PřF:C9550 Spektroskopické metody - Informace o předmětu
C9550 Kvantová chemie a molekulová spektroskopie
Přírodovědecká fakultapodzim 2013
- Rozsah
- 2/0/0. 2 kr. (příf plus uk plus > 4). Ukončení: zk.
- Vyučující
- doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat. (přednášející)
- 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 - Rozvrh
- St 8:00–9:50 C12/311
- Předpoklady
- Absolvování přednášky C9920.
- Omezení zápisu do předmětu
- Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
- Mateřské obory/plány
- předmět má 11 mateřských oborů, zobrazit
- Cíle předmětu
- Na konci kurzu budou studenti rozumět souvislostem mezi elektronovou strukturou a spektroskopiskymi parametry molekul. Budou schopni interpretovat jednoducha spektra rotacni, vibracni, elektronova, elektronova paramagneticka a jaderna magneticka.
- Osnova
- 1. Principy molekulové spektroskopie. Emise, absorpce, stimulovaná emise, rozptyl záření. Oblasti vlnových délek EM záření a druhy molekulových excitací. Komponenty spektrometru: Zdroje záření, monochromátory: hranoly, ohybové mřížky, detektory. 2. Šířka a intenzita linií. Spektrální rozlišení. Vlivy na šířku linií: přirozená šířka linií, Dopplerovské rozšíření, rozšíření vlivem tlaku, způsoby ovlivnění šířky linií ve spektru. Intenzita linií: Populace hladin při spontánní emisi, absorpci, stimulované emisi. Stacionární stav. Intenzita linií pro absorpci v různých oblastech spektra. 3. Postuláty kvantové mechaniky. Postulát o vlnové funkci. Postulát o operátorech.. Postulát o střední hodnotě veličiny. Postulát o časově závislé Schrödingerově rovnici. Stacionární Schrödingerova rovnice. 4. Přesná řešení Schrödingerovy rovnice I. Částice jednorozměrné potenciálové jámě a elektronová struktura konjugovaných uhlovodíků. Částice na kruhu. Částice na sféře. Částice v coulombovském poli. 5. Přesná řešení Schrödingerovy rovnice II. Harmonický oscilátor. Harmonický oscilátor v klasické mechanice. Kvantověmechanický hamiltonián. Schrödingerova rovnice pro harmonický oscilátor. Řešení v souřadnicové reprezentaci.Princip rekurzního vzorce. Vlastní hodnoty a vlastní funkce. 6. Přibližná řešení Schrödingerovy rovnice: Časově závislá poruchová teorie. Tvar vlnové funkce jako kombinace základního a excitovaného stavu, pravděpodobnost přechodu v případě periodické poruchy, význam pojmu přechodový moment. Princip výběrových pravidel. 7. Rotační spektra. Rotační hladiny energie, klasifikace rotátorů. Volný lineární rotátor: tuhý rotátor – energiové hladiny a vlastní funkce, rotační konstanta, výběrová pravidla. Intenzity linií. Využití mikrovlnné spektroskopie. Starkův efekt. Netuhý rotátor. Sférický rotátor. Symetrický rotátor. 8. Vibrační spektra. Dvouatomové molekuly: Anharmonický oscilátor, Morseho potenciál. Přibližné řešení Schrödingerovy rovnice s Morseho potenciálem. Základní a vyšší harmonické frekvence. Anharmonický oscilátor-rotátor. Vibrační spektra víceatomových molekul: výpočet lineárních vibrací pro CO2 : formulace úlohy, soustava rovnic k níž úloha vede, výsledn frekvence. Obecný popis vibrace.. Výběrová pravidla: infračervená spektra a Ramanovská spektra. Fourrrierovsky transformovaná infračervená spektra. 9. Elektronová spektra. Born-Oppenheimerova aproximace a tvar vlnové funkce v této aproximaci. Franck-Condonův princip (výběrová pravidla pro elektronové přechody). Intenzita linií v závislosti na překryvu elektronových funkcí základního a excitovaného stavu. Elektronová spektra víceatomových molekul. 10. Fotoelektronová a související spektroskopie. Princip fotoelektronové spektroskopie. Fotoelektronová spektroskopie na atomech. Fotoelektronová spektroskopie molekul. Rentgenfluorescenční spektroskopie. 11. Elektronová paramagnetická rezonance (EPR). Operátory a vlastní funkce spinu. Spiny v magnetickém poli. Přechody mezi vlastními stavy.Techniky pro sledování přechodů. Hladiny energie v přítomnosti magnetického pole, nepárového elektronu a magnetického jádra. g-faktor a hyperjemná štěpící konstanta. Pojmy spinová hustota a spinová polarizace. Souvislosti mezi strukturou a hyperjemným štěpením pro organické radikály a pro komplexy přechodových kovů. 12. Nukleární magnetická rezonance (NMR). Základy. Vlastní hodnoty energie a výběrová pravidla. Klasický popis NMR. Vysoce rozlišená NMR v kapalinách. Vliv dynamických efektů na NMR spektra. NMR pulzní fourrierovsky transformovaná spektroskopie.
- Literatura
- Výukové metody
- Přednášky
- Metody hodnocení
- Písemná zkouška formou testu. Z celkového počtu 40 bodů je pro úspěšné absolvování nutné získat minimálně 20 bodů.
- Navazující předměty
- Informace učitele
- http://www.chemi.muni.cz/nmr/radek/C9950/index.html
- Další komentáře
- Studijní materiály
Předmět je vyučován každoročně.
- Statistika zápisu (podzim 2013, nejnovější)
- Permalink: https://is.muni.cz/predmet/sci/podzim2013/C9550