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物理化学を習得するにあたっては、実際に問題を解いてみる演習が必要である。本講義では、他の学部講義で扱われた物理化学全般に関する演習問題を各自解き、解説を通して理解を深める。内容は、量子論と化学結合、化学熱力学、反応速度論、分光学である。講義時間中に学生は自分の解答を解説して、教員とともに議論する場を設ける。使用する演習問題は、主に国内主要大学の大学院入試問題の過去問レベルを対象とする。
Sufficient exercise is indispensable for students to acquire solid understanding of physical chemistry, In this class, students are asked to solve problems in the field of quantum chemistry, chemical bonds, thermodynamics, reaction kinetics, and spectrosocpies. They are also asked to explain their solutions in the class. The problems in the class are mostly taken from past examinations of graduate courses in main Japanese unversities.
Google Classroomのクラスコードは工学部Webページにて確認すること。
学部シラバス・時間割(https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html)
１． 目的
化学の諸原理を確立し敷衍する物理化学の基礎を学ぶための第一歩として，本講義では，物質の状態変化および化学変化についての熱力学的及び速度論的な理解の仕方を学習する。そこで基礎となる概念と，定量的な手法の習得を目的とする。
２．概要
状態変化の扱い方を学ぶとともに，熱力学諸法則，熱力学的状態量（エンタルピー，エントロピー，自由エネルギー，化学ポテンシャル等）の定義とそれらの定量的表現法，さらには，具体的な応用についても学習する。次に，熱力学的知見の重要な展開として，化学平衡と溶液の諸性質を議論し，最後に，速度論の基礎を学ぶ。
３．達成目標等
この授業では，主に以下のような知識・スキルの修得を目標とする。
・ 物質変化・状態変化に対しての熱力学的理解とその定量的表現。
・ 実際の物質変化・状態変化の解析法とその応用。
・反応速度に関する基礎的理解と定式化及び決定法。
The class code for Google Classroom can be found on the Web site of
the School of Engineering:
https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html (JP Only)
1. Objective
Physical chemistry is a base of chemical principles to describe wide variety of chemical phenomena. To learn the basics of physical chemistry, understanding in the physical states of matters and chemical reaction in terms of thermodynamics and chemical kinetics is of particular importance. This course aims to deepen understanding in those concepts and quantitative description.
2. Summary
First, this course provides students with basic knowledge such as phase transition, principles of thermodynamics, definition and usage of state functions (enthalpy, entropy, free energy, and chemical potential), and their application to real systems. Second, thermodynamics of properties of solutions and chemical equilibrium. Third, chemical kinetics.
3. Goal
Students will acquire knowledge and develop the skills on the following matters:
1) Understanding and description of phase transition and chemical reaction by thermodynamics.
2) Quantitative description and analysis of such changes in real systems.
3) Description of chemical kinetics by rate law and kinetic analysis.
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学部シラバス・時間割(https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html)
１．目的
「化学の基礎」としての物理化学と化学反応の基礎を、演習を通して習得する。
２．概要
構造論（量子化学、化学結合論）、物性論（有機分子，気体）、平衡論（熱力学、溶液化学、状態変化）ならびに反応（速度論，有機反応）に関する問題演習を行う。
３．達成目標等
演習を通じて、基礎の習得とその確認を行い、さらに応用につながるような知識を身につける。
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1. Purpose
Learn the basics of physical chemistry and chemical reactions through exercises.
2. Overview
Exercises on structural theory (quantum chemistry, chemical bond theory), physical property theory (organic molecules, gases), equilibrium theory (thermodynamics, solution chemistry, change of state) and reactions (kinetics, organic reactions).
3. Goals
Through exercises, students will learn and confirm the fundamentals and acquire knowledge that will lead to further application.
化学反応の基礎理論である反応動力学と分子熱統計力学について学び、化学反応を分子レベルで深く理解するための基礎を固める。
また、大学院入試の化学反応論・熱統計力学の問題にチャレンジすることで理解を深める。
（物理化学概論Cを履修していることが望ましい。）
Learn about the reaction dynamics which is the fundamental theory of chemical reaction, and set the foundation for deep understanding of chemical reactions at the molecular level. Also, deepen understanding by challenging the problem of chemical reaction theory of graduate entrance examination.
(It is desirable that you take Butsuri Kagaku Gairon C)
化学は物質に関わる学問である。物質を構成する基本単位である原子・分子の構造と性質を理解することは、物質そのものの本質を理解するだけでなく、新物質・新反応の開発、資源・エネルギー・環境などの地球規模の諸問題の解決に重要である。ここでは，物質の分類や成り立ち，気体・液体・固体の状態変化とそのマクロな諸性質の起源について，原子・分子の化学結合様式やその集団的な振る舞いに基づいて解説する。
Chemistry is a science of substances. Understanding the structures and properties of atoms and molecules that constitute various substances as the basic units, not only leads to learning the essence of the substance itself, but also is indispensable for developing new substances and reaction schemes, to solve the global issues, such as resources, energy, and the environment. Here, the students will learn the classification and origin of substances, including the three states of matter, i.e., gas, liquid and solid and their macroscopic properties, based on the chemical bonding nature among atoms and molecules and the collective behavior of them.
物理化学・量子化学の基礎となる量子力学とその化学結合への応用について学ぶ。具体的には、量子力学における数学的手法・近似法、原子構造、化学結合、原子価結合、分子軌道理論について学ぶ。
The course deals with the introduction to the principles of quantum mechanics and their application to chemical systems.Topics include the formalism and mahtematical tools of quantum mechanics; approximate methods; atomic structure; the chemical bond,valence bond; and molecular orbital theory.
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学部シラバス・時間割(https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html)
１.目的
物質の変換を伴う諸現象の進展する速度を支配する因子について理解を促し，反応速度の予測・応用に繋がる基礎の習得を目的とする。
２.概要
気体と液体における分子の運動の考察を通して，化学変化の速度を論じる基礎の準備をする。その後，反応速度の厳密な定義を確立し，反応系の変化速度とミクロレベルの過程との関係、および反応速度の予測について学ぶ。
３.達成目標
反応系の変化速度が素過程や分子衝突に基づいたミクロレベルの過程からどのように表現できるか，および予測可能になるかを考察できる能力の取得を目指す。
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It is one of the roles of engineering to develop various processes responsible for chemical change into a useful technology for human race's welfare. The kinetics in reactions is very important in engineering developments. In this lecture, we prepare the ground for a discussion of rates of chemical reactions by considering the motion of molecules in gases and in liquids. Then we establish the precise meaning of reaction rate, and see how the overall rate, and the complex behavior of some reactions, can be expressed in terms of elementary steps and the atomic events that take place when molecules meet.
量子化学は現代化学の基礎となる重要な分野である。本講義では，前学期に学んだ量子化学Iの知識をもとに，まずシュレーディンガー方程式の近似解法(変分法と摂動法)を学ぶ。続いてハートリー・フォック法を多電子原子系に適用し，スレーター行列式，電子スピン，原子の多重項構造などを理解する。その後，分子軌道法を二原子分子，さらに多原子分子に適用して，化学結合の本質や分子構造がどのように定まるのかなどを学ぶ。この一連の講義を通して，量子化学を化学の諸問題に適用する上での基本的な力を養う。
Quantum chemistry is an important subject as a basis of all fields of modern chemistry. In this lecture series the students learn firstly the approximation methods for solving Schrodinger equations, variational method and perturbation theory, based on the knowledge of the lectures on "Quantum Chemistry I" last semester. Next they applied Hartree-Fock approximation to multi-electron atoms and understand Slater determinant, electron spin, multiplet electron structures of atoms, and so on. Finally, they learn the nature of the chemical bonds and how the molecular structures are determined, by applying molecular orbital theory to diatomic and polyatomic molecules. Through the series of lectures students develop the fundamental knowledge for applying quantum chemistry to various problems in chemistry.
化学は物質に関わる学問である。物質を構成する基本単位である原子・分子の構造と性質を理解することは、物質そのものの本質を理解するだけでなく、新物質・新反応の開発、資源・エネルギー・環境などの地球規模の諸問題の解決に重要である。ここでは，物質の分類や成り立ち，気体・液体・固体の状態変化とそのマクロな諸性質の起源について，原子・分子の化学結合様式やその集団的な振る舞いに基づいて解説する。
Chemistry is a science of substances. Understanding the structures and properties of atoms and molecules that constitute various substances as the basic units, not only leads to learning the essence of the substance itself, but also is indispensable for developing new substances and reaction schemes, to solve the global issues, such as resources, energy, and the environment. Here, the students will learn the classification and origin of substances, including the three states of matter, i.e., gas, liquid and solid and their macroscopic properties, based on the chemical bonding nature among atoms and molecules and the collective behavior of them.