Φυσικοχημεία ΙΙ

Στο πρώτο μέρος του μαθήματος Φυσικοχημεία ΙΙ διδάσκεται το αντικείμενο της Χημικής Κινητικής. Ειδικότερα ορίζεται η έννοια της ταχύτητας αντίδρασης και από ποιές παραμέτρους αυτή εξαρτάται. Ακολούθως εισάγεται η έννοια του μηχανισμού μίας αντίδρασης και πως αυτός μπορεί να προσδιοριστεί μετρώντας την ταχύτητα. Τέλος παρουσιάζεται η κινητική ανάλυση μίας σειράς σχετικά πολύπλοκων αντιδράσεων. Το δεύτερο μέρος αποτελεί Εισαγωγικό μάθημα στις έννοιες της Κβαντομηχανικής.

Στόχοι Μαθήματος

• Ορισμός της ταχύτητας αντίδρασης. • Γνώση των βασικών πειραματικών τεχνικών για την μέτρηση της ταχύτητας μίας αντίδρασης. • Νόμος ταχύτητας και λύση του για αντιδράσεις μηδενικής, πρώτης και δεύτερης τάξης. • Εξάρτηση της ταχύτητας μίας αντίδρασης από τη θερμοκρασία – Εξίσωση Arrhenius. • Εξαγωγή του νόμου ταχύτητας από το μηχανισμό μίας αντίδρασης χρησιμοποιώντας τις προσεγγίσεις της στάσιμης κατάστασης, του σταδίου που καθορίζει την ταχύτητα και της προ-ισορροπίας. • Χρήση των παραπάνω προσεγγίσεων για την κινητική ανάλυση πολύπλοκων αντιδράσεων. 2o μέρος Κύριο στόχο του μαθήματος αποτελεί η εξοικείωση με βασικές έννοιες της κβαντομηχανικής, ήτοι με: 1) το δυαδικό χαρακτήρα της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας και της ύλης, 2) την ανάδυση, επίλυση και κατανόηση της εξίσωσης Scrhödinger, 3) την εξοικείωση με τις έννοιες των δέσμιων και ελεύθερων σωματιδίων, 4) την κατανόηση του προβλήματος του κβαντισμένου αρμονικού ταλαντωτή, και 5) την επίλυση του προβλήματος του ατομικού υδρογόνου και την ανάδυση των εννοιών της στροφορμής και του σπιν. Μετά την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος ο/η εκπαιδευόμενος/–η αναμένεται να γνωρίζει τους λόγους ανάδυσης και ύπαρξης της κβαντομηχανικής θεώρησης της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας και της ύλης, τον τρόπο προσέγγισης των κλασικών προβλημάτων μέσω της κβαντομηχανικής, τον τρόπο κατάστρωσης και επίλυσης προβλημάτων που άπτονται δέσμιων και ελεύθερων σωματιδίων, και τη φορμαλιστική αντιμετώπιση λύσης του προβλήματος του ατόμου του υδρογόνου.

Προαπαιτούμενες Γνώσεις

1ο μέρος • Γνώση βασικών Μαθηματικών • Πολύ σημαντική η προηγούμενη παρακολούθηση των μαθημάτων Μαθηματικά Ι (1.4, ΧΗΥ015) και Μαθηματικά ΙΙ (2.5, ΧΗΥ025) 2ο μέρος • Πολύ καλή γνώση απειροστικού λογισμού • Συνιστάται εισαγωγική γνώση γραμμικής άλγεβρας • ΧΗΥ-104 και ΧΗΥ-202

Περιεχόμενα

1ο μέρος 1. Ταχύτητα αντίδρασης και παράγοντες που την επηρεάζουν 2. Στοιχειώδεις αντιδράσεις, μηχανισμός και εύρεση του νόμου ταχύτητας 3. Κινητική ανάλυση πολύπλοκων αντιδράσεων 2o μέρος Ο κυματοσωματιδιακός δυϊσμός του φωτός. Η εξίσωση Schrödinger και η στατιστική ερμηνεία της κυματοσυνάρτησης. Η αρχή της αβεβαιότητας. Τετραγωνικά δυναμικά Ι: Διακριτό φάσμα. Τετραγωνικά δυναμικά ΙΙ: Συνεχές φάσμα. Ο αρμονικός ταλαντωτής. Το άτομο του υδρογόνου Ι: Σφαιρικά συμμετρικές λύσεις. Το άτομο του υδρογόνου ΙΙ: Λύσεις με γωνιακή εξάρτηση (στροφορμή). Το άτομο σε ένα μαγνητικό πεδίο και η ανάδυση του σπιν.