جمهورية العراق وزارة التعليم العالي والبحث العلمي جامعة بابل -كلية العلوم قسم الكيمياء الدراسات األولية وثق ما تفعل وافعل ما توثق إدارة الجودة الشاملة رقم المقرر الدولي العدد: 9 Curriculum and Process Design Evidence CAPDE(7-3-1.2.3.-01-01) دليل تصاميم المناهج والمقررات Course No: Chsc424 1 -اسم المقرر : الكيمياء الفيزياوية )كيمياء الكم واألطياف( فصلي إلزامي ( نعم ) اختياري )كال( رقم اإلصدار 5 سنوي نعم تاريخ اإلصدار 2014/9/1 2 -عدد الوحدات ستة وحدات دراسية النظري ثالث ساعات 3 -المرحلة الدراسية: المرحلة الرابعة عدد الساعات اإلجمالية العملي اليوجد ثالث ساعات أسبوعيا 4 -اسم ألتدريسي:- عباس عبد علي دريع الصالحي 1- بكالوريوس علوم كيمياء 1994/7/1 2- ماجستير علوم كيمياء 2111/11/17 3- دكتوراه فلسفة في علوم الكيمياء 2117/5/3 اللقب العلمي أستاذ مساعد 18\9\2118 1- ماجستير علوم كيمياء فيزياوية ( نظائد حرارية(. 2- دكتوراه علوم كيمياء فيزياوية ( كيمياء الكم( الشهادة واللقب العلمي التخصص الدقيق كال نعم انكليزي أخرى ال توجد 5- لغة المقرر : عربي برنامج المقرر المقدمة إن برنامج المقرر يؤهل الطالب الكتساب المعرفة العلمية في كيمياء الكم من حيث األسس النظرية والتطبيقية بواسطة تفهم إلية استخدام مبادئ الكيمياء و الفيزياء والرياضيات. يتم توضيح وتفسير األنظمة الكيميائية من خالل دراسة االشتقاقات والبراهين الرياضية المؤدية إلى الدوال الموجية لكل نظام على حد سواء,إضافة إلى التطرق لألمثلة المعتمدة عالميا لغرض تعميق الفهم وأساليب التطبيق العملي في مجال التقنيات المستخدمة والتطبيقات. صقل وتنمية مهارات و قابلية الطلبة وتنميتها عن طريق إلقاء المحاضرات القصيرة التي يعدها الطلبة كنشاط صفي واالمتحانات المفاجئة وكذلك إعداد التقارير العلمية باالعتماد على المصادر العلمية وشبكة المعلومات الدولية. (1-5)
أهداف المقرر يهدف المقرر إلى :- يتعرف الطالب على مقدمة عن ميكانيك الكم وبصورة عامة. 1. يتعرف الطالب على األسس التجريبية لعلم الكم القديم)التقليدي( وإخفاقاته في مجال التطبيقات العامة. 2. يتعرف الطالب على األسس التجريبية لعلم الكم الحديث)ميكانيك الكم( واهم التطبيقات الحديثة. 3. في التطبيقات المعاصرة لكل منهما. يتعلم الطالب أساليب المقارنة بين العلم القديم والحديث 4. يتعرف الطالب على معرفة اشتقاق المعادلة العامة لحركة الموجة. 5. يتعرف الطالب على أساليب اشتقاق معادلة شرويدنكر في بعد واحد. 6. يتعرف الطالب على أساليب اشتقاق معادلة شرويدنكر في ا بعاد مختلفة. 7. يتعرف الطالب على تفهم نظام الدوار الصلد وتطبيقاته. 8. الطالب على نظام المهتز التوافقي والالتوافقي ونظام الدوار المهتز. يتعرف 9. يتعرف الطالب على مختلف مكونات وظروف نظام الدقيقة في صندوق. 11. 11. يتعرف الطالب على النظام االنتقالي االليكتروني. فرضيات ميكانيك الكم. 12. يتعرف الطالب على كيفية دراسة 13. يتعرف الطالب على تفهم ومعرفة حلول الدوال التامة. يتعرف الطالب على طرائق التقريب المستخدمة في حل مسائل ميكانيك الكم. 14. 15. يتعرف الطالب على طريقة هارتري المتضمنة وغير المتضنة في الحسابات. يتعرف الطالب على نظرية االوربيتال الجزيئي. 16. 17. يتعرف الطالب على كيفية احتساب طاقة االوربيتاالت الجزيئية. 18. يتعرف الطالب على دراسة طرق توزع دوال الموجة. 19. يتعرف الطالب على نظرية هيوكل لالوربيتال الجزيئي وتطبيقاتها. 21. يتعرف الطالب على نظرية أصرة التكافوء. 21. يتعرف الطالب على أساسيات علم األطياف الجزيئية. 22. يتعرف الطالب على طيف الموجة الصغرى. 23. يتعرف الطالب على طيف األشعة تحت الحمراء. 24. يتعرف الطالب على أهم تطبيقات مطيافية الموجة الصغرى. الية التشخيص بتقنية األشعة تحت الحمراء. 25. يتعرف الطالب على 26. يتعرف الطالب على األسس النظرية لمطيافية األشعة فوق البنفسجية. 27. يتعرف الطالب على مطيافية رنين البرم النووي. 28. يتعرف الطالب على مطيافية رنين البرم االليكتروني. 29. يتعرف الطالب على مطيافية التأين الضوئي. 31. يتعرف الطالب على مطيافية األشعة السينية. مفردات المقرر ( المحتوى( الفصل الدراسي األول يبدءا يوم األحد الموافق 2114/9/21 الفصل األول مقدمة عامة أهداف الكيمياء النظرية خلفية تاريخية مراجعة لميكانيك الكم التقليدي األسس التجريبية للنظرية الكمية,قاعدة ريتز,نظرية بور األساسية لذرة الهيدروجين,أسباب فشل نظرية بور لألنظمة الذرية متعددة اإلليكترون. األسس التجريبية للنظرية الكمية الحديثة,تجربة حيود االليكترونات,استطارة كومبتن,التأثر الكهروضوئي, إشعاع الجسم األسود, مبدءا الالدقة لهايزنبرك واحتمالية القياس, تجربة دي بروغلي مفردات المادة المقرر إنجازها General Introduction. Aims of theoretical chemistry. Historical back ground. Review of classical quantum mechanics Eexperimental foundation of Quantum Mechanics, Ritz rule,bohr theory for hydrogen atom, reasons of Bohr theory failed for multi electronic system, Eexperimental foundation of new quantum theory, experiment of electron diffraction, Compton scattering, photoelectric effect, Black body radiation, Uncertainty principles of Heisenberg and the probability of measurement, Deprogly (2-5)
experiment. Mechanic of wave motion, explanation of wave motions, standing waves. Representation of quantum mechanic Dirac representation (symbol method) Heisenberg representation (determinates method) Schrödinger representation (differential equation method) The differential Schrödinger s equation for wave motion in one dimensions and three dimensions Eigen function and eigen value, mathematical and physical explanation of wave function, hypothesis of quantum mechanics Linear operators, hermetic operators, degenerate and orthogonal function, exchange of operators, expansion of wave functions, different applications. System of particle motion System of particle motion for one dimension, System of electronic motion for conjugated π bonds, System of particle motionin potential box, System of particle motion in absolutely freedom. System of rigid rotator Relation between Cartesian dimensions and spherical polar dimensions, The differential Schrödinger s equation for Rigid rotator, rotational energy levels. Harmonic oscillator system The differential Schrödinger s equation for Harmonic oscillator system in one dimension, The differential Schrödinger s equation for Harmonic oscillator system in three dimension, vibration energy levels Angular and spin momentum Classical angular momentum, Eigen value of angular momentum, shift operator, Angular spin momentum, experiment of Stern and Gerlaoch. System of hydrogen atom Change the Cartesian dimensions into spherical polar dimensions, The differential Schrödinger s equation for hydrogen atom, calculate the hydrogen atom function for some value, quantum numbers Approximation methods in quantum mechanics. Variation method, perturbation method (term order of zero order, first order, and second order),hartree Fock-self consisted (3-5) الفصل الثاني امتحان الشهر األول يوم األحد بتاريخ 2114/11/2 الفصل الثالث امتحان الشهر الثاني يوم األحد الموافق 2115/1/6 الفصل الرابع نهاية الفصل الدراسي األول يوم الخميس بتاريخ 2115/1/29 إلية حركة الموجة,تفسير حركة األمواج,الموجة المستقرة تمثيالت ميكانيك الكم. تمثيل ديراك طريقة الرموز,تمثيل هايزنبرك طريقة المصفوفات, تمثيل شرويدنكر طريقة المعادالت التفاضلية اشتقاق معادلة شرويدنكر لحركة الموجة في بعد واحد,ولثالثة ابعاد الدوال التامة والقيم التامة,التفسير الرياضي والفيزيائي لدوال الموجة,فرضيات ميكانيك الكم. العوامل الخطية,هرميتية العوامل,انحالل وتعامد الدوال,تبادل العوامل,تمدد دوال الموجة,تطبيقات مختلفة. نظام حركة الجسيم)الدقيقة( نظام الجسيم في بعد واحد,نظام حركة اليكترونات اواصر π المتعاقب, نظام الجسيم في صندوق الجهد. نظام الجسيم بحرية تامة. نظام الدوار الصلد العالقة بين اإلحداثيات الديكارتية والكروية القطبية, اشتقاق معادلة شرويدنكر لنظام الدوار الصلد,مستويات الطاقة الدورانية. نظام المتذبذب التوافقي, اشتقاق معادلة شرويدنكر لنظام المتذبذب التوافقي في بعد واحد, اشتقاق معادلة شرويدنكر لنظام المتذبذب التوافقي في ثالث إبعاد,مستويات الطاقة االهتزازية. الزخم الزاوي والبرمي الزخم الزاوي التقليدي,القيم التامة للزخم الزاوي,عوامل اإلزاحة,الزخم الزاوي البرمي,تجربة ستيرن وجيرلوخ. نظام ذرة الهيدروجين تغير اإلحداثيات الديكارتيزية إلى كروية قطبية, اشتقاق معادلة شرودنكر لنظام ذرة الهيدروجين,احتساب دوال ذرة الهيدروجين لقيم محددة,إعداد الكم. طرائق التقريب في ميكانيك الكم طريقة التغيير,طريقة التشويش)حد التشويش من الرتبة صفر و حد التشويش من الرتبة األولى و حد التشويش من الرتبة الثانية(,طريقة المجال القائم بذاته لهارتري فوك,عوامل االستبدال,
field,exchange operator, Slater orbital. المدارات السليترية. System of Helium atom Molecular orbital theory (MO), Born- Oppenheimer approximation (linear combination of atomic orbital),application نظام ذرة الهلييوم,نظرية المدار الجزيئي,تقريب بورن اوبنهايمر)االتحاد الخطي للمدارات الذرية(,تطبيقات نظرية المدار الجزيئي,نظام جزيئة ايون الهيدروجين الموجب. of Molecular orbital theory, system of positive hydrogen ion molecule. Huckel Molecular orbital theory(hmo) Application of Huckel Molecular orbital theory for conjugated π system, Valence bond theory. نظرية االوربيتال الجزيئي لهيوكل تطبيقات نظرية هيوكل على انظمةπ المتعاقبة,نظرية اصرة التكافوء الفصل الخامس الفصل الدراسي الثاني يبدءا يوم األحد بتاريخ 2115/2/15 Molecular spectroscopy General aspects of Molecular spectroscopy Quantization of energy, region of spectrum. األطياف الجزيئية مفاهيم عامة عن األطياف الجزيئية,تكميم الطاقة,مناطق الطيف Microwave spectroscopy Rotational spectrum, active molecules, rotational transitions, rotational vibrational طيف الموجة الصغرى الطيف الدوراني,الجزيئات الفعالة,االنتقاالت الدورانية, االنتقاالت الدورانية الفصل السادس transitions, applications االهتزازية,تطبيقات. الشهر الثالث امتحان Infrared spectroscopy الطيف االهتزازي بتاريخ األحد يوم Diatomic molecules, multi atomic molecules Vibrational transitions, applications. الجزيئات ثنائية الذرة,الجزيئات متعددة الذرات,االنتقاالت االهتزازية,تطبيقات. 2115/3/22 Ultra violet and visible spectroscopy Energy of electronic transitions Applications. مطيافية األشعة المرئية وفوق البنفسجية مستويات الطاقة االليكترونية االنتقالية. التطبيقات. الفصل السابع Magnetic resonance spectroscopy Nuclear Magnetic resonance, fundamental principles and applications. Electron Magnetic resonance, fundamental principles and applications. مطيافية الرنين المغناطيسي الرنين النووي المغناطيسي,أسس نظرية وتطبيقية,الرنين االليكتروني المغناطيسي,أسس نظرية وتطبيقية الفصل الثامن امتحان الشهر الرابع يوم األحد بتاريخ 2115/5/11 Photoionization spectroscopy Fundamental principles and applications. طيف التأين الضوئي,أسس نظرية وتطبيقية نهاية الفصل الدراسي الثاني يوم االحد X-ray spectroscopy. Fundamental principles and applications. طيف األشعة السينية,أسس نظرية وتطبيقية بتاريخ 2115/5/31 *مالحظة// في حالة ان يكون يوم االمتحان عطلة رسمية فسيتم تحديد الموعد في حينها و اعتمادا على التوقيت الزمني المتاح للمنهاج. طرائق التدريس المعتمدة لتنفيذ المقرر تعتمد عدة أساليب إليصال المفهوم العلمي للطالب من خالل األتي:- تهيئة األفكار العامة للموضوع وبيان الغاية العلمية في كل محاضرة. 1- استخدام وسائل اإليضاح والعرض التلفازي للمحاضرة مع عرض لبعض األمثلة العالمية 2- لمواقع االنترنت. استخدام الطريقة اإللقائية لسرد الموضوع باإلضافة الى استخدام الشاشة االليكترونية. 3- استخدام الموقع الرسمي لجامعة بابل لعرض المحاضرة بصورة مفصلة على االنترنت. 4- توفر المصادر االليكترونية واألمثلة الحسابية على موقع الجامعة. 5- (4-5)
توزيع درجات المقرر توزع درجات المقرر كما يلي:- 1- اربعة امتحانات شهرية خالل السنة الدراسية ( 81% من درجة السعي النهائي( 2- امتحانات مفاجئة خالل السنة الدراسية ( 11% من درجة السعي النهائي( 3- النشاط الصفي للطالب حول مواضيع المقررمع التزام الطالب والمواظبة على الدوام ( 11% درجة السعي النهائي(. من المصادر والمراجع English Reference:- تستخدم المراجع العلمية التالية:- 1. L. Pauling and E.B. Wilson, Introduction to Quantum Mechanics Mc Graw - Hill, New York, 1995. 2. Masaru Kuno, Introductory Nanoscience physical and chemical concepts, Garland Science", 2012. 3. R.M. Silverstein, C.G. Bassler, and T.C. Morill, Spectroscopic Identification of organic compounds 3rd. John Wiley, 1981. 4. P.W. Atkins Physical chemistry"9 th ed, Oxfored university press, 2009. 5. David O. Hayward, Quantum Mechanics for chemists.royal society of chemistry, British library, 2006. 6. I.N. Levinne, Quantum chemistry, Pearson Education Inc, USA. 6th (2009). المصادر العربية :- علي عبد الحسين سعيد,"أسس كيمياء الكم النظرية والتطبيق",دار المسيرة للنشر والتوزيع والطباعة.عمان- االردن 2111. علي عبد الحسين سعيد "كيمياء الجذور الحرة وتشخيصها",دار المسيرة للنشر والتوزيع والطباعة.عمان األردن 2112. مثنى جبار شنشل "كيمياء الكم",عالم الكتب الحديث)االردن(اربد,الطبعة األولى) 2116 (. المواقع العلمية لشبكة المعلومات الدولية والموسوعة الدولية لكيمياء الخاصة بكيمياء الكم..1.2.3.4 أ.م.د.عباس عبد علي دريع رئيس القسم (5-5)