2020年度学院等開講科目物質理工学院応用化学系

量子化学第一（基礎） A

開講元: 応用化学系
担当教員: 桑田繁樹 / 大友明
授業形態: 講義 (ZOOM)
メディア利用科目: -
曜日・時限 (講義室): 火7-8 (S221)
クラス: A
科目コード: CAP.B226
単位数: 100
開講時期: 2020年度
開講クォーター: 1Q
シラバス更新日: 2025年7月10日
使用言語: 日本語

シラバス

授業の目的（ねらい）、概要

[講義の概要]量子化学第一(基礎）と量子化学第二(発展)では、量子力学と化学への応用について紹介する。量子化学第一(基礎）では、波動関数や並進、回転、振動の量子論など、量子力学の基礎的な考え方について扱う。
[講義のねらい]量子化学は物質の構造や反応性の理解に欠かすことができない考え方である。この講義では量子化学の土台となる量子力学の基礎と、並進、振動、回転運動など、粒子の物理的運動への応用を紹介する。さらに水素型原子の電子構造にも触れる。これらの知識は量子化学第二(発展)を学ぶための基礎となるであろう。

到達目標

本講義を履修することによって次の能力を修得する。
1) 波動関数の物理的意味と満たすべき性質を説明することができる。
2) 並進運動、振動運動、回転運動を量子力学に基づいて説明することができる。
3) 水素型原子の原子軌道を説明することができる。

キーワード

波と粒子の二重性、シュレーディンガー方程式、規格化、量子化、波動関数、固有値、オブザーバブル、ハイゼンベルグの不確定性原理、水素型原子、原子軌道、パウリの原理、構成原理

学生が身につける力

専門力
教養力
コミュニケーション力
展開力 (探究力又は設定力)
展開力 (実践力又は解決力)

授業の進め方

この講義では量子力学、量子化学の基礎について学ぶ。必要に応じて問題演習を行う。最終日には理解度確認のための期末試験を実施する。

授業計画・課題

	授業計画	課題
第1回	量子論とシュレーディンガー方程式	波動関数の物理的な意味とシュレーディンガー方程式について説明できる。
第2回	波動関数の解釈、演算子とオブザーバブル	波動関数、演算子、固有値、オブザーバブルについて説明できる。
第3回	並進運動の量子論	並進運動を量子力学に基づいて説明できる。
第4回	振動運動の量子論	振動運動を量子力学に基づいて説明できる。
第5回	回転運動の量子論	回転運動を量子力学に基づいて説明できる。
第6回	原子の電子構造	水素型原子の原子軌道を説明できる。
第7回	理解度確認のための演習と解説	第1~6回の講義内容を理解し、演習問題に解答できる。

準備学修(事前学修・復習)等についての指示

学修効果を上げるため，教科書や配布資料等の該当箇所を参照し，「毎授業」授業内容に関する予習と復習（課題含む）をそれぞれ概ね100分を目安に行うこと。

教科書

アトキンス『物理化学（上）第8版』東京化学同人，ISBN: 978-8079-0695-6
アトキンス『物理化学（上）第10版』東京化学同人，ISBN: 9784807909087
どちらの版も使用可能であり，両方を用意する必要はない．

参考書、講義資料等

指定なし。

成績評価の方法及び基準

期末試験(80%)、授業参加度(20%)（授業参加度は授業中の小テストなどにより算出する）

履修の条件・注意事項

履修の条件を設けない。

連絡先 (メール、電話番号) ※”[at]”を”@”(半角)に変換してください。

中嶋健 knakaji[at]mac.titech.ac.jp
桑田繁樹 skuwata[at]apc.titech.ac.jp

オフィスアワー

メールで事前予約すること。

その他

学籍番号が奇数の学生は【A】クラスを、偶数の学生は【B】クラスを履修選択してください。