Begriffliche und historische Einführung, Grundprinzipien der Quantenmechanik (QM), einfachste Anwendungen der QM, der harmonische Oszillator, Drehimpuls in der QM, Wasserstoff-Atom, grundlegende Näherungsverfahren der QM, Elektronen-Spin und Pauliprinzip, Helium-Atom, einfachste zweiatomige Moleküle, abstrakte Gruppentheorie, molekulare Symmetrie und Symmetriegruppen, Darstellungstheorie, Anwendungen von Gruppentheorie in der QM, Molekülorbital-Theorie.

Das Modul besteht aus einer Vorlesung (3 SWS) und einer begleitenden Übungsveranstaltung in Kleingruppen (1 SWS). Die Inhalte der Vorlesung werden in traditioneller Weise durch Vortrag mit Kreide und Tafel vermittelt. Alle Aussagen und Ergebnisse werden aus den Grundlagen (den Axiomen der Quantenmechanik) hergeleitet. Nicht Wissensvermittlung, sondern das Verständnis logischer Zusammenhänge sind das primäre Ziel der Vorlesung. Die Studierenden sollen zum Mitdenken und zu gemeinsamer Problemlösung von Dozent und Auditorium angeregt werden. Den Studierenden steht ein aktuelles Skriptum zur Verfügung, sodass sie von mechanischem Mitschreiben entlastet sind. Durch Verweise auf spezifische Kapitel von drei besonders geeigneten Lehrbüchern sollen die Studierenden zu selbständigen weiterführenden Studien angeregt werden. In den Gruppenübungen werden gemeinsam mit einem Tutor ausgewählte Präsenzaufgaben bearbeitet und die Lösungswege diskutiert. Anspruchsvollere Aufgaben werden als Hausaufgaben vergeben. Diese bauen in ihrer Komplexität auf den Präsenzaufgaben auf und bedürfen in der Regel einer längeren Bearbeitungszeit. Die Lösungen der Hausaufgaben werden in der nachfolgenden Tutorübung anhand von Musterlösungen besprochen.

P. W. Atkins and R. S. Friedman, Molecular Quantum Mechanics (Oxford University Press, 1997); I. N. Levine, Quantum Chemistry (Prentice Hall, 2000); F. A. Cotton, Chemical Applications of Group Theory (Mc-Graw-Hill 1971).

Nach der Teilnahme an den Modulveranstaltungen sind die Studierenden mit den begrifflichen und mathematischen Grundlagen der Quantenmechanik (QM) vertraut. Sie kennen die Bedeutung von Zustandsfunktionen, Operatoren, Eigenwerten und Eigenfunktionen. Sie kennen die Lösungen von elementaren Modell-Systemen, z. B. Teilchen im Kasten oder harmonischer Oszillator. Die Studierenden sind mit den grundlegenden Näherungsmethoden der QM (Variationsprinzip und Störungstheorie) vertraut und können diese auf konkrete Fragestellungen anwenden. Die Studierenden kennen die Bedeutung des Pauliprinzips für atomare und molekulare Mehrelektronen-Systeme und verstehen die Mechanismen der chemischen Bindung am Beispiel des H2+ Molekülions und des Wasserstoffmoleküls. Sie verstehen die Bedeutung von Symmetrie-Operationen, Symmetrie-Gruppen und irreduziblen Darstellungen für die QM. Die Studierenden sind in der Lage, für konkrete Beispiele die Symmetriegruppe zu ermitteln und die Charaktertafeln anzuwenden.

Begriffliche und historische Einführung, Grundprinzipien der Quantenmechanik (QM), einfachste Anwendungen der QM, der harmonische Oszillator, Drehimpuls in der QM, Wasserstoff-Atom, grundlegende Näherungsverfahren der QM, Elektronen-Spin und Pauliprinzip, Helium-Atom, einfachste zweiatomige Moleküle, abstrakte Gruppentheorie, molekulare Symmetrie und Symmetriegruppen, Darstellungstheorie, Anwendungen von Gruppentheorie in der QM, Molekülorbital-Theorie.

Keine

Das Modul besteht aus einer Vorlesung (3 SWS) und einer begleitenden Übungsveranstaltung in Kleingruppen (1 SWS). Die Inhalte der Vorlesung werden in traditioneller Weise durch Vortrag mit Kreide und Tafel vermittelt. Alle Aussagen und Ergebnisse werden aus den Grundlagen (den Axiomen der Quantenmechanik) hergeleitet. Nicht Wissensvermittlung, sondern das Verständnis logischer Zusammenhänge sind das primäre Ziel der Vorlesung. Die Studierenden sollen zum Mitdenken und zu gemeinsamer Problemlösung von Dozent und Auditorium angeregt werden. Den Studierenden steht ein aktuelles Skriptum zur Verfügung, sodass sie von mechanischem Mitschreiben entlastet sind. Durch Verweise auf spezifische Kapitel von drei besonders geeigneten Lehrbüchern sollen die Studierenden zu selbständigen weiterführenden Studien angeregt werden. In den Gruppenübungen werden gemeinsam mit einem Tutor ausgewählte Präsenzaufgaben bearbeitet und die Lösungswege diskutiert. Anspruchsvollere Aufgaben werden als Hausaufgaben vergeben. Diese bauen in ihrer Komplexität auf den Präsenzaufgaben auf und bedürfen in der Regel einer längeren Bearbeitungszeit. Die Lösungen der Hausaufgaben werden in der nachfolgenden Tutorübung anhand von Musterlösungen besprochen.

P. W. Atkins and R. S. Friedman, Molecular Quantum Mechanics (Oxford University Press, 1997); I. N. Levine, Quantum Chemistry (Prentice Hall, 2000); F. A. Cotton, Chemical Applications of Group Theory (Mc-Graw-Hill 1971).