Chimica quantistica
A.A. 2025/2026
Obiettivi formativi
Obiettivo dell'insegnamento e' l'acquisizione dei concetti base della teoria quantistica (funzione d'onda, equazione di Schrodinger, quantizzazione dei livelli energetici, etc.) e del loro utilizzo nella descrizione degli atomi e delle molecole.
Risultati apprendimento attesi
Lo studente sara' in grado di comprendere il significato fisico e le condizioni di applicabilita' delle leggi e teoremi alla base della Chimica Quantistica, applicandoli alla risoluzione di semplici problemi
Periodo: Primo semestre
Modalità di valutazione: Esame
Giudizio di valutazione: voto verbalizzato in trentesimi
Corso singolo
Questo insegnamento non può essere seguito come corso singolo. Puoi trovare gli insegnamenti disponibili consultando il catalogo corsi singoli.
Programma e organizzazione didattica
Edizione unica
Responsabile
Periodo
Primo semestre
Programma
1. Formulazione matematica della Meccanica Quantistica. Operatori e loro proprieta'. La notazione di Dirac.
2. I postulati della Meccanica Quantistica e la teoria della misura. Il principio di indeterminazione. I paradossi della meccanica quantistica: il paradosso di Einstein-Podolsky-Rosen ed il gatto di Schrodinger
3. La particella libera e la costruzione di un pacchetto d'onde
4. Trattazione dell'oscillatore armonico utilizzando gli operatori di creazione e distruzione
5. La teoria generale del momento angolare e la somma di momenti angolari
6. Il momento angolare di spin. Le autofunzioni di spin per un sistema di N elettroni e loro utilizzo per scrivere le strutture di risonanza. La teoria della misura nel caso dello spin. Il piu' semplice esempio di stato entangled e sua importanza
7. Atomo di idrogeno: risoluzione dell'equazione di Schrodinger per il piu' semplice sistema chimico
8. Il principio variazionale e cenno ai metodi perturbativi
9. Utilizzo di determinanti per introdurre l'antisimmetria. Calcolo degli elementi di matrice dell'operatore Hamiltoniano nel caso di orbitali ortogonali e cenno al caso non ortogonale
10. La funzione d'onda Hartree Fock: determinazione delle equazioni di Hartree-Fock e di Roothan
11. Cenno al problema della correlazione elettronica ed alla Teoria del Funzionale densita' e loro impiego nella modellistica chimica.
12. L'operatore densita' : descrizione di stati puri e miscele statistiche. Possibilita' di descrivere un sottosistema
13. Il formalismo della seconda quantizzazione
2. I postulati della Meccanica Quantistica e la teoria della misura. Il principio di indeterminazione. I paradossi della meccanica quantistica: il paradosso di Einstein-Podolsky-Rosen ed il gatto di Schrodinger
3. La particella libera e la costruzione di un pacchetto d'onde
4. Trattazione dell'oscillatore armonico utilizzando gli operatori di creazione e distruzione
5. La teoria generale del momento angolare e la somma di momenti angolari
6. Il momento angolare di spin. Le autofunzioni di spin per un sistema di N elettroni e loro utilizzo per scrivere le strutture di risonanza. La teoria della misura nel caso dello spin. Il piu' semplice esempio di stato entangled e sua importanza
7. Atomo di idrogeno: risoluzione dell'equazione di Schrodinger per il piu' semplice sistema chimico
8. Il principio variazionale e cenno ai metodi perturbativi
9. Utilizzo di determinanti per introdurre l'antisimmetria. Calcolo degli elementi di matrice dell'operatore Hamiltoniano nel caso di orbitali ortogonali e cenno al caso non ortogonale
10. La funzione d'onda Hartree Fock: determinazione delle equazioni di Hartree-Fock e di Roothan
11. Cenno al problema della correlazione elettronica ed alla Teoria del Funzionale densita' e loro impiego nella modellistica chimica.
12. L'operatore densita' : descrizione di stati puri e miscele statistiche. Possibilita' di descrivere un sottosistema
13. Il formalismo della seconda quantizzazione
Prerequisiti
Conoscenze matematiche e fisiche dei corsi di base di Istituzioni di matematica, Fisica generale e Chimica Fisica della materia e fondamenti di spettroscopia della laurea triennale in chimica o Istituzioni di matematica, Fisica e Chimica Fisica I and II della laurea triennale in chimica industriale e gestionale.
Metodi didattici
Il corso sarà erogato con lezioni frontali alla lavagna o mediante presentazioni elettroniche. Il corso è erogato in italiano. La frequenza è fortemente consigliata. 6 CFU: 48 ore di lezioni frontali.
Materiale di riferimento
Materiale didattico messo a disposizione del Docente
A.Szabo; Modern Quantum Chemistry - Dover
Cohen-Tannoudji; Quantum Mechanics, vol. 1 - Wiley
A.Szabo; Modern Quantum Chemistry - Dover
Cohen-Tannoudji; Quantum Mechanics, vol. 1 - Wiley
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
L'esame consiste in una prova scritta, con eventuale colloquio di chiarimento sulla prova scritta. Allo studente è richiesto di aver compreso il significato fisico e le dimostrazioni discusse a lezione.
La prova scritta' verra' valutata in base alla correttezza dell'elaborato, della chiarezza espositiva e del rigore espositivo
La prova scritta' verra' valutata in base alla correttezza dell'elaborato, della chiarezza espositiva e del rigore espositivo
CHIM/02 - CHIMICA FISICA - CFU: 6
Lezioni: 48 ore
Docente:
Sironi Maurizio
Turni:
Turno
Docente:
Sironi MaurizioDocente/i
Ricevimento:
preferibilmente lunedi o martedi mattina, previo appuntamento
studio