| 授業科目 量子化学 |
担当教員 勝浦 創 |
開講期 前期
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| 科目番号 630110 |
対象学年・学科・コース 1,2年 生物応用化学専攻 |
単位区分 選択必修 |
単位数 2単位 |
| 授業概要・授業方針
個々の原子、分子について理解するためにシュレーディンガーの波動方程式、不確定性原理など量子論の概念を理解する。これらを用いて水素型原子の構造とスペクトルについて理解することを目標とする。また、各種近似法についても理解することを目標とする。
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到達目標
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| 授業要目 | 到達目標 との対応 |
自己点検 |
| 1 | 量子力学の起源1:黒体放射、プランク分布、熱容量 | 1 | |
| 2 | 量子力学の起源2:原子スペクトルと分子スペクトル、波と粒子の二重性 | 1 | |
| 3 | ボーアの原子模型 | 2 | |
| 4 | シュレーディンガー方程式 | 3 | |
| 5 | 波動関数に含まれる情報 | 3 | |
| 6 | 不確定性原理 | 3 | |
| 7 | 振動運動 | 4 | |
| 8 | 中間試験 | ||
| 9 | 試験返却・回転運動(1) | 5 | |
| 10 | 回転運動(2) | 5 | |
| 11 | 角運動量とスピン(1) | 6 | |
| 12 | 角運動量とスピン(2) | 6 | |
| 13 | 水素型原子の構造とスペクトル(1) | 6 | |
| 14 | 水素型原子の構造とスペクトル(2) | 6 | |
| 15 | パウリの排他原理 | 7 | |
| 16 | 期末試験 | ||
| 17 | 試験返却・復習 |
| 到達達成度の指標（ルーブリック） |
| 到達 目標 |
理想的なレベル（Ａ）の目安 | 標準的なレベル（Ｂ）の目安 | 未到達なレベル（Ｃ）の目安 | 自己評価 |
| 1 | 光や電子の二重性について、実験例を上げ、式と言葉を用いて論理的に説明できる。 | 光や電子の二重性について、実験例を上げて説明できる。 | 光や電子の二重性について、実験例を上げて説明できない。 | Ａ・Ｂ・Ｃ |
| 2 | ボーアの原子模型、およびその問題点を説明できる。 | ボーアの原子模型を説明できる。 | ボーアの原子模型、およびその問題点を説明できない。 | Ａ・Ｂ・Ｃ |
| 3 | シュレディンガー方程式についてその意味を理解できる。 | シュレディンガー方程式を導くことができる。 | シュレディンガー方程式を導くことができない。 | Ａ・Ｂ・Ｃ |
| 4 | 振動に関するシュレディンガー方程式を示し、解き方を説明できる。 | 振動に関するシュレディンガー方程式を示すことができる。 | 振動に関するシュレディンガー方程式を示すことができない。 | Ａ・Ｂ・Ｃ |
| 5 | 回転に関するシュレディンガー方程式を示し、解き方を説明できる。 | 回転に関するシュレディンガー方程式を示すことができる。 | 回転に関するシュレディンガー方程式を示すことができない。 | Ａ・Ｂ・Ｃ |
| 6 | 水素原子についてシュレーディンガーの波動方程式を示し、解き方を説明できる。 | 水素原子についてシュレーディンガーの波動方程式を示すことができる。 | 水素原子についてシュレーディンガーの波動方程式を示すことができない。 | Ａ・Ｂ・Ｃ |
| 7 | スレーター行列を用いてパウリの排他原理を説明できる。 | 電子のスピンの概念を説明できる。 | 電子のスピンについて説明できない。 | Ａ・Ｂ・Ｃ |
| 到達度評価
中間試験と期末試験の結果（100%）で評価を行う。
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| 履修上の注意
個々の分子や原子について研究するためには微小な世界（量子の世界）を取り扱わなければならない。量子の世界は、私たちの世界とは全く異なり、理解のためにはある程度数式が必要である。しかし量子化学は化学の世界でおこる現象を理解するためには必須である。式の誘導はかなり煩雑であるが、式の物理的意味を理解しようと努めて欲しい。
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| 事前学習・自己学習・関連科目
事前学習：物理（力学、波）と数学（演算子、直交座標と極座標の変換）について復習しておくこと。 自己学習：講義で導いた式を自ら誘導してみること。 関連科目：有機化学、無機化学、機器分析化学、生物化学など化学反応に関する全ての科目 |
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学習・教育目標
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