![]() 教員名 : 田所 誠
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科目授業名称(和文) Name of the subject/class (in Japanese)
無機化学7
科目授業名称(英文) Name of the subject/class (in English)
Inorganic Chemistry 7
授業コード Class code
991343B
科目番号 Course number
13CHIAC305
教員名
田所 誠
Instructor
Makoto TADOKORO
開講年度学期
2023年度前期
Year/Semester
2023 First Semester
曜日時限
水曜2限
Class hours
Wednesday 2nd period
開講学科・専攻 Department
理学部第一部 化学科
Department of Chemistry, Faculty of Science Division Ⅰ 単位数 Course credit
2.0単位
授業の方法 Teaching method
講義
Lecture 外国語のみの科目(使用言語) Course in only foreign languages (languages)
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授業の主な実施形態 Main class format
対面授業/in-person class
概要 Description
無機7は主に"錯体化学" (coordination chemistry) を中心に講義を行う。
錯体化学は原子価結合法→結晶場理論→配位子場理論→分子軌道法と発展してきたが、この講義では始めの3つ理論を中心に授業を行う。簡単な結晶場理論や配位子場理論は無機化学2の授業で学んできたので、この無機化学7で、さらにどのように錯体化学を使っていくのかの発展やなぜ金属錯体がその物性をもつのか探索することを学問として学ぶ。 そして、①錯体の構造、②原子価結合法、③結晶場理論、④配位子場理論について学んでいく。①については錯体の配位構造や幾何異性体や光学異性体について学び、どのような錯体があるのかその機能性と共に紹介するつもりである。また、実際に錯体の異性体数を数えられるようになる。②では18電子則や電子適正化合物、混成軌道、π逆供与結合から錯体の特性について学んでいく。錯体の原子価電子がつくる構造や物性について学んでいく。③ではd軌道の配位子によるエネルギー分裂を考えるだけで、錯体の構造や磁性、その他の物性などを理解できるようになる。金属錯体の物性は配位構造や配位子の電子的な性質によって予測できることを学んでいく。④についてはほぼ前軌道を考えた分子軌道論的な取り扱いを行う。、最後に結晶場理論の分光学的な取り扱いを行って、それぞれ弱い場と強い場の項として取り扱い、田辺菅野のエネルギーダイヤグラムを理解できるようになる予定である。 後半のトピックスの部分は、時間がなくなるため、冒頭の15分で毎回簡単に紹介することにする。もし、機会が許せば外研の先生や田所研で行っている最先端の科学について、簡単に解説する。 Inorganic 7 mainly focuses on "coordination chemistry". Then, we will learn about (1) the structure of complexes, (2) the valence bonding theory, (3) crystal field theory, and (4) ligand field theory. For (1), we will learn about the coordination structure, geometric isomers, and optical isomers of complexes, and introduce what kind of complexes there are along with their functionality. In addition, you will be able to actually count the number of isomers of the complex. In (2), we will learn about the properties of complexes from the 18-electron rule, electron-precise compounds, hybrid orbitals, and π-backdnating bonds. Students will learn about the structures and physical properties formed by the valence electrons of complexes. In (3), we will be able to understand the structure, magnetism, and other physical properties of the complex simply by considering the energy splitting by the d-orbital ligand. We will learn that the physical properties of metal complexes can be predicted from the coordination structure and the electronic properties of the ligands. For (4), the molecular orbital theory is treated with consideration of the total orbitals. , Finally, we will treat the crystal field theory spectroscopically, treat it as a weak field and a strong field term, respectively, and will be able to understand Tanabe-Sugano's energy diagram. Since we are running out of time for the topics in the second half, I will briefly introduce them each time in the first 15 minutes. If the opportunity permits, I will briefly explain the most advanced science being conducted at the Tadokoro Lab and the professors at the external Lab. 目的 Objectives
金属錯体の性質を理解するために、d軌道の分裂について学び、原子価結合法、結晶場理論、配位子場理論のそれぞれの基礎を学び、金属錯体の性質がなぜ起きるのか理解できるようになる。また、錯体の分光的な解釈に重要な田辺ー菅野のエネルギーダイアグラムを理解できるようになる。
In order to understand the properties of metal complexes, learn about d-orbital splitting, learn the basics of the valence bond method, crystal field theory, and ligand field theory, and understand why the properties of metal complexes occur. Become. In addition, you will be able to understand the Tanabe-Sugano energy diagram, which is important for the spectroscopic interpretation of complexes. 到達目標 Outcomes
金属錯体のどのような物性を利用して、機能性材料をつくるのか設計・合成できるようになる。また、金属錯体の形からd軌道の分裂がどのようになり、
電子やスピンの状態がどのように変化するのか予想できるようになる。 You will be able to design and synthesize functional materials using what kind of physical properties of metal complexes. Also, how the splitting of the d orbital becomes from the shape of the metal complex, 卒業認定・学位授与の方針との関係(学部科目のみ)
専門知識
履修上の注意 Course notes prerequisites
錯体化学の専門講義であるため、無機化学1・無機化学2は理解しておくこと。特に無機化学2や無機化学演習2で講義をうけた部分を復習しておくことが望ましい。抜き打ちで小テストをするので必ず受けること。
Since this is a specialized lecture on coordination chemistry, you should understand inorganic chemistry 1 and inorganic chemistry 2. In particular, it is desirable to review the parts that were taught in Inorganic Chemistry 2 and Inorganic Chemistry Seminar 2. Make sure to take the short test as it will be randomly given. アクティブ・ラーニング科目 Teaching type(Active Learning)
小テストの実施 Quiz type test/ディベート・ディスカッション Debate/Discussion/グループワーク Group work/-
小テストは、どんな参考書や教科書見ても構わないし、インターネットで検索してもかまわない。あるいは近くの友達と話しても構わないので、その時間内に理解しておくこと。先生は巡回しているので、質問してもらっても構わない。
For short tests, you can look at any reference book or textbook, or search the Internet. Or you can talk to your friends nearby, so understand it within that time. The teacher is on the rounds, so feel free to ask questions. 準備学習・復習 Preparation and review
無機化学2の錯体の部分を復習しておくこと。授業中に理解できないことがあれば、友達に聞いてもよいので必ず授業中に理解しておくこと。もし、興味があれば時間をかけて自分で勉強してもらっても構わない。
Review the complex part of Inorganic Chemistry 2. If you don't understand something during class, you can ask your friends, so be sure to understand it during class. If you are interested, you can take the time to study on your own. 成績評価方法 Performance grading policy
期末テストで50%以上、平常点・小テストで50%未満で評価する。
小テストは何でも持ち込んで構わないので、授業時間内に理解しておくことが望ましい。 期末テストについては 自筆ノートを持ち込み可にすることを考えている。 Evaluate at 50% or more in the final exam, and less than 50% in the normal score and short tests. 学修成果の評価 Evaluation of academic achievement
・S:到達目標を十分に達成し、極めて優秀な成果を収めている
・A:到達目標を十分に達成している ・B:到達目標を達成している ・C:到達目標を最低限達成している ・D:到達目標を達成していない ・-:学修成果の評価を判断する要件を欠格している ・S:Achieved outcomes, excellent result ・A:Achieved outcomes, good result ・B:Achieved outcomes ・C:Minimally achieved outcomes ・D:Did not achieve outcomes ・-:Failed to meet even the minimal requirements for evaluation 教科書 Textbooks/Readings
教科書の使用有無(有=Y , 無=N) Textbook used(Y for yes, N for no)
Y
書誌情報 Bibliographic information
「現代無機化学」 田所誠著 裳華房
教科書に載っていないところはプリントを配布する予定である。 "Modern Inorganic Chemistry" by Makoto Tadokoro, in Shokabo We are planning to distribute printouts for areas not listed in the textbook. MyKiTSのURL(教科書販売サイト) URL for MyKiTS(textbook sales site)
教科書および一部の参考書は、MyKiTS (教科書販売サイト) から検索・購入可能です。
It is possible to search for and purchase textbooks and certain reference materials at MyKiTS (online textbook store). https://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/ 参考書・その他資料 Reference and other materials
参考書【公開】
「基礎無機化学」F.A.コットン・G.ウィルキンソン・P.L.ガウス著、中原勝儼 訳(培風館) 「シュライバーの無機化学」 「ハウスクロフト無機化学」 授業計画 Class plan
1 . 錯体とは何か
・錯体について ・異性体 (水和異性(溶媒和異性)、配位異性(重合異性)、配位子異性、連結異性(結合異性)) ・連結異性とキレート効果 (トランス効果と立体効果) ・プルシアンブルーとニトリトーニトロ異性体 2. 立体異性体 ・正4面体と正方平面の異性体 ・6配位8面体の立体異性体(cis-trans, fac-mer, ΔーΛ) ・光学分割と絶対配置 3. 錯体の原子価結合モデル ・オクテット則と18電子則 ・錯体の原子価結合法(Valance bonding theory) ・混成軌道と軌道の占有 ・電子適正化合物と金属クラスター ・ReIII2Cl8の金属間結合の解釈 4. 結晶場理論 (No.1) ・6配位8面体 d軌道の分裂 ・低スピンと高スピン ・スピンクロスオーバーとスピン対形成エネルギー ・結晶場安定化エネルギーとイオン半径・水和熱 ・[MII(trenpy)]2+のイオン半径 (M = Mn~Zn) 5, 結晶場理論 (No.2) ・分光化学系列 ・錯体の磁化率 ・錯体の構造変化とd軌道の分裂 ・Jahn-Teller 効果 ・Jahn-Teller効果とキレート効果 ・配位子のπ結合性 6. 配位子場理論 ・6配位8面体の配位子場分裂 ・6配位8年体のπ結合を考慮した配位子場分裂 ・COの分子軌道 (Synergism) ・18電子則の分子軌道論的解釈 7. 錯体の電子スペクトル (No.1) ・自由イオンの新しい考え方 ・微視的状態の分類 ・Hund 規則の定量的な解釈 ・Rachパラメータ ・選択率 8. 錯体の電子スペクトル (No.2) ・弱い場と強い場(相関図) ・Orgel図 ・田辺−菅野ダイヤグラム 9. クラスター構造を予測する(Wade-Mingos-Lauher則) ・アイソローバル類似 ・PSEPT理論 ・ボランとカルボニルクラスターの類似点 ・[B6H6]2–と[Ru(CO)3]62–との類似点 ・面冠原理 ・二次元面冠原理 10. 触媒 ・錯体触媒と固体触媒 ・錯体触媒のメカニズム ・エナンチオを選択性 11. 生物無機化学 ・ヒドロゲナーゼとニトロゲナーゼの活性サイトアナログ ・ヘモグロビン活性中心 ・OECのCaMn7クラスター ・リュウゼツランの防虫物質 12. 錯体物性化学 ・MOFとCOF ・分子磁性と次元性 ・マルチフェロイクス ・有機金属錯体伝導体 13. 錯体超分子化学 ・巨大カゴ型錯体 ・アモルファス系分子ケージ ・分子フラスコ ・分子ミセル 14. 錯体化学と発光 ・フォトアップコンバージョン ・光錯体触媒 ・発光エネルギーの回転運動エネルギーへの変換 15. 理解度の確認と全体の総括 1. What is a complex? 5, Crystal field theory (No.2) 9. Predict cluster structure (Wade-Mingos-Lauher rule) 14. Coordination chemistry and luminescence 授業担当者の実務経験 Work experience of the instructor of the class
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教育用ソフトウェア Educational software
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備考 Remarks
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