量子化学（Quantum Chemistry）[3E23]

＜学位授与の方針＞

○	1. 基礎知識の習得
◎	2. 専門分野知識の習得
○	3. 汎用的問題解決技能
○	4. 道徳的態度と社会性

＜授業のねらい＞

化学的現象や反応の多くは、原子や分子の振動状態・回転状態・電子状態を考慮することによって理解することができる。また、化学の分野で使用される測定機器の原理は、量子化学の知識なしには理解できない。この科目の前半では、量子論の基本概念を理解し、原子・分子に当てはめて議論できることを目的とする。後半では、原子・分子の振動状態・回転状態・電子状態と各種スペクトルの関係を理解できることを目的とする。

＜受講にあたっての前提条件＞

・物理化学III履修程度の知識を有すること。
・高等学校レベルの指数、対数、微分、積分、行列の演算ができること。
・毎回演習を行うので、関数電卓を持参すること。

＜具体的な到達目標＞

・量子論の基本概念と特徴的な現象を理解できる。
・量子論を原子・分子に当てはめて考え、反応性を理解できる。
・分子の回転・振動準位と、それに基づくスペクトルを理解できる。
・分子の電子状態と、それに基づくスペクトルを理解できる。
・分子の核・電子スピンの状態と、それに基づくスペクトルを理解できる。

＜授業計画及び準備学習＞

第1回： 量子論の基礎（1）
　　[学習内容]　波動関数、物理量、演算子、波動方程式について理解する。
　　[準備学習]　テキスト第8章（8.1 ~ 8.7）を読んでくること。
第2回： 量子論の基礎（2）
　　[学習内容]　井戸型ポテンシャルとトンネル現象について理解する。
　　[準備学習]　テキスト第9章（9.1 ~ 9.3）を読んでくること。
第3回： 量子論の基礎（3）
　　[学習内容]　振動・回転運動と摂動論について理解する。
　　[準備学習]　テキスト第9章（9.4 ~ 9.10）を読んでくること。
第4回： 原子構造と原子スペクトル
　　[学習内容]　原子構造と原子スペクトルについて理解する。
　　[準備学習]　テキスト第10章（10.1 ~ 10.8）を読んでくること。
第5回： 原子価結合法と分子軌道法
　　[学習内容]　原子価結合法と分子軌道法を理解する。
　　[準備学習]　テキスト第11章（11.1 ~ 11.5）を読んでくること。
第6回： ヒュッケル近似とフロンティア軌道理論
　　[学習内容]　ヒュッケル近似とその反応への応用について理解する。
　　[準備学習]　テキスト第11章（11.6 ~ 11.8）を読んでくること。
第7回： 中間試験
　　[学習内容]　第6回までの学習の成果を確認する。
　　[準備学習]　第6回までの学習内容を復習すること。
第8回： 中間試験の解説、分子の対称性と選択律
　　[学習内容]　分子の対称性と選択律を理解する。
　　[準備学習]　テキスト第12章（12.1 ~ 12.6）を読んでくること。
第9回： 分子の回転と振動
　　[学習内容]　分子の回転準位と振動準位を理解する。
　　[準備学習]　テキスト第13章（13.4 ~ 13.13）を読んでくること。
第10回： 多原子分子振動と赤外吸収・ラマンスペクトル
　　[学習内容]　分子の振動とそれに関連するスペクトルを理解する。
　　[準備学習]　テキスト第13章（13.14 ~ 13.17）を読んでくること。
第11回： 電子スペクトル
　　[学習内容]　電子スペクトルの原理について理解する。
　　[準備学習]　テキスト第14章（14.1 ~ 14.2）を読んでくること。
第12回： 蛍光とりん光
　　[学習内容]　蛍光、りん光の原理とその応用について理解する。
　　[準備学習]　テキスト第14章（14.3 ~ 14.4）を読んでくること。
第13回： 核磁気共鳴（NMR）
　　[学習内容]　NMRの原理と化学シフトについて理解する。
　　[準備学習]　テキスト第15章（15.1 ~ 15.7）を読んでくること。
第14回： 電子スピン共鳴（ESR）、光電子分光法
　　[学習内容]　ESR、光電子分光法の原理とその応用について理解する。
　　[準備学習]　テキスト第15章（15.14 ~ 15.16）を読んでくること。
第15回： 学習内容の振り返り
　　[学習内容] 　学習内容の振り返りを行う。
　　[準備学習] 　前回までの総復習を行うこと。

＜成績評価方法＞

・中間試験（30%）と期末試験（70%）で評価する。
・中間試験は、前半の基礎的内容から出題する。
・期末試験は、後半の分子分光を中心に、全範囲から出題する。
・各回に実施する課題は成績評価に含めない。

＜教科書＞

「アトキンス物理化学（上）（下）第8版」Peter Atkins, Julio de Paula著、千原秀昭・中村恒男訳、2009（東京化学同人）

＜参考書＞

特になし。授業中に紹介する。

＜オフィスアワー＞

質問は、授業前後に教室で受け付ける。また、メール（ft13309@ns.kogakuin.ac.jp）で随時受け付ける。オフィスアワーは第3, 4Qは木曜13:00 ~ 15:00とする。教員の居室は八王子キャンパス（4号館3階306号室）。予約は不要だが、会議や出張で不在の可能性があるので、事前に連絡を取ることを推奨する。

＜学生へのメッセージ＞

量子化学の基礎を理解すると、物質の性質や化学反応を、新たな視点から見ることができるようになります。毎回、教科書巻末の演習問題を解き、理解を深めます。数学が苦手な人は、高校数学を復習しましょう。