Ficha de Componente Curricular

OBJETIVOS

Introduzir ao aluno as bases da mecânica quântica, sobretudo no que concerne à Química Quântica; familiarizar o aluno com os métodos da Química Quântica, e sua aplicação na previsão de propriedades e no tratamento de problemas químicos.

Ementa

Equação de Schroedinger: dependente e independente do tempo. A equação de Schroedinger como uma equação de autovalores. Operadores. Valores médios. Modelos da partícula livre e partícula na caixa (uma, duas e três dimensões): aplicações. Transições eletrônicas. Modelo do oscilador harmônico. Noções sobre oscilador anarmônico: vibrações em moléculas. Transições vibracionais. Modelo do rotor rígido. Transições rotacionais. Átomos hidrogenóides. Átomos multieletrônicos: operador Hamiltoniano. Princípio da exclusão de Pauli, Indistinguibilidade, Spin eletrônico, Princípio da estruturação, blindagem. Representação de funções de onda. Moléculas. O método variacional. Funções variacionais lineares. Métodos aproximados. O método de Hückel simples. Métodos semiempíricos e ab initio: diferenças, principais qualidades e limitações. Noções da teoria do funcional de densidade. Aplicações da mecânica quântica: otimização de estruturas, previsão de propriedades termodinâmicas e eletrônicas. Previsão de espectros vibracional, eletrônico e de ressonância magnética nuclear.

PROGRAMA

1. Desenvolvimento da Equação de Schroedinger: As equações de Schroedinger dependente e independente do tempo.
2. Equação de Schroedinger como uma equação de autovalores; Operadores; Valores médios
3. Modelos: partícula livre e partícula na caixa (uma e três dimensões). Degenerescência. Aplicações a sistemas atômicos e moléculas. Energias de transição. Modelo do elétron livre.
4. Oscilador harmônico e anarmônico: vibrações em moléculas.
5. Rotor rígido. Transições rotacionais.
6. Átomos hidrogenóides: Aplicação da equação de Schroedinger ao átomo de hidrogênio; Estrutura eletrônica: números quânticos, orbitais, degenerescência; Efeito Zeeman.
7. Átomos multieletrônicos: Dificuldades inerentes à aplicação da Equação de Schroedinger a sistemas multieletrônicos; Spin eletrônico – indistinguibilidade e antissimetria: determinantes de Slater; Princípio de Pauli; Princípio da Estruturação; Blindagem.
8. Moléculas: Dificuldades inerentes à aplicação da Equação de Schroedinger a sistemas moleculares. Princípio de Born-Oppenheimer. Métodos aproximados: O método variacional. Funções variacionais lineares. O determinante secular. Método de Hückel simples. Método C.L.O.A. de Roothaan.
9. Métodos Semiempíricos, ab initio e da teoria do funcional de densidade: Otimização de estruturas; Previsão de propriedades moleculares; estrutura eletrônica; termodinâmicas e eletrônicas; Obtenção de parâmetros espectroscópicos.

BIBLIOGRAFIA BÁSICA

ATKINS, P. W. Físico–química. 8. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2008. 2 v.

CHANG, R. Físico-química para as ciências químicas e biológicas. 3. ed. São Paulo: McGraw-Hill, 2009. v. 2.

EISBERG, R.; RESNICK, R. Física quântica: átomos, moléculas, sólidos, núcleos e partículas. 9. ed. Rio de Janeiro: Campus, 1979.

HOLLAUER, E. Química quântica. 1. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2008.

BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTAR

BALL, D. W. Físico-química. 1. ed. São Paulo: Thomson, 2005.

CASTELLAN, G. W. Físico-química. 1. ed. Rio de Janeiro: LTC, 1975.

JENSEN, F. Introduction to computational chemistry. 2. ed. New York: John Wiley & Sons, 1999.

LEVINE, I. N. Físico–química. 6. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2012.

MERZBACHER, E.  Quantum mechanics. 3. ed. New York: John Wiley & Sons, 1998.

aprovação

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Documento assinado eletronicamente por Osmando Ferreira Lopes, Coordenador(a), em 17/11/2022, às 16:15, conforme horário oficial de Brasília, com fundamento no art. 6º, § 1º, do Decreto nº 8.539, de 8 de outubro de 2015.

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Documento assinado eletronicamente por Fabio Augusto do Amaral, Diretor(a), em 22/11/2022, às 12:44, conforme horário oficial de Brasília, com fundamento no art. 6º, § 1º, do Decreto nº 8.539, de 8 de outubro de 2015.

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