EKSAMEN I TFY4215 KJEMISK FYSIKK OG KVANTEMEKANIKK 26. mai 2006 kl

Like dokumenter
Oppgave 1 (Deloppgavene a, b, c og d teller henholdsvis 6%, 6%, 9% og 9%) NORSK TEKST Side 1 av 7

EKSAMEN I TFY4215 KJEMISK FYSIKK OG KVANTEMEKANIKK Mandag 23. mai 2005 kl

EKSAMEN I FY1006 INNFØRING I KVANTEFYSIKK/ TFY4215 INNFØRING I KVANTEFYSIKK Lørdag 13. august 2011 kl

Løsningsforslag Eksamen 26. mai 2006 TFY4215 Kjemisk fysikk og kvantemekanikk

EKSAMEN I FY1006 INNFØRING I KVANTEFYSIKK/ TFY4215 KJEMISK FYSIKK OG KVANTEMEKANIKK Lørdag 29. mai 2010 kl

EKSAMEN I TFY4215 KJEMISK FYSIKK OG KVANTEMEKANIKK onsdag 5. august 2009 kl

EKSAMEN I TFY4215 KJEMISK FYSIKK OG KVANTEMEKANIKK Torsdag 12. august 2004 kl

En partikkel med masse m befinner seg i et éndimensjonalt, asymmetrisk brønnpotensial

EKSAMEN I FY2045 KVANTEFYSIKK Onsdag 30. mai 2007 kl

Oppgave 1. NORSK TEKST Side 1 av 4. NORGES TEKNISK-NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET Institutt for fysikk

BOKMÅL Side 1 av 6. En partikkel med masse m beveger seg i det endimensjonale brønnpotensialet V 1 = h 2 /(2ma 2 0) for x < 0,

Oppgave 1 (Teller 34 %) BOKMÅL Side 1 av 5. NORGES TEKNISK-NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET Institutt for fysikk

NORSK TEKST Side 1 av 5

EKSAMEN I TFY4215 KJEMISK FYSIKK OG KVANTEMEKANIKK 6. juni 2007 kl

Faglig kontakt under eksamen: Ingjald Øverbø, tlf , eller

EKSAMEN I FY2045 KVANTEFYSIKK Mandag 2. juni 2008 kl

EKSAMEN I FY1006 INNFØRING I KVANTEFYSIKK/ TFY4215 INNFØRING I KVANTEFYSIKK Onsdag 11. august 2010 kl

EKSAMEN I TFY4250 ATOM- OG MOLEKYLFYSIKK Fredag 19. august 2005 kl

EKSAMEN I SIF4048 KJEMISK FYSIKK OG KVANTEMEKANIKK Tirsdag 13. august 2002 kl

EKSAMEN I FY1006 INNFØRING I KVANTEFYSIKK/ TFY4215 INNFØRING I KVANTEFYSIKK Torsdag 31. mai 2012 kl

En samling av mer eller mindre relevante formler (uten nærmere forklaring) er gitt til slutt i oppgavesettet.

EKSAMEN I TFY4215 KJEMISK FYSIKK OG KVANTEMEKANIKK Mandag 6. august 2007 kl

EKSAMEN I TFY4215 KJEMISK FYSIKK OG KVANTEMEKANIKK mandag 26. mai 2008 kl

EKSAMEN I TFY4250 ATOM- OG MOLEKYLFYSIKK Lørdag 8. august 2009 kl

NORSK TEKST Side 1 av 4. Faglig kontakt under eksamen: Ingjald Øverbø, tlf , eller

Løsningsforslag Eksamen 6. juni 2007 TFY4215 Kjemisk fysikk og kvantemekanikk

EKSAMEN I TFY4250 ATOM- OG MOLEKYLFYSIKK Onsdag 8. august 2007 kl

Eksamen i fag FY1004 Innføring i kvantemekanikk Tirsdag 22. mai 2007 Tid:

Løsningsforslag Konte-eksamen 2. august 2003 SIF4048 Kjemisk fysikk og kvantemekanikk

EKSAMEN I TFY4215 KJEMISK FYSIKK OG KVANTEMEKANIKK Lørdag 16. august 2008 kl

Løsningsforslag Eksamen 12. august 2004 TFY4215 Kjemisk fysikk og kvantemekanikk

EKSAMENSOPPGAVE. Tillatte hjelpemidler: K. Rottmann: Matematisk Formelsamling Lommekalkulator med tomt minne

Løsningsforslag Eksamen 5. august 2009 TFY4215 Kjemisk fysikk og kvantemekanikk

Løsningsforslag Eksamen 13. august 2011 FY1006/TFY4215 Innføring i kvantefysikk

Løsningsforslag Eksamen 7. august 2006 TFY4215 Kjemisk fysikk og kvantemekanikk

TFY Øving 7 1 ØVING 7. 3-dimensjonal isotrop harmonisk oscillator

EKSAMEN I SIF4048 KJEMISK FYSIKK OG KVANTEMEKANIKK Lørdag 2. august 2003 kl

FY1006/TFY Øving 7 1 ØVING 7

Løsningsforslag Eksamen 27. mai 2011 FY1006/TFY4215 Innføring i kvantefysikk

FY1006/TFY4215 Innføring i kvantefysikk 26. mai 2016 Side 1 av 3

EKSAMEN I TFY4250 ATOM- OG MOLEKYLFYSIKK FY2045 KVANTEFYSIKK Tirsdag 1. desember 2009 kl

Løsningsforslag Eksamen 29. mai 2010 FY1006 Innføring i kvantefysikk/tfy4215 Kjemisk fysikk og kvantemekanikk

Faglig kontakt under eksamen: Ingjald Øverbø, tlf , eller

A) λ < 434 nm B) λ < 534 nm C) λ < 634 nm D) λ < 734 nm E) λ < 834 nm

NORSK TEKST Side 1 av 4. Faglig kontakt under eksamen: Ingjald Øverbø, tlf , eller

TFY Øving 8 1 ØVING 8

Løsningsforslag Eksamen 28. mai 2003 SIF4048 Kjemisk fysikk og kvantemekanikk

EKSAMENSOPPGAVE. Eksamen i: Fys-2000 Kvantemekanikk Dato: 5. juni 2013 Tid: Kl Sted: Åsgårdveien 9. og fysikk, lommekalkulator

EKSAMEN I FY2045 KVANTEMEKANIKK I/ TFY4250 KVANTEMEKANIKK I Tirsdag 10. august 2010 kl

Løsningsforslag Eksamen 1.juni 2004 TFY4215 Kjemisk fysikk og kvantemekanikk

Løsningsforslag Eksamen 11. august 2010 FY1006/TFY4215 Innføring i kvantefysikk

EKSAMEN I FY2045 KVANTEMEKANIKK I/ TFY4250 KVANTEMEKANIKK I Torsdag 20. desember 2012 kl

Løsningsforslag Eksamen 31. mai 2012 FY1006/TFY4215 Innføring i kvantefysikk

Løsningsforslag Eksamen 16. august 2008 TFY4215 Kjemisk fysikk og kvantemekanikk

UNIVERSITETET I OSLO

LØSNING EKSTRAØVING 2

FY1006/TFY Øving 9 1 ØVING 9

FY1006/TFY Løsning øving 8 1 LØSNING ØVING 8. a. (a1): Ved kontroll av egenverdiene kan vi se bort fra normeringsfaktorene.

A.3.e: Ortogonale egenfunksjonssett

TFY4215 Kjemisk fysikk og kvantemekanikk - Øving 1 1 ØVING 1. En liten briefing om forventningsverdier, usikkerheter osv

A.5 Stasjonære og ikke-stasjonære tilstander

UNIVERSITETET I OSLO

Eksamen i fag FY1004 Innføring i kvantemekanikk Fredag 30. mai 2008 Tid: a 0 = 4πǫ 0 h 2 /(e 2 m e ) = 5, m

EKSAMEN I SIF4018 MATEMATISK FYSIKK mandag 28. mai 2001 kl

EKSAMEN I FY2045/TFY4250 KVANTEMEKANIKK I Mandag 8. august 2011 kl

TFY4215 Innføring i kvantefysikk - Løsning øving 1 1 LØSNING ØVING 1

Figur 1: Skisse av Franck-Hertz eksperimentet. Hentet fra Wikimedia Commons.

Institutt for fysikk. Eksamensoppgave i TFY4215 Innføring i kvantefysikk

Løsningsforslag Eksamen 4. august 2008 TFY4250 Atom- og molekylfysikk

Løsningsforslag Eksamen 26. mai 2008 TFY4215 Kjemisk fysikk og kvantemekanikk

Løsningsforslag Konte-eksamen 13. august 2002 SIF4048 Kjemisk fysikk og kvantemekanikk

Løsningsforslag Eksamen 27. mai 2005 FY2045 Kvantefysikk

Løsningsforslag Eksamen 26. mai 2008 TFY4215 Kjemisk fysikk og kvantemekanikk

Eksamen FY1004 Innføring i kvantemekanikk Tirsdag 22. mai 2007 Løsninger

TFY løsning øving 9 1 LØSNING ØVING 9

TFY Løsning øving 6 1 LØSNING ØVING 6. Grunntilstanden i hydrogenlignende atom

FY1006/TFY4215 Innføring i kvantefysikk, - Ekstraøving 2 1. Ekstraøving 2. = 1 2 (3n2 l 2 l), = 1 n 2, 1 n 3 (l ), 1 n 3 l(l + 1.

TFY4215_S2018_Forside

FY1006/TFY4215 Innføring i kvantefysikk - Øving 1 1 ØVING 1. En liten briefing om forventningsverdier, usikkerheter osv

FY2045/TFY4250 Kvantemekanikk I, løsning øving 14 1 LØSNING ØVING 14. ψ 210 z ψ 100 d 3 r a.

TFY Løsning øving 7 1 LØSNING ØVING 7. 3-dimensjonal isotrop harmonisk oscillator

ψ(x) 2 dx = 1. (3) For det siste integralet har vi brukt fra Rottmann at

Løsningsforslag Eksamen 20. desember 2012 FY2045/TFY4250 Kvantemekanikk I

Løsningsforslag for FYS2140 Kvantefysikk, Mandag 3. juni 2019

EKSAMEN I FAG SIF4065 ATOM- OG MOLEKYLFYSIKK Fakultet for naturvitenskap og teknologi 13. august 2002 Tid:

Løsningsforslag Eksamen 8. august 2009 TFY4250 Atom- og molekylfysikk

FY1006/TFY4215 -øving 10 1 ØVING 10. Om radialfunksjoner for hydrogenlignende system. 2 ma. 1 r + h2 l(l + 1)

EKSAMEN I TFY4215 KJEMISK FYSIKK OG KVANTEMEKANIKK Lørdag 16. august 2008 kl

TFY4215 Innføring i kvantefysikk - Øving 2 1 ØVING 2. Krumningsegenskaper for endimensjonale energiegenfunksjoner

FY1006/TFY Øving 3 1 ØVING 3. Gjør unna så mye du kan av dette før veiledningstimene, slik at disse kan brukes på utfordringene i denne øvingen.

Eten % 1.2%

Kontinuasjonseksamen TFY4215/FY1006 Innføring i kvantemekanikk august 2013

FY1006/TFY Øving 12 1 ØVING 12. Vinkelfunksjonar, radialfunksjonar og orbitalar for hydrogenliknande. Y lm ; l = 0, 1, ; m = l,, l.

Institutt for fysikk. Eksamen i TFY4215 Innføring i kvantefysikk

TFY Løsning øving 5 1 LØSNING ØVING 5. Krumning og stykkevis konstante potensialer

FY1006/TFY4215 Innføring i kvantefysikk Eksamen 2. juni 2016 Side 1 av 8

B.1 Generelle egenskaper til energiegenfunksjoner

Eksamen FY1006/TFY mai løsningsforslag 1

Transkript:

NORSK TEKST Side 1 av 7 NORGES TEKNISK-NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET Institutt for fysikk Faglig kontakt under eksamen: Ingjald Øverbø, tel. 73 59 18 67, eller 97012355 EKSAMEN I TFY4215 KJEMISK FYSIKK OG KVANTEMEKANIKK 26. mai 2006 kl. 09.00-13.00 Tillatte hjelpemidler: Godkjent kalkulator; Rottmann: Matematisk formelsamling; Øgrim & Lian: Størrelser og enheter i fysikk og teknikk, eller Lian og Angell: Fysiske størrelser og enheter; Aylward & Findlay: SI Chemical Data. En side med uttrykk og formler er vedlagt. Sensuren faller i uke 24. Oppgave 1 (Deloppgavene a, b, c og d teller henholdsvis 5%, 7%, 7% og 7%) En partikkel med masse m befinner seg i et éndimensjonalt, symmetrisk potensial V 0 for b < x < b, V (x) = 0 for b < x < b + l, for x > b + l. Vi tenker oss brønnvidden l holdt fast, mens barrierelengden 2b er en variabel parameter. I grensen b 0 går altså V (x) over til et ordinært boks-potensial med vidde 2l. a. Dette symmetriske potensialet har bare bundne tilstander. Hva kan du da si om degenerasjonsgraden (antall energiegentilstander for hver energiegenverdi E)? Hvilken symmetriegenskap og hvor mange nullpunkter har grunntilstanden? Enn 1. og 2. eksiterte tilstand? [Bevis kreves ikke. Nullpunktene for x = ±(b + l) skal du ikke telle med.]

Side 2 av 7 b. For en gitt brønnvidde l kan barrierehøyden V 0 velges slik at én av energiegenfunksjonene ψ(x) for dette potensialet, nemlig den med to nullpunkter [x = ±(b + l) ikke medregnet], tar formen ψ(x) = C = konstant for b < x < b. Hva kan du si om energien E for denne egentilstanden i forhold til barrierehøyden V 0? [Hint: Bruk den tidsuavhengige Schrödingerligningen.] Hvilke kontinuitetsegenskaper har denne energiegenfunksjonen i punktene x = ±b? Enn i punktene x = ±(b + l)? (Bevis kreves ikke.) c. Lag en skisse av energiegenfunksjonen ψ(x), finn barrierehøyden V 0 og energien E, og påvis at disse avhenger av l, men ikke av b. d. Hvor mange energiegenfunksjoner med lavere energi enn energien E som ble funnet ovenfor har en for dette potensialet? Kontrollér resultatet ovenfor for energien E ved å betrakte grensetilfellet b 0. Oppgave 2 (Deloppgavene a, b, c og d teller hver 7%) a. En partikkel med masse m beveger seg i et éndimensjonalt potensial V (x), og befinner seg i en tilstand beskrevet ved den normerte bølgefunksjonen Ψ(x, t) = C e a(mx2 / h+it). Skriv ned den tidsavhengige Schrödingerligningen for dette systemet. Sett inn den oppgitte bølgefunksjonen og vis at potensialet er harmonisk, dvs kan skrives på formen V (x) = 1 2 mω2 x 2. (Finn ω uttrykt ved a.) b. Forklar hva vi mener med en stasjonær løsning av den tidsavhengige Schrödingerligningen. Påvis at tilstanden ovenfor er stasjonær, og finn energien E. Forventningsverdien av den potensielle energien i denne tilstanden er åpenbart V = 1 2 mω2 x 2. Bruk formelen K = 1 2m Ψ ˆp 2 x Ψ dx = h2 2m Ψ/ x 2 dx til å vise at også forventningsverdien K av den kinetiske energien kan uttrykkes som 1 2 mω2 x 2 i dette tilfellet. [Hint: Skriv Ψ/ x som Ψ multiplisert med en faktor, og merk at du ikke trenger å regne ut noen av integralene.]

Side 3 av 7 c. Tilstanden ovenfor er i realiteten grunntilstanden for det harmoniske potensialet V (x) = 1 2 mω2 x 2. Dette kan vises på flere måter, bl.a med rekkeutviklingsmetoden. En alternativ metode er å prøve å minimalisere K + V ψ for en vilkårlig valgt, normert romlig bølgefunksjon ψ(x) (uten å bekymre seg om hvorvidt denne er en energiegenfunksjon eller ikke): Begynn med å vise at V ψ + K ψ = 1 2 mω2 [( x) 2 ψ + x 2 ψ ] + 1 2m [( p x) 2 ψ + p x 2 ψ ]. [Hint: Se definisjonen av usikkerhet på formelarket.] For å gjøre høyresiden så liten som mulig kan vi her ( uten tap av generalitet ) (i) velge ψ(x) reell, (ii) forskyve funksjonen ψ(x) langs x-aksen slik at x ψ = 0. Vis at (i) medfører at p x ψ = 0. I det resulterende uttrykket V ψ + K ψ = 1 2 mω2 ( x) 2 ψ + 1 2m ( p x) 2 ψ er det nå åpenbart at V ψ kan gjøres vilkårlig liten ved å velge en funksjon ψ(x) med liten nok utstrekning ( x) ψ, men som vi skal se er ikke dette nødvendigvis det lureste. Anta at vi for en valgt verdi av ( x) ψ samtidig velger ψ(x) slik at ( p x ) ψ er så liten som mulig (for den valgte verdien av ( x) ψ ). Angi denne minste mulige størrelsen av ( p x ) ψ uttrykt ved ( x) ψ. d. Med det nevnte valget blir summen V ψ + K ψ en funksjon av ( x) ψ. I denne er det praktisk å innføre en dimensjonsløs variabel D, slik: ( x) 2 ψ = h 2mω D. Uttrykk V + K ψ ved D, og drøft oppførselen av dette uttrykket som funksjon av D. Hva kan du ut fra dette konkludere med når det gjelder muligheten for energiegentilstander med lavere energi enn den som ble funnet under pkt. b (for det aktuelle potensialet)? Oppgave 3 (Deloppgavene a, b og c teller hver 7%) Et elektron beveger seg i Coulomb-potensialet V (r) = Ze2 4πɛ 0 r. Ved en måling av observablene E, L 2 og en bestemt komponent av dreieimpulsen, ˆn L (der enhetsvektoren ˆn foreløpig er ukjent), prepareres systemet i en tilstand beskrevet ved den normerte bølgefunksjonen ψ(r) = R(r) X(θ, φ), der X(θ, φ) = 1 2 Y p x + 1 2 3 Ypy.

Side 4 av 7 2 Ifølge målepostulatet må ψ(r) da være en simultan egenfunksjon til operatorene Ĥ, ˆL og ˆn ˆL (som kommuterer med hverandre), og egenverdiene må være identiske med de respektive måleresultatene ved prepareringen. a. Hva er måleresultatet for L 2 ved den nevnte prepareringen? (Bruk formelarket. Unngå lange utregninger.) Funksjonen Y pz = 3/4π ẑ r/r er åpenbart rotasjonssymmetrisk omkring z-aksen. Funksjonen X(θ, φ) har samme form sett fra en annen akse, som vi kan kalle ˆn. Finn denne enhetsvektoren ˆn (og angi i hvilken retning den peker) ved å skrive X(θ, φ) på formen 3 ˆn r 3 X(θ, φ) = 4π r = n x x + n y y + n z z. 4π r b. Det at vinkelfunksjonene Y pz og X har samme form (sett fra henholdsvis z- og ˆnaksen) betyr at ˆn ˆL X(θ, φ) = 0, analogt med at ẑ ˆL Y pz = ˆL z Y pz = 0. Dette betyr at ˆn L ble målt lik null ved prepareringen av tilstanden ψ(r) = R(r)X(θ, φ). Anta nå at det gjøres en ny måling på dette systemet, denne gangen av observabelen L z, etter at det er preparert i tilstanden ψ(r) ved den første målingen. Angi de mulige måleresultatene for L z ved den nye målingen, og finn sannsynlighetene for disse. [Hint: Uttrykk X og dermed ψ ved sfæriske harmoniske Y lm.] Hvorfor vil en slik ny måling nødvendigvis endre tilstanden til systemet? c. Energiegenverdiene for de bundne tilstandene for det aktuelle systemet kan generelt skrives på formen E n = 1 2 (αz)2 m ec 2 n 2, der n = l + 1 + n r. Her er n r det såkalte radialkvantetallet. Figuren viser radialtettheten [rr(r)] 2 for den oppgitte tilstanden ψ(r), som funksjon av Zr/a 0. Forklar hva radialkvantetallet n r står for, og angi verdien av dette for den preparerte tilstanden ψ(r) = R(r)X(θ, φ). Angi også hovedkvantetallet n for denne tilstanden. Hvilke verdier kan dreieimpulskvantetallet l generelt ha for dette systemet (medregnet den l-verdien som ble funnet i pkt. a), for den aktuelle verdien av n? Hvor mange uavhengige romlige energiegenfunksjoner har dette systemet for denne n-verdien?

Side 5 av 7 Oppgave 4 (Deloppgavene 4a, 4b og 4c teller henholdsvis 4%, 8% og 5%.) Acetylen, eller etyn som det også kan kalles, har kjemisk formel C 2 H 2. Molekylet er lineært, med en trippelbinding mellom de to karbonatomene: Molekylets geometri er bestemt ved de to bindingslengdene C-C og C-H, som i en Hartree Fock beregning med basissettet 3 21G(*) [dvs to s orbitaler pr H atom og tre s og seks p orbitaler pr C atom] er henholdsvis 1.188 og 1.051 Å. Vi antar at de fire atomkjernene ligger på z aksen, og at molekylets symmetrisenter sammenfaller med origo. a. Hvor mange elektroner har acetylenmolekylet i alt? I LCAO tilnærmelsen skrives enpartikkeltilstandene (molekylorbitalene, MO ) Ψ i i molekylet som lineærkombinasjoner av atomære orbitaler (basisfunksjoner) φ µ : M Ψ i = c µi φ µ µ=1 Koeffisientene c µi angir i hvilken grad en gitt basisfunksjon (for eksempel 1s orbitalen φ 1s på et av H atomene) bidrar til MO nummer i. Hvor mange basisfunksjoner M inngår i denne summen i acetylen, med det valgte basissettet 3 21G(*)? Hvor mange MO er okkupert av elektroner i acetylen? (Husk Pauliprinsippet, samt at hver MO representerer to enpartikkeltilstander, i og med at et gitt elektron kan ha spinn opp eller spinn ned. Vi betrakter her utelukkende grunntilstanden.) b. Trippelbindingen mellom de to C atomene dannes av seks av molekylets elektroner. Disse elektronene okkuperer blant annet MO nummer 3 og MO nummer 7: Ψ 3 Ψ 7 Her nummereres orbitalene slik at økende nummer tilsvarer økende energi. Lys grå angir en flate med konstant positiv verdi av orbitalen, mørk grå angir en flate med tilsvarende konstante negative verdi av orbitalen. Koordinater er valgt slik at x aksen peker inn i planet, y aksen oppover og z aksen mot høyre. Angi pariteten til de to orbitalene Ψ 3 og Ψ 7 (dvs: lik eller odde).

Side 6 av 7 En av disse er en såkalt σ orbital, bestående av s orbitaler på alle fire atomer samt p z orbitaler på karbonatomene, den andre er en såkalt π orbital. Hvilken av de to er en σ orbital og hvilken er en π orbital? Hva slags basisfunksjoner bidrar til denne π orbitalen? Også MO nummer 6 bidrar til trippelbindingen mellom karbonatomene. Denne orbitalen har eksakt samme energi som MO nummer 7. Bruk denne opplysningen, samt molekylets symmetri, til å angi hva slags basisfunksjoner som bidrar til Ψ 6. Fire av elektronene i acetylen kan ikke sies å bidra i særlig grad til de kjemiske bindingene mellom molekylets atomer. Disse elektronene okkuperer molekylorbitalene som er illustrert i figuren nedenfor: Disse to molekylorbitalene er henholdsvis en antisymmetrisk og en symmetrisk lineærkombinasjon av de samme atomære orbitalene. Hvilke atomære orbitaler er dette? Hvilken av disse to molekylorbitalene har lavest energi? Begrunn svaret. Hva kan du si om energien til disse to molekylorbitalene, sammenlignet med for eksempel energien til Ψ 7? (Merk: I figuren som viser Ψ 3 og Ψ 7 er verdien av molekylorbitalene (±) 0.032, i den siste figuren er verdien av molekylorbitalene (±) 0.010.) c. Acetylen har i alt sju vibrasjonsmoder. Figuren nedenfor illustrerer fire av disse. Pilene angir retningen på utsvinget til molekylets fire atomer for den enkelte vibrasjonsbevegelsen. Tilhørende bølgetall k er oppgitt i enheten cm 1. Hvilke av disse vibrasjonsmodene er såkalt IR aktive? (En vibrasjonsmode er IR aktiv dersom den tilhørende vibrasjonsbevegelsen tilsvarer en oscillerende elektrisk dipol.) Din venn kjemikeren snakker om C C strekk og C H strekk når dere diskuterer vibrasjonsmodene i acetylen. Hvilke av de fire modene i figuren nedenfor er det hun sikter til da?

Oppgave 5 (Teller 8%) Side 7 av 7 Med en god katalysator kan alkener som eten (C 2 H 4 ) og propen (C 3 H 6 ) polymeriseres til henholdsvis polyeten og polypropen ved relativt lave temperaturer, faktisk helt ned mot null grader celcius. Det betyr at aktiveringsenergien E a for hver enkelt innsettingsreaksjon P n + A P n+1 er forholdsvis liten. Her angir P n en polymerkjede med n monomere mens A angir en alken. Vi kan modellere denne reaksjonen med energifunksjonen E(x) = E 0 ( 5x 4 8 2x3 + x 2 der x representerer en (dimensjonsløs) reaksjonskoordinat og E 0 = 10 kcal/mol. Anta at reaksjonen starter i det lokale minimumet x i = 0, forløper i retning økende x via en transisjonstilstand (lokalt maksimum) ved x TS og ender i et energiminimum ved x f. Bestem x TS og x f, og deretter reaksjonens aktiveringsenergi E a = E TS E i. Bestem også polymeriseringsenergien E = E f E i. Verifiser at de tre stasjonære punktene er minima, eventuelt maksima. (Tips: Betrakt den andrederiverte av E.) )

Formler og uttrykk (Noe av dette kan du få bruk for.) Vedlegg Usikkerhet ( A) 2 = (A A ) 2 = A 2 A 2 ; A B 1 2 x p x 1 2 h. Laplace-operatoren og dreieimpulsoperatorer i kulekoordinater i[ Â, ˆB] ; ˆL x = h i 2 = 2 r 2 + 2 r r ˆL 2 h 2 r 2 ; ( ˆL 2 = h 2 2 θ + cot θ 2 θ + 1 2 ) sin 2, θ φ 2 ˆLz = h i ( sin φ ) cot θ cos φ, ˆLy = h ( cos φ θ φ i θ [ˆL 2, ˆL z ] = 0, [ˆL x, ˆL y ] = i hˆl z, osv. φ ; cot θ sin φ φ ) ; Vinkelfunksjoner { ˆL2 ˆL z } { h 2 l(l + 1) Y lm = hm } Y lm, l = 0, 1, 2,...; 2π 0 1 dφ d(cos θ)y l 1 m Y lm = δ l lδ m m; Y px = Y 10 = 3 4π Noen konstanter 3 3 4π cos θ = 4π z r Y p z, x r = 1 (Y 1, 1 Y 11 ), Y py = 2 3 Y 1±1 = 8π sin θ e±iφ ; 3 y 4π r = i (Y 11 + Y 1, 1 ). 2 a 0 = 4πɛ 0 h 2 m e e 2 0.529 10 10 m (Bohr-radien); α = e2 4πɛ 1 0 hc 137.0360 1 2 α2 m e c 2 = h2 2m e a 2 0 13.6 ev (finstrukturkonstanten); (Rydberg-energien).