2025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 | 山田 和彦 | 履修期 | 後期 |
| 単位 | 2 | 曜日時限 | 月曜1 |
| 校舎 | 船橋 | 時間割CD | L11D |
| クラス | 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 |
対面授業で行います。 |
| 履修条件 | 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。 |
| ディプロマ・ポリシー（DP）及びカリキュラム・ポリシー（CP）との関連 | 本授業科目はDP1・3・5及びCP1・3・5に該当しています。 |
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 | 『基礎物理化学』の講義内容を復習する。 講義内容と演習問題で解答できなかった箇所を復習する。 | 予習：2時間 復習：2時間 |
|---|---|---|---|
| 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 | 前回の講義内容を復習する。 講義内容と演習問題で解答できなかった箇所を復習する。 | 予習：2時間 復習：2時間 |
| 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 | 前回の講義内容を復習する。 講義内容と演習問題で解答できなかった箇所を復習する。 | 予習：2時間 復習：2時間 |
| 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） | 前回の講義内容を復習する。 講義内容と演習問題で解答できなかった箇所を復習する。 | 予習：2時間 復習：2時間 |
| 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 | 前回の講義内容を復習する。 講義内容と演習問題で解答できなかった箇所を復習する。 | 予習：2時間 復習：2時間 |
| 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 | 前回の講義内容を復習する。 講義内容と演習問題で解答できなかった箇所を復習する。 | 予習：2時間 復習：2時間 |
| 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 | 前回の講義内容を復習する。 講義内容と演習問題で解答できなかった箇所を復習する。 | 予習：2時間 復習：2時間 |
| 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 | 前回の講義内容を復習する。 講義内容と演習問題で解答できなかった箇所を復習する。 | 予習：2時間 復習：2時間 |
| 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 | 前回の講義内容を復習する。 講義内容と演習問題で解答できなかった箇所を復習する。 | 予習：2時間 復習：2時間 |
| 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 | 前回の講義内容を復習する。 講義内容と演習問題で解答できなかった箇所を復習する。 | 予習：2時間 復習：2時間 |
| 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 | 前回の講義内容を復習する。 講義内容と演習問題で解答できなかった箇所を復習する。 | 予習：2時間 復習：2時間 |
| 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） | 前回の講義内容を復習する。 講義内容と演習問題で解答できなかった箇所を復習する。 | 予習：2時間 復習：2時間 |
| 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 | 前回の講義内容を復習する。 講義内容と演習問題で解答できなかった箇所を復習する。 | 予習：2時間 復習：2時間 |
| 第14回 | 全講義内容に関する演習とその解説 | 前回の講義内容を復習する。 演習問題で解答できなかった箇所を復習する。 | 予習：2時間 復習：2時間 |
| 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。 | 第14回までの講義内容を復習する。 平常試験で解答できなかった箇所を復習する。 | 予習：2時間 復習：2時間 |
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
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| 成績評価の方法 及び基準 |
平常試験（60%)や授業中に実施する小テスト（演習問題）(40%)の結果を総合的に評価します。 理解度確認試験後、解説を行います。 |
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定期試験等に ついて |
理解度確認期間(１４週目又は１５週目)に平常試験を実施予定 |
| 質問への対応 | 各回授業での質問等はオフィスアワー等で受け付けます。 |
| 研究室又は 連絡先 |
２号館１階２１３室 |
| オフィスアワー |
火曜 駿河台 10:00 ～ 12:00
水曜 駿河台 11:00 ～ 16:30
木曜 駿河台 11:00 ～ 16:30
金曜 駿河台 13:00 ～ 16:30
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| 学生への メッセージ |
本講義内容は、卒業研究を実施する時に必須となる物理化学的基礎知識が数多く含まれています。今のうちから、しっかりと内容を理解をしておきましょう。 |