Quantumchemistry and Inorganic Chemistry

Course goals

Aan het einde van deze cursus, wordt er verwacht dat de student:
1. Kennis heeft van de kwantummechanische begrippen en vergelijkingen, en deze kan toepassen op complexe vraagstukken.
2. De opbouw van het periodiek systeem kan verklaren aan de hand van kwantummechanische begrippen.
3. De eigenschappen van elementen en moleculen kan verklaren op basis van hun opbouw uit elektronen, protonen en neutronen.
4. Kennis heeft van het vormen van chemische bindingen, en trends in bindingssterkte kan verklaren op basis van de opbouw van de atomen.
5. Kennis heeft van de wiskunde die nodig is om de opbouw van atomen en simpele moleculen te verklaren/benaderen op basis van de kwantummechanische vergelijkingen, en die kennis kan toepassen op complexe vraagstukken.
6. Inzicht krijgt in de historie van de kwantummechanica, en dat in perspectief kunnen plaatsen door middel van argumenten

Content

Kwantummechanica in de chemische context beschrijft elektronen opgesloten in atomen en moleculen. Die elektronische toestanden zijn direct gerelateerd aan de fysische en chemische eigenschappen van atomen en moleculen. Het vak biedt dus een basis voor veel deelgebieden van de chemische wetenschappen, en een groot aantal Bachelor- en Mastervakken in het curriculum.

Het college kwantumchemie brengt de student voor het eerst in contact met de microscopische wereld van elektronen, atomen en moleculen. Het college toont aan hoe atomen en moleculen experimenteel kunnen worden bestudeerd door ze te laten interageren met licht, dus “spectroscopie”. De resultaten van deze experimenten hebben rond 1925 geleid tot een nieuw raamwerk: kwantummechanica. Dit is de bewegingsleer van deeltjes met een zeer kleine massa, zoals elektronen. Meer specifiek: de hier gebruikte “chemische” kwantummechanica beschrijft elektronen en elektronische toestanden binnen een atoom of molecule. Het college moet de studenten een solide basis verschaffen om de eigenschappen van atomen en moleculen, en de chemische binding op een wetenschappelijke manier te kunnen begrijpen.

In het onderdeel Anorganische Chemie wordt deze kennis in de praktijk gebracht. Het doel is dat studenten het periodiek systeem van de elementen, atomaire eigenschappen, en de structuur en binding van moleculen kunnen begrijpen op een kwantummechanische basis. De Anorganische Chemie biedt je inzicht in de eigenschappen van elementen en hun verbindingen, gerelateerd aan de opbouw van het 'Periodiek Systeem der Elementen'. Behandeld worden de opbouw van atomen, de structuur van vaste stoffen, opbouw van moleculen, zuren en basen en het element waterstof. Begrippen uit de kwantumchemie worden veelvuldig toegepast.

Gezien het belang van dit vaj binnen de opleiding Scheikunde wordt er een serieuze inspanning van de student verwacht (20 uur/week). Er wordt van de student verwacht dat hij/zij zich de kwantummechanische leerstof (taal, begrippen, vergelijkingen, uitwerkingen, en enkele formele bewijzen) eigen maakt. Een formule kaart is als geheugensteun altijd aanwezig op het tentamen.