専門基礎化学Ⅰ（AMC） / Special Class in Basic ChemistryⅠ

前期 月曜日 ２講時. 単位数/Credit(s): 2. 担当教員/Instructor : 南後 恵理子. 学期/Semester: 前期. 開講年度/Year: 2024. 科目ナンバリング/Course code/number: SCH-PCH211E. 使用言語/Language Used in Course: 英語.

主要授業科目/Essential Subjects

○

所属講座等

量子ビーム構造生物化学　Quantum beam-based structural biology and chemistry

授業題目

専門基礎化学Ⅰ

Course Title

Special Class in Basic ChemistryⅠ

授業の目的と概要

この講義では、量子力学と量子化学の基礎を学び理解を深める。量子力学の基礎から始め、基本であるシュレディンガー方程式について学ぶ。粒子の波動性を記述する波動関数の基本概念（=シュレディンガー方程式の解）や量子力学における分子の振動、回転運動や水素原子の電子状態のモデル化やその応用を習得する。

Purpose/Abstract

In this lecture, we try to understand fundamentals of the quantum mechanics and quantum chemistry that are required for advanced chemistry courses. Starting with a lecture of the early quantum mechanics, we learn how to formulate the Schrödinger equation, which is the basic equation of quantum mechanics. The basic concept of wavefunctions （ = solutions of the Schrödinger equations） are presented to understand the wave nature of particles in atomic scale. Then the simple models for vibrational and rotational motions of molecules, and the electronic state of the hydrogen atom are treated quantum mechanically as the prototypes for more complex atoms and molecules.

学習の到達目標

箱の中の粒子の場合におけるシュレディンガー方程式を解く方法を習得する。また、二原子分子の調和振動子と剛体回転子の問題や水素原子の電子運動に関する問題を量子力学的に解くことを学ぶ。

Goal

Gain the skill to solve simple Schrödinger equations using a problem of a particle in a box. Extend it to solve quantum mechanical problems of the harmonic oscillator and the rigid rotator of diatomic molecules, and the electronic motion of the hydrogen atom.

授業内容・方法と進度予定

次の内容について講義を行う。
１．基礎物理化学の概要と紹介
２．量子論の夜明け
３．古典的波動方程式
４．シュレディンガー方程式
５．箱の中の粒子
６．量子力学の一般的原理
７．調和振動子と剛体回転子
８．水素原子

Contentsandprogressscheduleofthe class

This course will cover the following themes. 　
１．Outline and introduction to elementary physical chemistry 　
２．Dawn of the quantum theory 　
３．The classical wave equation 　
４．The Schrödinger equation 　
５．A particle in a box 　
６．General Principles of quantum mechanics 　
７．The harmonic oscillator and the rigid rotator 　
８．The hydrogen atom

成績評価方法

出席及び中間及び期末テスト（追加テスト有）

Grading

Attendance + Mid-term exam. + Final exam. （+Additional exam）

教科書および参考書

Physical Chemistry - a molecular approach by D.A.McQuarrie and J.D.Simon

Books required/referenced

Physical Chemistry - a molecular approach by D.A.McQuarrie and J.D.Simon

授業時間外学習

教科書を予習・復習し、教科書中の演習問題に取り組むこと

Preparation and review

Read the textbook before and after the lectures and try to solve the examples in the textbook.