Teaching Winter 2023/2024

Eine Einführung in die chemische Bindung und Vielelektronentheorie, u. a.:

1. Vielelektronenatome
2. Grundlagen zur chemischen Bindung
3. Das H2+-Ion, H2 und zweiatomige Moleküle
4. Die Hückel-Methode
5. Ausblick auf die Quantenchemie

(V)   Montag    10.15 – 11.45 Uhr     Hörsaal F.0.01

(S)   Freitag     09.15  –10.45 Uhr     Raum F.0.15  
 

Die Lehrveranstaltung ist das zweite Teilmodul des Pflichtmoduls A8 "Theoretische Chemie" im Bachelor-Studiengang Chemie.
Hörer angrenzender Fächer (z. B. Chemie LA, Physik, Biochemie, Computational Science) sind herzlich willkommen.

Mathematische Grundkenntnisse, die für die Chemie und chemie-nahe Fächer als Basis für einfache Anwendungen sowie für den weiterführenden Kurs (Mathematik II) erforderlich sind,
u. a.:

1. Zahlen
2. Folgen und Reihen
3. Differentialrechnung für Funktionen einer Variablen
4. Taylorreihen
5. Integralrechnung für Funktionen einer Variablen
6. Gewöhnliche Differentialgleichungen
7. Vektoren

(V)    Donnerstag   10.15 – 11.45 Uhr     Haus 27, Hörsaal 1.01

(Ü)   Freitag              08.15 – 09.45 Uhr     Raum B.1.01

Beginn

(V)   19.10.2023

(Ü)   27.10.2023

Eine Klausur im SoSe 2024 Stoff: Mathematik (Teil I) + Mathematik (Teil II) (BChem)

Klausur Mathematik (Teil I) (BLAC)

siehe Aushang (BChem)

siehe Aushang (BLAC)

Wiederholungsklausur im Sept. 2024, siehe Aushang (BChem)

Wiederholungsklausur MA-I im April 2024, siehe Aushang (BLAC)

9 (BChem)

4 (BLAC)

Erstes Teilmodul des Pflichtmoduls "Mathematik für Chemiker" für Bachelor-Studierende der Chemie.

Hörer aus angrenzenden Fächern (z. B. Biochemie, Biologie) sind willkommen. Pflichtveranstaltung für Bachelor-Studierende des Fachs Lehramt Chemie.

Einfache Computeranwendungen in der Chemie:

1. Einführung in Linux und ausgewählte Programme aus Science-Chemistry          
2. Erstellen 2- und 3-dimensionaler Molekülstrukturen, Methoden der
   Visualisierung
3. Auswertung experimenteller Daten unter Verwendung einfacher
   numerischer Methoden: Interpolation, Differentiation, Integration,
   Gleichungssysteme

(V/S) Freitag   08.00 – 12.00 Uhr     Raum D.0.02 (Pool 1b)

1. Einführung in die Bedienung von Kleinrechnern
2. Kraftfeldrechnungen und klassische Moleküldynamik
3. Praktische Quantenchemie: Methodenwahl, Basissätze, Konvergenz
4. Quantenchemische Einzelpunktrechnungen und Geometrieoptimierung
5. Quantenchemische Normalmodenanalyse, IR- und Raman-Spektren,
   Berechnung thermochemischer Eigenschaften
6. Übergangszustände und Geschwindigkeitskonstanten für chemische Reaktionen
7. Berechnung von angeregten Zuständen und UV/vis-Spektren

(S)   Donnerstag     09.00 – 10.00 Uhr     Raum F.0.15

(P)   Donnerstag     13.00 – 16.00 Uhr     Raum D.2.01/D.2.02   (Pool 2a/b)

Die Veranstaltung ist praktischer Teil (TM2) zum Pflichtmodul Theoretische Chemie II für MSc Chemie.
Studierende  angrenzender Fächer mit Interesse an quantenchemischen Methoden (Biochemie, Physik) sind ebenso willkommen.

Die Vorlesung beschäftigt sich mit der Elektronenstruktur von Festkörpern und theoretischen Methoden zur Bestimmung der Elektronenstruktur.

Ein weiterer Schwerpunkt sind Festkörperoberflächen sowie die Adsorption und die Beschreibung dynamischer Prozesse auf diesen.

1. Klassifikation der Festkörper
2. Struktur der Festkörper
3. Elektronenstruktur periodischer Festkörper: Theorie und Methoden
4. Adsorption auf Festkörperoberflächen
5. Molekulare Dynamik an Festkörperoberflächen

(V)  Mittwoch  16.15 – 17.45 Uhr     Raum F.0.15

(S)  Dienstag   16.15 – 17.45 Uhr     Raum D.2.01  (Pool 2a)

1. Molecular quantum mechanics:
   Born-Oppenheimer approximation, photophysical and photochemical processes
2. Time-dependent quantum mechanics:
   Wave packets, Ehrenfest theorem, coherent states
3. Light-molecule interaction:
   Time-dependent perturbation theory, one- and two-photon processes,
   Franck-Condon factors
4. Breakdown of the Born-Oppenheimer approximation:
   Nonadiabatic transitions, avoided crossings, conical intersections, excitonic aggregates
5. Description of spectroscopies based on wave packets: 
   Numerical methods
6. Basics of ensemble and environment effects:
   Reduced density operators, spectral broadening and dephasing
7. Basics of time-resolved multi-pulse spectroscopies:
   Feynman diagrams, transient absorption and photon echo

(V)  Freitag   10.15 – 11.45 Uhr     Raum D.1.02

(S)  Freitag   12.15 – 13.45 Uhr     Raum D.1.02

Mathematik:

• Differentialgleichungen/partielle Differentialgleichungen
•  Hilbertraumtheorie: Grundlagen, Schrödingergleichung, Störungstheorie
•  Stochastik/Wahrscheinlichkeitsrechnung

Numerik:

•  Repräsentation von Zahlen: Typen, Variablen
• Stabilität von numerischen Berechnungen
• Interpolation: Polynome, Splines
• Numerisch Differenzieren, Integrieren
• Nullstellen, Extrema
• Lösung von Differentialgleichungen (Euler, Runge, Kutta, Velocity, Verlet)
• Fourier Transformation
• Jacobi Diagonalisierung

Programmierung:

• Einführung in C/C++
• C++-Programmierung unter Linux

(V)   Montag      16.15 – 17.45 Uhr     Raum D.1.02
(Ü)   Freitag       09.15 – 10.00 Uhr     Raum D.1.02

+ Blockveranstaltung Programmierung im Zwischensemester

Ziel ist die Vermittlung ausgewählter Aspekte der Mathematik, die für Chemiker und andere Naturwissenschaftler insbesondere bei der Lösung quantenmechanischer und/oder zeitabhängiger Probleme notwendig sind.
Da sich die meisten dieser Probleme in der Praxis nur numerisch lösen lassen, sollen die Studierenden auch die Grundlagen der Numerik und der Programmierung erlernen.
Darüber hinaus werden einige ausgewählte numerische Verfahren gelehrt, die im Kontext der Theoretischen Chemie und verwandter Disziplinen besondere Bedeutung haben.

Die Veranstaltung wird im Rahmen des Moduls Ba-SK-M-1: Einführung in die Naturwissenschaften angeboten.