量子化学

科目基礎情報

学校 群馬工業高等専門学校 開講年度 令和03年度 (2021年度)
授業科目 量子化学
科目番号 4K014 科目区分 専門 / 必修
授業形態 授業 単位の種別と単位数 履修単位: 1
開設学科 物質工学科 対象学年 4
開設期 前期 週時間数 2
教科書/教材 マッカーリ・サイモン物理化学 上分子論的アプローチ:D. A. McQuarrie J. D. Simon著 千原秀昭、江口太郎、齋藤一弥 訳:東京化学同人
担当教員 太田 道也

到達目標

□ 波動関数の性質を理解できる。
□ シュレディンガー方程式がかける。
□ 原子の電子軌道について、理解できる。
□ 分子の振動、回転状態について理解できる。
□ 分子の電子状態について理解できる。

ルーブリック

理想的な到達レベルの目安標準的な到達レベルの目安未到達レベルの目安
評価項目1量子論が誕生するまでの歴史的実験について理解して十分に説明できる。量子論が誕生するまでの歴史的実験について理解して説明できる。量子論が誕生するまでの歴史的実験について理解して説明できない。
評価項目2物質波の考えと原子モデルについて理化して十分に説明できる。物質波の考えと原子モデルについて理化して説明できる。物質波の考えと原子モデルについて理化して説明できない。
評価項目3シュレディンガー方程式と波動関数の数学的性質について理解して十分に説明できる。シュレディンガー方程式と波動関数の数学的性質について理解して説明できる。シュレディンガー方程式と波動関数の数学的性質について理解して説明できない。
評価項目4水素原子内の電子の軌道について理解して十分に説明できる。水素原子内の電子の軌道について理解して説明できる。水素原子内の電子の軌道について理解して説明できない。
評価項目5分子軌道と原子化結合論の違いを理解して十分に説明できる。分子軌道と原子化結合論の違いを理解して説明できる。分子軌道と原子化結合論の違いを理解して説明できない。
評価項目6二原子分子や多原子分子の分子起動について理解して十分に説明できる。二原子分子や多原子分子の分子起動について理解して説明できる。二原子分子や多原子分子の分子起動について理解して説明できない。

学科の到達目標項目との関係

準学士課程 C 説明 閉じる

教育方法等

概要:
量子力学が誕生するまでの歴史とそこから導かれる原子と電子配置を簡単に復習し、量子化学に関する基本的な概念を学ぶ。エチレンやベンゼンなどの簡単な分子のシュレディンガー方程式を近似法で解き、そこから分子の性質や反応性をどのように予測し、実際の話と整合するかを学ぶ。
授業の進め方・方法:
座学
注意点:

授業の属性・履修上の区分

アクティブラーニング
ICT 利用
遠隔授業対応
実務経験のある教員による授業

授業計画

授業内容 週ごとの到達目標
前期
1stQ
1週 量子論入門(1) 黒体輻射、量子仮説、光電効果、水素原子からの発光スペクトルの解釈
2週 量子論入門(2) ドブロイ波、ボーアモデル、
3週 量子論入門(3) シュレディンガー方程式、井戸型ポテンシャル
4週 量子論入門(4) 波動方程式、波動関数の数学的性質
5週 原子(1) 水素原子内の電子の軌道
6週 原子(2) 多電子原子内の電子の軌道、L-S結合
7週 分子軌道法(1) 分子軌道法と原子化結合論の違い
8週 中間試験
2ndQ
9週 分子軌道法(2) 水素分子
10週 分子軌道法(3) 二原子分子の分子軌道
11週 分子軌道法(4) 三原子分子の分子軌道
12週 群論 群論と軌道の対象性、軌道の重なり
13週 等核二原子分子と異核二原子分子、多原子分子 軌道の重なりと電子配置
14週 分子分光学 回転、振動、電子スペクトルの解析
15週 前期末試験
16週 答案返却・まとめ 返却後の不正解な解答を修正して、正答できる。

モデルコアカリキュラムの学習内容と到達目標

分類分野学習内容学習内容の到達目標到達レベル授業週
分野横断的能力態度・志向性(人間力)態度・志向性態度・志向性周囲の状況と自身の立場に照らし、必要な行動をとることができる。3
自らの考えで責任を持ってものごとに取り組むことができる。3
目標の実現に向けて計画ができる。3
目標の実現に向けて自らを律して行動できる。3
日常の生活における時間管理、健康管理、金銭管理などができる。3
社会の一員として、自らの行動、発言、役割を認識して行動できる。3
法令やルールを遵守した行動をとれる。3
他者のおかれている状況に配慮した行動がとれる。3
技術が社会や自然に及ぼす影響や効果を認識し、技術者が社会に負っている責任を挙げることができる。3
自身の将来のありたい姿(キャリアデザイン)を明確化できる。3
その時々で自らの現状を認識し、将来のありたい姿に向かっていくために現状で必要な学習や活動を考えることができる。3
キャリアの実現に向かって卒業後も継続的に学習する必要性を認識している。3
これからのキャリアの中で、様々な困難があることを認識し、困難に直面したときの対処のありかた(一人で悩まない、優先すべきことを多面的に判断できるなど)を認識している。3
高専で学んだ専門分野・一般科目の知識が、企業や大学等でどのように活用・応用されるかを説明できる。3
企業等における技術者・研究者等の実務を認識している。3
企業人としての責任ある仕事を進めるための基本的な行動を上げることができる。3
企業における福利厚生面や社員の価値観など多様な要素から自己の進路としての企業を判断することの重要性を認識している。3
企業には社会的責任があることを認識している。3
企業が国内外で他社(他者)とどのような関係性の中で活動しているか説明できる。3
調査、インターンシップ、共同教育等を通して地域社会・産業界の抱える課題を説明できる。3
企業活動には品質、コスト、効率、納期などの視点が重要であることを認識している。3
社会人も継続的に成長していくことが求められていることを認識している。3
技術者として、幅広い人間性と問題解決力、社会貢献などが必要とされることを認識している。3
技術者が知恵や感性、チャレンジ精神などを駆使して実践な活動を行った事例を挙げることができる。3
高専で学んだ専門分野・一般科目の知識が、企業等でどのように活用・応用されているかを認識できる。3
企業人として活躍するために自身に必要な能力を考えることができる。3
コミュニケーション能力や主体性等の「社会人として備えるべき能力」の必要性を認識している。3

評価割合

試験発表相互評価態度ポートフォリオその他合計
総合評価割合80000020100
基礎的能力6000002080
専門的能力200000020
分野横断的能力0000000