2023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 | ||
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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 | L11B L12C |
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. 本授業科目はDP1・3・5及びCP1・3・5に該当しています. |
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授業形態及び 授業方法 |
『対面授業』 講義資料をCST-VOICE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 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回の平常試験(90%)と各講義の演習(10%)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. |