国立大学法人 東京工業大学

講義の概要とねらい

　本講義では、原子や分子の電子状態、分子の化学結合について、量子力学を用いた解説を行う。特に，角運動量の量子力学的取り扱いについて理解するために、角運動量の状態を表す波動関数、角運動量を計算するために必要な角運動量演算子や昇降演算子について、説明する。電子状態の角運動量状態まで含めた精密な理解を深めるために、ここまで学んだ量子力学の知識、特に摂動法に基づいた記述の仕方について論じる。講義の後半では、原子や分子のエネルギー吸収や放出について、時間依存の摂動法やボルン・オッペンハイマー近似などをもとに解説する。水素原子や有機ラジカル、芳香族分子やケトン類のような具体的な例について、説明する。
　講義のねらいは、化学物質の諸現象を解明する、あるいは利用する際に、原子や分子の角運動量に視点をおいて取り組む能力を身につけることである。関連する科目である量子化学基礎や量子化学序論で学んだエネルギーの扱いと合わせ、原子や分子の電子状態を正確に理解することを目指す。このような知識をもとに、分子の光吸収や放出、エネルギー緩和などの例に対して、現象の理解の仕方を学び、知識活用の実践力を身につける。

到達目標

本講義を履修することで次の能力を修得する。
(1) 原子や分子の電子状態について、理解する。特に、電子軌道運動や電子スピンに基づく角運動量、
光吸収や放出を支配する原理、励起状態のエネルギー緩和について修得する。
(2) 原子や分子に対する量子力学の基本知識について修得する。
(3) 量子力学を用い、原子や分子のエネルギーや角運動量、緩和速度について計算する能力を身につける。

キーワード

物理化学、量子力学、原子、分子、電子状態、角運動量

学生が身につける力(ディグリー・ポリシー)

授業の進め方

(1) 各回で初めに前回の簡単な復習を行う。
(2) 講義の後半で、その日の授業内容に関連した簡単な演習問題に取り組む。
(3) 授業計画の項目について、授業前に予習しておくこと。

授業計画・課題

教科書

特になし。

参考書、講義資料等

講義資料を授業中に配布する。
参考書は、小尾・渋谷著「基礎量子化学」(化学同人) 、　
アトキンス著「物理化学(上)(下)」(東京化学同人)、
アトキンス著「量子化学」(東京化学同人)、

成績評価の基準及び方法

(1) 量子力学を用いた原子や分子の諸性質の説明についての理解度、応用力を評価
(2) 配点は、期末試験（90%）、各授業での演習内容や質問などの授業態度（10%）
(3) 到達目標の 1) を50点、2）～3）を各25点で評価

関連する科目

• LAS.C105 ： 量子化学基礎
• CHM.C203 ： 量子化学序論演習
• CHM.C201 ： 量子化学序論

履修の条件(知識・技能・履修済科目等)

特に無し。量子化学序論などの関連科目を履修していることが望ましい。

連絡先（メール、電話番号）    ※”[at]”を”@”(半角)に変換してください。

akawai[at]chem.titech.ac.jp, 03-5734-3847

オフィスアワー

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