量子化学（Quantum Chemistry）[3E21]

＜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： ガイダンス、数学の基礎知識、量子論の基礎（1）
　　[学習内容]　量子化学に必要な数学の基礎知識を学ぶ。波動関数について理解する。
　　[準備学習]　テキストのトピック7Bを読んでくること。
　　
第2回： 量子論の基礎（2）
　　[学習内容]　演算子、固有値、期待値、不確定性原理について理解する。
　　[準備学習]　テキストのトピック7Cを読んでくること。
　　
第3回： 量子論の基礎（3）
　　[学習内容]　並進、箱の中の粒子、トンネル現象について理解する。
　　[準備学習]　テキストのトピック8Aを読んでくること。
　　
第4回： 量子論の基礎（4）
　　[学習内容]　振動運動と回転運動について理解する。
　　[準備学習]　テキストのトピック8B,8Cを読んでくること。
　　
第5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]　テキストのトピック9A,9Bを読んでくること。
　　
第6回： 原子価結合法と分子軌道法（1）
　　[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]　テキストのトピック10A,10B,10Cを読んでくること。
　　
第7回： 分子軌道法（2）とヒュッケル法
　　[学習内容]　分子軌道法とヒュッケル法について理解する。
　　[準備学習]　テキストのトピック10D,10Eを読んでくること。
　　
第8回： 【中間試験】（前半）、フロンティア軌道理論（後半）
　　[学習内容]　第7回までの学習内容について試験を実施する。フロンティア軌道理論について理解する。
　　[準備学習]　第7回までの学習内容を復習すること。
　　
第9回： 分子の回転スペクトル
　　[学習内容]　分子の回転とそれに関連するスペクトルを理解する。
　　[準備学習]　テキストのトピック12B,12Cを読んでくること。
　　
第10回： 分子の振動と赤外吸収
　　[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]　テキストのトピック12D,12Eを読んでくること。
　　
第11回： 電子スペクトル、蛍光とりん光
　　[学習内容]　電子スペクトル、蛍光、りん光の原理について理解する。
　　[準備学習]　テキストのトピック13A,13Bを読んでくること。
　　
第12回： 核磁気共鳴（NMR）
　　[学習内容]　磁気共鳴の原理とNMRスペクトルについて理解する。
　　[準備学習]　テキストのトピック14A,14Bを読んでくること。
　　
第13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]　テキストのトピック14Dを読んでくること。
　　
第14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、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10版」Peter Atkins, Julio de Paula著、中野元裕ら訳、東京化学同人（2017）

＜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、授業前後に教室で行うと良い。10:30〜授業開始前、授業終了後〜13:20はA2718で質問を受け付ける。また、メール（ft13309@ns.kogakuin.ac.jp）で随時受け付ける。

＜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。