マテリアル情報演習（Computational Exercises of Materials Science）[1C09]

＜授業のねらい及び具体的な達成目標＞

Windowsパソコンとソフトウェア：Spartan View（スパルタン ビュー）を用いて、化学を学習します。パソコン画面上で分子を作り、分子の構造・電子の分布といった基本的性質の求め方・見方を学びます。最終的に、パソコン画面上で反応を起こさせることにより、化学反応が「なぜそうのように進むか？」を学びます。本演習の内容は、いわゆる計算化学・理論化学の第一歩にあたるものです。

＜授業計画及び準備学習＞

第6回までがSpartan Viewの基本的な操作方法、分子のパラメータの見方にあたる。第7回からは、それらを応用した内容となる。

1. 授業ガイダンス ・ Spartan Viewの使い方1
　　[学習内容]　授業の計画、予習、復習について説明する。
　　[学習準備]　特に必要ない。
2. Spartan Viewの使い方2
　　[学習内容]　分子の表示方法、結合長、結合角、二面角などの見方を学ぶ。
　　[学習準備]　配布プリントの該当箇所を熟読しておくこと。
3. 分子軌道　〜 絵で見る量子力学1 〜
　　[学習内容]　分子軌道の概念と、その表示法・見方を学ぶ。
　　[学習準備] 配布プリントの該当箇所を熟読しておくこと。
4. 分子軌道　〜 絵で見る量子力学2 〜
　　[学習内容]　分子軌道と化学反応の関連性について学ぶ。
　　[学習準備]　配布プリントの該当箇所を熟読しておくこと。
5. 電子密度 ・ 分子の大きさ ・ 分子の形
　　[学習内容]　 電子密度 ・ 分子の大きさ ・ 分子の形の表示法と見方を学ぶ。
　　[学習準備]　配布プリントの該当箇所を熟読しておくこと。
6. 静電ポテンシャルマップ ・ 分子の電荷分布
　　[学習内容]　分子中の静電ポテンシャル・電荷分布の表示法と見方を学ぶ。
　　[学習準備]　配布プリントの該当箇所を熟読しておくこと。
7. ルイス構造と共鳴理論1
　　[学習内容]　化学結合の種類と結合長、分子の極性について学ぶ。
　　[学習準備]　配布プリントの該当箇所を熟読しておくこと。
8. ルイス構造と共鳴理論2
　　[学習内容]　原子への電荷の割り当て、共鳴構造、共鳴エネルギー、分子の求核性について学ぶ。
　　[学習準備]　配布プリントの該当箇所を熟読しておくこと。
9. ルイス構造と共鳴理論3
　　[学習内容]　分子の電荷と構造の関係、電子の局在化・非局在化について学ぶ。
　　[学習準備]　配布プリントの該当箇所を熟読しておくこと。
10. 酸と塩基1
　　[学習内容]　溶液状態の水の構造、水素結合について学ぶ。
　　[学習準備]　配布プリントの該当箇所を熟読しておくこと。
11. 酸と塩基2
　　[学習内容]　酸−塩基の性質と、部分電荷、電荷の非局在化、イオン−双極子相互作用について学ぶ。
　　[学習準備]　配布プリントの該当箇所を熟読しておくこと。
12. 反応経路と反応機構1
　　[学習内容]　反応エネルギー図の作成法、遷移状態の概念を学ぶ。
　　[学習準備]　配布プリントの該当箇所を熟読しておくこと。
13. 反応経路と反応機構2
　　[学習内容]　遷移状態の電子構造、機構による反応の分類について学ぶ。
　　[学習準備]　配布プリントの該当箇所を熟読しておくこと。
14. 反応経路と反応機構3
　　[学習内容]　発熱反応、吸熱反応における反応の選択性を学ぶ。
　　[学習準備]　配布プリントの該当箇所を熟読しておくこと。
15. まとめ演習
　　[学習内容]　これまでの演習・課題に関する質問を受け付ける。
　　[学習準備]　第1-14回の演習を復習し、質問事項をピックアップすること。

＜成績評価方法及び水準＞

試験は行わない。出席50%・課題提出50%で成績を評価し、合計点が60点以上の者に単位を認める。ただし、課題の提出がない場合は欠席扱いとする。また、3回以上欠席した場合は成績評価を行わない。

＜教科書＞

教科書は指定しないが、演習は下記の参考書に従って進めていく。 適宜、プリントを配布する。

＜参考書＞

「ヒーリー　有機化学のための分子モデリングワークブック」　W. J. Hehre他著（Wavefunction Inc.）、幅田　揚一　訳（CRC総合研究所）

＜オフィスアワー＞

特に指定しない。月曜は主に新宿キャンパス（高層棟27階）、それ以外は主に八王子キャンパス（4号館1階）に居ます。質問及び相談は随時受け付けますが、事前に電子メール等で質問内容を連絡してもらったほうが迅速・的確に対応できると思います。メールの宛て先は ft13309@ns.kogakuin.ac.jp まで。

＜学生へのメッセージ＞

現代の科学においては、コンピュータを使った現象の解明・予測が欠かせません。本演習は、皆さんにとって、コンピュータを用いた手法の第1歩と言えます。本演習の内容を習得することにより、今後の研究などにも容易に応用できます。

＜参考ホームページアドレス＞

http://tokunaga.web.infoseek.co.jp/

このページの著作権は学校法人工学院大学が有しています。 Copyright(c)2010 Kogakuin University. All Rights Reserved.