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学習支援計画書(シラバス) 検索システム
バイオ・化学専攻
対象課程 科目名 単位数 科目コード 開講時期 授業科目区分
博士前期課程(修士課程)
量子化学特論
Quantum Chemistry
2 2764-01 2022年度
前学期
関係科目
担当教員名
授業科目の学習・教育目標
キーワード 学習・教育目標
1.量子力学、量子化学 2.化学結合 3.分子軌道法 4.量子化学計算 分子の性質、化学結合を量子論的に理解できる. 原子価結合法、分子軌道法の違いを説明できる. 化学結合を分子軌道法の面から説明できる. 章末問題を独力で解くことができる. 具体的な分子について、量子化学計算を実行し、その結果をもとに分子の性質を考察できる .
授業の概要および学習上の助言
アトキンス「物理化学要論第5(6)版」の12章「量子論」、13章「原子構造」、14章「化学結合」をとりあげる.化 学結合と電子状態の理解には,量子論的な取り扱いが必要であるが、その前提として、量子論、原子の波動関数などの理解を 深めることが必要である. 以下の授業予定は「対面」「遠隔」が交互に運用される場合を想定している。 (対面形式での授業が全週で可能な場合は、全て対面授業で運用する予定である) [奇数週] 受講生に範囲を割り当てるので,その説明と演習問題の解を遠隔授業の週にプレゼンするスタイルで進める.プレ ゼンの当番の人は担当範囲について教科書で採り上げられている項目を紹介することは勿論であるが、解説のためには必要に 応じて参考書(より高度な教科書)も参照してほしい. [偶数週] 量子化学についての演習問題を前週のプレゼン担当者と共に解答する。後半は演習問題を量子化学計算のための計 算プログラムを各自のPCにインストールして実際の計算演習を行なう.
教科書および参考書・リザーブドブック
輪講の教科書として「アトキンス 物理化学要論」を使用する。(第5版以降であればよい)また、量子化学の基礎を確認する ための題材として、「量子分光化学―分光分析の基礎を学ぶ 」河合潤 著(アグネ技術センター)も副読本として使用する。( 教員が抜粋したものを適宜配布する)
履修に必要な予備知識や技能
12章「量子論」と13章「原子構造」から入っていくにあたり,電磁気学,質点力学などの物理学の基礎を教科書末尾のと ころで復習しておくこと。時間をかけて教科書を熟読し,必要に応じて量子力学、量子化学の専門書も参照して演習問題に取 り組むこと.
学生が達成すべき行動目標
No.
原子価結合法を理解して,説明できる.
分子軌道法を理解して,説明できる.
章末の演習問題を,教科書を参考にして解くことができる.
化学の問題を解くために量子化学計算プログラムパッケージを活用できる.
達成度評価
評価方法 試験 クイズ
小テスト
レポート 成果発表
(口頭・実技)
作品 ポートフォリオ その他 合計
総合評価割合 40 0 30 30 0 0 0 100
評価の要点
評価方法 行動目標 評価の実施方法と注意点
試験 演習で取り組んだ種々の問題についての理解度を筆記試験によって評価する。
クイズ
小テスト
レポート 演習問題と同様な問題についてレポートを作成する。また、量子化学計算について実際の系について計算 を行い、結果をまとめてレポートを作成する。
成果発表
(口頭・実技)
授業での演習問題の解答、トピックスの解説を個別に割り当て、ディスカッションを含めて評価する。
作品
ポートフォリオ
その他
具体的な達成の目安
理想的な達成レベルの目安 標準的な達成レベルの目安
化学結合について,演習問題を理解して解くことができる. また,わかりやすく正確にプレゼンテーションすることができ る.量子化学計算プログラムを利用して物性の定量的把握がで きる。 演習問題を解くことができる.計算プログラムによって量子化 学的な計算を実行できる。
※学習課題の時間欄には、指定された学習課題に要する標準的な時間を記載してあります。日々の自学自習時間全体としては、各授業に応じた時間(例えば2単位科目の場合、予習2時間・復習2時間/週)を取るよう努めてください。詳しくは教員の指導に従って下さい。
授業明細
回数 学習内容 授業の運営方法 学習課題 予習・復習 時間:分※
1, 3, 5, 7 量子論と波動関数、量子論に基く原子波動関数、化学 結合論 [遠隔授業] 輪講形式での講 義と演習 [復習] 担当の項目について予習 しておく発表のための資料を用意 する [復習] その週の演習問題を解く 120 120
2, 4, 6, 8 量子論と波動関数、量子論に基く原子波動関数、化学 結合論 [対面授業] 輪講と演習問題 の解答、解説 [予習] 担当の項目について予習 しておく発表のための資料を用意 する [復習] その週の演習問題を解く 120 120
9 量子化学の学習内容の振り返り 分子軌道法、半経験的量子化学計算プログラムパッケ ージの導入 [遠隔授業] 計算プログラム の概要を解説し、各自のPC への導入について授業で実地 に説明する [予習] 量子論、量子化学につい て学習内容を振り返る [復習] 量子化学計算プログラム パッケージのダウンロード、ユー ザー登録を行なう 120 120
10 分子軌道法、半経験的量子化学計算プログラムパッケ ージの導入と使用法 [対面授業] 講義と演習 各自のPCにプログラムをイ ンストールし、起動までの動 作を確認しておく [予習] 各自のPCにプログラム をインストールし、起動までの動 作を確認しておく [復習] プログラムを使い課題の 系について計算を行う 60 180
11 分子軌道法、半経験的量子化学計算プログラムパッケ ージによる量子化学計算 [遠隔授業] 講義と演習 [予習] 物理化学について復習し ておく [復習] 具体的な系の計算を行い 、レポートを作成する 60 180
12 計算プログラムのより進んだ使用法を解説する 試験 [対面授業] 講義と演習、筆 記試験 [予習] 量子化学、プログラムの 使用法を復習しておく [復習] 解答できなかった問題に ついて確認しておく 120 120
13,14 計算プログラムのより進んだ使用法を解説する レポート課題の提示と解説 [遠隔授業] 講義と演習 [予習] 計算プログラムの利用法 について確認する [復習] これまでに取り組んだ演 習問題について復習しておく レポートを作成する 60 180
15 試験、レポート課題の解説と提出物の講評 自己点検 [遠隔授業] 試験の返却、レ ポートの提出と講評 自己点検 学習成果を確認し、理解の不十分 であった箇所について理解を確実 にする 120