シラバス情報

教員名 ： 森　貴治
科目授業名称（和文）　Name of the subject/class (in Japanese)
物理化学２Ｂ
科目授業名称（英文）　Name of the subject/class (in English)
Physical Chemistry 2B
授業コード　Class code
9913340
科目番号　Course number
13CHPHC202

教員名
森　貴治
Instructor
Takaharu Mori

開講年度学期
2026年度後期
Year
2026年度
Semester
②Second semester
曜日時限
火曜2限
Class hours
Tuesday 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
2.00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)
-
授業の主な実施形態　Main class format
① [対面]対面授業/ [On-site] On-site class

概要　Description
量子論による原子や分子のエネルギー準位構造の理解
目的　Objectives
物理化学2Aで修得した水素原子の量子論の基本を分子へ応用する。水素分子イオンやより複雑な分子系における電子の波動関数について学び、原子や分子のエネルギー準位について理解する。
到達目標　Outcomes
  • 原子や分子はなぜ磁性を持っていたりいなかったりするのか、分子はなぜ分子として安定に存在しているのかを理解するための「根本的な原理」を量子論に基づいて物理化学的に考えられるようになること。
  • 登場するすべての原子や分子の性質（個性）を丸暗記するのではなく、その個性が現れる理由となる原理や法則、規則性を理解すること。
  • 振動回転スペクトルの原理を量子論に基づいて自力で説明できること。
  • 様々な演算子とそれに対応する固有値、固有関数、実験による観測量の関係を理解すること。
卒業認定・学位授与の方針との関係（学部科目のみ）
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/​​​
履修上の注意　Course notes prerequisites
  • 量子化学は化学系科目の中でも「最も難しい分野」の１つであり、難解な本も多く、初学者にとっては参考書で自習することは難しい。本講義では量子化学の難解な部分をなるべく噛み砕いて平易な言葉で説明する。授業の最初の５分を聞き逃しただけで残りの８５分間内容が全く理解できない可能性が高く、それでは出席の意味がない。授業には毎回遅れずに参加し、授業中は私語をせず、しっかりと聞き、板書を取ること。
  • 物理化学2Bは、しっかり勉強した学生としなかった学生で学習到達度に大きな差がつくことが予想される。シラバスの内容を見て期末試験に自信がない人は、必ず早めに予習をして苦手箇所を克服しておくこと。
  • 授業中に分からなかった部分については、「理解するのに自分には何が足りていないのか」をじっくりと自己分析し、場合によっては高校物理や高校数学の基礎を時間をかけてでも遡りながら復習すること。
  • 物理化学2Aから格段に難易度が上がる。物理化学2Aで習ったことをベースにするため、適宜、物理化学2Aの内容を復習すること。
アクティブ・ラーニング科目　Teaching type（Active Learning）
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準備学習・復習　Preparation and review
物理化学2Bを学ぶ上で以下のような物理・数学の基礎を復習しておくことが望ましい。
  • 高校物理「電磁気（電流、磁場、クーロンの法則など）」「振動（フックの法則など）」
  • 大学数学「ベクトルの外積」「行列式」
成績評価方法　Performance grading policy
達成度評価の成績を最重視するが、講義中に適宜出される課題などを考慮の上最終点とする。試験90％、その他10％。
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)
N
書誌情報　Bibliographic information
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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。
​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/

参考書・その他資料　Reference and other materials
「量子化学 基礎からのアプローチ」真鍋文隆 著（化学同人）
「量子化学 基本の考え方16章」中田宗隆 著（東京化学同人）
「量子化学 上巻」原田義也 著（裳華房）
「アトキンス物理化学（上）（下）」P. W. Atkins 著（東京化学同人）
「マッカーリ・サイモン物理化学（上）」D. A. McQuarrie, J. D. Simon 著（東京化学同人）

※ 物理化学の定番教科書は「アトキンス物理化学」であるが、量子化学を理解する上では「量子化学 基礎からのアプローチ」をお薦めする。

授業計画　Class plan
すべての授業を対面で受講することを求める。

1. 演算子、固有関数、固有値の性質
物理化学2A の復習、観測量、エルミート演算子、測定値・期待値・固有値、運動エネルギー演算子、運動量演算子

2. 古典論と量子論における角運動量
角運動量、ベクトルの外積の復習、角運動量に関する演算子、角運動量量子数

3. 電子の軌道運動と磁気モーメント
磁気量子数、軌道磁気モーメント、摂動法、ゼーマン効果

4. 電子スピンと核スピン
シュテルン・ゲルラッハの実験、電子スピン、電子スピンに関する量子数、核スピン、核磁気モーメント

5. 水素原子から多電子原子へ（１）
水素類似原子に対するシュレーディンガー方程式、光イオン化、イオン化エネルギー、独立粒子近似、有効核電荷

6. 水素原子から多電子原子へ（２）
ヘリウム原子の電子波動関数、リチウム原子のシュレーディンガー方程式、マーデルング則、パウリの排他原理、フントの規則、電子配置、貫入、遮蔽定数

7. 水素分子イオン（１）
水素分子イオンのシュレーディンガー方程式、ボルン-オッペンハイマー近似、LCAO近似、変分原理、変分法、重なり積分、クーロン積分、共鳴積分

8. 水素分子イオン（２）
永年方程式、永年行列式、結合性軌道、反結合性軌道、分子軌道

9. 等核二原子分子
σ軌道とπ軌道、分子の対称性（偶対称、奇対称）、第１周期および第２周期の等核二原子分子のエネルギーダイアグラム、結合次数

10. 異核二原子分子
HLi および HF のエネルギーダイアグラム

11. π共役系分子
エチレンおよびブタジエンに対するヒュッケル法計算、行列式の復習

12. 分子の運動（１）
古典論および量子論における分子の振動、換算質量、調和振動子のシュレーディンガー方程式、調和振動子のシュレーディンガー方程式の解

13. 分子の運動（２）
トンネル効果、許容遷移、禁制遷移、振動スペクトル、慣性モーメント、剛体回転子のハミルトニアン、回転定数、回転の量子数、回転スペクトル

14. 演習

15. 理解度の確認と全体の総括

担当教員の実務経験とそれを活かした教育内容　Work experience of the instructor
前職（理化学研究所）において約１５年間、理論分子科学に関する研究を行ってきた。
これらの経験と知識を講義に活かす。
教育用ソフトウェア　Educational software
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備考　Remarks

授業でのBYOD PCの利用有無　Whether or not students may use BYOD PCs in class
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授業での仮想PCの利用有無　Whether or not students may use a virtual PC in class
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