HG270000 物理化学IＢ

広島大学シラバス

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年度 2024年度開講部局理学部

講義コード HG270000 科目区分専門教育科目

授業科目名物理化学IＢ

授業科目名
（フリガナ）ブツリカガク１B

英文授業科目名 Physical Chemistry IB

担当教員名岡田　和正

担当教員名
(フリガナ) オカダ　カズマサ

開講キャンパス東広島開設期 2年次生前期２ターム

曜日・時限・講義室 (2T) 水1-2,金7-8：理E002AV

授業の方法講義授業の方法
【詳細情報】　

講義中心，板書多用

単位 2.0 週時間　使用言語 B : 日本語・英語

学習の段階 2 : 初級レベル

学問分野（分野） 25 : 理工学

学問分野（分科） 07 : 化学

対象学生理学部化学科

授業のキーワード調和振動子，剛体回転子，オービタル，動径分布関数，スピン，パウリの原理

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
（学部生対象科目のみ）講義内容は「基礎物理化学B」→「物理化学IB」(本講義)→「物理化学IIB」とつながっている。また本講義は「分子構造化学」や「量子化学」(ともに3年次第2ターム)とも深く関係してくるため，ここで取り扱う内容はいずれも重要なものばかりである。
到達度評価
の評価項目
（学部生対象科目のみ）化学プログラム
（知識・理解）
・物理化学，無機化学，有機化学の基礎的知識を徹底して理解し習得する
・基礎学問の論理的骨格や体系及び学問形成に必要な知識・技術を理解し習得する

授業の目標・概要等「基礎物理化学B」に引き続き，量子化学の入門として，調和振動子，剛体回転子，水素型原子についてシュレーディンガー方程式の解を求め，結果の物理的意味を講義する。最後に，多電子原子の電子構造をとりあげる。必要に応じて演習課題を課す。

授業計画第1講　導入--量子力学の仮説および波動方程式(復習)
　　　振動--古典的振動
第2講　振動--二原子分子の振動
第3講　振動--量子力学的振動子
第4講　回転--二次元の回転(古典論)
第5講　回転--二次元の回転(量子論)
第6講　回転--三次元の回転
第7講　まとめ(中間試験)
第8講　水素型原子--動径波動方程式
第9講　水素型原子--原子軌道
第10講　水素型原子--原子軌道の性質
第11講　水素型原子--動径分布関数
第12講　多電子原子--スピンとパウリの排他原理
第13講　多電子原子--軌道近似
第14講　多電子原子--摂動論による取扱い
第15講　多電子原子--構成原理
第16講　まとめ(期末試験)

中間試験と期末試験を実施する。

教科書・参考書等講義の補助として，資料を用いる。
化学プログラム物理化学系科目の共通教科書：
　　P. Atkins & J. de Paula著，中野・上田・奥村・北河訳，物理化学(上)第10版，東京化学同人.
　　トピック8B～9B.2の内容を扱う。
併用する講義テキスト：
　　H. O. Hayward著，立花明知訳，入門量子化学，化学同人.
　　第4章～第7章の内容を中心に講義する。在庫僅少で入手が難しくなっているかも知れない。
参考書：
　日本人が著した教科書としては大部な一冊であるが，数式の展開を詳細に記述して丁寧に解説されたテキストが
　　類家正稔，詳解量子化学の基礎，東京電機大学出版局.
である。本書は本講義のコースリザーブとして，次のURLから電子書籍版を読むことができる。
　　https://elib.maruzen.co.jp/elib/html/BookDetail/Id/3000006501
2021年7月に第２版が出版された。この電子書籍版も2024年3月現在試読サービス中である。
　　https://elib.maruzen.co.jp/elib/html/BookDetail/Id/3000118193
そのほか，本講義の範囲をカバーしたテキストとして
　　L. Pauling & E. B. Wilson, Jr.著，渡辺正訳，量子力学入門：化学の土台，丸善出版.
　　志田忠正，化学結合(現代化学への入門3)，岩波書店.
を挙げておく。後者は現在書店での入手が困難であるため，図書館を利用するとよい。また，英訳版がSpringerから出版されている。これを機会に英語の原書を読んでみるのもよい。邦訳されていない英語テキストとしては，例えば
　　M. A. Ratner & G. C. Schatz, Introduction to Quantum Mechanics in Chemistry, Prentice-Hall.
　　J. E. House, Fundamentals of Quantum Mechanics, 3rd Ed., Academic Press.
　　P. Atkins & R. Freeman, Molecular Quantum Mechanics, 5th Ed., Oxford University Press.
がある。また，必要な数学を記述した教科書として
　　D. A. McQuarrie著，藤森・松澤・筑紫訳，マッカーリ化学数学，丸善出版.
　　J. R. Barrante, Applied Mathematics for Physical Chemistry, 3rd Ed., Waveland Press.
を紹介しておく。最後に，化学用語の正しい理解と正しい使い方のため
　　玉虫・井上・梅澤・小谷・鈴木・務台，エッセンシャル化学辞典，東京化学同人.
を手元において参照することを勧める。

授業で使用する
メディア・機器等　

【詳細情報】プレゼンスライド

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講　「基礎物理化学B」のノートを復習しておく。また，共通教科書基本事項B.2およびテキスト4.2.1節を読む。
第2講　共通教科書トピック8B.1，テキスト4.2.1節を読む。
第3講　共通教科書トピック8B.2，テキスト4.2.2節～4.2.4節を読む。調和振動子のエネルギーを表す式は？
第4講　共通教科書トピック8C.1(a)と(b)，テキスト5.1.1節・5.1.2節を読む。角運動量とは？　慣性モーメントとは？
第5講　共通教科書トピック8C.1(b)と(c)，テキスト5.1.2節・5.1.3節を読む。
第6講　共通教科書トピック8C.2，テキスト5.2節を読む。空間量子化が理解できたか？
第7講　講義内容の確認と復習をする。
第8講　共通教科書トピック9A.1，テキスト6.4節・6.5節を読む。
第9講　共通教科書トピック9A.2(a)～(d)，テキスト6.6節を読む。
第10講　共通教科書トピック9A.2(e)と(g)，テキスト6.6節を読む。
第11講　共通教科書トピック9A.2(f)，テキスト6.6節を読む。
第12講　共通教科書トピック9B.1(a)～(c)，テキスト5.3節・7.4節を読む。
第13講　共通教科書トピック9B.1を再度読む。
第14講　摂動論の基礎について調べる。
第15講　共通教科書トピック9B.2，テキスト7.6節・7.10節・7.11節を読む。
第16講　講義内容の確認と復習をする。

履修上の注意
受講条件等この授業科目は化学科必修科目である。また，この授業科目は化学副専攻プログラム提供科目のひとつである。副専攻として本講義を受講する学生もいるが，予復習をしっかり行って良い成績を修めている。

成績評価の基準等中間試験(40%)，期末試験(60%)の成績により評価する。再試験・追試験は実施しない。

実務経験

実務経験の概要と
それに基づく授業内容

メッセージ「基礎物理化学B」の内容を既知として講義を進める。復習を欠かさず行うこと。また，分からない箇所は放っておかず，どこがどのように分からないか自己分析した上で，早いうちに質問すること。量子化学のテキストは数多く出版されており，それぞれに特徴があって，名著も多い。図書館を充分に活用し，自分に適した参考書を見つけて欲しい。量子化学の基礎概念の理解は化学科の学生にとって必須であり，化学科が開設する講義すべての基盤となる。

その他情報メディア教育研究センターで提供している授業支援システム(広大moodle)に，本講義に関連した資料を随時掲載する予定である。広大moodleの使い方に慣れておくこと。
本講義は，板書を英語で，口頭説明を日本語でおこなう。

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。

年度	2024年度	開講部局	理学部
講義コード	HG270000	科目区分	専門教育科目
授業科目名	物理化学IＢ
授業科目名（フリガナ）	ブツリカガク１B
英文授業科目名	Physical Chemistry IB
担当教員名	岡田　和正
担当教員名 (フリガナ)	オカダ　カズマサ
開講キャンパス	東広島	開設期	2年次生前期２ターム
曜日・時限・講義室	(2T) 水1-2,金7-8：理E002AV
授業の方法	講義	授業の方法【詳細情報】
講義中心，板書多用
単位	2.0	週時間		使用言語	B : 日本語・英語
学習の段階	2 : 初級レベル
学問分野（分野）	25 : 理工学
学問分野（分科）	07 : 化学
対象学生	理学部化学科
授業のキーワード	調和振動子，剛体回転子，オービタル，動径分布関数，スピン，パウリの原理
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（学部生対象科目のみ）	講義内容は「基礎物理化学B」→「物理化学IB」(本講義)→「物理化学IIB」とつながっている。また本講義は「分子構造化学」や「量子化学」(ともに3年次第2ターム)とも深く関係してくるため，ここで取り扱う内容はいずれも重要なものばかりである。
到達度評価の評価項目（学部生対象科目のみ）	化学プログラム（知識・理解）・物理化学，無機化学，有機化学の基礎的知識を徹底して理解し習得する・基礎学問の論理的骨格や体系及び学問形成に必要な知識・技術を理解し習得する
授業の目標・概要等	「基礎物理化学B」に引き続き，量子化学の入門として，調和振動子，剛体回転子，水素型原子についてシュレーディンガー方程式の解を求め，結果の物理的意味を講義する。最後に，多電子原子の電子構造をとりあげる。必要に応じて演習課題を課す。
授業計画	第1講　導入--量子力学の仮説および波動方程式(復習) 　　　振動--古典的振動第2講　振動--二原子分子の振動第3講　振動--量子力学的振動子第4講　回転--二次元の回転(古典論) 第5講　回転--二次元の回転(量子論) 第6講　回転--三次元の回転第7講　まとめ(中間試験) 第8講　水素型原子--動径波動方程式第9講　水素型原子--原子軌道第10講　水素型原子--原子軌道の性質第11講　水素型原子--動径分布関数第12講　多電子原子--スピンとパウリの排他原理第13講　多電子原子--軌道近似第14講　多電子原子--摂動論による取扱い第15講　多電子原子--構成原理第16講　まとめ(期末試験) 中間試験と期末試験を実施する。
教科書・参考書等	講義の補助として，資料を用いる。化学プログラム物理化学系科目の共通教科書：　　P. Atkins & J. de Paula著，中野・上田・奥村・北河訳，物理化学(上)第10版，東京化学同人. 　　トピック8B～9B.2の内容を扱う。併用する講義テキスト：　　H. O. Hayward著，立花明知訳，入門量子化学，化学同人. 　　第4章～第7章の内容を中心に講義する。在庫僅少で入手が難しくなっているかも知れない。参考書：　日本人が著した教科書としては大部な一冊であるが，数式の展開を詳細に記述して丁寧に解説されたテキストが　　類家正稔，詳解量子化学の基礎，東京電機大学出版局. である。本書は本講義のコースリザーブとして，次のURLから電子書籍版を読むことができる。　　https://elib.maruzen.co.jp/elib/html/BookDetail/Id/3000006501 2021年7月に第２版が出版された。この電子書籍版も2024年3月現在試読サービス中である。　　https://elib.maruzen.co.jp/elib/html/BookDetail/Id/3000118193 そのほか，本講義の範囲をカバーしたテキストとして　　L. Pauling & E. B. Wilson, Jr.著，渡辺正訳，量子力学入門：化学の土台，丸善出版. 　　志田忠正，化学結合(現代化学への入門3)，岩波書店. を挙げておく。後者は現在書店での入手が困難であるため，図書館を利用するとよい。また，英訳版がSpringerから出版されている。これを機会に英語の原書を読んでみるのもよい。邦訳されていない英語テキストとしては，例えば　　M. A. Ratner & G. C. Schatz, Introduction to Quantum Mechanics in Chemistry, Prentice-Hall. 　　J. E. House, Fundamentals of Quantum Mechanics, 3rd Ed., Academic Press. 　　P. Atkins & R. Freeman, Molecular Quantum Mechanics, 5th Ed., Oxford University Press. がある。また，必要な数学を記述した教科書として　　D. A. McQuarrie著，藤森・松澤・筑紫訳，マッカーリ化学数学，丸善出版. 　　J. R. Barrante, Applied Mathematics for Physical Chemistry, 3rd Ed., Waveland Press. を紹介しておく。最後に，化学用語の正しい理解と正しい使い方のため　　玉虫・井上・梅澤・小谷・鈴木・務台，エッセンシャル化学辞典，東京化学同人. を手元において参照することを勧める。
授業で使用するメディア・機器等
【詳細情報】	プレゼンスライド
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講　「基礎物理化学B」のノートを復習しておく。また，共通教科書基本事項B.2およびテキスト4.2.1節を読む。第2講　共通教科書トピック8B.1，テキスト4.2.1節を読む。第3講　共通教科書トピック8B.2，テキスト4.2.2節～4.2.4節を読む。調和振動子のエネルギーを表す式は？第4講　共通教科書トピック8C.1(a)と(b)，テキスト5.1.1節・5.1.2節を読む。角運動量とは？　慣性モーメントとは？第5講　共通教科書トピック8C.1(b)と(c)，テキスト5.1.2節・5.1.3節を読む。第6講　共通教科書トピック8C.2，テキスト5.2節を読む。空間量子化が理解できたか？第7講　講義内容の確認と復習をする。第8講　共通教科書トピック9A.1，テキスト6.4節・6.5節を読む。第9講　共通教科書トピック9A.2(a)～(d)，テキスト6.6節を読む。第10講　共通教科書トピック9A.2(e)と(g)，テキスト6.6節を読む。第11講　共通教科書トピック9A.2(f)，テキスト6.6節を読む。第12講　共通教科書トピック9B.1(a)～(c)，テキスト5.3節・7.4節を読む。第13講　共通教科書トピック9B.1を再度読む。第14講　摂動論の基礎について調べる。第15講　共通教科書トピック9B.2，テキスト7.6節・7.10節・7.11節を読む。第16講　講義内容の確認と復習をする。
履修上の注意受講条件等	この授業科目は化学科必修科目である。また，この授業科目は化学副専攻プログラム提供科目のひとつである。副専攻として本講義を受講する学生もいるが，予復習をしっかり行って良い成績を修めている。
成績評価の基準等	中間試験(40%)，期末試験(60%)の成績により評価する。再試験・追試験は実施しない。
実務経験
実務経験の概要とそれに基づく授業内容
メッセージ	「基礎物理化学B」の内容を既知として講義を進める。復習を欠かさず行うこと。また，分からない箇所は放っておかず，どこがどのように分からないか自己分析した上で，早いうちに質問すること。量子化学のテキストは数多く出版されており，それぞれに特徴があって，名著も多い。図書館を充分に活用し，自分に適した参考書を見つけて欲しい。量子化学の基礎概念の理解は化学科の学生にとって必須であり，化学科が開設する講義すべての基盤となる。
その他	情報メディア教育研究センターで提供している授業支援システム(広大moodle)に，本講義に関連した資料を随時掲載する予定である。広大moodleの使い方に慣れておくこと。本講義は，板書を英語で，口頭説明を日本語でおこなう。
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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