反応システム工学Ｉ（計算反応化学）

大学院における高度基礎知識教育カリキュラムの一環として、学部教育レベルと化学システム工学分野における実践的研究レベルの橋渡しを目的とする。燃焼、ＣＶＤ、大気化学等といった化学システム工学分野における主要な現象の反応解析・反応設計を目的として、量子化学、化学統計力学、反応速度論に基づいて、ミクロからマクロまでをマルチスケールに統括する計算反応化学の基礎理論と具体的計算手法を教育する。基礎理論に関する講義と、具体的課題に関するGaussian, Polyrate等のプログラムソフトを用いたシミュレーションを中心とした演習を行う。

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授業計画

１．計算反応化学基礎１．１　電子状態理論量子化学計算で用いられる、主要な計算方法について概説する。１．２　反応量子化学化学反応の分子論的理解に不可欠な概念について講義する。２．計算反応化学応用２．１　構造最適化と振動解析量子化学計算によるポテンシャル・エネルギー面上の平衡点の最適化法と、平衡点の安定性を判定する振動解析について講義する。２．２　分子統計力学分子系のミクロな性質とマクロな性質を結び付ける分子分配関数を導入し、量子化学計算による分子情報から熱力学量である反応エンタルピー、エントロピーを導き出す。２．３　反応速度論ポテンシャル・エネルギー面上の反応経路と反応速度を遷移状態理論により関連付ける。同様に平衡定数は反応物と生成物の自由エネルギー差から計算できる。演習１．遷移状態、反応物、生成物の構造最適化と振動解析演習２．分子分配関数計算、反応エンタルピー、反応エントロピー計算演習３．平衡定数計算、反応速度計算