授業科目名	量子化学
時間割番号	TAC213
担当教員名	阪根　英人
開講学期・曜日・時限	後期・火・III	単位数	2
＜対象学生＞
(未登録)
＜授業の目的＞
日常での物体の運動は、古典力学（ニュートン力学）によって精確に表すことができる。しかし、電子のように非常に小さい粒子の振る舞いを古典力学で説明しようとしてもうまくいかない。 　そのような粒子の運動や非常に小さい粒子と光との相互作用をうまく説明できるのが、シュレーディンガーによって生まれた量子力学である。量子力学は古典力学よりもずっと基本的な法則なので、古典力学から量子力学を導くことはできない。むしろ古典力学は、量子力学の結果の平均や集団、極限として導かれる。 　量子化学は、量子力学を使って化学現象を説明するものである。この科目では、現代の化学の研究に不可欠な量子化学を元にした考察を行うための基礎知識と考え方の基本を学ぶ。
＜本授業科目による獲得・涵養が特に期待されるコンピテンシー＞（能力・資質）
工学部(～2023年度入学生)>応用化学科向け 記号 コンピテンシー（能力・資質） 説明   AC-A 専門 4.化学の専門知識・技術を活用し、新素材・エネルギー・環境等の分野における問題解決に取り組むことができる。 D.物理化学 D1. 気体の巨視的な性質、原子や分子の量子化学的性質、微視的な熱力学的諸量を説明し、計算ができる。 ◎ AC-B 共通 汎用能力 ３・数量的リテラシー さまざまな情報を統計学的手法などにより、数理的に表現・分析できる。 ○ AC-C ４・論理的思考力 情報を多面的・客観的にとらえ、筋道を立てて根拠を示しながら説明できる。 ○
＜到達目標＞  到達目標とは
目標NO 説明 コンピテンシーとの対応 AC 1 量子力学の考え方に抵抗がなくなること。 AC-A 2 量子化学の数式が扱えること。 AC-B 3 量子化学を使用して新しい考察に取り組めること。 AC-C
＜成績評価の方法＞
目標No 割合 評価の観点 1 33% 量子化学に基づく考え方ができる 2 34% 量子化学の基礎的な計算問題が解ける 3 33% 新しい考察に量子化学を応用できる 合計 100%
＜授業の方法＞
基礎物理化学Iの量子力学の初歩で学んだ知識と、物理関係の授業で習う電磁気学の基礎知識を理解している必要があるので、復習しておかなければならない。 　難しい数学的な取り扱いについては改めて説明するが、高校と大学の解析学で学んだ知識が基礎となる。 　基礎物理化学Iの量子力学の初歩で学んだ知識の復習のため最初の2回の授業を行い、3回目の授業では復習の修得状況を確認する小テストを行う。小テストの結果も成績の一部に反映する。 　これらを含めて15週の授業を行い、補講期間に期末試験を行う。
＜受講に際して・学生へのメッセージ＞
教科書に掲載されている演習と問題を解いて復習すると理解に役立つ。 　量子力学で表される現象は、われわれの日常的な感覚とはかけ離れている場合も多い。そのような場合に、日常的な感覚をもとにして理解しようとするのではなく、あくまでも量子力学の考え方に沿って理解しようとすることが、量子力学の理解を早める。
＜テキスト＞
Peter Atkins, Julio de Paula 著、中野元裕、上田貴洋、奥村光隆、北河康隆 訳, アトキンス 物理化学(上) 第10版, 東京化学同人, ISBN:9784807909087 Peter Atkins, Julio de Paula 著、中野元裕、上田貴洋、奥村光隆、北河康隆 訳, アトキンス 物理化学(下) 第10版, 東京化学同人, ISBN:9784807909094
＜参考書＞
(未登録)
＜授業計画の概要＞
1 タイトル 1次元空間における微小粒子の自由な運動の復習 事前学習 事後学習 基礎物理化学で学んだ量子力学の基礎の復習 講義内容の復習と教科書の問題を解く。 授業内容 1次元空間における微小粒子の自由な運動の復習 2 タイトル 1次元空間における微小粒子の束縛された運動の復習 事前学習 事後学習 1次元空間における微小粒子の自由な運動の復習 講義内容の復習と教科書の問題を解く。 授業内容 1次元空間における微小粒子の束縛された運動の復習 3 タイトル 1次元空間における微小粒子の運動の復習の評価テスト 事前学習 事後学習 1次元空間における微小粒子の運動の復習 答案の確認とその採点内容の復習 授業内容 1次元空間における微小粒子の運動の復習の評価テスト 4 タイトル 2次元・3次元空間における微小粒子の運動とトンネル現象 事前学習 事後学習 1次元空間における微小粒子の運動の復習 講義内容の復習と教科書の問題を解く。 授業内容 2次元・3次元空間における微小粒子の運動の基礎と箱の中の場合 トンネル現象 5 タイトル 振動運動 事前学習 事後学習 1次元空間における箱の中の微小粒子の運動の復習 講義内容の復習と教科書の問題を解く 授業内容 調和振動子の量子力学 6 タイトル 回転運動 事前学習 事後学習 2次元空間における箱の中の微小粒子の運動の復習 講義内容の復習と教科書の問題を解く。 授業内容 2次元・3次元空間における微小粒子の回転運動 角運動量 7 タイトル 水素型原子の電子構造 事前学習 事後学習 3次元空間内の球面上を等速運動する微小粒子の量子力学の復習 講義内容の復習と教科書の問題を解く。 授業内容 1個の原子核と1個の電子からなる系での電子の状態とそのエネルギー準位 8 タイトル 原子軌道関数とその性質 事前学習 事後学習 水素型原子の量子力学の復習 講義内容の復習と教科書の問題を解く。 授業内容 水素型原子の原子軌道関数 原子軌道関数の広がり 9 タイトル 多電子原子の原子構造 事前学習 事後学習 水素型原子の量子力学と原子軌道関数の復習 講義内容の復習と教科書の問題を解く。 授業内容 多電子原子の原子構造・電子配置 スピン 10 タイトル 多電子原子の電子配置とスペクトル 事前学習 事後学習 多電子原子の電子配置と原子構造並びに微小粒子のスピンの復習 講義内容の復習と教科書の問題を解く。 授業内容 多電子原子のスペクトル 電子スピンと軌道角運動量との相互作用 11 タイトル 種々の角運動量と項記号 事前学習 事後学習 電子スピンの軌道角運動量の相互作用の復習 講義内容の復習と教科書の問題を解く。 授業内容 原子中の電子の種々の角運動量の相互作用 項記号を使用する電子状態の表現 12 タイトル 原子価結合法 事前学習 事後学習 多電子原子の量子化学の復習 講義内容の復習と教科書の問題を解く。 授業内容 ルイス構造の量子化学的解釈 13 タイトル 分子軌道法の基礎 事前学習 事後学習 多電子原子の量子化学の復習 講義内容の復習と教科書の問題を解く。 授業内容 水素分子イオンの場合を例とした分子軌道 14 タイトル 等核2原子分子の分子軌道 事前学習 事後学習 水素分子イオンの分子軌道の復習 講義内容の復習と教科書の問題を解く。 授業内容 等核多電子2原子分子の分子軌道法による電子状態 15 タイトル 異核2原子分子の分子軌道 事前学習 事後学習 水素分子イオンと等核2原子分子の分子軌道の復習 講義内容の復習と教科書の問題を解く。 授業内容 異核多電子2原子分子の分子軌道法による電子状態 16 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 17 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 18 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 19 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 20 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 21 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 22 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 23 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 24 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 25 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 26 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 27 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 28 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 29 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 30 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容
＜前年度授業に対する改善要望等への対応＞
演習問題を設定する
＜備考＞
(未登録)