Kursplan för Teoretisk kemi

Kursplan fastställd 2024-02-08 av programansvarig (eller motsvarande).

Kursöversikt

  • Engelskt namnTheoretical chemistry
  • KurskodKBT064
  • Omfattning7,5 Högskolepoäng
  • ÄgareTKKEF
  • UtbildningsnivåAvancerad nivå
  • HuvudområdeKemiteknik med fysik
  • InstitutionKEMI OCH KEMITEKNIK
  • BetygsskalaTH - Mycket väl godkänd (5), Väl godkänd (4), Godkänd (3), Underkänd

Kurstillfälle 1

  • Undervisningsspråk Svenska
  • Anmälningskod 54119
  • Max antal deltagare40
  • Blockschema
  • Sökbar för utbytesstudenterNej
  • Endast studenter med kurstillfället i programplan.

Poängfördelning

0124 Dugga 2,5 hp
Betygsskala: UG		 2,5 hp
0224 Projekt 2,5 hp
Betygsskala: TH		 2,5 hp
0324 Laboration 2,5 hp
Betygsskala: TH		 2,5 hp

I program

Examinator

Gå till kurshemsidan (Öppnas i ny flik)

Behörighet

Grundläggande behörighet för avancerad nivå
Sökande med en programregistrering på ett program där kursen ingår i programplanen undantas från ovan krav.

Särskild behörighet

Engelska 6
Sökande med en programregistrering på ett program där kursen ingår i programplanen undantas från ovan krav.

Kursspecifika förkunskaper

Grundläggande kemi (motsvarande KBT255), termodynamik samt grundläggande programmeringskunskaper.

Syfte

Kursen visar hur teoretiska modeller för molekyler och deras interaktioner byggs upp från kvantfysikens grunder, och hur sådana modeller kan användas för att simulera och tolka experimentella resultat. Kursen ger även grunder i statistisk fysik för beräkning av termodynamiska tillståndsfunktioner. Målet är att ge förtrogenhet med ett antal beräkningskemiska verktyg på olika komplexitets- och approximationsnivå, varför mycket vikt läggs vid datorlaborationer som till stor del kommer att utföras i projektform.

Lärandemål (efter fullgjord kurs ska studenten kunna)

  1. Beskriva strukturen, principerna och begränsningarna för ab initio Hartree-Fock metoden som approximativ lösning till Schrödingerekvationen för molekyler.
  2. Utveckla ett Hartree-Fock program för flerkärniga (N=1-3) vätejoner i MatLab.
  3. Använda kvantkemiska program för att modellera och lösa kemiska problem.
  4. Förklara hur ett ämnes termodynamiska egenskaper relaterar till dess molekylära egenskaper.
  5. Presentera och diskutera metoder och resultat från lärandemål 1-4 i skriftlig form.

Innehåll

Vågfunktioner med många elektroner. Basfunktioner och variationsprincipen. Roothaans ekvationer. Beräkning av Fockoperatorns matriselement med Gaussianska basfunktioner. Effektiv programmering i MatLab. Molekylorbitalteori och symmetri, täthetsfunktionalteori, teorier för bindningar i och mellan molekyler. Potentiella energiytor och transitionstateteori. Kanoniska ensembler, energinivåer, Boltzmannfördelning och tillståndssummor. Entropi, inre energi, värmekapacitet och temperatur - härledningar och beräkningar.

Organisation

Kursen består av föreläsningar, laborationer och ett projekt. Laborationerna syftar till att ge fördjupad förståelse för hur kemiska fenomenen beror på grundläggande fysiska egenskaper, men också till att öka färdigheten med att använda kvantkemiska och liknande beräkningsprogram. I projektet utgör programutveckling i MatLab, datorberäkningar och analys av dessa en central del.

Litteratur

Meddelas via kurshemsidan.

Examination inklusive obligatoriska moment

Dugga i statistisk termodynamik (G/U).
Projektrapport beskrivande utveckling av och studier med kvantkemiskt program (5/4/3/U).
Laborationsrapporter för datorlaborationer med ett avancerat kvantkemiskt programpaket (5/4/3/U).
Ett urval av rapporterna kommer följas upp med obligatorisk diskussion med examinerande lärare, vartefter betyg på rapporten kan sättas.

Kursens examinator får examinera enstaka studenter på annat sätt än vad som anges ovan om särskilda skäl föreligger, till exempel om en student har ett beslut från Chalmers om pedagogiskt stöd på grund av funktionsnedsättning.