2025年 大学院理工学研究科 シラバス - 物質応用化学専攻
設置情報
| 科目名 |
有機物質化学特論
Introduction to Quantum Chemistry
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| 設置学科 | 物質応用化学専攻 | 学年 | 1年 |
| 担当者 | 大月 穣 | 履修期 | 前期 |
| 単位 | 2 | 曜日時限 | 火曜6 |
| 校舎 | 駿河台 | 時間割CD | L26A |
| クラス | |||
概要
| 学修到達目標 | 分子に関する基本的な化学として，量子化学に基づく電子の振る舞い，光との相互作用などを理解する． Learning Objectives: Develop an understanding of fundamental molecular chemistry, including the behavior of electrons based on quantum chemistry and their interactions with light. |
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| 授業形態及び 授業方法 |
パワーポイント及び板書による対面講義．資料は別途配布する． Course Format and Teaching Method: Face-to-face lectures using PowerPoint presentations and the blackboard. Additional materials will be distributed separately. |
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準備学習（予習・ 復習等）の内容・ 受講のための 予備知識 |
アップロードした資料の該当箇所を読み，疑問点をまとめておくこと． Preparation (Pre-class Study and Review) and Prerequisite Knowledge: Read the relevant sections of the uploaded materials and note down any questions you may have. |
授業計画
| 第1回 | 量子力学の考え方が理解できる．小テストあるいは課題を行うことがある（フィードバックは授業内で行う）． Gain an understanding of the fundamental concepts of quantum mechanics. | 【事前学習】講義内容について，配布資料等を用いて概要を理解する，疑問点がある場合は質問をまとめておくこと． 【事後学習】講義内容を復習し，理解を確実にする． | 【事前学習】120分 【事後学習】120分 |
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| 第2回 | シュレディンガー方程式：原子核と電子の振る舞いはシュレディンガ―方程式で記述されることが理解できる．小テストあるいは課題を行うことがある（フィードバックは授業内で行う） Schrödinger Equation: Understand that the behavior of atomic nuclei and electrons can be described by the Schrödinger equation.． | 【事前学習】講義内容について，配布資料等を用いて概要を理解する，疑問点がある場合は質問をまとめておくこと． 【事後学習】講義内容を復習し，理解を確実にする． | 【事前学習】120分 【事後学習】120分 |
| 第3回 | 水素原子．水素原子についてのシュレディンガ―方程式の解である1s軌道がどんなものか理解できる．小テストあるいは課題を行うことがある（フィードバックは授業内で行う）． The Hydrogen Atom Gain an understanding of what the 1s orbital—one solution of the Schrödinger equation for the hydrogen atom—actually represents.． | 【事前学習】講義内容について，配布資料等を用いて概要を理解する，疑問点がある場合は質問をまとめておくこと． 【事後学習】講義内容を復習し，理解を確実にする． | 【事前学習】120分 【事後学習】120分 |
| 第4回 | 水素原子．水素原子についてのシュレディンガ―方程式の解である1s軌道以外の軌道がとんなものか理解できる．平常試験およびその解説．小テストあるいは課題を行うことがある（フィードバックは授業内で行う） The Hydrogen Atom Understand the nature of orbitals other than the 1s orbital, which are also solutions to the Schrödinger equation for the hydrogen atom. | 【事前学習】講義内容について，配布資料等を用いて概要を理解する，疑問点がある場合は質問をまとめておくこと． 【事後学習】講義内容を復習し，理解を確実にする． | 【事前学習】120分 【事後学習】120分 |
| 第5回 | 角運動量．s軌道とp軌道の違いは，角運動量の違いであることが理解できる．小テストあるいは課題を行うことがある（フィードバックは授業内で行う）． Angular Momentum Understand that the difference between s orbitals and p orbitals lies in their angular momentum. | 【事前学習】講義内容について，配布資料等を用いて概要を理解する，疑問点がある場合は質問をまとめておくこと． 【事後学習】講義内容を復習し，理解を確実にする． | 【事前学習】120分 【事後学習】120分 |
| 第6回 | 変分法．真の解に最も近い解を見つける方法である変分法が理解できる．小テストあるいは課題を行うことがある（フィードバックは授業内で行う）． Variational Method Understand that the variational method is a technique for finding the solution closest to the true solution. A short quiz or assignment may be conducted, with feedback provided in class. | 【事前学習】講義内容について，配布資料等を用いて概要を理解する，疑問点がある場合は質問をまとめておくこと． 【事後学習】講義内容を復習し，理解を確実にする． | 【事前学習】120分 【事後学習】120分 |
| 第7回 | ヘリウム．変分法を用いて，ヘリウムの電子の波動関数を求めることができる．小テストあるいは課題を行うことがある（フィードバックは授業内で行う）． Helium Use the variational method to determine the electronic wavefunction of the helium atom. | 【事前学習】講義内容について，配布資料等を用いて概要を理解する，疑問点がある場合は質問をまとめておくこと． 【事後学習】講義内容を復習し，理解を確実にする． | 【事前学習】120分 【事後学習】120分 |
| 第8回 | 水素，ヘリウムイオン，ヘリウムの違いを考え，理解できる．小テストあるいは課題を行うことがある（フィードバックは授業内で行う）． Consider and understand the differences among hydrogen, helium ions, and helium. | 【事前学習】講義内容について，配布資料等を用いて概要を理解する，疑問点がある場合は質問をまとめておくこと． 【事後学習】講義内容を復習し，理解を確実にする． | 【事前学習】120分 【事後学習】120分 |
| 第9回 | 水素分子イオン．変分法を用いて水素分子イオンの電子の波動関数を求められる．小テストあるいは課題を行うことがある（フィードバックは授業内で行う）． The Hydrogen Molecular Ion Learn how to determine the electronic wavefunction of the hydrogen molecular ion using the variational method. | 【事前学習】講義内容について，配布資料等を用いて概要を理解する，疑問点がある場合は質問をまとめておくこと． 【事後学習】講義内容を復習し，理解を確実にする． | 【事前学習】120分 【事後学習】120分 |
| 第10回 | 水素ーヘリウム分子イオン．変分法を用いて水素分子イオンの電子の波動関数を求められる．小テストあるいは課題を行うことがある（フィードバックは授業内で行う）． The Hydrogen–Helium Molecular Ion Learn how to obtain the electronic wavefunction of the hydrogen molecular ion using the variational method. | 【事前学習】講義内容について，配布資料等を用いて概要を理解する，疑問点がある場合は質問をまとめておくこと． 【事後学習】講義内容を復習し，理解を確実にする． | 【事前学習】120分 【事後学習】120分 |
| 第11回 | パウリの排他律とスレーター行列．パウリの排他律を満たす軌道を表すスレーター行列が理解できる．小テストあるいは課題を行うことがある（フィードバックは授業内で行う）． Pauli’s Exclusion Principle and the Slater Determinant Understand how the Slater determinant represents orbitals that satisfy Pauli’s exclusion principle. | 【事前学習】講義内容について，配布資料等を用いて概要を理解する，疑問点がある場合は質問をまとめておくこと． 【事後学習】講義内容を復習し，理解を確実にする． | 【事前学習】120分 【事後学習】120分 |
| 第12回 | 水素分子．パウリの排他律とスレーター行列を用いて水素分子の電子の波動関数を求めることができる．小テストあるいは課題を行うことがある（フィードバックは授業内で行う）． The Hydrogen Molecule Learn how to determine the electronic wavefunction of the hydrogen molecule by applying Pauli’s exclusion principle and the Slater determinant. | 【事前学習】講義内容について，配布資料等を用いて概要を理解する，疑問点がある場合は質問をまとめておくこと． 【事後学習】講義内容を復習し，理解を確実にする． | 【事前学習】120分 【事後学習】120分 |
| 第13回 | 多電子分子の分子軌道．交換相互作用とクーロン相互作用があることが理解できる．小テストあるいは課題を行うことがある（フィードバックは授業内で行う）． Molecular Orbitals of Multi-Electron Molecules Understand that both exchange interactions and Coulomb interactions play a role in multi-electron molecular orbitals. | 【事前学習】講義内容について，配布資料等を用いて概要を理解する，疑問点がある場合は質問をまとめておくこと． 【事後学習】講義内容を復習し，理解を確実にする． | 【事前学習】120分 【事後学習】120分 |
| 第14回 | フッ化水素．フッ化水素の分子軌道を求められる．小テストあるいは課題を行うことがある（フィードバックは授業内で行う）． Hydrogen Fluoride Learn how to determine the molecular orbitals of hydrogen fluoride. | 【事前学習】講義内容について，配布資料等を用いて概要を理解する，疑問点がある場合は質問をまとめておくこと． 【事後学習】講義内容を復習し，理解を確実にする． | 【事前学習】120分 【事後学習】120分 |
| 第15回 | 分子軌道法．多電子分子の分子軌道を求める計算ができる．小テストあるいは課題を行うことがある（フィードバックは授業内で行う）． Molecular Orbital Method Be able to perform calculations to determine the molecular orbitals of multi-electron molecules. | 【事前学習】講義内容について，配布資料等を用いて概要を理解する，疑問点がある場合は質問をまとめておくこと． 【事後学習】講義内容を復習し，理解を確実にする． | 【事前学習】120分 【事後学習】120分 |
その他
| 教科書 |
資料を配布する．
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| 参考資料コメント 及び 資料（技術論文等） |
P. W. Atkins, Molecular Quantum Mechanics, Oxford University Press, 1983, 2 edition
Attila Szabo & Neil S. Ostlund, Modern Quantum Chemistry, McGrawHill, 1982, 1 edition
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| 成績評価の方法 及び基準 |
小テストあるいは課題を採点する（100%）． |
| 質問への対応 | 授業中に積極的にお願いします． |
| 研究室又は 連絡先 |
ホームページ参照（http://www.chem.cst.nihon-u.ac.jp/~otsuki/otsuki.html）． otsuki.joe@nihon-u.ac.jp |
| オフィスアワー |
火曜 駿河台 17:10 ～ 18:10
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| 学生への メッセージ |
量子力学はすべての物質が従う，根本的な法則をまとめた科学です．様々な化学の現象を理解する基になります．自分で考えながら手を動かして計算し，書いてまとめるという主体的なプロセスを経て初めて知識は身に付くと思いますので，主体的に取り組んでほしいと思います． |