Dieses Lehrbuch führt in die Grundlagen der Quantenmechanik und Spektroskopie für Chemiker im Bachelor-Studium ein. Es wird dabei besonderes Augenmerk auf Verständlichkeit, gute Lesbarkeit und übersichtliche Darstellung gelegt. Im Mittelpunkt steht die Anwendung der Quantenmechanik auf die Struktur und die elektronischen Eigenschaften von Molekülen sowie deren experimentelle Aufklärung.

Dieses Buch soll einen leichten Zugang für Einsteiger ermöglichen, ist jedoch durch seinen modularen Aufbau auch als Vertiefung für Fortgeschrittene geeignet. Mathematische Grundlagen wie die Schrödinger-Gleichung, Wellenfunktionen und Operatoren werden auf einfache Weise vorgestellt und durch historische Bezüge verständlich gemacht. In den Teilen zur Anwendung der Quantenmechanik wird gezeigt, wie aus den physikalischen Modellen der Quantenmechanik die zentralen Konzepte der Chemie entstehen und wie diese zur Beschreibung der elektronischen Struktur von Atomen und Molekülen sowie ihrer spektroskopischen Eigenschaften verwendet werden. Durch die Anwendung der Quantenmechanik auf konkrete, chemische Fragestellungen wird dies eingängig erläutert und eine Diskussion der Interpretationsfragen soll das Verständnis der Quantenmechanik vertiefen.

GRUNDLAGEN

Klassische Mechanik
Wellen
Grundlegende Experimente
Die Schrödingergleichung
Formalismus I
Interpretation I
MODELLPOTENTIALE
Kastenpotentiale
Der harmonische Oszillator
Rotationsbewegung in der Ebene
Kastenpotential und Rotationsbewegung in 2 und 3 Dimensionen
Das Wasserstoffatom
Formalismus II
Interpretation II
CHEMISCHE KONZEPTE
Kastenpotential: ideales Gas und pi-Elektronensysteme.- Moleküldimer als harmonischer Oszillator und starrer Rotor
Zwei Coulomb-Potentiale: Modell der chemischen Bindung
Potentialbarrieren: Tunneln in der Physik und Chemie
MAGNETFELD UND SPIN
Der Spin
Wechselwirkung von magnetischen Momenten mit Magnetfeldern
Formalismus III
Interpretation III
ATOME UND MOLEKÜLE
Zwei Elektronen: Produktansatz für die Wellenfunktion
Ansätze für die Vielelektronenwellenfunktion
Elektronenstruktur der Atome
Zweiatomige Moleküle
Methoden der Quantenchemie
Näherungen für mehratomige Moleküle
Formalismus IV
Interpretation IV
SPEKTROSKOPIE
Absorption und Linienbreite
Rotations- und Schwingungsspektroskopie
IR und Raman-Spektroskopie
Elektronische Spektren von Molekülen
Kernspinresonanzspektroskopie
Interpretation V.