<概要/Course Content Summary>
物理化学Ⅳ・Ⅴでは,分子を構成する原子,原子を構成する電子や原子核の性質に基づいて化学現象を理解するために必要な量子力学の基礎概念を解説するとともに,そのために必要となる工学基礎的な数学および物理について学習する。そのうち物理化学Ⅴでは,量子論に基づいて原子の構成や化学結合の基礎的事項について理解し,必要な数学的取り扱いに習熟することを目標とする。 内容の性質上,数式の取扱いに関する部分が多くなるので,授業だけで内容を理解することは不可能である。予習復習を十分に行って授業に臨んで欲しい。また,内容の理解を深めるために,授業の中で演習課題のレポートを課し,必要に応じて小テストを行なう。 物理化学Vを理解するためには,物理化学Ⅳの他に,高校および大学1年次で学んだ程度の数学と物理をマスターしている必要がある。また,物理化学演習Ⅱは,物理化学Ⅳ・Vの内容に関する演習科目であるので,あわせて受講することが望ましい。物理化学Vは,統計力学を修得するための基礎となる。物理化学Ⅳ・Vは,物理化学Ⅰ・Ⅱ・Ⅲの内容を直接受け継ぐ科目ではないが,物理化学Ⅰ・Ⅱ・Ⅲと物理化学Ⅳ・Vの内容の関連は,統計力学で述べられる。 なお,本科目は,「学習・教育目標 A 理工学において基礎となる知識の修得(3)数学および物理学を含む理工学基礎」および「学習・教育目標 B 化学分野における専門知識の修得(1)専門基礎」の両方に含まれるので,物理学および一般化学的な基礎事項を学習するとともに物理化学分野の専門基礎も学習する。
<到達目標/Goals,Aims>
(1)量子化学の基礎を理解するのに必要な微分方程式,線形代数等の基礎的な数学を習熟する。 (2)量子力学に基づいて水素原子の電子軌道について説明できる。 (3)摂動法,変分法等,量子力学で用いられる近似法が取り扱える。 (4)原子の構成について理解できる。 (5)原子価結合法,分子軌道法に基づいて水素分子の結合を説明できる。 (6)二原子分子の分子軌道について説明できる。 (7)共役系の分子軌道について基礎的な説明ができる。
<DO Week期間の初回動画等の配信/The delivery of the first video, etc. during the “DO Week”>
あり/ Deliver the video
・1回目オンデマンド
<授業計画/Schedule>
実施時期 /Week |
授業回/Number of Lesson |
授業実施方法 /How to conduct a Lesson |
授業実施時間数 /Class Hours |
| 内容/Contents |
| 授業時間外の学習/Assignments |
第1週/Week 1 (DO Week)
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1 |
オンデマンド(動画視聴)/On-demand(watching video)
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90 分/min |
| 授業の進め方の説明と物理化学Ⅳの内容に関する基礎知識の確認 |
| 物理化学Ⅳの復習 |
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第2週/Week 2
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2 |
面接/Face-to-face
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90 分/min |
| 水素様原子の電子軌道に対するシュレディンガー方程式 |
| テキスト9A章の予習・復習 |
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第3週/Week 3
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3 |
面接/Face-to-face
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90 分/min |
| 水素様原子の電子軌道とエネルギー準位 |
| テキスト9A章の予習・復習 |
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第4週/Week 4
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4 |
面接/Face-to-face
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90 分/min |
| 水素様原子の電子軌道関数と軌道の性質 |
| テキスト9A章の予習・復習 |
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第5週/Week 5
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5 |
面接/Face-to-face
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90 分/min |
| 電子スピンとPauliの原理 |
| テキスト9B章の予習・復習 |
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第6週/Week 6
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6 |
面接/Face-to-face
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90 分/min |
| 多電子原子の構造 |
| テキスト9B章の予習・復習 |
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第7週/Week 7
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7 |
面接/Face-to-face
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90 分/min |
| 近似法 |
| 配布資料による予習・復習 |
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第8週/Week 8
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8 |
面接/Face-to-face
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90 分/min |
| 中間評価 |
| レポート課題の取り組み |
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第9週/Week 9
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9 |
面接/Face-to-face
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90 分/min |
| 原子価結合法による分子構造の考察 |
| テキスト10A章の予習・復習 |
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第10週/Week 10
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10 |
面接/Face-to-face
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90 分/min |
| 分子軌道法による水素分子イオンの結合 |
| テキスト10B章の予習・復習 |
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第11週/Week 11
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11 |
面接/Face-to-face
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90 分/min |
| 分子軌道法による水素分子の結合 |
| テキスト10B章の予習・復習 |
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第12週/Week 12
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12 |
面接/Face-to-face
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90 分/min |
| 等核二原子分子 |
| テキスト10C章の予習・復習 |
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第13週/Week 13
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13 |
面接/Face-to-face
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90 分/min |
| 異核二原子分子 |
| テキスト10D章の予習・復習 |
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第14週/Week 14
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14 |
面接/Face-to-face
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90 分/min |
| 多原子分子 |
| テキスト10E章の予習・復習 |
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第7回以降視聴可能
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15 |
オンデマンド(動画視聴)/On-demand(watching video)
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90 分/min |
| 原子スペクトル |
| テキスト9C章の予習・復習 |
<授業実施時間数/Class Hours>
| 授業実施方法/How to Conduct a Lesson |
授業実施時間数/ Class Hours |
| 面接/Face-to-face |
1170 分/min |
| オンデマンド(動画視聴)/On-demand(watching video) |
180 分/min |
| オンデマンド(授業内課題)/On-demand(assignment in class) |
0 分/min |
| リアルタイム配信/Real-time online |
0 分/min |
| その他/Others |
0 分/min |
| 総合計/Total Amount of Class Hours |
1350 分/min |
各回の授業の理解を助けるために,毎回小テストを実施する。また必要に応じてレポートを課す。 上記の計画は目安であり,理解度に応じて進度を調節する。第15回のオンデマンド授業は中間評価の後の適当な時期に配信する。
アクティブラーニング/Active Learning
課題解決型学習・問題解決型学習/ PBL(Project/Problem Based Learning)
使用システム/System Tools
e-class, Panopto
使用システムコメント/ Comment on the System tools
授業資料やt小テスト、授業予定の変更などの連絡はe-classを通しておこなう。
<成績評価基準/Evaluation Criteria>
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期末試験
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80%
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具体的内容に対する理解度をチェックする
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平常点
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20%
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小テスト,中間評価(左記配分は可能な最大値である。詳細は下記コメントを参照すること)
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最終的な理解度が端的に表れる期末試験を重視する。平常点は,各回の小テストの提出状況や得点,中間評価の結果などから総合的に評価する。基本的に期末試験でAからCまで評価を行い,平常点を加味して合格となったものはD評価となる。詳細は過去の授業講評を参考にしてほしい。
<テキスト/Textbook>
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アトキンス・パウラ 著(中野・上田・奥村・北河 訳) 『物理化学(上)』第10版
(東京化学同人、2017年)
ISBN:978-4-8079-0908-7
物理化学Ⅱ-Ⅴ,統計力学の5科目共通
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過去のテキスト(量子化学・熱統計力学入門(機能分子・生命化学科物理化学研究室 編))はWebにPDFを載せているのでそちらを参照。
<参考文献/Reference Book>
<参照URL/URL>
<連絡方法 / Contact method>
科目担当者への連絡方法/Contact method from student to instructor
e-classを通しておこなう
科目担当者からの連絡方法/Contact method from instructor to students
e-classを通しておこなう
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