【授業の目的】
多数の例題を解いてみることで「物理化学II」の講義内容を確実に理解し、自由に応用出来るようになること目指す。具体的には、「物理化学II」の目的に加え、問題の解答とその導出過程を板書して口頭で説明することで、論理的な説明力・発表力を養うことも目的とする。
【授業の到達目標】
(1) 電子は波動方程式に従う波としての性質を持ち、原子の中などに空間的に拘束された状況では飛び飛びのエネルギーだけが可能になることを、簡単な例題を用いて説明出来る。 (2) 原子中の電子の状態を指定する量子数と、対応する波動関数の形状を理解し、パウリ原理を用いて原子の周期律を説明出来る。 (3) 原子価結合法と分子軌道法を用いて化学結合について説明出来る。特に、前者に関しては共鳴、後者に関しては混成の概念を説明出来る。さらに、原子価結合法・分子軌道法の類似点と違いについても理解し、適切な使い分けが出来るようになる。 (4) 分子間相互作用の種類と、それぞれの強さ・分子間距離に対する依存性を説明できる。分子の振動・回転や物質中の電子状態を光を使って調べる手法の原理を理解し、簡単なスペクトルの解析が出来る。 (5) 原子・分子の集団が従うボルツマン分布や温度について説明できる。固体の構造や性質について説明できる。 (6) 上記について、数式を用いて定量的に説明することが出来る。
【授業概要(キーワード)】
量子論、原子・分子、化学結合、分子間相互作用、分光、統計熱力学、固体
【学生主体型授業(アクティブラーニング)について】
D-1.演習、実習、実験等を行う機会がある。:76~100%
【科目の位置付け】
本講義の位置付けとして、高分子・有機材料工学科の必修科目となっている。
【SDGs(持続可能な開発目標)】
09.産業と技術革新の基盤をつくろう
【授業計画】
・授業の方法
50人程度の小人数にクラス分けし、演習問題を解くことに重点を置く。
・日程
第1回:量子論(1) 第2回:量子論(2) 第3回:量子論(3) 第4回:量子論(4) 第5回:量子論(5) 第6回:原子の構造(1) 第7回:原子の構造(2) 第8回:中間試験とまとめ 第9回:化学結合(1) 第10回:化学結合(2) 第11回:分子間相互作用 第12回:分子分光法 第13回:統計熱力学 第14回:固体 第15回:期末試験とまとめ
【学習の方法・準備学修に必要な学修時間の目安】
・受講のあり方
ただ公式を適用するのではなく、公式の意味と適用範囲をよく理解しながら演習問題を解くこと。
・授業時間外学習(予習・復習)のアドバイス
講義内容について疑問点を残さないように、図書やインターネットを用いて調べる等して解決すること。
【成績の評価】
・基準
(1)粒子・波動の二重性を理解し、電子・光子のエネルギー・運動量・波長を計算できる。 (2)原子オービタルを理解し、原子の電子配置が書ける。 (3)原子価結合法と分子軌道法により化学結合を説明出来る。 (4)各種分子間相互作用の距離依存性と強さを理解している。各種の分光測定の波長・エネルギー域を理解し、それぞれ何が測定出来るか説明出来る。 (5)ボルツマン分布について、簡単な例題を用いて説明できる。X線回折の基本原理を理解している。
・方法
毎週の課題、中間試験、期末試験により評価を行う。
【テキスト・参考書】
教科書:アトキンス物理化学要論(第7版)、P. A. Atkins, J. de Paula著、千葉秀昭、稲葉章訳、東京化学同人 参考書:アトキンス物理化学(上)(下)、P. A. Atkins著、千葉秀昭、中村宣男訳、東京化学同人 ※物理化学基礎、物理化学Iと同じ教科書を使用します。参考書の内容は配布資料にて補います。
【その他】
・学生へのメッセージ
演習や課題では、最終的な解答だけでなく、必ず各自で途中計算を含めた解答を書き、解き方を身につけること。
・オフィス・アワー
毎週金曜14:30-16:00、10号館403室 ※不在の場合もあるので、事前に連絡すること。
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