山口大学教務システム - 1062320740-量子化学

開講年度	開講学部等
2019	工学部
開講学期	曜日時限	授業区分	AL（アクティブ・ラーニング）ポイント	YFL育成プログラム
後期	火1～2	講義	0.9
時間割番号	科目名[英文名]			使用言語	単位数
1062320740	量子化学[Quantum Chemistry]			日本語	2
担当教員（責任）[ローマ字表記]					メディア授業
笠谷和男[KASATANI Kazuo]					ー
担当教員[ローマ字表記]
笠谷和男　[KASATANI Kazuo]
区分		対象学生		対象年次	2～
ディプロマ・ポリシーに関わる項目			カリキュラムマップ(授業科目とDPとの対応関係はこちらから閲覧できます)

開設科目名（英訳）

Quantum chemistry

概要（共通教育の場合は平易な授業案内）

量子論の基礎及びその応用である分子軌道法により、化学結合がどのように説明されるかについて平易に解説する。さらに、有機化合物の性質について、分子軌道法に基づき、説明を行う。

一般目標

・化学結合の本質を分子軌道法により理解する。
・有機化合物の性質を分子軌道法により予測する。

授業の到達目標

知識・理解の観点	・簡単な分子のシュレーディンガー方程式を書ける。・水素分子イオンのエネルギーが、シュディディンガー方程式を用いて計算できることを理解する。・単純ヒュッケル法を簡単な分子に適応できる。・波動関数と軌道エネルギーから、分子の全π電子エネルギーやイオン化エネルギー、電荷分布や結合次数を計算できる。・有機化合物の性質について、分子軌道に基づき理解する。
関心・意欲の観点	小試験・演習問題に積極的に取り組み、質問できる。

授業計画

【全体】

シュレディンガー方程式等量子力学の基礎を勉強した後、分子軌道法を学び化学結合を理解する。さら有機化合物の物理的・化学的性質を分子軌道法で予測できることを理解する。教科書とパワーポイントで説明を行う。毎回小テストを課すので、欠席しないこと。
補講の時間に演習を行うことがある。

	項目	内容	授業外指示	授業記録	※
	項目	内容	授業外指示	授業記録	A	B	C	D	E	F
第1回	シュレディンガー方程式	この方程式の物理的意味を理解する。			-----	-----	【少】（授業時間の15％未満）	-----	-----	-----


第2回	水素原子I	水素原子スペクトルとハミルトニアン			-----	-----	【少】（授業時間の15％未満）	-----	-----	-----


第3回	水素原子II	水素原子のシュレディンガー方程式の解			-----	-----	【少】（授業時間の15％未満）	-----	-----	-----


第4回	ヘリウム原子I	ヘリウム原子のシュレディンガー方程式をたてるとともに、その近似解を求める。			-----	-----	【少】（授業時間の15％未満）	-----	-----	-----


第5回	ヘリウム原子II	ヘリウム原子のシュレディンガー方程式をたてるとともに、その近似解を求める。			-----	-----	【少】（授業時間の15％未満）	-----	-----	-----


第6回	水素分子イオン	水素分子イオンのハミルトニアンを立てるとともに、その近似解を求める。			-----	-----	【少】（授業時間の15％未満）	-----	-----	-----


第7回	2原子分子	酸素や窒素分子の分子軌道と結合様式と価電子の数との関係を考えるとともに、σ軌道とπ軌道の違いを理解する。			-----	-----	【少】（授業時間の15％未満）	-----	-----	-----


第8回	多原子分子	混成軌道			-----	-----	【少】（授業時間の15％未満）	-----	-----	-----


第9回	ヒュッケル法１	ヒュッケル近似、エチレン			-----	-----	【少】（授業時間の15％未満）	-----	-----	-----


第10回	ヒュッケル法２	プロペニルラジカル、ベンゼン、1,3-ブタジエン			-----	-----	【少】（授業時間の15％未満）	-----	-----	-----


第11回	ヒュッケル法３	イオン化ポテンシャル、電子親和力、励起状態と電子スペクトル			-----	-----	【少】（授業時間の15％未満）	-----	-----	-----


第12回	演習				-----	-----	【少】（授業時間の15％未満）	-----	-----	-----


第13回	ヒュッケル法４	共鳴エネルギー、香族性			-----	-----	【少】（授業時間の15％未満）	-----	-----	-----


第14回	ヒュッケル法５	化学反応　フロンティア軌道理論			-----	-----	【少】（授業時間の15％未満）	-----	-----	-----


第15回	総括				-----	-----	【少】（授業時間の15％未満）	-----	-----	-----


第16回	定期試験				-----	-----	-----	-----	-----	-----

※AL（アクティブ・ラーニング）欄に関する注　
①A〜Fのアルファベットは、以下の学修形態を指しています。
【A：グループワーク】、【B：ディスカッション・ディベート】、【C：フィールドワーク（実験・実習、演習を含む）】、【D：プレゼンテーション】
【E：振り返り】、【F：宿題】
②【多】、【中】、【少】は授業時間内におけるALが占める時間の割合を指しています。
【多】：授業時間の50％超、【中】：授業時間の15％〜50％、【少】：授業時間の15％未満。「振り返り」と「宿題」については該当する場合に【あり】と表示されます。

成績評価法

【全体】

中間試験を30%、定期試験を50%、毎回の小試験を20%として成績を評価する。

【観点別】

	知識・理解	思考・判断	関心・意欲	態度	技能・表現	その他	評価割合（％）	JABEE収集資料
定期試験（中間・期末試験）	◎	---	---	---	---	---	80%	---
小テスト・授業内レポート	---	---	---	---	---	---	20%	---
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）・授業内での制作作品	---	---	---	---	---	---	---	---
演習	---	---	---	---	---	---	---	---
出席	---	---	---	---	---	---	---	---
その他	---	---	---	---	---	---	---	---

教科書にかかわる情報

教科書	書名	化学結合の量子論入門				ISBN	4782703023
教科書	著者名	小笠原正明、田地川浩人	出版社	三協出版				出版年	1994

備考

さらに資料を配付する予定

参考書にかかわる情報

備考

メッセージ

分子軌道法の応用は有機化学のみに限定されない。物理化学や無機化学を含む化学の広い分野や物理学でも有用である。
波動関数に代表される量子化学の概念は、抽象的でわかりにくいとの先入観を持つ人がいるが、授業では波動関数を用いて分子の物理量を計算するなど、具体的でわかりやすい説明を行う。理系の授業全部に言えることであるが、一度欠席すると以後の授業に出てもわからなくなりがちなので、全部の講義に出て欲しい。

キーワード

シュレーディンガー方程式、波動関数、分子軌道法、ヒュッケル法

持続可能な開発目標（SDGs）

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