CHIMICA QUANTISTICA

L’insegnamento ricade tra gli insegnamenti caratterizzanti comuni al corso di laurea magistrale di Chimica 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 atomici, 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. Fondamenti matematici
- Numeri complessi
- Spazi di Hilbert
- Operatori lineari

2. Fondamenti della Meccanica Quantistica (MQ)
- Operatori nella MQ
- Postulati della MQ
- Osservabili simultanee

3. Soluzioni analitiche in una dimensione
- Particella libera
- Particella in una scatola
- L'oscillatore armonico
- Generalizzazione a tre dimensioni

4. Moto rotazionale
- Momento angolare
- Spin
- Combinazione dei momenti angolari

5. Atomi
- L'atomo di idrogeno
- Atomi simili all'idrogeno e atomi di Rydberg
- Il problema dei molti elettroni

6. Molecole
- Approssimazione di Born-Oppenheimer
- Superficie di energia potenziale e spettroscopia
- Teoria degli orbitali molecolari
- Molecola di H2: orbitale molecolare vs legame di valenza
- Molecole eteronucleari e poliatomiche
- Superfici di energia potenziale e transizioni vibroniche

7. Argomenti avanzati
- Calcoli di struttura elettronica
- Struttura elettronica dei solidi

P. Atkins, R. S. Friedman, "Meccanica quantistica molecolare", Zanichelli, 2000

L'esame consisterá in una prova orale della durata attesa di 30 minuti, in cui si verificherá che lo studente abbia acquisito i contenuti principali del corso, approccio e linguaggio della meccanica quantistica, e la capacita' di mettere in relazione quanto appreso con processi e fenomeni elementari della fisica atomica e molecolare. Questo elementi saranno presi in considerazione in egual misura per la determinazione del voto.
L'esame inizierà con la presentazione di un argomento del programma a scelta dello studente, oppure da un approfondimento da concordare col docente. Seguiranno delle domande aperte che verteranno sul programma del corso.

orale

La graduazione dei voti in seguito alla prova orale rispecchia, a titolo indicativo, il seguente schema di valutazione:

18-21: Conoscenza basilare della materia, con esposizione essenziale e possibili lacune concettuali. Capacità limitata di applicare i contenuti appresi e di effettuare collegamenti tra gli stessi.
22-24: Conoscenza discreta degli argomenti trattati, con esposizione generalmente chiara ma non sempre approfondita. Capacità parziale di applicare i contenuti appresi, e di effettuare collegamenti tra gli stessi.
25-27: Buona padronanza della materia, esposizione generalmente chiara e corretta. Capacità di collegare i concetti e applicarli a casi concreti con una certa autonomia.
28-30: Ottima conoscenza degli argomenti, esposizione chiara e corretta. Capacità di analisi critica e applicazione avanzata delle conoscenze.
30 e lode: Eccellente padronanza della materia, con capacità di rielaborazione originale e approfondita.

Lezioni frontali col supporto di lavagna e slides

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.