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科目の基本情報

開講年度 2017 年度
開講区分 工学部分子素材工学科 ・専門教育
受講対象学生 学部(学士課程) : 3年次
工学部分子素材工学科
選択・必修 選択必修
授業科目名 反応理論化学
はんのうりろんかがく
Quantum Theory of Chemical Reaction
単位数 2 単位
他学部・他研究科からの受講
市民開放授業 市民開放授業ではない
開講学期

後期

開講時間 木曜日 3, 4時限
開講場所 工学部講義室

担当教員 三谷 昌輝(工学部分子素材工学科)

MITANI, Masaki

学習の目的と方法

授業の概要 ヒュッケル近似による分子軌道計算について解説し、定性的な分子軌道の概念を学ぶ。軌道相互作用について解説し、軌道混合とエネルギー変化およびフロンティア軌道論の基礎を学ぶ。ハートリー・フォック近似による分子軌道計算について解説し、シュレーディンガー方程式の近似解法の基礎を学ぶ。ポテンシャルエネルギー面と振動解析について解説し、分子軌道計算の化学反応への応用の基礎を学ぶ。
学習の目的 分子軌道計算から得られる情報の基本的な概念および化学反応を解析する手法の基礎を理解する。
学習の到達目標 ヒュッケル分子軌道計算を学ぶことにより、分子軌道・軌道位相・電子密度・結合次数・対称性の物理的意味を理解する。フロンティア軌道論を学ぶことにより、反応とフロンティア軌道(HOMOおよびLUMO)の関連を理解し反応性指数を計算できるようにする。ハートリー・フォック分子軌道計算を学ぶことりより、スレーター行列式・スピン軌道・空間軌道・スピン関数・基底関数・SCF計算の概念を理解する。ポテンシャルエネルギー面と振動解析を学ぶことにより、反応経路における安定構造(反応物および生成物)と遷移状態を特徴付ける概念を理解する。
ディプロマ・ポリシー
○ 学科・コース等の教育目標
○ JABEE 関連項目

○ 全学の教育目標
感じる力
  •  感性
  •  共感
  •  倫理観
  • ○モチベーション
  • ○主体的学習力
  •  心身の健康に対する意識
考える力
  •  幅広い教養
  • ○専門知識・技術
  • ○論理的思考力
  •  課題探求力
  •  問題解決力
  •  批判的思考力
コミュニケーション力
  •  情報受発信力
  •  討論・対話力
  •  指導力・協調性
  •  社会人としての態度
  •  実践外国語力
生きる力
  • ○感じる力、考える力、コミュニケーション力を総合した力

授業の方法 講義

授業の特徴

教科書 資料を配布する。
参考書 三訂量子化学入門(上・下)、米沢貞次郎ら、化学同人。
成績評価方法と基準 出席(30%)と定期試験(70%)により評価する。
オフィスアワー 毎週木曜日12:00~13:00および随時、第2合同棟6階6606室
受講要件 物理化学Cを履修済であること。
予め履修が望ましい科目
発展科目
授業改善への工夫 学生の授業評価アンケートの結果等を参考にして、適宜、授業資料等を改善する。
その他

授業計画

キーワード 分子軌道法、ヒュッケル近似、軌道相互作用、フロンティア軌道論、ハートリー・フォック近似、ポテンシャルエネルギー面、振動解析
Key Word(s) Molecular Orbital Method, Huckel Approximation, Orbital Interaction, Frontier Orbital Theory, Hartree-Fock Approximtion, Potential Energy Surface, Frequency Analysis
学習内容 第1回 ヒュッケル近似
第2回 直鎖状ポリエンの分子軌道
第3回 環状ポリエンの分子軌道
第4回 ウッドワード・ホフマン則
第5回 軌道相互作用の原理
第6回 軌道相互作用と対称性
第7回 フロンティア軌道と反応性指数
第8回 スレーター行列式とハートリー・フォック近似
第9回 ハートリー・フォック方程式
第10回 基底関数展開とSCF計算
第11回 ポテンシャルエネルギー面と反応経路
第12回 エネルギー勾配法
第13回 平衡構造、遷移状態、反応座標
第14回 調和振動子と振動解析
第15回 振動モードと基準座標
第16回 定期試験
学習課題(予習・復習) 授業ノートおよび配布資料を復習し、具体例を基にして授業内容の物理的意味を理解する。
ナンバリングコード(試行) EN-PHCH-3

※最初の2文字は開講主体、続く4文字は分野、最後の数字は開講レベルを表します。 ナンバリングコード一覧表はこちら


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