C9550 Kvantová chemie a spektroskopie

Přírodovědecká fakulta
podzim 2026
Rozsah
2/1/0. 3 kr. (plus ukončení). Ukončení: zk.
Vyučováno kontaktně
Vyučující
doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat. (přednášející)
Mgr. Hugo Semrád, Ph.D. (cvičící)
Garance
doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat.
Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta
Kontaktní osoba: doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat.
Dodavatelské pracoviště: Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta
Předpoklady
Absolvování kurzu C9920.
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
předmět má 12 mateřských oborů, zobrazit
Anotace
Cílem kurzu je vysvětlit studentům souvislosti mezi elektronovou strukturou molekul a jejich spektroskopickými parametry.
Výstupy z učení
Na konci kurzu budou studenti rozumět vztahům mezi strukturou molekul (geometrickou i elektronovou) a spektroskopickými parametry na úrovni kvantové mechaniky. Současně budou mít procvičeny koncepty kvantové chemie, zavedené v kurzu C9920, pomocí úloh vztažených ke konkrétním experimentálním výstupům. Studenti budou také schopni interpretovat jednoduchá rotační, vibrační, elektronová a elektronová paramagnetická rezonanční spektra molekul.
Klíčová témata
1. Rotace dvouatomové molekuly a převod na úlohu o pohybu jedné částice. Částice na kruhu a sféře. Hladiny energie a vlnové funkce. 


2. Výběrová pravidla obecně a  pro přechody mezi rotačními hladinami energie. Lineární, symetrický, sférický a asymetrický rotor. Rotační spektra. 

3. Vibrace molekuly a převod na úlohu o harmonickém oscilátoru. Řešení Schrodingerovy rovnice pro harmonický oscilátor. Hladiny energie a vlnové funkce. 

4. Výběrová pravidla pro přechody mezi vibračními hladinami. Vibrační spektra pro harmonické vibrace. Anharmonicita a vliv na hladiny energie.

5. Rotačně-vibrační spektra. Vibrace polyatomických molekul a normální módy.

6. Pojem povrchu potenciální energie. Spektroskopické termy dvouatomových molekul. 

7. Born-Oppenheimerova aproximace. Výběrová pravidla pro elektronové přechody. Franck-Condonův princip a další výběrová pravidla.

8. Elektronová paramagnetická resonance: Zeemanův jev a EPR experiment. Dvouhladinové schéma a hyperjemné štěpení. Hladiny energie a vlové funkce.

9. EPR a struktura radiálů. g-hodnota a spin-orbitálnní interakce. Pí spinové hustoty a McConnelova rovnice. Fermiho kontaktní interakce a spinová polarizace. 

Studijní zdroje a literatura
    povinná literatura
  • ATKINS, P. W. a Julio DE PAULA. Atkins' physical chemistry. 9th ed. Oxford: Oxford University Press, 2010, xxxii, 972. ISBN 9780199543373. info
    doporučená literatura
  • HOLLAS, J. Michael. Modern spectroscopy. 4th ed. Chichester: John Wiley & Sons, 2004, xxvii, 452. ISBN 0470844167. info
    neurčeno
  • ATKINS, P. W. a R. S. FRIEDMAN. Molecular quantum mechanics. 5th ed. Oxford: Oxford University Press, 2011, xiv, 537. ISBN 9780199541423. info
Přístupy, postupy a metody používané ve výuce
Přednášky vedené interaktivní formou: stručné prezentace s grafickým materiálem, odvozování na tabuli, práce s tištěnými vizualizacemi kvantověmechanického popisu a se spektry. Cvičení se zadáníi dostupnými předem a řešeními dostupnými po proběhnutí vyučovací jednotky.
Způsob ověření výstupů z učení a požadavky na ukončení
Ověření výstupů: Cvičení - osobní účast studentů na řešení úloh u tabule. Přednáška - diskuse učitele se studenty. Zkouška - psaný test na 110 minut + dobrovolná ústní část, umožňující zlepšení, nikoli zhoršení známky.

Požadavky na ukončení: Cvičení - účast. Zkouška - zisk alespoň poloviny z celkového možného počtu bodů.

Navazující předměty
Další komentáře
Předmět je vyučován každoročně.
Výuka probíhá každý týden.
Předmět je zařazen také v obdobích podzim 2007 - akreditace, podzim 2010 - akreditace, podzim 2009, podzim 2010, podzim 2011, podzim 2011 - akreditace, podzim 2013, podzim 2014, podzim 2015, podzim 2016, podzim 2017, podzim 2018, podzim 2019, podzim 2020, podzim 2021, podzim 2022, podzim 2023, podzim 2024, podzim 2025.