2021年 理工学部 シラバス - 物質応用化学科
設置情報
| 科目名 | 物理化学Ⅰ | ||
|---|---|---|---|
| 設置学科 | 物質応用化学科 | 学年 | 1年 |
| 担当者 | 星 徹 | 履修期 | 後期 |
| 単位 | 2 | 曜日時限 | 月曜1 月曜2 |
| 校舎 | 船橋 | 時間割CD | L11D L12B |
| クラス | A 、 B | ||
| 履修系統図 | 履修系統図の確認 | ||
概要
| 学修到達目標 | 物質を原子や分子の大きさにまで掘り下げ，物質の性質や機能を理解するのに必要な基礎理論を説明できる． |
|---|---|
| 授業形態及び 授業方法 |
ハイブリッド型授業にて行います． （追記：第１回講義はオンラインで実施します．） 講義資料をCSTポータルⅡから各自ダウンロードしてください． こちらの講義資料を用いて講義を進めます． 講義の最後に演習を提示します．演習の解説は翌週の講義で行い，講義内容や計算方法などの理解を深めます． |
| 履修条件 | 授業で例題や演習を行うので心配は要りませんが，物理や数学(三角関数，微分積分，行列)の計算ができると理解しやすいです． |
授業計画
| 第1回 | 物理化学Iの概要説明（オンライン） 古典物理学の破綻と量子論（１） ・古典物理学では説明できない現象と量子論の関係 【事前学習】『基礎物理化学』の講義内容を復習する．（120分） 【事後学習】講義と演習の内容を整理する．（120分） |
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| 第2回 | 古典物理学の破綻と量子論（２）-光の粒子性- ・太陽のスペクトルと黒体放射 ・Wienの変位則 ・Planckの放射式 ・光電効果 【事前学習】事前資料と教科書を読み，不明な点を質問できるように整理する．（120分） 【事後学習】講義と演習の内容を整理する．（120分） |
| 第3回 | 古典物理学の破綻と量子論（３）-運動している粒子の波動性- ・物質波 ・Heisenbergの不確定性原理 原子の構造（１） ・水素の原子スペクトル ・エネルギーの量子化 ・Bohrの原子モデル（量子条件，振動数条件） ・水素原子のイオン化エネルギー 【事前学習】事前資料と教科書を読み，不明な点を質問できるように整理する．（120分） 【事後学習】講義と演習の内容を整理する．（120分） |
| 第4回 | 原子の構造（２） ・水素原子のイオン化エネルギー ・Bohrの量子条件の意味 ・定常波の波動関数 ・Bornの確率解釈 ・Schrödinger方程式（波動方程式） 【事前学習】事前資料と教科書を読み，不明な点を質問できるように整理する．（120分） 【事後学習】講義と演習の内容を整理する．（120分） |
| 第5回 | 原子の構造（３） ・波動方程式の具体例『箱の中の粒子』 ・ブタジエンの最低励起エネルギー ・水素原子の波動方程式 【事前学習】事前資料と教科書を読み，不明な点を質問できるように整理する．（120分） 【事後学習】講義と演習の内容を整理する．（120分） |
| 第6回 | 原子の構造（４） ・主量子数 ・方位量子数 ・磁気量子数 ・スピン量子数 ・水素類似原子のエネルギー準位 【事前学習】事前資料と教科書を読み，不明な点を質問できるように整理する．（120分） 【事後学習】講義と演習の内容を整理する．（120分） |
| 第7回 | 原子の構造（５） ・多電子原子の波動関数 ・多電子原子のエネルギー準位 ・遮蔽効果 ・Pauliの排他原理 ・Hundの規則 ・周期表と量子数 【事前学習】事前資料と教科書を読み，不明な点を質問できるように整理する．（120分） 【事後学習】講義と演習の内容を整理する．（120分） |
| 第8回 | 分子の構造（１） ・結合の種類（イオン結合と共有結合） ・イオン結合と格子エネルギー ・格子エネルギーの求め方：Born–Haber cycle ・格子エネルギーの求め方：クーロンポテンシャルエネルギー曲線 ・クーロンポテンシャルエネルギーとイオン結合性 【事前学習】事前資料と教科書を読み，不明な点を質問できるように整理する．（120分） 【事後学習】講義と演習の内容を整理する．（120分） |
| 第9回 | 分子の構造（２） ・共有結合：水素分子のポテンシャルエネルギー曲線 ・分子軌道とLCAO近似 ・結合性軌道と反結合性軌道 ・原子軌道の重なりと結合の種類（σ軌道とπ軌道） ・原子価結合法 【事前学習】事前資料と教科書を読み，不明な点を質問できるように整理する．（120分） 【事後学習】講義と演習の内容を整理する．（120分） |
| 第10回 | 分子の構造（３） ・分子軌道法 ・等核二原子分子のエネルギーダイヤグラム ・等核二原子分子の電子配置と結合次数 【事前学習】事前資料と教科書を読み，不明な点を質問できるように整理する．（120分） 【事後学習】講義と演習の内容を整理する．（120分） |
| 第11回 | 分子の構造（４） ・電子配置と分子の性質 ・異核二原子分子の分子軌道 ・電気陰性度 ・分子軌道と分子の特性の関係 【事前学習】事前資料と教科書を読み，不明な点を質問できるように整理する．（120分） 【事後学習】講義と演習の内容を整理する．（120分） |
| 第12回 | 分子の構造（５） ・分子の形（VSEPR理論） ・混成軌道（昇位と混成） 【事前学習】事前資料と教科書を読み，不明な点を質問できるように整理する．（120分） 【事後学習】講義と演習の内容を整理する．（120分） |
| 第13回 | 分子の構造（６） ・π電子系への分子軌道法の応用 ・フロンティア電子 ・Hückel近似 ・ブタジエンのHCl付加 【事前学習】事前資料と教科書を読み，不明な点を質問できるように整理する．（120分） 【事後学習】講義と演習の内容を整理する．（120分） |
| 第14回 | 全講義内容に関する演習とその解説 【事前学習】配布した演習問題を解答し，不明な点を質問できるように整理する．（120分） 【事後学習】演習と解説の内容を整理する．（120分） |
| 第15回 | 平常試験およびその解説 第１４回までの内容についての試験および概説を行う． 【事前学習】第１４回の演習問題および各回の演習問題を再度解答し，説明できるようにする．（120分） 【事後学習】解答できなかった問題について，改めて確認し，内容を整理する．（120分） |
その他
| 教科書 |
真下清，鈴鹿敢，沼田靖，山田和典 著 『物理化学入門 (ISBN:978-4-8082-3042-5)』 東京教学社 2007年 第1版
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| 参考書 |
P.Atkins，J.Paula著，千原秀昭，稲葉章，鈴木晴 訳 『アトキンス物理化学要論 (ISBN:978-4-8079-0977-3)』 東京化学同人 2020年 第7版
授業で主に紹介する参考書を掲載しました．その他にも多数の著書が図書館にありますので，探してみてください．
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| 成績評価の方法 及び基準 |
第１５回に指示するレポート(80%)と各講義の演習(20%)により評価する． 各講義の演習は提出期限を過ぎたものは受理しません． 提出期限を良く確認して提出してください． |
| 質問への対応 | 随時，受け付けます． メールでも受け付けますが，図や数式を使用しての回答の場合，返信まで時間がかかる場合もあります． |
| 研究室又は 連絡先 |
駿河台校舎２号館４階２４２Ｂ室 有機材料化学第２研究室 E-mail: hoshi.toru@nihon-u.ac.jp |
| オフィスアワー |
金曜 駿河台 17:00 ～ 19:00
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| 学生への メッセージ |
はじめての用語や数式に苦手意識を持つかもしれませんが，演習を通じて理解度を深めますので，これまで物理や数学が苦手であっても問題ありません．最後まで一緒に勉強しましょう． |