<理工共通>物理化学(分子科学)

理工学部 - 理工学部共通科目(08年次以降)

SCT69300

コース情報

担当教員: 南部 伸孝

単位数: 2

年度: 2024

学期: 秋学期

曜限: 火3

形式: 対面授業

レベル: 200

アクティブラーニング: あり

他学部履修: 不可

評価方法

出席状況

20%

レポート

20%

定期試験

定期試験期間中

40%

小テスト等

20%

詳細情報

概要

Two principal quantum theories (valence-bond (VB) theory and molecular orbital (MO) theory) of molecular electronic structure are introduced in this lecture; the starting point is the concept of the shared electron pair in valence-bond theory. We will see how to write the wavefunction for such a pair, and how it may be extended to account for the structures of a wide variety of molecules. The theory also introduced the concepts of sigma and pi bonds and hybridization which are widely used in chemistry. In the molecular theory, the concept of atomic orbital is extended to that of molecular orbital, which is a wavefunction that spreads over all the atoms in a molecule. なるべく英語のテキストを使って授業を試みる。もちろん選択した学生の様子から判断する。 また,物理,化学,数学からなる基礎理論を学修する。同時に,英語を通して,英語で理解・表現する能力を修得させる。カリキュラム・ポリシー2 (CP2) に該当する。

目標

Learn the concepts of VB and MO theories. 英語を通して学び,研究へ繋がる英語での表現方法を習得して欲しい。私の経験からは日本語のみで行った場合と成績を比較した場合,似た分布となったので,是非,挑戦して欲しい。高校数学が必要となる。 また,物理学・化学の基礎を土台として,物理,化学,生命現象を理解する能力を身につけることを目標とする。

授業外の学習

Reviews of lectures (problem solving) 英語のテキストを通して予習をしてほしい。面白いのは,英語で研究発表するときにも,このテキストの表現は応用が利く感じがする。 After getting the lecture, the derivation of the equations appeared in the lecture should be confirmed by oneself, and the student could ask the instructor anytime if you have a question. 授業内の確認と疑問があれば,いつでも教員に質問すること。 [予習](所要時間:各回80分程度) ・授業で使うテキストを読んでおく。 [復習](所要時間:各回110分程度) ・授業の演習を復習する。 [Preparation] (Time required: about 80 minutes for each session) Read the textbooks used in class. [Review] (Time required: about 110 minutes for each session) Review the exercises in class.

所要時間: 190分

スケジュール

  1. Introduction (1) What should you know already? (Math level etc.) (2) Localized and Non-Localized Approaches to Bonding
  2. Exact solutions to the Schrödinger equation? (1) All we have to do is solve the Schrödinger Equation (2) Hamiltonian for the Hydrogen Molecule
  3. The way forward --- assumptions and approximations 1/2 (1) Born-Oppenheimer approximation (2) Orbital approximation
  4. The way forward --- assumptions and approximations 2/2 (3) Liner combination of atomic orbitals (LCAO) approximation
  5. LCAO and the variational principle 1/6 (1) The Variational principle (2) Procedure for implementing the principle
  6. LCAO and the variational principle 2/6 (3) Overlap of two atomic orbitals (4) Summary of Terminology
  7. LCAO and the variational principle 3/6 (5) The secular equations and secular determinant
  8. LCAO and the variational principle 4/6 (5-1) Case 1 : overlap of two identical orbitals
  9. LCAO and the variational principle 5/6 (5-2) Case 2 : overlap of two dissimilar orbitals
  10. LCAO and the variational principle 6/6 (6) What are the molecular orbital wavefunctions ?
  11. Partial charges and bond orders
  12. Hückel theory 1/2 (1) Basic assumptions (2) A closer look at the secular determinant
  13. Hückel theory 2/2 (3) Linear conjugated hydrocarbons (4) Cyclic conjugated hydrocarbons
  14. Symmetry & Hybridization, and Summary (1) Molecular symmetry and molecular orbitals (2) Bonding in HX molecules

教科書

Roger Nix, "An Introduction to Molecular Orbital Theory," Queen Mary Univ. of London. This text book would be uploaded in Moodle web site. Please let me know, if you miss it.

  • Atkin's Physical Chemistry (NINTH EDITION), Chapter 10.

    著者: Peter Atkins and Julio de Paula

    出版社: Oxford, 2010.

参考書

書籍情報はありません。

© 2025 上智非公式シラバス. All rights reserved.