CHIMICA QUANTISTICA

L’insegnamento ricade tra gli insegnamenti caratterizzanti comuni al corso di laurea magistrale di Scienze e Tecnologie Sostenibili e ha lo scopo di fornire agli studenti gli strumenti
metodologici tipici della quantomeccanica.
Obiettivi dell’insegnamento sono: sviluppare capacità di riflessione su sistemi molecolari e nanostrutturati e fornire
strumenti metodologici di base per l'analisi quantitativa degli stessi. Particolare riguardo viene dedicato agli aspetti tipici di oggetti di dimensione nanometrica, alle molecole e ai cluster. Il raggiungimento di questi obiettivi permette allo studente di avere le basi per
lo studio e l'eventuale successivo approfondimento dello
studio delle nanotecnologie.

La frequenza e la partecipazione attiva alle attività formative proposte dal corso (lezioni
frontali, esercitazioni) e lo studio individuale
consentiranno agli studenti di raggiungere il seguente grado di conoscenza e comprensione:
1. acquisire i metodi matematici principali per lo studio di sistemi quantomeccanici;
2. apprendere le metodologie di studio e analisi di sistemi molecolari e nanostrutturati.
Lo studente acquisirà la capacità di applicare conoscenza e comprensione per lo studio di sistemi molecolari e a dimensione nanometrica
correlando le proprietà dimensionali/strutturali con le proprietà macroscopiche.
La capacità di giudizio consisterà nel sapere applicare lo studio relativo alle proprietà del mondo a dimensione nanometrica in ambito tecnologico ed applicativo.

Il corso farà elevato uso di metodi matematici quindi la conoscenza del calcolo differenziale ed integrale è essenziale, inoltre i concetti di base di Fisica I e di Fisica II, in special modo onde ed elettromagnetismo
saranno necessari per poter frequentare in modo proficuo questo insegnamento.

1 The Wave Function:

The Schrödinger Equation
The Statistical Interpretation
Probability
Discrete Variables
Continuous Variables
Normalization
Momentum
The Uncertainty Principle

2 Time-Independent Schrödinger Equation

Stationary States
The Infinite Square Well
The Harmonic Oscillator:
Algebraic Method
Analytic Method
The Free Particle
The Delta-Function Potential
Bound States and Scattering States
The Delta-Function Well
The Finite Square Well

3 Formalism

Hilbert Space
Observables
Hermitian Operators
Determinate States
Eigenfunctions of a Hermitian Operator
Discrete Spectra
Continuous Spectra
Generalized Statistical Interpretation
Vectors and Operators
Bases in Hilbert Space
Dirac Notation
Changing Bases in Dirac Notation

4 Quantum Mechanics in Three Dimensions

The Schrödinger Equation
Spherical Coordinates
The Angular Equation
The Radial Equation
The Hydrogen Atom
The Radial Wave Function
The Spectrum of Hydrogen
Angular Momentum
Eigenvalues
Eigenfunctions
Spin
Spin 1/2
Electron in a Magnetic Field
Addition of Angular Momenta
Electromagnetic Interactions

5 Identical Particles

Two-Particle Systems
Bosons and Fermions
Exchange Forces
Spin
Generalized Symmetrization Principle
Atoms
Helium
The Periodic Table
Solids
The Free Electron Gas
Band Structure

R. Eisberg, R. Resnick, Quantum Physics of Atoms, Molecules, Solids, Nuclei, and Particles Second Edition, John Wiley & Sons.
D. Griffith, Introduction to Quantum Mechanics, Cambridge University Press.
L. Pauling,E. Bright Wilson, Introduction to Quantum Mechanics with Applications to Chemistry, Dover Edition.
W. Ashcroft Neil, D. Mermin, Solid State Physics, Thomson Press.

Risoluzione di esercizi.
Non c'è modo migliore per capire la chimica fisica che fare esercizi. Lo scopo
è quello di imparare ad applicare concetti matematici alla risoluzione di problemi applicati ai sistemi chimici.
A questo scopo verranno dati durante il corso 8 problemi da risolvere da parte degli studenti, individualmente o in gruppi,
che andranno riconsegnati entro una data che verrà comunicata a lezione. Il lavoro di gruppo è incoraggiato
in quanto aiuta a sviluppare la capacità di ragionamento, la capacità di lavorare in un team e aiuta la comprensione.
La risoluzione dei problemi assegnati verrà discussa in classe.
Esami intermedi (85%)
Ci sara' la possibilita' di sostenere 2 esami intermedi durante il semestre la cui somma varrà l'85% del punteggio finale.
L'esame finale orale sull'intero programma svolto si svolgerà durante la sessione di esami e varra' il 25% del punteggio finale.

Lo studente potra' sostenere l'esame sull'intero programma, senza quindi avvalersi dell'opzione esami intermedi, durante la sessione d'esame (scritto+orale).

Lezioni frontali alla lavagna

Italiano

Accessibilità, Disabilità e Inclusione

Accomodamenti e Servizi di Supporto per studenti con disabilità o con disturbi specifici dell’apprendimento:
Ca’ Foscari applica la Legge Italiana (Legge 17/1999; Legge 170/2010) per i servizi di supporto e di accomodamento disponibili agli studenti con disabilità o con disturbi specifici dell’apprendimento. In caso di disabilità motoria, visiva, dell’udito o altre disabilità (Legge 17/1999) o un disturbo specifico dell’apprendimento (Legge 170/2010) e si necessita di supporto (assistenza in aula, ausili tecnologici per lo svolgimento di esami o esami individualizzati, materiale in formato accessibile, recupero appunti, tutorato specialistico a supporto dello studio, interpreti o altro), si contatti l’ufficio Disabilità e DSA disabilita@unive.it.

scritto e orale