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科目の基本情報

開講年度 2022 年度
開講区分 工学部分子素材工学科/総合工学科応用化学コース ・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
ナンバリングコード
EN-PHCH-3
開放科目 非開放科目    
開講学期

後期

開講時間 木曜日 3, 4時限
授業形態

ハイブリッド授業

* 状況により変更される可能性があるので定期的に確認して下さい

「オンライン授業」・・・オンライン会議ツール等を利用して実施する同時双方向型の授業
「ハイブリッド授業」・・・「対面授業」と「オンライン授業」を併用した授業
「オンデマンド授業」・・・動画コンテンツの配信等によって実施する授業

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

SDGsの目標
連絡事項

* 状況により変更される可能性があるので定期的に確認して下さい

学修の目的と方法

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。
学修の目的 分子軌道法について、ヒュッケル近似による解法およびハートリー・フォック近似による解法を理解する。分子軌道と化学反応の関係を理解する。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。
学修の到達目標 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
○社会人としてふさわしい幅広い教養をもつ。化学の研究者・技術者として、基本的な専門知識を修得している。【知識・理解】
○自然現象を化学の観点から論理的に説明できる。科学技術や社会活動に関する問題を化学の観点から思考できる。【思考・判断】
○化学に関する技術や知識について、自主的かつ継続的に学習できる。【興味・関心】
 科学技術による社会への貢献や自然に与える影響について考えようとする姿勢を備えている。【態度】
 化学の問題に関する研究や開発を計画的に進め、まとめることができる。【技能・表現】

○ 全学の教育目標
感じる力
  •  感性
  •  共感
  • ○主体性
考える力
  •  幅広い教養
  • ○専門知識・技術
  • ○論理的・批判的思考力
コミュニケーション力
  •  表現力(発表・討論・対話)
  •  リーダーシップ・フォロワーシップ
  •  実践外国語力
生きる力
  •  問題発見解決力
  •  心身・健康に対する意識
  •  社会人としての態度・倫理観

○ JABEE 関連項目
成績評価方法と基準 出席(30%)と定期試験(70%)で計100%により評価し、合計が60%以上で合格。
授業の方法 講義

授業の特徴

PBL

特色ある教育

Moodleを活用する授業

英語を用いた教育

授業改善の工夫 授業アンケートの結果等をもとに、適宜、授業資料等を改善する。
教科書 授業資料を配布する。
参考書 三訂量子化学入門(上・下)、米沢貞次郎ら、化学同人。
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(電子メールで事前連絡して下さい。)
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
その他

授業計画

MoodleのコースURL https://moodle.mie-u.ac.jp/moodle35/course/view.php?id=8611
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
学修内容 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
事前・事後学修の内容 配布資料や参考図書を参照し、具体例を基にして授業内容の物理的意味を理解する。
事前学修の時間:120分/回    事後学修の時間:120分/回

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