シラバス参照

 
最終更新日:2021/03/30  

FE12411   物理化学II

3.0 単位, 2 年次, 通年木2
松井 亨

授業概要

原子分子の結合状態,相互作用,化学反応経路などを電子のレベルで考えることを学ぶ。分子の電子構造をどのように記述し,どのように化学現象に適用するのか,分子軌道法の基礎と応用を中心にして解説する。

備考

「化学1」を履修していることが望ましい。2017年度以前に「量子化学(FE12501)」を履修済みの者は履修できない。2019年度以前に物理化学2A(FE12351)または2B(FE12361)を履修済みの者は履修できない。
オンライン(オンデマンド型)

授業方法

講義

学位プログラム・コンピテンスとの関係

批判的・創造的思考力(汎用コンピテンス), 基礎化学の知識と理解力、量子化学・分光学分野の知識と理解力・応用力(専門コンピテンス)

授業の到達目標(学修成果)

量子論の基本的な概念が理解できる。量子力学を用いた基礎的な計算が正しく実行できる。原子軌道と分子軌道の概念を理解し、これらを化学の諸問題に適用できる。

キーワード

量子論, シュレディンガー方程式, 量子化, 不確定性原理, 並進運動, 振動運動, 回転運動, 原子軌道, 分子軌道, 等核2原子分子, 異核2原子分子, ヒュッケル近似, フロンティア軌道

授業計画

主にアトキンス物理化学(上) 第10版 7-10章を教科書として使用し、その内容を解説する。第12-14回と第28-30回はアトキンスの教科書からは外れるが、以下にある参考文献にあげたものを用いている。

第1回 序論 (量子化学の歴史と本講義の概略)
第2回 量子論の導入(1)、量子力学の起源
第3回 量子論の導入(2)、ミクロな系の力学
第4回 量子論の導入(3)、量子論の原理1
第5回 量子論の導入(4)、量子論の原理2
第6回 問題演習 (アトキンス7章の問題)
第7回 運動の量子論(1)、並進運動
第8回 運動の量子論(2)、振動運動
第9回 運動の量子論(3)、トンネル現象
第10回 運動の量子論(4)、回転運動
第11回 問題演習 (アトキンス8章の問題)
第12回 水素型原子; 原子軌道の描画
第13回 近似の方法 (1) 変分法
第14回 近似の方法 (2) 摂動法
第15回 問題演習; 試験/最終レポートへの質問対応
第16回 多電子原子(1)
第17回 多電子原子(2)
第18回 原子スペクトル(1)
第19回 原子スペクトル(2)
第20回 問題演習 (アトキンス9章の問題)
第21回 分子構造(1)、原子価結合法
第22回 分子構造(2)、分子軌道法の原理
第23回 分子構造(3)、等核2原子分子
第24回 分子構造(4)、異核2原子分子
第25回 分子構造(5)、多原子分子, ヒュッケル近似
第26回 分子構造(6)、ヒュッケル近似の応用
第27回 問題演習 (アトキンス10章の問題)
第28回 化学反応と軌道論 (1)
第29回 化学反応と軌道論 (2)
第30回 問題演習; 試験/最終レポートへの質問対応

履修条件

「化学1」を履修していることが望ましい。2017年度に「量子化学」を履修し単位を取得した者は申請不可。

成績評価方法

レポート、演習での回答などの平常点、期末試験の点数で総合的に判断する。春学期、秋学期でそれぞれテストを行う予定だが、状況によってはレポートのみで代用する可能性もあるので予め注意しておいてほしい。

学修時間の割り当て及び授業外における学修方法

できるだけ多くの演習問題を解いてほしい。教科書の内容を予習し、自習問題は必ず解答すること。余裕があれば章末問題にも回答すること。

教材・参考文献・配付資料等

1.のアトキンスが教科書である。2-5は適宜講義で使っているが、2.は第13,14回で用いて、3は第29,30回で用いる予定である。その他については適宜文面などを参考としている。

1. アトキンス物理化学(上)第10版、東京化学同人2017
2. マッカーリ・サイモン 物理化学(上)、東京化学同人 1999
3. 化学結合論入門, 東京大学出版会2007
4. アトキンス基礎物理化学(上)第2版、東京化学同人2018
5. 分子軌道法, 東京大学出版会2017
6. 量子化学の基礎、東京電機大学出版局 2012
7. 分子軌道法、岩波書店 1980

オフィスアワー等(連絡先含む)

担当教員は、本部棟アドミッションセンターか或いは自然科学系棟C501にいる。

松井 亨  
100001179

オフィスアワーは特に設けていないが、教員は大学にいないことが多いため、質問などがある場合は予めメールなどで連絡を取ること。

その他(受講生にのぞむことや受講上の注意点等)

予習と復習を必ず行うこと。教科書を漫然と読んでも、何も理解できない。数式や数値の確認は、内容の理解には不可欠だから、必ず実行すること。

他の授業科目との関連

ティーチングフェロー(TF)・ティーチングアシスタント(TA)