Д. И. Менделеева Строение молекул и основы квантовой химии Магистерская программа
| Вид материала | Программа |
- Программа дисциплины дпп. Ф. 02 Строение молекул и основы квантовой химии, 160.77kb.
- Программа-минимум кандидатского экзамена по специальности, 79.71kb.
- Чтения лекций по биоорганической химии для студентов педиатрического факультета, 48.23kb.
- Темы рефератов по дисциплине Строение вещества для группы ах-07-1 Твердые системы, 11.09kb.
- Календарно-тематический план лекций по биоорганической химии для студентов лечебного,, 21.99kb.
- Учебное пособие по химии халькогенов второе в серии, посвященной химии элементов главных, 634.46kb.
- График чтения лекций на стоматологическом факультете 1 семестр 201, 33.41kb.
- График чтения лекций на медико-профилактическом факультете 1 семестр 201, 27.41kb.
- Внеклассное мероприятие по химии для 8 класса «История про таблицу Менделеева», 85.5kb.
- Программа-минимум кандидатского экзамена по специальности, 149.18kb.
Министерство образования и науки РФ
Тобольский государственный
педагогический институт
им. Д.И. Менделеева
Строение молекул и основы квантовой химии
Магистерская программа 540101М – Химическое образование
Тобольск, 2008
Пояснительная записка
Курс «Строение молекул с основами квантовой химии» преподается в течение 10 семестра, предназначен для магистрантов, обучающихся по специальности На изучение курса отводится 160 часов (лекции-20 часа, практические занятия 20 часа, самостоятельная работа 120 часов).
Изучение курса «Строение молекул с основами квантовой химии» предполагает проведение экзамена в 10 семестре.
Программа включает содержание лекционного курса и план практических занятий, содержание самостоятельной работы студентов, список основной и дополнительной литературы, методические рекомендации к проведению курса и т.д.
Знания о строении молекул и об основах квантовой химии имеет большое значение для понимания сущности химических превращений.
Дисциплина отражает современные представления о строении атома, природе химической связи, строении вещества, связи между строением вещества и его свойствами. Студенты подробно знакомятся с методами ВС и МО для гомо - и гетероядерных молекул, а также МО для твердых тел; изучают квантовую теорию химических реакций; осваивают основные методы решения уравнения Шредингера для молекул одноэлектронно приближенных и атомных орбиталей и др. Все перечисленные теории базируются на уже ранее сформированных представлениях об электронном строении атома.
1. Цели и задачи дисциплины
Целью курса «Строение молекул с основами квантовой химии» является подготовка магистрантов к профессиональной деятельности, вооружение магистрантов знаниями основ квантовой химии. Дисциплина «Строение молекул с основами квантовой химии» предназначена, для решения задач профессиональной подготовки магистрантов:
1, В области учебно-воспитательной деятельности:
-изучение основных понятий и положений дисциплины «Строение молекул с основами квантовой химии» в соответствии с образовательной программой;
-планирование и проведение учебных занятий по химии с учетом специфики тем и разделов программы и в соответствии с учебным планом;
-использование современных научно обоснованных приемов, методов и средств обучения химии, в том числе технических средств обучения, информационных и компьютерных технологий;
- применение современных средств оценивания результатов обучения;
-воспитание учащихся, формирование у них духовных, нравственных ценностей и патриотических убеждений;
2. В области культурно-просветительской деятельности:
-формирование общей культуры учащихся: общего химического мировоззрения, логического и абстрактного мышления, приемов учебной и познавательной деятельности и т.д.
3. В области научно- методической деятельности:
-выполнение научно-методической работы, участие в работе научно-методических объединений;
-организация самостоятельной работы и внеурочной деятельности учащихся;
2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины
При изучении дисциплины «Строение молекул с основами квантовой химии» магистранты должны иметь представление:
О теоретических основах квантовой химии.
- О теоретических основах строения атома и вещества, как математической модели.
- Об источниках информации в области квантовой химии.
Магистрант должен знать и понимать:
Основные положения квантовой химии и механики;
- Квантовые теории образования химических связей;
- Характеристику уравнения Шредингера и методы его решения для молекул и для одноэлектронных атомных орбиталей;
- Строение и свойства сопряженных молекул координационных соединений: теория МО и ВС.
- Квантовые теории химических реакций.
Магистрант должен уметь:
Объяснять рисунки, схемы, гистограммы, графики с изображением энергетических уровней, квантовых переходов электронов, электронных плотностей, конфигураций орбиталей и др.
- Составлять и объяснять энергетические диаграммы уровней образования двухатомных и многоатомных молекул;
- Использовать МО для координационных соединений и твердых тел.
- Самостоятельно применять полученные навыки и знания при написании дипломных и курсовых работ, рефератов; овладеть основными понятиями курса квантовой химии и уметь их применять при объяснении теоретического материала (содержание теории отражено в программе).
Магистрант должен владеть навыками:
Работы с расчетными формулами, решать расчетные задачи по квантовой химии.
- Моделирования химического эксперимента.
- Рецензирования научной и научно-методической литературы.
3.Объем дисциплины и виды учебной работы.
| Вид учебной работы | Всего часов | Семестры |
| 10 | ||
| Общая трудоемкость дисциплины | 160 | 160 |
| Аудиторные занятия: в том числе: лекции, практические занятия (семинары) | 40 | 40 |
| Самостоятельная работа Расчетно-графические Контрольные работы Реферат Тесты Коллоквиум | 120 30 20 40 15 15 | 120 30 20 40 15 15 |
| Вид итогового контроля - зачет | | экзамен |
4.Содержание дисциплины
4.1. Разделы дисциплины и виды занятий
| № | Раздел дисциплины | Всего часов | Лекции | Практические занятия | Лабораторные работы | |
| 1 | Основные положения квантовой химии. | 12 | 6 | 6 | - | |
| 2 | Квантовая теория образования химических связей | 8 | 4 | 4 | - | |
| 3 | Адиабатическое приближение и понятие поверхностях потенциальной энергии слоя | 4 | 2 | 2 | - | |
| 4 | Расчетные методы квантовой химии: неэмпирические и полуэмпирические. | 4 | 2 | 2 | - | |
| 5 | Строение и свойства сопряженных молекул координационных соединений: теория МО и теория полилигандов | 8 | 4 | 4 | - | |
| 6 | Квантовая теория химических реакций. | 4 | 2 | 2 | - | |
| | Всего | 40 | 20 | 20 | - | |
4. 2. Содержание раздела дисциплины
4.2.1. Лекционный курс *
| Семестр | № лекции | Раздел, тема учебного курса, содержание лекции | Количество часов |
| 10 | 1 2 3 | Раздел 1 «Основные положения квантовой химии» Тема 1 «Основные понятия квантовой химии. Классическая теория химического строения вещества» Тема2 «Особенности движения микрочастиц и способы описания их состояния» Тема3 «Элементы квантовой механики. Уравнение Шредингера и методы его решения» | 2 2 2 |
| 10 | 4 5 | Раздел 2 «Квантовая теория образования химических связей» Тема 1 «Качественное объяснение основных закономерностей состояний атома водорода. Виды волновых функций атома водорода. Гибридизация» Тема2 «Строение молекул. Силы в молекулах и химическая связь» | 2 2 |
| 10 | 6 | Раздел 3 «Адиабатическое приближение и понятие поверхностях потенциальной энергии слоя» Тема1 «Адиабатическое приближение и понятие поверхностях потенциальной энергии слоя» | 2 |
| 10 | 7 | Раздел 4 «Расчетные методы квантовой химии: неэмпирические и полуэмпирические» Тема1 «Неэмпирические и полуэмпирические методы расчета молекул» | 2 |
| 10 | 8 9 | Раздел 5«Строение и свойства сопряженных молекул координационных соединений: теория МО и теория полилигандов» Тема1 «Квантово химические расчеты молекул. Расчет молекул водорода методом валентных связей (ВС)» Тема2 «Применение метода МО ЛКАО к молекулярному иону и молекуле водорода. Сравнение методов ВС и МО. Характеристика МО. Молекулярные термы» | 2 2 |
| 10 | 10 | Раздел 6 «Квантовая теория химический реакций» Тема1 «Поверхности реакций и их свойства. Термодинамические параметры химических реакций» | 2 |
*- Содержание лекционного кyрса приведены в приложении № 1 УМК.
4.2 2.Практические (семинарские) занятия
| № занятия | Наименование темы практического занятия | Раздел, тема дисциплины | Кол-во часов |
| 1 2 3 | Основные понятия квантовой химии. Ядерная модель строения атома. Электронное строение атома. Квантовые числа. Особенности движения частиц и способы описания их состояния. Волновая функция. Элементы квантовой механики. Уравнение Шредингера. Методы его решения в разных условиях. | Раздел 1 «Основные положения квантовой химии» Тема 1 «Основные понятия квантовой химии. Классическая теория химического строения вещества» Тема2 «Особенности движения микрочастиц и способы описания их состояния» Тема3 «Элементы квантовой механики. Уравнение Шредингера и методы его решения» | 2 2 2 |
| 4 5 | Закономерности состояний атома водорода. Гистограммы. Гибридизация. Планетарная модель молекулы водорода. Уравнение Шредингера для молекулы водорода.Силы в молекулах и химическая связь. | Раздел 2 «Квантовая теория образования химических связей» Тема 1 «Качественное объяснение основных закономерностей состояний атома водорода. Виды волновых функций атома водорода. Гибридизация» Тема2 «Строение молекул. Силы в молекулах и химическая связь» | 2 2 |
| 6 | Адиабатическое приближение и уравнение Шредингера для многоатомных систем. | Раздел 3 «Адиабатическое приближение и понятие поверхностях потенциальной энергии слоя» Тема1 «Адиабатическое приближение и понятие поверхностях потенциальной энергии слоя» | 2 |
| 7 | Расчетные методы квантовой химии: неэмпирические и полуэмпирические | Раздел 4 «Расчетные методы квантовой химии: неэмпирические и полуэмпирические» Тема1 «Неэмпирические и полуэмпирические методы расчета молекул» | 2 |
| 8 9 | Квантово химические расчеты молекул. Расчет молекул методом валентных связей (ВС). Характеристика МО. Молекулярные термы. Применение метода МО ЛКАО к двухатомным молекулам. | Раздел 5 «Строение и свойства сопряженных молекул координационных соединений: теория МО и теория полилигандов» Тема1 «Квантово химические расчеты молекул. Расчет молекул водорода методом валентных связей (ВС)» Тема2 «Характеристика МО. Молекулярные термы. Применение метода МО ЛКАО к молекулярному иону и молекуле водорода. Сравнение методов ВС и МО» | 2 2 |
| 10 | Квантовая теория химических реакций. Поверхности реакций и их свойства. | Раздел 6 «Квантовая теория химический реакций» Тема1 «Поверхности реакций и их свойства. Термодинамические параметры химических реакций» | 2 |
*- Развернyтые планы семинарских занятий и методические yказания к их выполнению
приведены в приложении № 2 УМК
4.2.3. Задания для самостоятельной работы магистрантов*
| № | Разделы и темы программы для сам. изучения | Перечень дом. задания и другие вопросы для самостоятельного изучения | Сроки выполнения | Кол-во часов |
| 1 | Раздел 1 Основные положения квантовой химии Тема1 «Основные понятия квантовой химии. Классическая теория химического строения вещества» Тема2 «Особенности движения микрочастиц и способы описания их состояния» | Выполнение домаш. инд. заданий на тему: «Квантовые числа электронов в атоме». Конспект на тему: «Электронное строение атома». «Движение микрочастиц и способы описания их состояния» Выполнение расчетно-графических заданий. Выполнение и защита рефератов | Январь, 10 семестр | 5 6 |
| 2 | Раздел 2 Квантовая теория образования химических связей Тема1 «Гибридизация. Строение молекул» Тема2 «Силы в молекулах и химическая связь» | Выполнение домаш. инд. заданий на тему: «Виды и основные свойства химической связи» Сообщение на тему: «Основные понятия спектроскопии» «Координационная связь». Выполнение расчетно-графических заданий. Тестирование Контрольная работа Выполнение и защита рефератов | Февраль 10 семестр | 5 3 4 10 |
| 3 | Раздел 3 Адиабатическое приближение и понятие о поверхностях потенциальной энергии слоя | Выполнение домаш. инд. заданий на тему: «Понятие о поверхностях потенциальной энергии слоя». «Основные приближения при решении волнового уравнения» Выполнение расчетно-графических заданий. Тестирование Контрольная работа Выполнение и защита рефератов | Март 10 семестр | 5 3 4 6 |
| 4 | Раздел 4 Расчетные методы квантовой химии. | Выполнение домаш. инд. заданий на тему: «Неэмпирические и полуэмпирические методы расчета молекул». Выполнение расчетно-графических заданий. Контрольная работа Выполнение и защита рефератов Коллоквиум Тестирование | Март 10 семестр | 5 4 6 8 3 |
| 5 | Раздел 5 «Строение и свойства сопряженных молекул координационных соединений: теория МО и теория полилигандов» | Выполнение домаш. инд. заданий на тему: «Уровни энергии для двухатомных молекул (МО)». Выполнение расчетно-графических заданий. Контрольная работа Выполнение и защита рефератов Тестирование | Апрель 10 семестр | 5 4 6 3 |
| 6 | Раздел 6 Квантовая теория химических реакций | Выполнение домаш. инд. заданий на тему: «Виды электронных облаков в различных квантовых состояниях». Выполнение расчетно-графических заданий. Контрольная работа Выполнение и защита рефератов Тестирование Коллоквиум | Май 10 семестр | 5 4 6 3 7 |
| | Всего | | | 120 |
*- Содержание самостоятельных работ магистрантов и методические указания к их выполнению приведены в приложении №3 УМК
4.2. 4. Лабораторный практикум
Не предусмотрен учебным планом
5.Учебно-методическое обеспечение дисциплины
5.1. Рекомендуемая литература
а) основная
Грибов Л.А., Муштаков С.П. Квантовая химия: Учебник. – М.:Гардарики, 2000.-390с.
- Степанов Н.Ф. Квантовая механика и квантовая химия. Москва «МИР» Из-во МГУ, 2001, 519 с.
- Стромберг А.Г., Семченко Д.П. Физическая химия: Учеб. Для хим. Спец. Вузов/ Под ред. А.Г.Стромберга.- 3-е изд. испр. и доп. - М.: Высшая шк., 2000.- 527с.: ил.
б) дополнительная
Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. Учеб. Для вузов. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. шк., 1998, - 743с.
- Давыдов А.С. Квантовая механика. - М.: Изд-во физико-матем. литературы, 1963.
- Карапетьянц М.Х., Дракин С.И. Общая и неорганическая химия. Учебное пособие для вузов. – М.: Химия, 1981.- 626 с.
- Минкин В.И., Симкин Б.Я., Миняев Р.М. Теория строения молекул. Ростов-на-Дону, «Феникс», 1997, 558 с.
- Симкин Б.Я., Клецкий М.Е., Глуховцев М.Н. Задачи по теории строения молекул. Ростов-на-Дону, «Феникс», 1997, 272 с.
- Степанов Н.Ф, Пупышев В.И. Квантовая механика молекул и квантовая химия М.,Из-во МГУ, 1991, 379 с.
5.2. Средства обеспечения освоения дисциплины
- дидактический материал в электронном виде (методические рекомендации к практическим занятиям; методические рекомендации к решению задач; задания для самостоятельной работы и т.д.)
- наглядные пособия (таблицы, схемы, плакаты)
- мультимедийные учебные курсы «Репетитор по химии» «Школьный курс химии 20002», «Химия и математика».
6.Материально-техническое обеспечение дисциплины
Для обеспечения данной дисциплины имеется:
-химическая лаборатория, оснащенная необходимым оборудованием:
-информационные стенды;
-электронные и технические средства обучения: видеоаппаратура, мультимедийный класс.
7. Содержание текущего и промежуточного контроля
7.1. Вопросы по темам, вынесенным на самостоятельное изучение, тесты и темы контрольных работ.
Вопросы, выносимые на самостоятельное обучение:
Раздел 1 «Основные положения квантовой химии»
Квантовые числа электронов в атоме: главное квантовое число, орбитальное квантовое число, магнитное квантовое число, спиновое квантовое число..
- Электронное строение атома. Принцип Паули, правило Хунда, принцип наименьшей энергии.
- Особенности движения электронов в атоме.
Раздел 2 «Квантовая теория образования химических связей»
Виды и основные свойства химической связи.
- Координационная связь
- Основы спектроскопии как основного метода определения строения и структуры молекул
- Основы рефракции как основного метода определения строения и структуры молекул
Раздел 3 «Адиабатическое приближение и понятие о поверхностях потенциальной энергии слоя»
Понятия о потенциальной и кинетической энергии.
- Понятие о поверхностях потенциальной энергии слоя.
- Основные приближения при решении волнового уравнения.
Раздел 4 «Расчетные методы квантовой химии»
Валентность.
- Валентные электроны.
- Атом в возбужденном состоянии.
- π- и σ-связи.
Раздел 5 «Строение и свойства сопряженных молекул координационных соединений: теория МО и теория полилигандов»
Уровни энергии для двухатомных молекул (МО).
- Схемы ВС.
Раздел 6 «Квантовая теория химических реакций»
Элементарные акты химических взаимодействий.
- Энергия активации.
- Энергия образования связи.
- Энергия разрыва связи.
- Виды электронных облаков в различных квантовых состояниях.
Вопросы к самостоятельной подготовке коллоквиума по дисциплине «Строение молекул и основы квантовой химии».
Раздел 2 «Квантовая теория образования химических связей»
Механизм образования химической связи.
- Возбужденное состояние атомов. Валентные электроны.
- Метод валентных схем.
- p-, s-связи, их свойства.
- Как с помощью общих представлений о силах, действующих на ядра молекулы со стороны электронной оболочки, можно объяснить существование невалентных химических структур, подобных сэндвичевым и объемным молекулам?
- Как можно объяснить химическую связь в молекулах фуллеренов?
- Есть ли различия в характере химических связей в плоских циклических ароматических структурах типа бензола, нафталина и сферических структурах, где казалось бы, имеются те же самые кольца, на расположенные на поверхностях сферы?
- Как можно определить характер химической связи и действие электронно-ядерных сил с помощью исследования карт проекций отдельных составляющих электронно-ядерных сил вдоль заданных сечений?
- Какие Вам известны эксперименты, в которых проявляются наиболее полно особенности поведения микрочастиц по сравнению с поведением макрообъектов?
- В чем заключается фундаментальное значение постулатов Бора?
- В чем заключается смысл волновой функции?
- В чем заключается различие волновой функции свободно движущейся частицы и частицы, находящейся в замкнутом пространстве?
- Что собой представляет карта распределения электронной плотности в заданном сечении молекулы и каким образом ее можно построить?
- Каков общий вид волновых функций атома водорода? Что такое гибридизация и как понятие гибридизации связано с вырождением состояний ē, находящегося в поле атомного ядра?
- Какой физический смысл имеет нормировка волновой функции и зачем эта операция производится?
- Почему реальная гибридизация наблюдается только в том случае, если атомы объединены в молекулы?
Тест для самопроверки.
Раздел 1 «Основные положения квантовой химии»
Квантовая химия изучает:
а. Качественный и количественный анализ веществ
б. Взаимное превращение одного вида энергии в другой.
в. Химические процессы на основе физических законов.
г. Поверхностные явления на разделе фаз.
д. Строение вещества на основе математики и других наук.
2.В теории химического строения вещества коллективное взаимодействие можно рассматривать как образование
а. Всевозможных связей между атомами
б. Парных связей между атомами
в. «Связанных» и «несвязанных» атомов
3.Теория строения вещества объясняет, что
а. Все взаимодействия между атомами являются главными («сильными»);
б. Часть взаимодействий между атомами являются главными («сильными»), часть взаимодействий между атомами слабыми;
в. Невозможно определить наличие главных и слабых связей между атомами.
4. В теории строения вещества представлена взаимосвязь между строением вещества и его свойствами как
А. функция парциальных свойств только эффективных атомов и химических связей;
Б. функция парциальных свойств химических связей и пар несвязанных атомов;
5. Синхотронное излучение имеет природу
а. светового луча
б. электрического поля
в. электромагнитного поля;
6.Постулаты Бора характеризуют атом в
а. неустойчивом состоянии
б. переходном состоянии;
в. стационарном состоянии;
7.Гипотеза Ле де Бройля объясняет, что электрон способен
а. дифрагировать подобно волнам сохраняя свои свойства;
б. дифрагировать подобно волнам не сохраняя свои свойства;
8. Выберите формулу, которая характеризует монохроматическое излучение атома при переходе из одного стационарного состояния в другое.
а. E2hω =E1+E2
б. hω =E1-
в. h/ω =E1-E2
9. Волновая функция характеризуется
а. как комплексная величина;
б. как величина не зависящая от времени;
в. как величина, обладающая свойством дискретности;
10. Уравнение ∫│ψ2│dV означает, что
а. частица располагается только в области определенного пространства;
б. частица может находиться во всякой точке внутри и вне пространства;
в. интеграл взятый для частица на границе пространства равен 1;
г. интеграл взятый для частица на границе пространства равен 0;
11. Выберете уравнение, которое означает, что волновая функция это сопряженная функция.
а. ψ(x,y,z,)2
б. ψ=ψ(x,y,z,t)
в. [ψ2] = ψψ*
г. ∫│ψ2│dV
12. Возникновение волнового пакета
а. не зависит от изменения величины волновой функции.
б. зависит от резкого понижения волновой функции
в. зависит от резкого возрастания волновой функции;
Задания для проведения срезового контроля знаний магистрантов в10 семестре:
Раздел2 «Квантовая теория образования химических
связей»
Тема 4 «Силы в молекулах и химическая связь»
Вариант 1.
В чем заключается смысл теоремы Гельмана – Фейнмана?
- В чем проявляется связь между классическим и квантовым представлением о характере взаимодействия между отдельными частицами в многоатомной молекуле?
- Чем определяются силы, действующие на ядра атомов?
- Как с помощью общих представлений о силах, действующих на ядра молекулы со стороны электронной оболочки, можно объяснить существование невалентных химических структур, подобных сэндвичевым и объемным молекулам?
Вариант 2.
Что такое химическая связь? Какова природа этой связи?
- Какую роль играют в тех или иных случаях так называемые p- и s- составляющие общего электронного распределения?
- Какие физические явления полностью теряются, если ограничится решением задачи о движении электронов в поле неподвижных ядер?
- Как можно объяснить химическую связь в молекулах фуллеренов?
Вариант 3.
Какое условие необходимо наложить с самого начала на возможные движения ядер при решении общей электронно-колебательной задачи для многоатомных молекул?
- Что такое вычисляемые и измеряемые величины при исследовании микромира?
- Какой физический смысл придается понятию заряда атома по Малликену?
- Есть ли различия в характере химических связей в плоских циклических ароматических структурах типа бензола, нафталина и сферических структурах, где казалось бы имеются те же самые кольца, на расположенные на поверхностях сферы?
Вариант 4.
Какие вы знаете механизмы влияния заместителей на реакционную способность молекул?
- Почему особую роль играют полярные заместители?
- Имеется ли удаленное влияние полярных заместителей и каков физический смысл их действия?
- Как можно определить характер химической связи и действие электронно-ядерных сил с помощью исследования карт проекций отдельных составляющих электронно-ядерных сил вдоль заданных сечений?
7.2. Перечень примерных вопросов к экзамену
по дисциплине «Строение молекул и основы квантовой химии»
10 семестр
Основные понятия квантовой химии. Области применения и назначение квантовой химии.
- Ядерная модель строения атома. Квантовые числа. Электронное строение атома.
- Энергия ионизации и сродство к электрону.
- Классическая теория химического строения вещества.
- Основные положения и выводы теории Бутлерова. Аддитивные схемы, инкременты.
- Особенности движения частиц и способы описания их состояния.
- Постулаты Бора. Гипотеза Ле де Бройля. Волновая функция. Волновой пакет
- Элементы квантовой механики. Уравнение Шредингера.
- Одномерный потенциальный ящик. Частица на окружности. Частица в прямоугольной трубке.
- Закономерности состояний атома водорода. Потенциальная яма в виде воронки.
- Вырождение. Волновые функции атома водорода.
- Гистограммы. Вид функции ψ2 1,1 для частицы на плоскости хоу. Вид функции ψ2 2,1 для частицы на плоскости хоу.
- Гибридизация. Вид sp-гибридных орбиталей.
- Гармонический осциллятор. Бозоны, фермионы. Оператор Гамильтона для гармонического осциллятора. Волновая функция и энергетические уровни гармонического осциллятора.
- Строение молекул. Планетарная модель молекулы водорода. Уравнение Шредингера для молекулы водорода. Гистограммы карт значений функций для молекулы водорода, фторида лития.
- Силы в молекулах и химическая связь. Теорема Гельмана-Фейнмана.
- Образование химической связи при распределении валентного электронного облака для случая ковалентной связи (молекула азота); ионной связи (фторид лития).
- Распределение электронной плотности в молекулах бензола, сендвичивых структурах, фуллеренах.
- Адиабатическое приближение и понятие поверхностях потенциальной энергии слоя»
- Расчетные методы квантовой химии: неэмпирические и полуэмпирические
- Строение и свойства сопряженных молекул координационных соединений: теория МО и теория полилигандов.
- Квантово химические расчеты молекул.
- Расчет молекул водорода методом валентных связей (ВС).
- Применение метода МО ЛКАО к молекулярному иону и молекуле водорода.
- Характеристика МО. Молекулярные термы. Сравнение методов ВС и МО.
- Квантовая теория химических реакций.
- Поверхности реакций и их свойства.
- Термодинамические параметры химических реакций.
7.3.Примерные темы рефератов и докладов
Ядерная модель строения атома. Электронное строение атома.
- Гипотеза Ле де Бройля. Волновая функция.
- Гибридизация. Вид sp-гибридных орбиталей.
- Гармонический осциллятор. Бозоны, фермионы.
- Силы в молекулах и химическая связь.
- Характеристика МО. Молекулярные термы. Сравнение методов ВС и МО.
- Квантовая теория химических реакций.
7.4.Методика проведения контрольных мероприятий*
Учебным планом предусмотрено следующие контрольные мероприятия: написание контрольных работ, тестов, коллоквиумов, проведение экзамена.
Контрольные работы разработаны на 5-6 вариантов, которые представлены на отдельных карточках. В расчётных задачах следует цифрами указывать последовательность действий и записывать ответ.
Темы контрольных работ.
Расчетные методы квантовой химии.
- Строение и свойства сопряженных молекул координационных соединений: теория МО и теория полилигандов
- Квантовая теория химических реакций
Тестирование магистрантов проводится во время полу семестровой аттестации, а также перед проведением зачёта по предмету. Тесты разработаны по всему курсу и являются, в основном, тестами закрытого типа. Бланочный вариант тестирования проверяется преподавателем и выставляется оценка в соответствии с заданными критериями.
Коллоквиумы проводятся по вопросам, с которыми магистранты знакомятся заранее. Сдача коллоквиумов проводится во время, отведённое для СРС согласно разработанному графику СРС. Магистрант, подготовившийся к сдаче коллоквиума, получает от преподавателя не менее 2-х вопросов и готовится к ответу за 10-15 минут. Затем следует ответ по вопросам коллоквиума в виде собеседования с преподавателем.
Контрольными мероприятиями по дисциплине является экзамен. Магистрант сдает экзамен в 10 семестре в случае полного прохождения курса, предусмотренного данной программой; выполнения всех индивидуальных заданий, сдачи контрольных работ, коллоквиумов, тестирования по пройденным темам.
В случае неуспеваемости или большого числа пропусков, магистрант с преподавателем работает индивидуально.
Экзаменационный билет содержит 2 вопроса и задачу. Сдача экзамена производится в соответствии со стандартными требованиями.
При подготовке к коллоквиуму, экзамену рекомендуется:
Внимательно прочитать вопрос.
- Составить план и при необходимости конспект вопроса.
- Вспомнить основные термины, понятия, закономерности и законы по теме.
- Подтвердить ответ схематическими рисунками и примерами.
--------------------------------------------------
*- Содержание текущего промежуточного контроля и методические указания к его выполнению приведены в приложении № 5 УМК
8. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины
(представлены в приложениях к данной программе).
9. Учебная практика по дисциплине
Не предусмотрена.
Министерство образования и науки РФ
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
Высшего профессионального образования
«Тобольский государственный педагогический институт им. Д.И.Менделеева»
Кафедра химии и МПХ
Утверждена
на заседании кафедры
химии и МПХ
протокол №
от
Магистерская программа дисциплины
«Строение молекул и основы квантовой химии»
Специальность 540101-М-Химия
Программу составила:
к.п.н., доцент кафедры химии и МПХ
Попова Е.М.
Тобольск 2008