【物理化学概論】
(Introduction to Physical Chemistry)
[化学科 3群 必修 科目(配当年次: 第1学年 ) ]
 
単  位:2単位 単位認定者: 石川春樹 丑田公規
授業期間: 前期  15コマ 科目分担者:
授業形態: 講義  週1コマ
 
授業の目的

自然界の多様な物質の性質とその変化を理解するためには,基本原理に基づいて物質の構造,反応機構を考察する必要がある。そのために,高校理科および高校数学の科目内容を確認し,大学レベルの化学を学んでいく上で必要な基礎的内容を体系化し、いっそう充実させる。

教育内容

高校の理科のうち、物理と化学、および数学の微積分野の内容を確認し、そこから量子論の概念に導き、量子化学の初歩について講義する。さらに,物質の巨視的な性質を理解する基礎となる化学熱力学の初歩として気体の性質を学ぶ。

教育方法

教科書とプリントを用いた講義。簡単な練習問題による演習。

 
講義内容(シラバス)
項  目 担当者 授業内容

1回

量子力学の5つの原則

丑田

光や電子の波動性と粒子性・光とエネルギーの関係・光電効果

2回

不確定性原理と軌道概念

丑田

ハイゼンベルグの不確定性原理と軌道(orbital)概念・ハミルトニアンとシュレーンディンガー方程式

3回

シュレーディンガー方程式

丑田

箱の中の粒子・シュレーディンガー方程式の解法

4回

水素原子

丑田

水素原子の原子軌道とその発見・ボーアモデル

5回

多電子原子と周期表

丑田

多電子原子の原子軌道と周期表・化学結合論入門(水素分子)

6回

様々な化学結合の例1

丑田

2原子分子(等核・異核)を形成する簡単な分子軌道論

7回

様々な化学結合の例2

丑田

混成軌道・金属のバンド理論

8回

まとめ1

丑田

前半の確認と復習を行う。

9回

理想気体の状態方程式

石川

高校化学で学んだ気体の諸法則と理想気体の状態方程式を復習する。

10回

気体分子運動論

石川

気体分子の運動に基づいて気体の性質を考察する。

11回

マックスウェル-ボルツマン分布

石川

マックスウェル-ボルツマン分布を導入し,気体分子運動論から理想気体の状態方程式を構築する。

12回

物質の三態と分子間力

石川

様々な分子間力の種類とそれらの特徴について学ぶ。

13回

実在気体の性質(1)

石川

実在気体と理想気体の相違点を考察し,実在気体の挙動について学ぶ。

14回

実在気体の性質(2)

石川

実在気体の方程式であるファンデルワールス式の導入し,対応状態の原理を学ぶ。

15回

まとめ2

石川

後半の確認と復習を行う。

 
到達目標

量子化学の初歩と化学熱力学の気体分野を理解すること。

評価基準

中間試験、期末試験、小テスト(レポート)で評価する.。

準備学習
(予習・復習)

前回までの内容を理解すること。必要に応じて高校の教科書を確認し,予習すること。

 
  (書  名) (著者名) (出版社名) (定価)
教科書 アトキンス 物理化学 第10版(上・下) Peter Atkins, Julio de Paula著 千原秀昭・中村亘男訳 東京化学同人 上 6,156円、下 6,264円
参考書 絶対微小~日常生活を量子論で理解する~ マイケル・D.フェイヤー著 丑田公規・吉信淳訳 化学同人 3,024円