分子構造論２

Molecular Structure 2

9923AP9

23CHPHC305

星野　翔麻

Shoma Hoshino

2026年度後期

2026年度

②Second semester

金曜5限

Friday 5th Period

理学部第二部　化学科

Department of Chemistry, Faculty of Science Division Ⅱ

2.00単位

講義

Lecture

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① [対面]対面授業/ [On-site] On-site class

現代科学のほぼ全ての分野は「物質」に基盤を置いており、その機能物性や反応性等の性質を分子論的に理解することが必須となっている。分子構造論２では、熱力学関数や平衡定数に代表される物質の巨視的性質と、分子の幾何学的構造や電子構造ならびに分子運動のエネルギー構造等の微視的性質がどのように結びついているかを学習することで、「物理化学」を分子論的に再構築する。
前半では、まず原子等の微視的な粒子の振る舞いを量子力学的な観点から解説し、その後、分子内に分布する電子に着目して分子構造を考える、分子軌道法を取り扱う。
後半では、孤立した分子の量子力学的性質（分子運動や電子の運動）が分子集団（バルク）の熱力学的性質とどのように関係しているかを解説する。
できるだけ多くの例題（演習問題）を解く形式で講義を進める予定である。また取り扱う内容は物理化学分野の広範囲を俯瞰するものであり、大学院進学等のステップアップを志す学生にとって、より実践的な能力を養うことができると考えられる。

これまで学習してきた「物理化学」の内容を例題や実例を通じて分子論的立場から理解する。特に、分子構造や化学結合の成り立ち、それらが巨視的性質に与える影響を理解する。

化学結合の理論や分子のエネルギー構造等を学習し、それら微視的性質とバルクの巨視的性質との関係性を理解する。
前期に開講されている「分子構造論１」や物理化学実験などの学生実験、物理化学系の科目との繋がりを意識して学習してもらいたい。

リンク先の [評価項目と科目の対応一覧]から確認できます（学部対象）。
履修登録の際に参照ください。
​You can check this from “Correspondence table between grading items and subjects” by following the link(for departments).
https://www.tus.ac.jp/fd/ict_tusrubric/​​​

微分（偏微分）、積分、微分方程式、線形代数など基礎数学を理解しておくことが望ましい。また、本講義は各回で独立したトピックスを取り上げるものではなく、毎回の学習を積み重ねて理解していくスタイルである。講義内容の理解が難しくなってきたと感じたら、手遅れになる前に復習を行なってもらいたい。小さな疑問や簡単な内容でも質問は歓迎する。

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<準備学習・予習>
物理化学や無機化学の講義で学習した物理化学的考え方や初等量子化学を十分復習し、理解しておくこと。
また、シラバスに掲載されている講義予定をもとに、教科書の該当箇所をあらかじめ閲読しておくことで、授業内での説明をより理解することができる（各回ごとに１時間程度）。

<復習>
各回の内容、特に方程式（関係式）が持つ物理的意味を充分理解することが重要である。式の導出にとらわれず、その式の持つ物理的内容を深く考えてもらいたい。
また、講義後に関連した演習問題を解くことは実力養成に効果的である。教科書の問題を解き復習する事（各回１時間程度）。さらに、参考書にあげた書籍には多くの演習問題が掲載されている。

到達度評価の成績を重視するが、講義中に適宜行われる演習、レポートの内容等を考慮して評価する（到達度評価８割、その他２割を目安として評価する）。
なお、問題演習や到達度評価は実施後に簡単な解説を行う。

・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

Y

「分子分光学の基礎」星野翔麻 著, コロナ社, 2025年　ISBN: 978-4-339-06674-6
後半の内容に関してはレジュメを配布する。

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。
​https://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/​​​

It is possible to search for and purchase textbooks and certain reference materials at MyKiTS (online textbook store).
​​https://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/

・「マッカーリ・サイモン物理化学–分子論的アプローチ–（上巻）、（下巻）」　D.A. McQuarrie, J.D. Simon 著、東京化学同人
・「アトキンス基礎物理化学–分子論的アプローチ–（上巻）、（下巻）」　P.W. Atkins, J.de. Paula, R. Friedman 著、東京化学同人

すべての授業を対面で実施します。

第１回：ガイダンスとイントロダクション［教科書: 第2章］
本講義の意義、成績評価方法について説明する。

第２回：量子論原理［教科書: 第2章］
厳密解が得られる系のSchrödinger方程式を扱い、エネルギー準位や波動関数の性質や、量子論の特徴を解説する。

第３回：原子構造（１）［教科書: 第3章］
水素原子の電子状態を量子論的取り扱い、エネルギー準位の構造や波動関数について解説する。

第４回：原子構造（２）［教科書: 第3章］
電子軌道と動径分布関数に関して解説する。

第５回：原子構造（３）［教科書: 第3章］
多電子原子の電子構造について解説する。

第６回：分子軌道法（１）［教科書: 第3章］
H₂⁺分子イオンの化学結合を扱い、分子軌道法の考え方を解説する。

第７回：分子軌道法（２）［教科書: 第3章］
等核二原子分子の分子軌道と化学結合に関して解説する。

第８回：分子軌道法（３）［教科書: 第3章］
異核二原子分子および多原子分子の分子軌道と分子構造に関して解説する。

第９回：分子軌道法（４）［教科書: 第3章］
π共役系分子の電子状態の分子軌道法的取り扱いに関して解説する。

第１０回：分子集団の熱力学的性質（１）［レジュメを配布］
アンサンブルの概念およびBoltzmann分布則に関して解説する。

第１１回：分子集団の熱力学的性質（２）［レジュメを配布］
分配関数の性質と分子運動および電子の分配関数に関して解説する。

第１２回：分子集団の熱力学的性質（３）［レジュメを配布］
熱力学関数の統計力学的定式化を行い、理想気体の状態変化おける状態量を計算する。

第１３回：分子集団の熱力学的性質（４）［レジュメを配布］
化学平衡の統計力学的取り扱いに関して解説する。

第１４回：分子集団の熱力学的性質（５）［レジュメを配布］
実在気体（ビリアル展開）の統計力学に基づく取り扱いや分子間ポテンシャル、配置積分に関して解説する。

第１５回：到達度評価と総括
半期間の講義内容に関して到達度評価を行い、その後本講義のまとめと展望について述べる。

以上は講義予定であり、履修者の理解度等により内容の変更を行う場合がある。

担当教員は分子科学（分子分光学・分子構造論・化学反応動力学・大気化学）を専門としており、量子化学・熱力学・統計力学・反応速度論等の基本的な物理化学を基盤とした研究を実施している。その経験を生かし、最新のトピックス等も取り入れて講義を行う。

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理学部第一部化学科の学生も受講可能ですが、履修申告の際は他学部履修申告書を理学事務課に提出する必要があります。
詳細はLETUSに記載するので、定期的に確認するようにしてください。

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