K-INFO
HU
EN
Login

Physical chemistry and structural chemistry

Fizikai kémia és kémiai anyagszerkezettan
A tantárgyleírás hatályossága
Hatályosság kezdete:
2026. March 21.
Hatályosság vége:
Subject name (Hungarian, English)
Fizikai kémia és kémiai anyagszerkezettan
Physical chemistry and structural chemistry
Subject code BMEVEFAM201
Subject type
Training Level
Course types and hours (weekly/semester)
Course type lecture tutorial laboratory
hours (weekly) 5 0 0
type (linked/independent)
Assessment type vizsga
Credits 5
Subject coordinator
Dr. Kubinyi Miklós János
Responsible department
Fizikai Kémia és Anyagtudományi Tanszék
Faculty Vegyészmérnöki és Biomérnöki Kar
Subject website http://oktatas.ch.bme.hu/oktatas/konyvek/fizkem/structural%20chemistry/
Primary curriculum type
Direct prerequisites – Strong prerequisite none
Direct prerequisites – Weak prerequisite none
Direct prerequisites – Parallel prerequisite none
Direct prerequisites – Milestone prerequisite none
Direct prerequisites – Exclusion none

Objectives

Programme


 1.     Interactions of atoms and molecules with particles and external fields


 1.1.   Research and its application


 1.2.   Interactions with particles


 1.3.   Interactions with electric field


 1.4.   Interactions with magnetic field


 1.4.1. Elementary magnets


 1.4.2. Diamagnetism


 1.4.3  Precession  magnetic moment


 1.4.4. Paramagnetism


 1.5.   Interactions with magnetic waves


 1.6.   The electromagnetic spectrum


 2.     Structure and properties of atoms


 2.1.   Introduction


 2.2.   The hydrogen atom


 2.2.1. The structure of the hydrogen atom


 2.2.2. Angular and magnetic moments of the hydrogen atom


 2.2.3. Selection rules of the hydrogen atom


 2.2.4. The electronic spectrum of the hydrogen atom


 2.3.   Many-electron atoms


 2.3.1. Hydrogen-like atoms


 2.3.2. Other many-electron atoms


 2.3.3. Interaction with external magnetic field


 2.3.4. Interaction with external electric field


 2.3.5. Interpretation of the electronic spectra


 2.3.6  The measurement of the atomic spectra


 2.4.   Ions


 2.4.1. Ionization


 2.4.2. Interactions of ions


 3.     Structure and properties of molecules


 3.1.   Molecular symmetry


 3.1.1. Symmetry elements and symmetry operations


 3.1.2. Point groups


 3.1.3  Representations of point groups


 3.2.   The electronic structure of molecules


 3.2.1. Construction of molecular orbitals


 3.2.2. The symmetry of molecular orbitals


 3.2.3. Localized molecular orbitals


 3.3.   The covalent bond


 3.3.1. The characteristics of the covalent bond


 3.3.2. The structure of two-atomic molecules


 3.3.3. Hybridization


 3.3.4. Delocalized systems


 3.3.5. Complex compounds of the transition metals


 3.4.   The rotation of the molecules


 3.4.1. Introduction


 3.4.2. Rotational motion of diatomic molecules


 3.4.3. The rotational spectra of the diatomic molecules


 3.4.4  The rotational spectra of polyatomic molecules


 3.5.   The vibration of molecules


 3.5.1. Vibrational motion of diatomic molecules


 3.5.2. Vibrational spectra of diatomic molecules


 3.5.3. Vibrations of polyatomic molecules


 3.5.4. Vibrational spectra of polyatomic molecules


 3.5.5. Non-linear spectroscopy


 3.5.6. Other vibrational spectroscopic methods


 3.5.7. Large amplitude motion


 3.6.   Electronic transitions in molecules


 3.6.1. The excitation of the electrons


 3.6.2. The types of electronic transitions


 3.6.3. The excited state and its decay


 3.6.4. The electron excitation spectrum and the substituent effect


 3.6.5. Measurement and application of electron excitation spectra


 3.6.6. Ultraviolet photoelectron spectroscopy (UPS)


 3.7.   The dispersion of light


 3.7.1. The dispersion of the refractive index


 3.7.2. Electron excitation with polarized light


 3.8.   Mass spectroscopy (MS)


 3.8.1. The principle and instrumentation of mass spectroscopy


 3.8.2. Applications of the mass spectroscopy


 3.9.   Paramagnetic properties of molecules


 3.9.1. Paramagnetic molecules


 3.9.2. Electron spin resonance


 3.10.  Nuclear magnetic resonance (NMR)


 3.10.1.   The nuclear magnetic resonance


 3.10.2.    Spin-spin interactions


 3.10.3.    13C-NMR spectroscopy


 3.10.4.     Recording NMR spectra


 3.10.5.     The Overhauser effect (NOE)


 3.10.6.      Relaxation processes


 3.10.7.      Measurement of the relaxation processes


 3.10.8.      Two-dimensional NMR spectroscopy


 3.11.         Diffraction methods in the molecular structure elucidation


 3.11.1       Introduction to the diffraction methods


 3.11.2       Scatterings on isolated molecules


 3.11.3       Electron diffraction in gas phase


 3.11.4       The character of the measured and calculated geometric parameters


 4.     The structure of atomic and moleclar ensembles


 4.1.   Intermolecular interactions


 4.1.1.  The theoretical description of the intermolecular interactions


 4.1.2  The types of intermolecular interactions


 4.2.    The structure of molecular ensembles


 4.2.1.  Liquid state models


 4.2.2   The structure of liquids


 4.2.3.  The solid crystalline phase


 4.2.4   Conductors, semiconductors and insulators in solid state


 4.3.     Diffraction methods


 4.3.1.  Diffraction methods in the structure investigation of ordered systems


 4.3.2.    Methods of X-ray diffraction


 4.3.3.    Methods of electron diffraction in solid state


 4.3.4.    Methods of neutron diffraction


 4.4.   Spectroscopic methods


 4.4.1.     X-ray photoelectron spectroscopy (XPS)


 4.4.2.     Auger-electron spectroscopy (AES)


 4.4.3      Secondary ion emission mass spectrometry (SIMS)


 4.4.4.     Mössbauer spectroscopy


 4.4.5.     Vibrational spectroscopy in condensed phases


The subject deals with the theoretical foundations of chemistry and the experimental and calculation methods that present information about the structure and properties of molecules and molecule ensembles.

Learning outcomes

Ez a tantárgy a KKK rendeletben meghatározott, következő kompetenciák fejlesztését szolgálja:

Knowledge
Felső szintű matematikai tudása van (differenciálegyenletek, Fourier-analízis), amit kutatás-fejlesztési feladatok megoldásában alkalmaz Erős alapjai vannak fizikából a mechanika, a hőtan, az elektromosságtan és a kvantummechanika területén, amelyeket a műszeres technikákban és technológiai módszerekben tud alkalmazni Ismeri az atommagok instabilitásának következtében lejátszódó folyamatokat és azok kémiai és méréstechnikai alkalmazási lehetőségeit. - Elvárás, hogy ismerje a biológiai rendszerekben lejátszódó önszerveződési folyamatokat, ezek szerepét a biológiai funkciók ellátásában, ismerje az alapvető szerkezet-tulajdonságok összefüggéseket biológiai rendszerek kolloidális mérettartományában. - Elvárás, hogy ismerje a biológiai rendszerek molekuláris és kolloidális mérettartományú feltérképezésére alkalmas technikákat, ismerje azok alkalmazási határait és korlátait Ismeri az atommag eredetű sugárzások biztonsági és környezeti alapjait. Ismeri a kémiai technológiában alkalmazott, az analitikai és a szerkezetvizsgálati műszeres mérési módszereket Ismeri az anyagszerkezet elméletét, a szerkezetvizsgáló műszerek működését, a műszereket szintetikus, analitikai és technológiai munkájához kapcsoltan alkalmazni tudja.
Skills
Szilárd és széleskörű matematikai és természettudományi ismerete van, ami a sikeres mérnöki munkához alapvető fontosságú Elvárás, hogy képes legyen a kémiai anyagszerkezettan, a biofizika, valamint a radiokémia területen a kapcsolódó törvényszerűségek, összefüggések megértésére, a megszerzett tudás alkalmazására és gyakorlati hasznosítására. A vegyészmérnöki munkához kapcsolódó analitikai és szerkezetvizsgálati módszereket ismeri, azokat alkalmazni tudja. Egyes módszerekre specializálódni tud, azok továbbfejlesztésében közre tud működni. Elvárás, hogy képes legyen a magyar és nemzetközi szakirodalomban, az interneten megjelent, a tananyaggal kapcsolatos információkat értékelni, szűrni, véleményt formálni.
Attitudes
Tudatában van a mag eredetű sugárzások környezeti hatásaival és energiatermelésre való felhasználásának lehetőségével Elvárás, hogy keresse az összefüggéseket a korábban tanultakkal. Matematikai, természettudományi és műszaki tudása szilárdan megalapozott, erre építve képes befogadni az új szakmai ismereteket
Autonomy and responsibility
Ismeri a mag eredetű sugárzások környezeti hatásait és a magok instabilitásán alapuló elvi energiatermelési lehetőségeket Döntései megalapozottak, azok előkészítése során alaposan tájékozódik, konzultál kollégáival, és külső szakértőkkel Rendszeres, alapos konzultációt folytat munkahelyi közösségének tagjaival, elősegítve a munkahelyi kollektíva, ezen belül a saját szakmai fejlődését

Oktatási módszertan

lectures

Tanulástámogató anyagok

Online források
P. Atkins: Physical Chemistry, Oxford University Press, 2006; J. M. Hollas: Modern Spectroscopy, Wiley, 2004; Ferenc Billes, Structural Chemistry, Typotext Kft, 2014, e-book available 

Recommended preliminary knowledge for completing the subject

Knowledge type competencies
(azon előzetes ismeretek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti)
nincs
Skill type competencies
(azon előzetes képességek és készségek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti)
nincs
Recommended (non-compulsory) preliminary competencies
(azon ajánlott (nem kötelező) előzetesen megszerzendő kompetenciák összessége, amelyek jelentősen hozzájárulnak a tantárgy eredményes teljesítéséhez)
Mathematics: functions, logarithms, differential and integral calculus, differential equations, vector analysis. Physics:  Mechanics, electricity and magnetism, optics.
General rules
Requirements: a. In the semester: there will be five small tests during the semester. In these tests important definitions and relationships will be asked. b. In the examination period: there will be an exam in the examination period. This will have both written and oral part. Re-takes: as declared in Code of Studies of the Univesity Consultations: consultations are available upon request
Assessment methods
In-term assessments

No detailed assessments provided.

Weight of in-term assessments

No weights provided.

Exam-period assessments

No detailed assessments provided.

Weight of exam elements

No weights provided.

Grade calculation

No grade thresholds provided.

Attendance requirements

No attendance requirements provided.

Rules for retake and resubmission

Not provided.

Short description

Not provided.

Detailed description
Ferenc Billes, József Csontos  
Recommended courses
contact hours 70 hours study  before classes 10 hours  study before tests 10 hours preparing homeworks none study of additional printouts 10 hours study for exam 50 hours sum 150 hours
Workload to complete the subject

No workload breakdown provided.

Validity of subject requirements
Requirements valid from:
Requirements valid until:
Curriculum placement
Faculty Program Curriculum Curriculum type Primary
Vegyészmérnöki és Biomérnöki Kar vegyészmérnöki Vegyészmérnöki mesterképzési szak tanterve kötelező nem
Vegyészmérnöki és Biomérnöki Kar vegyészmérnöki Vegyészmérnöki mesterképzési szak tanterve kötelező nem
Vegyészmérnöki és Biomérnöki Kar vegyészmérnöki Vegyészmérnöki mesterképzési szak tanterve kötelező nem
Default Faculty Default Program Default Curriculum nem