C9550 Kvantová chemie a spektroskopie

Přírodovědecká fakulta
podzim 2026
Rozsah
2/1/0. 3 kr. (plus ukončení). Ukončení: zk.
Vyučováno kontaktně
Vyučující
doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat. (přednášející)
Mgr. Hugo Semrád, Ph.D. (cvičící)
Garance
doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat.
Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta
Kontaktní osoba: doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat.
Dodavatelské pracoviště: Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta
Předpoklady
Absolvování kurzu C9920.
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
předmět má 12 mateřských oborů, zobrazit
Anotace
Cílem kurzu je vysvětlit studentům souvislosti mezi elektronovou strukturou molekul a jejich spektroskopickými parametry.
Výstupy z učení
Na konci kurzu budou studenti rozumět vztahům mezi strukturou molekul (geometrickou i elektronovou) a spektroskopickými parametry na úrovni kvantové mechaniky. Současně budou mít procvičeny koncepty kvantové chemie, zavedené v kurzu C9920, pomocí úloh vztažených ke konkrétním experimentálním výstupům. Studenti budou také schopni interpretovat jednoduchá rotační, vibrační, elektronová a elektronová paramagnetická rezonanční spektra molekul.
Klíčová témata
  • 1. Vibrační pohyb. Klasický harmonický oscilátor. Kvantově-mechanický harmonický oscilátor. Řešení Schrödingerovy rovnice. Spektrum energie. Povaha vlastních funkcí. 

  • 2. Částice na kruhu s konstantním potenciálem. Částice na sféře. Moment hybnosti a sférické harmonické funkce. Moment hybnosti v rotaci molekul – tuhý rotor.

  • 3. Obecné rysy molekulové spektroskopie. Emisní, absorpční a Ramanova spektroskopie. Absorpce a emise záření.  Výběrová pravidla a přechodové momenty.

  • 4. Rotační hladiny energie. Sférické, symetrické a lineární rotory. Centrifugální distorze. Mikrovlnná spektroskopie: výběrová pravidla a vzhled mikrovlnného spektra. 

  • 5. Vibrační spektroskopie dvouatomových molekul. Vibrační pohyb. Infračervená spektroskopie. Anharmonicita: konvergence hladin energie a Birge-Sponerova metoda.

  • 6. Vibračně-rotační spektra: spektrální větve a kombinační rozdíly. Vibrační Ramanova spektra.  

  • 7. Vibrace polyatomických molekul. Normální módy. Vibrační výběrová pravidla pro polyatomické molekuly.

  • 8. Elektronová spektra. Dvouatomové molekuly: symboly termů, výběrová pravidla, vibrační jemná struktura a Franck-Condonův princip, rotační jemná struktura.

  • 9. Elektronová spektra II. Polyatomické molekuly: komplexy přechodových kovů, přechody n-pí a pí-pí*.

  • 10. Magnetická rezonance: obecné principy. Spin jádra a spin elektronu. Jaderná magnetická rezonance: energie jader v magnetických polích, spektrometr NMR.

  • 11. Elektronová paramagnetická rezonance I. Energie elektronů v magnetických polích. Spektrometr EPR a populační rozdíly.

  • 12. Elektronová paramagnetická rezonance II. g-hodnota. Hyperjemná struktura: efekty jaderného spinu, McConnelova rovnice, původ hyperjemné interakce.

Studijní zdroje a literatura
    povinná literatura
  • ATKINS, P. W. a Julio DE PAULA. Atkins' physical chemistry. 9th ed. Oxford: Oxford University Press, 2010, xxxii, 972. ISBN 9780199543373. info
    doporučená literatura
  • HOLLAS, J. Michael. Modern spectroscopy. 4th ed. Chichester: John Wiley & Sons, 2004, xxvii, 452. ISBN 0470844167. info
    neurčeno
  • ATKINS, P. W. a R. S. FRIEDMAN. Molecular quantum mechanics. 5th ed. Oxford: Oxford University Press, 2011, xiv, 537. ISBN 9780199541423. info
Přístupy, postupy a metody používané ve výuce
Přednášky vedené interaktivní formou: stručné prezentace s grafickým materiálem, odvozování na tabuli, práce s tištěnými vizualizacemi kvantověmechanického popisu a se spektry. Cvičení se zadáníi dostupnými předem a řešeními dostupnými po proběhnutí vyučovací jednotky.
Způsob ověření výstupů z učení a požadavky na ukončení
Ověření výstupů: Cvičení - osobní účast studentů na řešení úloh u tabule. Přednáška - diskuse učitele se studenty. Zkouška - psaný test na 110 minut + dobrovolná ústní část, umožňující zlepšení, nikoli zhoršení známky.
Požadavky na ukončení: Cvičení - účast. Zkouška - zisk alespoň poloviny z celkového možného počtu bodů.

Navazující předměty
Další komentáře
Předmět je vyučován každoročně.
Výuka probíhá každý týden.
Předmět je zařazen také v obdobích podzim 2007 - akreditace, podzim 2010 - akreditace, podzim 2009, podzim 2010, podzim 2011, podzim 2011 - akreditace, podzim 2013, podzim 2014, podzim 2015, podzim 2016, podzim 2017, podzim 2018, podzim 2019, podzim 2020, podzim 2021, podzim 2022, podzim 2023, podzim 2024, podzim 2025.
  • Statistika zápisu (nejnovější)
  • Permalink: https://is.muni.cz/predmet/sci/podzim2026/C9550