Chimica Fisica Superiore

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IN ITALIANO:
Titolo dell’insegnamento: Chimica Fisica Superiore
Docente: Prof.ssa Laura Bonati, Prof. Dario Narducci
Modalità dell’esame: prova orale
crediti: 4+4
Obiettivi dell’insegnamento:
Fornire agli studenti gli elementi teorici della chimica quantistica molecolare, i principali metodi per il
calcolo di struttura e proprietà molecolari e i fondamenti della meccanica statistica.
Programma:
Richiami ai principi fondamentali della meccanica quantistica. Equazione di Schrödinger per sistemi
polielettronici: metodo variazionale e teoria perturbativa. Spin elettronico e principio di antisimmetria.
Atomi polielettronici. Simmetria molecolare. Struttura elettronica molecolare: approssimazione di BornOppenheimer; teoria degli orbitali molecolari e del legame di valenza. Il metodo di Hartree-Fock per i calcoli
MO-LCAO. Esempi di calcolo della struttura elettronica molecolare.
Rappresentazione lagrangiana dell’equazione del moto. Insiemi statistici e spazio delle fasi. Distribuzioni di
densità degli stati.. Principio di eguale probabilità a priori. Teorema di Liouville. Condizioni di equilibrio
statistico. Insiemi microcanonici, canonici e gran-canonici. La distribuzione di Maxwell-Boltzmann in un
insieme microcanonico. Il principio di equipartizione. Il teorema H. Applicazioni della meccanica statistica:
il gas perfetto monoatomico; insiemi di spin. Distribuzioni quantistiche di Bose-Einstein e di Fermi-Dirac.
IN INGLESE:
Title of the course: Advanced Physical Chemistry
credits: 4+4
Lecturer: Prof. Laura Bonati, Prof. Dario Narducci
Examination: oral exam
Aims:
To provide students with the fundamentals of molecular quantum chemistry, the main methods for
calculating structure and properties of molecular systems and the principles of statistical mechanics.
Main topics:
Review of the main principles of quantum mechanics. Solutions to the Schrödinger equation for manyelectron systems: the variation method and the perturbation theory. Electron spin and the antisimmetry
principle. Many-electron atoms. Molecular symmetry. Molecular electronic structure: the BornOppenheimer approximation; the Molecular Orbital theory; the Valence Bond theory. The Hartree-Fock
method for MO-LCAO calculations. Example calculations of molecular electronic structures.
The equation of motion in the Lagrangian form. The density of states. The principle of equal a priori
probability. The Liouville theorem. Criteria of statistical equilibrium. Micro-canonical, canonical and grandcanonical ensembles. The Maxwell-Boltzmann distribution for a micro-canonical ensemble. The principle of
equipartition. The H-theorem. Applications: ideal gas, particles with spin. Bose-Einstein and Fermi-Dirac
quantum distributions.
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