講義コード3311700
開設科目名量子化学
担当教員太田 靖人
教員所属理学部
開講期・曜日・時限・教室前期 水曜日 5・6時限 A201
授業方法講義
対象学生3回生
単位数2
週時間2


授業概要
前半は二次元の井戸型モデル、平面上の回転運動、球面上の粒子の運動など、いくつかの単純なモデルを取扱い、縮退や角運動量など量子化学で重要な概念を説明していく。 これらのモデルから得られる知識をもとに、実在系である水素原子の電子構造について説明する。後半は多電子原子や分子の性質を量子力学という言葉でどのように理解することができるかについて講義する。
学習・教育目標
変数分離や座標変換といった数学的なテクニックを習得し,単純なモデルのシュレディンガー方程式やその解の導出ができるようになる。また,変分原理や分子軌道といった量子化学特有の考え方や概念を理解し,分子の電子構造について考察できるようになる。
キーワード
変数分離、縮退、角運動量、球面調和関数、水素型原子、動径波動関数、オービタル近似、変分原理、分子軌道法、ヒュッケル近似
授業計画
第1回:二次元井戸型モデル
 事前学習:教科書のp293 -p295 を熟読しておくこと。 事後学習:変数分離に関する演習問題を解いて理解を深める。
第2回:回転運動と角運動量
  事前学習:教科書のA3・5を熟読しておくこと。  事後学習:ベクトルに関連した演習問題を解いて理解を深める。
第3回:平面上を回転運動する粒子の量子論的取扱い
 事前学習:教科書のp307-p310を熟読しておくこと。  事後学習:環状π電子系への応用問題等を解いて理解を深める。
第4回:球面上の粒子の量子論的取扱い
  事前学習:教科書のp310-p312を熟読しておくこと。  事後学習: 変数分離法がどのように応用されているか理解する。
第5回:電子の角運動量の性質
  事前学習:教科書のp313-p316を熟読しておくこと。    事後学習:電子の持つ種々の角運動量の違いを理解する。
第6回:相対座標と重心座標
  事前学習:教科書のp373 (運動の分離) を熟読しておくこと。 事後学習:演算子に関する演習問題を解いて理解を深める。
第7回:水素型原子の電子のハミルトニアン
  事前学習:教科書のp332-p333を熟読しておくこと。 事後学習:電子のハミルトニアンに関する問題を解いて理解を深める。
第8回:水素型原子の極限領域における動径波動関数
  事前学習:教科書のp334-p335を熟読しておくこと。 事後学習:極限領域の波動関数を導出できるようにしておく。
第9回:水素型原子の電子構造
  事前学習:教科書のp337-p341を熟読しておくこと。  事後学習:演習問題を解いて理解を深める。
第10回:動径分布関数
  事前学習:教科書のp342-p343を熟読しておくこと。事後学習:確率密度の分布と動径分布の違いを理解できるようにする。
第11回:多電子原子(1)オービタル近似
  事前学習:教科書のp348-p351を熟読しておくこと。 事後学習:オービタル近似に関する演習問題を解いて理解を深める。
第12回:多電子原子(2)浸透と遮蔽、フントの規則、構成原理
  事前学習:教科書のp351-p353を熟読しておくこと。    事後学習:構成原理に関する演習問題を解いて理解を深める。
第13回:分子軌道法(1)原子軌道の一次結合、 結合性軌道、 反結合性軌道
事前学習:教科書のp385-p393を熟読しておくこと。事後学習:原子軌道の一次結合に関する演習問題を解いて理解を深める。
第14回:分子軌道法(2)変分原理 試行波動関数、永年行列式
  事前学習:教科書のp399-p404を熟読しておくこと。  事後学習:変分原理に関する演習問題を解いて理解を深める。
第15回:分子軌道法(3)ヒュッケル近似、クーロン積分、共鳴積分、非局在化エネルギー
  事前学習:教科書のp406-p412を熟読しておくこと。 事後学習:ヒュッケル近似に関する演習問題を解いて理解を深める。
第16回:期末試験
                                                                     
教科書
No書籍名著者出版社出版年ISBN
1.『「物理化学(上)」第8版』アトキンス東京化学同人2009978-4-8079-0508-9
参考書
No書籍名著者名出版社出版年ISBN
1.『物理化学 分子論的アプローチ(上)』マッカーリ・サイモン東京化学同人978-4-8079-0695-6
2.『量子化学(上)』原田義也裳華房978-4-7853-3073-6
成績評価
の方法
筆記試験、小テストおよびレポートなどを総合的に評価する。下の割合はおよその目安である。必ずしも厳密な数値ではない。
成績評価割合
(%)
定期試験(期末試験)授業内試験等宿題・授業外レポート授業態度・授業への参加度受講者の発表(プレゼン)
出席
教員独自項目※
751510005
※成績評価
割合の教員独自項目
備考
化学科物理化学系講義科目(選択科目)。物理化学通論Ⅱ,理学部共通専門科目の数学・物理学関係の科目を予め履修しておくこと。自分で数式を導いたり,問題を解くことを通じて量子化学の考え方を身につけて欲しい。授業で習ったことはその週のうちに復習すること。
更新日付2014/12/26 14:07:27