Kursinformation

Angewandte Quantenchemie und Bindungsmodelle

WS 2025/26

Dies ist ein Wahlpflichtmodul im Bachelor Chemie und ist als integrierte Lehrveranstaltung mit Vorlesungen, Seminaren und praktischen Übungen konzipiert. Letztere bestehen aus einer Reihe von schriftlichen Aufgaben zum theoretischen Hintergrund (ein Drittel) sowie vor allem (zwei Drittel) aus "praktischen" Quantenchemie-Übungen am Computer unter Anleitung. Dort wird ganz konkret gezeigt, wie man quantenchemische Methoden auf chemische Fragen, z.B. nach Strukturen, Energien und Eigenschaften von Molekülen oder nach chemischen Prozessen (Umlagerungen, konformationelle Änderungen, Reaktionen) sinnvoll und erfolgreich anwendet, und wie man daraus chemische Modellvorstellungen entwickelt.

Zunächst werden die Methoden der numerischen Quantenchemie von Mehrelektronensystemen in einer Übersicht eingeführt. Darauf aufbauend wird gezeigt, wie die Quantenchemie durch diverse Werkzeuge der Bindungsanalyse die Interpretation der Elektronenstruktur von Verbindungen ermöglichen kann. Dazu gehören Populations- und Ladungsanalysen, Zerlegungen der Bindungsenergiebeiträge, topologische Analysen der Elektronendichte und weiterer Realraumfunktionen, und weitere Orbitalanalysen, u.a. auch von spektroskopischen Parametern. Mit diesen Werkzeugen bewaffnet wenden wir uns in den praktischen Computerübungen konkreten chemischen Fragestellungen aus der organischen und anorganischen Chemie an einfachen Beispielsystemen zu. Ziel ist es, die Studierenden einerseits mit den Möglichkeiten des Einsatzes quantenchemischer Methoden in verschiedenen Forschungsbereichen vertraut zu machen, ihnen andererseits ein gewisses Maß an kritischer Hinterfragung von Bindungsmodellen mitzugeben.

Als Zugangsvoraussetzung wird das Modul "Theoretische Chemie I" empfohlen.