Il programma del corso prevede 56 ore (7 CFU) di lezioni frontali per acquisire le conoscenze teoriche di base della meccanica quantistica e della spettroscopia molecolare, 12 ore (1 CFU) di esercitazioni numeriche e interpretazione di spettri in aula e 12 ore di esperienze di laboratorio di spettroscopia vibro-rotazionale ed elettronica. Introduzione alla meccanica quantistica. Richiami di concetti base di meccanica classica. La natura corpuscolare della luce e la natura ondulatoria delle particelle (radiazione di corpo nero, effetto fotoelettrico, ipotesi di De Broglie. I postulati della meccanica quantistica: funzione di stato, operatori, equazione di Schrödinger dipendente e indipendente dal tempo, autovalori, valori di aspettazione, ortogonalità delle autofunzioni, autofunzioni simultanee, completezza. Particella in una scatola. Autovalori ed autofunzioni (1-D). Estensione al caso tridimensionale. Oscillatore armonico. Livelli energetici. Autofunzioni (senza dimostrazione). Il rotatore rigido e gli autostati di momento angolare. Rotatore rigido in tre dimensioni Armoniche sferiche (elementi essenziali). L’atomo idrogenoide. L’equazione di Schrödinger. Soluzioni radiali ed autovalori. Proprietà delle autofunzioni. Livelli energetici. I metodi approssimati: teorema e metodo variazionale. Atomo di elio e spin. L’equazione di Schrödinger. Il modello a particelle indipendenti. Approssimazioni del problema perturbativo e variazionali. Lo spin elettronico. Il principio di Pauli. Le funzioni d’onda includenti lo spin per lo stato fondamentale ed eccitato. Gli atomi polielettronici. I determinanti di Slater. Metodo di Hartree Fock (cenni) concetto di correlazione elettronica). Costanti del moto. Modello vettoriale e simboli di termine. Introduzione al legame chimico: molecole biatomiche. Lo ione molecolare H2+. L’approssimazione di Born-Oppenheimer. Il metodo LCAO-MO. La struttura elettronica di molecole biatomiche La struttura elettronica della molecola di idrogeno (funzioni di stato MO e VB). Molecole poliatomiche. Il metodo LCAO-MO-SCF (cenni). Metodi semi-empirici: metodo di Hückel. Spettro elettromagnetico; livelli di energia quantizzata, energia di transizione associata. Interazione radiazione elettromagnetica con la materia: perturbazioni dipendenti dal tempo. Legge di Lambert-Beer, trasmittanza e assorbanza. Principi di spettroscopia rotazionale per molecole biatomiche e poliatomiche. Principi di spettroscopia vibrazionale per molecole biatomiche e poliatomiche. Calcolo e confronto di distanze di legame e costanti di forza, concetti di banda fondamentale, sovratono, modi normali di vibrazione. Aspetti strumentali (cenni). Spettroscopia elettronica: molecole biatomiche e poliatomiche, stati elettronici e regole di selezione. Spettroscopia di emissione: fluorescenza e fosforescenza (cenni). Esperienze di laboratorio con relazioni scritte. Descrizione degli apparati strumentali e delle condizioni sperimentali di misura: uso dei software per l’acquisizione dei dati e loro elaborazione. (1) esperienza del CO: analisi dello spettro infrarosso (IR) a bassa ed alta risoluzione, determinazione delle proprietà strutturali e di legame dalle serie vibro-rotazionali. (2) esperienza dell’acetone: analisi degli spettri ultravioletti/visibili (UV/V) in acqua ed esano, comprensione dell’effetto solvente sulla banda n→p*. (3) determinazione della curva di dissociazione del DNA mediante spettrofotometria UV/Vis. (4) analisi della cinetica di reazione del processo di iodurazione dell’acetone mediante spettrofotometria UV/Vis. (5) identificazione di gruppi funzionali in molecole organiche o composti inorganici semplici mediante spettri vibrazionali ottenuti in pasticca di KBr.

Dispense scritte dal Prof. Enrico Bodo (sito elearning) Dispense scritte dal Prof. Guido Gigli (sito elearning) Dispense delle lezioni e delle esercitazioni, tutorial delle esercitazioni di laboratorio (elearning) I. N. Levine, Physical Chemistry, Sixth Edition, MacGraw-Hill. C.N.Banwell, E.MacCash, Fundamentals of Molecular Spectroscopy, IV ed., McGraw Hill (1994) (presso Biblioteca Gabriello Illuminati, Dipartimento di Chimica)

Il programma del corso prevede 56 ore (7 CFU) di lezioni frontali per acquisire le conoscenze teoriche di base della meccanica quantistica e della spettroscopia molecolare, 12 ore (1 CFU) di esercitazioni numeriche e interpretazione di spettri in aula e 12 ore di esperienze di laboratorio di spettroscopia vibro-rotazionale ed elettronica. Introduzione alla meccanica quantistica. Richiami di concetti base di meccanica classica. La natura corpuscolare della luce e la natura ondulatoria delle particelle (radiazione di corpo nero, effetto fotoelettrico, ipotesi di De Broglie. I postulati della meccanica quantistica: funzione di stato, operatori, equazione di Schrödinger dipendente e indipendente dal tempo, autovalori, valori di aspettazione, ortogonalità delle autofunzioni, autofunzioni simultanee, completezza. Particella in una scatola. Autovalori ed autofunzioni (1-D). Estensione al caso tridimensionale. Oscillatore armonico. Livelli energetici. Autofunzioni (senza dimostrazione). Il rotatore rigido e gli autostati di momento angolare. Rotatore rigido in tre dimensioni Armoniche sferiche (elementi essenziali). L’atomo idrogenoide. L’equazione di Schrödinger. Soluzioni radiali ed autovalori. Proprietà delle autofunzioni. Livelli energetici. I metodi approssimati: teorema e metodo variazionale. Teoria delle perturbazioni non dipendenti dal tempo (caso non degenere). Atomo di elio e spin. L’equazione di Schrödinger. Il modello a particelle indipendenti. Approssimazioni del problema perturbativo e variazionali. Lo spin elettronico. Il principio di Pauli. Le funzioni d’onda includenti lo spin per lo stato fondamentale ed eccitato. Gli atomi polielettronici. I determinanti di Slater. Metodo di Hartree Fock (cenni) concetto di correlazione elettronica). Costanti del moto. Modello vettoriale e simboli di termine. Introduzione al legame chimico: molecole biatomiche. Lo ione molecolare H2+. L’approssimazione di Born-Oppenheimer. Il metodo LCAO-MO. La struttura elettronica di molecole biatomiche La struttura elettronica della molecola di idrogeno (funzioni di stato MO e VB). Molecole poliatomiche. Il metodo LCAO-MO-SCF (cenni). Metodi semi-empirici: metodo di Hückel. Spettro elettromagnetico; livelli di energia quantizzata, energia di transizione associata. Interazione radiazione elettromagnetica con la materia: perturbazioni dipendenti dal tempo. Legge di Lambert-Beer, trasmittanza e assorbanza. Principi di spettroscopia rotazionale per molecole biatomiche e poliatomiche. Principi di spettroscopia vibrazionale per molecole biatomiche e poliatomiche. Calcolo e confronto di distanze di legame e costanti di forza, concetti di banda fondamentale, sovratono, modi normali di vibrazione. Aspetti strumentali (cenni). Spettroscopia elettronica: molecole biatomiche e poliatomiche, stati elettronici e regole di selezione. Spettroscopia di emissione: fluorescenza e fosforescenza (cenni). Esperienze di laboratorio con relazioni scritte. Descrizione degli apparati strumentali e delle condizioni sperimentali di misura: uso dei software per l’acquisizione dei dati e loro elaborazione. (1) esperienza del CO: analisi dello spettro infrarosso (IR) a bassa ed alta risoluzione, determinazione delle proprietà strutturali e di legame dalle serie vibro-rotazionali. (2) esperienza dell’acetone: analisi degli spettri ultravioletti/visibili (UV/V) in acqua ed esano, comprensione dell’effetto solvente sulla banda n→*. (3) determinazione della curva di dissociazione del DNA mediante spettrofotometria UV/Vis. (4) analisi della cinetica di reazione del processo di iodurazione dell’acetone mediante spettrofotometria UV/Vis. (5) identificazione di gruppi funzionali in molecole organiche o composti inorganici semplici mediante spettri vibrazionali ottenuti in pasticca di KBr.

Dispense scritte dal Prof. Enrico Bodo (sito elearning) Dispense scritte dal Prof. Guido Gigli (sito elearning) Dispense delle lezioni e delle esercitazioni, tutorial delle esercitazioni (elearning) I. N. Levine, Physical Chemistry, Sixth Edition, MacGraw-Hill. C.N.Banwell, E.MacCash, Fundamentals of Molecular Spectroscopy, IV ed., McGraw Hill (1994) (presso Biblioteca Gabriello Illuminati, Dipartimento di Chimica)