Nome da Atividade
FÍSICO-QUÍMICA IV
CÓDIGO
12000012
Carga Horária
75 horas
Tipo de Atividade
DISCIPLINA
Periodicidade
Semestral
Unidade responsável
CRÉDITOS
5
CARGA HORÁRIA TEÓRICA
5
CARGA HORÁRIA OBRIGATÓRIA
5
FREQUÊNCIA APROVAÇÃO
75%
NOTA MÉDIA APROVAÇÃO
7
Ementa
Prerrogativas históricas. Fundamentos matemáticos e físicos. Átomo de hidrogênio. Oscilador harmônico e rotor rígido. Descrição mecânico-quântica de átomos e moléculas. Teoria de grupo. Aplicações da mecânica Quântica.
Objectives
Objetivo Geral:
GERAIS:Apresentar o estudante aos conceitos fundamentais de Mecânica Quântica, aplicá-los à Química nos campos da descrição atômica e molecular, relacionar os assuntos à espectroscopia atômica e molecular.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS:
Trazer a mecânica quântica para a realidade do químico por meio de aulas expositivas e correlacionar os assuntos abordados com assuntos relevantes no âmbito da química, tais como: números quânticos e classificação periódica de elementos, fundamentos de espectroscopia, método de Hückel e otimização geométrica de moléculas.
Conteúdo Programático
UNIDADE I – PRERROGATIVAS HISTÓRICAS
1.1. Leis de movimento clássicas
1.2. A radiação do corpo negro
1.3. O efeito fotoelétrico
1.4. Espectros atômicos e séries espectroscópicas
1.5. A natureza da luz
1.6. O átomo de Bohr
1.7. A equação de de Broglie
1.8. A dualidade onda-partícula
UNIDADE II – INTRODUÇÃO À MECÂNICA QUÂNTICA
2.1. Fundamentos matemáticos da função de onda
2.2. Observáveis e operadores
2.3. O princípio da incerteza de Heisenberg
2.3. Probabilidades (2)
2.4. Normalização e ortogonalização de funções de onda
2.5. A Equação de onda de Schrödinger
2.6. A partícula na caixa uni e tridimensional
2.7. Valores médios
2.8. Degenerescência de estados
UNIDADE III – SISTEMAS-MODELO E ÁTOMO DE HIDROGÊNIO
3.1. O oscilador harmônico clássico
3.2. O oscilador harmônico mecânico-quântico
3.3. Funções de onda do oscilador harmônico
3.4. Rotações bi e tridimensionais
3.5. Solução mecânico-quântica do átomo de hidrogênio
3.6. Funções de onda do átomo de hidrogênio
3.7. Origem dos números quânticos
3.8. Orbitais atômicos
UNIDADE IV – ÁTOMOS E MOLÉCULAS
4.1. O experimento de Stern-Gerlach e o spin
4.2. O princípio de Pauli
4.3. O princípio da construção
4.4. O princípio de Born-Oppenheimer
4.5. A teoria dos Orbitais Moleculares – CLOA
4.6. Diagramas de orbitais moleculares para moléculas diatômicas
UNIDADE V- SIMETRIA MOLECULAR E TEORIA DE GRUPOS
5.1. Simetria das moléculas
5.2. Operações de simetria- a álgebra das operações de simetria
5.3. Definição de um grupo
5.4. Exemplos de grupos pontuais
5.5. Classificação dos grupos
5.6. Caracteres das componentes do momento dipolar
5.7. Caracteres dos componentes do tensor polarizabilidade
5.8 Momentos de transição e simetria
5.9 Razão de despolarização da luz difundida e simetria das vibrações
UNIDADE VI – APLICAÇÕES DA QUÍMICA QUÂNTICA
5.1. Aplicações na espectroscopia molecular
5.2. Método de Hückel e Hückel estendido
5.4. Otimização geométrica de moléculas (Semi-Empírico, Ab Initio)
5.5. Números quânticos e classificação periódica dos elementos
1.1. Leis de movimento clássicas
1.2. A radiação do corpo negro
1.3. O efeito fotoelétrico
1.4. Espectros atômicos e séries espectroscópicas
1.5. A natureza da luz
1.6. O átomo de Bohr
1.7. A equação de de Broglie
1.8. A dualidade onda-partícula
UNIDADE II – INTRODUÇÃO À MECÂNICA QUÂNTICA
2.1. Fundamentos matemáticos da função de onda
2.2. Observáveis e operadores
2.3. O princípio da incerteza de Heisenberg
2.3. Probabilidades (2)
2.4. Normalização e ortogonalização de funções de onda
2.5. A Equação de onda de Schrödinger
2.6. A partícula na caixa uni e tridimensional
2.7. Valores médios
2.8. Degenerescência de estados
UNIDADE III – SISTEMAS-MODELO E ÁTOMO DE HIDROGÊNIO
3.1. O oscilador harmônico clássico
3.2. O oscilador harmônico mecânico-quântico
3.3. Funções de onda do oscilador harmônico
3.4. Rotações bi e tridimensionais
3.5. Solução mecânico-quântica do átomo de hidrogênio
3.6. Funções de onda do átomo de hidrogênio
3.7. Origem dos números quânticos
3.8. Orbitais atômicos
UNIDADE IV – ÁTOMOS E MOLÉCULAS
4.1. O experimento de Stern-Gerlach e o spin
4.2. O princípio de Pauli
4.3. O princípio da construção
4.4. O princípio de Born-Oppenheimer
4.5. A teoria dos Orbitais Moleculares – CLOA
4.6. Diagramas de orbitais moleculares para moléculas diatômicas
UNIDADE V- SIMETRIA MOLECULAR E TEORIA DE GRUPOS
5.1. Simetria das moléculas
5.2. Operações de simetria- a álgebra das operações de simetria
5.3. Definição de um grupo
5.4. Exemplos de grupos pontuais
5.5. Classificação dos grupos
5.6. Caracteres das componentes do momento dipolar
5.7. Caracteres dos componentes do tensor polarizabilidade
5.8 Momentos de transição e simetria
5.9 Razão de despolarização da luz difundida e simetria das vibrações
UNIDADE VI – APLICAÇÕES DA QUÍMICA QUÂNTICA
5.1. Aplicações na espectroscopia molecular
5.2. Método de Hückel e Hückel estendido
5.4. Otimização geométrica de moléculas (Semi-Empírico, Ab Initio)
5.5. Números quânticos e classificação periódica dos elementos
Bibliografia
Bibliografia Básica:
- 1. ATKINS, P.W., Físico-Química.Vol.2, Rio de Janeiro: Livros Técnicos e científicos, 1996.1014 p.
- 2. BALL, D. W., Físico-Química vol.1, Editora Pioneira Thomson Learning, São Paulo, 2005
- 3. McQUARRIE, D. A.; SIMON, J. T. Physical chemistry: A molecular approach, University Science Books, 1997
Bibliografia Complementar:
- 1. MOORE, W. J., Físico-Química, 2 vols. São Paulo, Ed. Edgard Blücher, 1977
- 2. SIMONS, J. NICHOLS, J. Quantum Mechanics in Chemistry, New Yourk, Oxford University Press, 1997, 612p.
- 3. LEVINE, I.N. Quantum Chemistry 5th ed. New Jersey: Prentice Hall, 1991, 739p.
- 4. BUNGE, A. V., Introdução à Química Quântica, Rio de Janeiro, Ed. Edgard Blücher, 1977
- 5. EISBERG, RESNICK, Física Quântica, Rio de Janeiro, Ed. Campus, 1979