物理化学Ⅲ
 Physical chemistry III
 担当教員:神戸 士郎 (KAMBE Shiro)
 担当教員の所属:大学院理工学研究科(工学系)物質化学工学分野
 開講学年:3年  開講学期:前期  単位数:2単位  開講形態:講義
 開講対象:物質化学工学科  科目区分:専門科目・選択必修 
【授業の目的】
自然界は、原子や分子などのミクロな粒子の集合体としての物質系からなっている。自然界を的確に把握するには、物質系を巨視的にとらえる「化学熱力学」とともに、微視的にとらえる量子化学の修得が必要不可欠である。量子化学は、物質系の構造や性質、あるいは反応性の理解に決定的な示唆を与えるとともに、現代の自然観を形成する上で欠くことの出来ない基本的な要素のひとつとなっている。本講義では、量子化学の基本概念の理解と基礎理論の修得に重点を置いて解説する。
高校までの化学と違い、大学の化学では原子や分子をエネルギーという物差しで測り、理解する。さらに、エネルギーは量子論的取り扱いを通して原子や分子の形を表す。本講義では、簡単な力学系を利用し、古典論との対比の中で、非直感的な量子論の理解を促す。さらに、複雑な系への量子論の適用法、そこから得られる原子や分子の構造や性質、反応性について、定量的に議論する。

【授業の到達目標】
簡単な問題(系)を通して、量子論的考え方に慣れるようになる。原子や分子を量子論的にとらえることにより、それらの軌道の形やエネルギーの関係を理解できるようになる。

【授業概要(キーワード)】
シュレーディンガー方程式、波動関数、極座標、球面調和関数、動径波動関数、多電子原子、1電子近似、周期律、分子軌道法、線形結合法、変分原理、クーロン積分、共鳴積分、重なり積分、規格化、永年方程式、結合エネルギー、非局在化エネルギー、電子密度、結合次数、フロンティア軌道

【科目の位置付け】
この科目は、物質化学工学科の学習・教育目標「(B)工学基礎および専門知識の習得と継続的学習」に主に対応する。

【授業計画】
・授業の方法
90分の講義時間で講義をおこなう。
・日程
第1~3回:シュレーディンガー方程式
第4~6回:回転運動する粒子
第7~9回:水素型原子
第10~11回:多電子原子と周期律
第12~13回:分子軌道法
第14~15回:分子軌道法の応用

【学習の方法】
・受講のあり方
講義を積み上げていく形式なので、一度欠席すると、以降の講義内容を理解することが困難となる。欠席しないように。
・授業時間外学習へのアドバイス
授業前に、講義内容を確認しておくこと。
例題、演習問題などを自分の力で解けるようにする。

【成績の評価】
・基準
60点以上を合格とする。出席が2/3以下の者は期末試験の受験資格を失う。講義のねらいが理解できており、講義中に出題された例題などを一人で解答できるか否かが合格の判断基準となる。
・方法
試験及び小テストで評価する。

【テキスト・参考書】
「アトキンス物理化学要論」P. Atkins, J. de Paila著 千原秀明、稲葉章訳 東京化学同人

【その他】
・学生へのメッセージ
分からないところは持ち越さないこと。
講義中の私語、飲食は禁止。
・オフィス・アワー
質問は、授業終了後にすぐ行うこと。

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