Chimica Fisica II

Anno accademico 2012/2013

Obiettivi formativi del corso

Conoscenze e comprensione: il corso intende fornire gli strumenti di base della meccanica quantistica e delle sue applicazioni in ambito chimico. Oltre agli strumenti metodologici il corso fornisce agli studenti il linguaggio di base della quantomeccanica chimica, mettendo lo studente in grado di leggere e comprendere testi avanzati.

Applicazione delle conoscenze: il corso fornisce gli strumenti per reinterpretare in modo formale le conoscenze chimiche di base acquisite (funzione d'onda, orbitali, legame chimico, spin, etc...). Elaborazione di collegamenti con concetti acquisiti nei corsi precedenti per rinforzare un quadro coerente e solido di conoscenze di base in ambito chimico.

Capacità di comunicare: Acquisizione del linguaggio tecnico-specialistico che permette allo studente di dialogare con specialisti in ambito chimico e fisico e di tradurre concetti anche complessi in un linguaggio comprensibile al non-specialista.

Risultati dell'apprendimento

L'esame, integrato per gli studenti della Laurea in Chimica, con l'esame di Laboratorio di Chimica Fisica II, viene condotto per verificare (a) l'acquisizione dei concetti di base della meccanica quantistica e della loro applicazione ai problemi di interesse chimico; (b) la capacità dello studente di esporre i concetti in modo chiaro, usando adeguatamente il linguaggio tecnico-scientifico, (c) la capacità di affrontare problemi chimici usando gli strumenti formali della meccanica quantistica; (d) per la parte di laboratorio la capacità di estrarre informazione dall'analisi di dati.

L'esame prevede una prima domanda relativa ad un'esperienza di laboratorio, e due ultreiori domande su argomenti del corso teorico. Per superare l'esame lo studente deve dimostrare una padronanza minima della materia in termini sia di contenuti che di abilità espressive. 

Lo studente riprovato non può presentarsi prima di due settimane e comunque non più di due volte per appello. Nei rari casi in cui lo studente sia riprovato più di quattro volte esso potrà presentarsi solo una volta per ogni appello.

Programma

Introduzione alla meccanica quantistica

• l'esperimento della doppia fenditura, la polarizzazione dei fotoni e il concetto di sovrapposizione
• stati ed operatori in quanto-meccanica, vettori e matrici
• osservabili, autostati e il concetto di misura
• commutabilità e compatibilità
• rappresentazione di Scrödinger
• equazione di Scrödinger

Alcune soluzioni esatte dell'equazione di Scrödinger

• la particella libera
• la particella nella scatola
• l'oscillatore armonico
• il rotatore rigido, digressione su momenti angolari e spin
• atomo idrogenoide

Metodi di approssimazione

• teoria delle perturbazioni per stati stazionari
• metodo variazionale

Testi consigliati e bibliografia

Come manuale si consiglia

P.W. Atkins and R.S. Friedman, Molecular Quantum Mechanics, Oxford University Press, 2011 - quinta edizione

Il manuale è integrato da dispense disponibilki in rete per gli studenti.