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年度 2022年度 開講部局 工学部
講義コード K7121030 科目区分 専門教育科目
授業科目名 量子化学II
授業科目名
(フリガナ)
リョウシカガク 2
英文授業科目名 Quantum Chemistry II
担当教員名 今榮 一郎
担当教員名
(フリガナ)
イマエ イチロウ
開講キャンパス 東広島 開設期 3年次生   前期   1ターム
曜日・時限・講義室 (1T) 火1-2:工115, (1T) 木1-2:工117
授業の方法 講義 授業の方法
【詳細情報】
 
講義中心(ときどき演習)、PPT多用
※原則的に対面式の授業を行いますが、新型コロナウイルスの感染拡大や、気象警報の発表・災害の発生等によっては、オンライン式の授業を行うことがあります。 
単位 2.0 週時間   使用言語 B : 日本語・英語
学習の段階 3 : 中級レベル
学問分野(分野) 25 : 理工学
学問分野(分科) 07 : 化学
対象学生 第三類 2020年度入学生および過年度生
授業のキーワード 水素型原子の構造、多電子原子の構造、原子価結合法、分子軌道法、多原子分子の構造
【SDGs(持続可能な開発目標)】
4. 質の高い教育をみんなに (Quality Education)
7. エネルギーをみんなに、そしてクリーンに (Affordable and Clean Energy)
9. 産業と技術革新の基盤をつくろう (Industry, Innovation and Infrastructure)
12. つくる責任つかう責任 (Responsible Consumption and Production) 
教職専門科目   教科専門科目  
プログラムの中での
この授業科目の位置づけ
第三類専門科目の中で専門細目分野「応用化学」に属し、基礎的な科目で学習した内容を用いて、専門的な技術に関する知識や理解を深める。
・この授業の前提となる科目:応用数学I・II、量子化学I
・この授業と合わせて履修することが望ましい科目:物理化学III、量子化学III、物理化学演習、化学実験II 
到達度評価
の評価項目
応用化学プログラム
(知識・理解)
・教養教育と専門教育における幅広い基礎知識および化学に関する専門基礎知識
・応用化学に関する高度な専門知識
・基礎および専門知識に裏付けられた論理的思考に基づく構想力 
授業の目標・概要等 化学が対象とする無機化合物や有機化合物は複数の原子から構成されている。それゆえ、化学に携わる者にとって原子の構造や原子同士の結合の本質を理解することは重要である。このような観点から、本科目では以下の知識と能力を習得することを目標としている。
(1)水素型原子の波動関数の特徴を理解している
(2)オービタル近似の意味を理解しており、多電子原子の電子構造を議論できる
(3)ボルン-オッペンハイマー近似の意味を理解している
(4)分子の電子構造を原子価結合法・分子軌道法を用いて説明できる
(5)簡単な多原子分子の分子軌道をヒュッケル近似により計算できる 
授業計画 第1回:ガイダンス
第2回:量子論の復習
第3回:水素型原子の構造とスペクトル(1)
第4回:水素型原子の構造とスペクトル(2)
第5回:水素型原子の構造とスペクトル(3)、多電子原子の構造(1)
第6回:多電子原子の構造(2)
第7回:複雑な原子のスペクトル(1)
第8回:複雑な原子のスペクトル(2)
第9回:中間試験
第10回:ボルン-オッペンハイマー近似、原子価結合法
第11回:分子軌道法(1)
第12回:分子軌道法(2)
第13回:分子軌道法(3)
第14回:多原子分子の分子オービタル
第15回:期末試験

試験直前だけでなく、授業中に行う演習問題を積極的に解くとともに、講義前後にシッカリと予習復習をしましょう。 
教科書・参考書等 教科書:P. W. Atkins, J. de Paula「物理化学(上)」(東京化学同人)<第10版>
本講義は、上記教科書の第9章および10章の内容を中心に説明する。
同書に記載されてある図表等を利用したり、演習問題を解くことがあるので、講義の際に持参することが望ましい。
なお、生協には、講義内容についていけない学生や、より深く理解したいと考えている学生のためにいくつかの参考書に紹介しているが、それらは講義で使用することがないため、必ずしも購入する必要性はありません。(あくまで「参考」図書です) 
授業で使用する
メディア・機器等
 
【詳細情報】 ※オンライン式の授業を行う事態が発生した場合は、Microsoft Stream や Bb9 を用いた授業を行う可能性があります。 
授業で取り入れる
学習手法
 
予習・復習への
アドバイス
第1回:量子化学IIを受講し何を学べるのかを説明するので、各自が関心を持つ領域との関連を予習復習すること。
第2回:2年後期で学習する「量子化学I」の内容を復習するので、同講義の学習範囲(アトキンス【第10版】7・8章(pp.297-376))を復習し、どの内容を修得し得なかったかを把握・予習してくること。(3年から本学に編入した学生の中には、これまでに量子化学分野の講義を履修していない者もいると思われる。アトキンス【第10版】7・8章(pp.297-376)の範囲を十分理解しておくことを強く勧める)
第3~5回:講義範囲に相当する教科書の内容(アトキンス【第10版】pp.377-390)を予習してくること。
第5~8回:講義範囲に相当する教科書の内容(アトキンス【第10版】pp.391-413)を予習してくること。
第9回:前半で学習した内容についての理解度を問うので同学習範囲(第10版:9章)をよく復習してくること。
第10回:講義範囲に相当する教科書の内容(アトキンス【第10版】pp.422-430)を予習してくること。
第11~13回:講義範囲に相当する教科書の内容(アトキンス【第10版】pp.431-451)を予習してくること。
第14回:講義範囲に相当する教科書の内容(アトキンス【第10版】pp.452-463)を予習してくること。
第15回:後半で学習した内容についての理解度を問うので同学習範囲(第10版:10章)をよく復習してくること。 
履修上の注意
受講条件等
・アトキンス「物理化学」【第10版】を中心に講義を進める。同書【第6版】や【第8版】でも構わないが、それらの内容は第10版のものと一部異なるため注意すること。
・この科目に先立ち、以下の講義の受講を薦める:「応用数学I・II」「量子化学I」
・応用化学課程の学生は引き続き以下の講義を受講することが望ましい:「物理化学III」「量子化学III」「物理化学演習」「化学実験II」 
成績評価の基準等 「授業の目標」に記載された5つの項目に関する重みは均等である。
到達度は試験により100点満点で評価し、60点以上を合格とする。 
実務経験 有り  
実務経験の概要と
それに基づく授業内容
量子化学II(および同科目の旧名称・化学結合論)を2006年度より毎年担当しています。 
メッセージ ・本講義は非常に難しい内容を多く含んでいるため、ある程度は予習しておかないと講義についていけない可能性がある。
・理解できない内容は、後回しにしないでその場で手をあげて理解できるまで質問すること。
・本講義の内容を理解するためには、化学的な要素だけでなく、数学的要素(微分、積分、行列式など)も求められるので、数学に関する基礎知識も十分に身につけたうえ受講することが望ましい。
・講義中に行う演習問題は本講義を理解する上で非常に重要なので、積極的に取り組むことを強く勧める。
・オフィスアワーとして固定した時間は設けないが、平日午前10時~午後5時の間であれば時間に余裕のある限り随時対応する予定なので、遠慮・躊躇しないで積極的に質問・相談すること。
・本講義に関連する資料をホームページ上に公開する予定であるので、講義の復習等に積極的に利用することを軽く勧める。
・講義中の私語は他の学生の迷惑となるため厳に慎むこと。
・スマートフォンを本講義に関連する学習目的(資料の閲覧、演習問題の計算など)で使用することは問題ないが、ゲームやSNS(LINE や Twitter など)のような私的な内容で用いることを固く禁じる。
・やむをえない事情により私的な内容でスマートフォンを使用したい場合は、講義室の外に出るなど、他の受講生の邪魔にならないようすること。
・出張等により休講し、補講を行う可能性がある。補講期間には私的なスケジュール(アルバイトや旅行、帰省など)を入れないよう気をつけること。 
その他 関連URL1:http://home.hiroshima-u.ac.jp/imae/qc2/ (本講義関連資料を公開)
関連URL2:https://home.hiroshima-u.ac.jp/imae/index-j.html (今榮個人のHP) 
すべての授業科目において,授業改善アンケートを実施していますので,回答に協力してください。
回答に対しては教員からコメントを入力しており,今後の改善につなげていきます。 
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