量子化学

科目名	量子化学
教員名	浅地哲夫
単位数	2	学年	3	開講区分	文理学部
学期	後期	履修区分	選択必修

授業概要	分子の結合・構造・化学反応性を電子の運動から探る。Born-Oppenheimer近似での断熱ポテンシャルに対する具体的ポテンシャル関数を解説する。簡単な共役二重結合系について、パイ電子のエネルギー準位の求め方を、単純ヒュッケル分子軌道法を用いて解説する。
授業のねらい・到達目標	物質の性質を微視的に理解することは、新しい物質の開発という観点からも近年ますます重要になって来ている。　このために必要な量子力学的概念の化学への適用について学ぶ。簡単な分子に対してヒュッケルの分子軌道法を適用できるようになる。この科目は文理学部(学士(理学))のディプロマポリシーDP6及びカリキュラムポリシーCP9に対応しています。
授業の方法	スライドを用いるが、板書によりひとつひとつの過程が分かるように進める。また、必要に応じて、繰り返し説明することによって理解を深める。本授業の事前・事後学習は，各２時間の学習を目安とします。
履修条件	物理化学5の単位を修得していることが強く望まれる。

授業計画
1	1. 化学結合と分子軌道 1.1. 水素分子イオンのシュレーディンガー方程式　　　　事前学習１時間：ハミルトニアンとは何か；参考書「現代物理化学」pp.20-24 を読んでおく　　　　　事後学習１時間：対応原理の理解；講義の内容を整理し要点をまとめる
2	1.2.　断熱ポテンシャル　事前学習１時間：力とポテンシャルの勾配の関係；力学の教科書で復習する　　　事後学習１時間：ポテンシャルの曲率と結合の力の定数；講義の内容を整理し要点をまとめる
3	1.3. 変分原理と永年方程式　事前学習１時間：行列と行列式；参考書「現代物理化学」pp.483-485 を読んでおく　　　　　　　　　　事後学習１時間：行列式の復習；講義の内容を整理し要点をまとめる
4	1.4. 水素分子イオンの永年方程式　事前学習１時間：エネルギーの期待値；参考書「現代物理化学」pp.67-72 を読んでおく　　　　事後学習１時間：エネルギー準位と状態関数を理解する；講義の内容を整理し要点をまとめる
5	2. 混成軌道とπ結合 2.1. sp3混成軌道　事前学習１時間：水素の原子軌道；参考書「現代物理化学」pp.50-54 を読んでおく　　　　　　事後学習１時間：原子価軌道の形を理解する；講義の内容を整理し要点をまとめる
6	2.2. sp2混成軌道 2.3. sp混成軌道　事前学習１時間：水素の原子軌道；参考書「現代物理化学」pp.84-89 を読んでおく　　　　　　事後学習１時間：原子価軌道の形を理解する；講義の内容を整理し要点をまとめる
7	2.4. π電子近似とヒュッケル法　事前学習１時間：ハミルトニアンとは何か；参考書「現代物理化学」pp.90-92 を読んでおく　　　　　　事後学習１時間：ヒュッケル法を理解する；講義の内容を整理し要点をまとめる
8	2.5. ヒュッケル法での永年方程式　事前学習１時間：変分法；参考書「現代物理化学」pp.487-488 を読んでおく　　　事後学習１時間：ヒュッケル法を理解する；講義の内容を整理し要点をまとめる
9	2.6. エチレン分子のπ結合　事前学習１時間：ヒュッケル法；参考書「現代物理化学」pp.91-93 を読んでおく　　　　　　　　　事後学習１時間：ヒュッケル法を実践する；講義内容の要点をまとめるとともに計算をやってみる
10	2.7. ブタジエン分子のπ結合　事前学習１時間：ヒュッケル法；参考書「現代物理化学」pp.93-96 を読んでおく　　　　　　　　　事後学習１時間：ヒュッケル法を実践する；講義内容の要点をまとめるとともに計算をやってみる
11	2.8. π電子密度とπ結合次数　事前学習１時間：ヒュッケル法；参考書「現代物理化学」pp.97-100 を読んでおく　　　　　　　　　事後学習１時間：電子密度と結合次数を求める；講義内容の要点をまとめるとともに計算をやってみる
12	2.9. ヒュッケル法の更なる応用例　事前学習１時間：ヒュッケル法；参考書「現代物理化学」pp.101 を読んでおく　　　　　　　　事後学習１時間：ヒュッケル法の応用例を調べる；図書館の参考書を調べる
13	3. 反応性の軌道論　事前学習１時間：エチレンとブタジエンの分子軌道；参考書「現代物理化学」pp.91-96 を復習する　　　事後学習１時間：波動関数の位相の重要性を理解する；講義の内容を整理し要点をまとめる
14	4. ヒュッケル法の復習と演習　事前学習１時間：ヒュッケル法の復習；第7回から第12回の講義内容を復習する　　　　　　　　　事後学習１時間：ヒュッケル法の実践；これまでの例題を自力で解けるかやってみる
15	5. 断熱ポテンシャル中の原子の運動と各種観測データの関係　事前学習１時間：断熱ポテンシャル；第2回の講義内容を復習する　　　　　　　　　事後学習１時間：各種分光学的測定との関係；講義の内容を整理し要点をまとめる

その他
教科書	使用しない
参考書	L. F. フィリップス　著　大岩正芳・東浦　浩　共訳『基礎量子化学』東京化学同人大野公一　著『量子化学』岩波書店寺嶋正秀　馬場正昭　松本吉泰　著『現代物理化学』化学同人 2015年
成績評価の方法及び基準	授業内テスト(100%)
オフィスアワー	本館７０６室随時、ただしアポイントメントを取ること。