学部後期課程
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最終更新日：2025年4月21日
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量子化学I
量子化学Ⅰ／Quantum Chemistry I
現代の化学は、量子力学の基礎の上に築かれています。この授業では、量子力学の概念的基礎や標準的な内容を習得するとともに、化学への応用理解にも重点を置きます。そのため、調和振動子、角運動量、スピン、水素様原子といった量子力学の主要なトピックを、関連する分光学の基本原理や概念と組み合わせて講義します。これらの知識は、「量子化学Ⅱ」で扱う化学結合、分子の電子状態、化学反応性の量子論を深く理解するための基盤となります。
Modern chemistry is built upon the foundations of quantum mechanics. This course aims to provide a solid understanding of the fundamental concepts and standard topics of quantum mechanics, while also emphasizing its applications in chemistry. To achieve this, key topics such as the harmonic oscillator, angular momentum, spin, and hydrogen-like atoms will be presented in conjunction with the fundamental principles and concepts of spectroscopy. This knowledge serves as a foundation for understanding chemical bonding, electronic states of molecules, and the quantum theory of chemical reactivity, which are covered in "Quantum Chemistry II."
Modern chemistry is built upon the foundations of quantum mechanics. This course aims to provide a solid understanding of the fundamental concepts and standard topics of quantum mechanics, while also emphasizing its applications in chemistry. To achieve this, key topics such as the harmonic oscillator, angular momentum, spin, and hydrogen-like atoms will be presented in conjunction with the fundamental principles and concepts of spectroscopy. This knowledge serves as a foundation for understanding chemical bonding, electronic states of molecules, and the quantum theory of chemical reactivity, which are covered in "Quantum Chemistry II."
時間割／共通科目コード
コース名
教員
学期
時限
0530003
FSC-CH2103L3
量子化学I
石崎 章仁
月曜5限
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講義使用言語
日本語
単位
2
実務経験のある教員による授業科目
NO
他学部履修
可
開講所属
理学部
授業計画
1. 化学における量子力学
2. 電子は通常の粒子と似たものであるか？
3. 確率振幅とSchrödinger方程式
・物理量の期待値、不確定性関係
4. 箱に閉じ込められた粒子
・分子が吸収する光の周波数領域
5. 調和振動子
・分子の振動状態、振動スペクトル
6. 剛体回転子と角運動量
・分子の回転状態、回転スペクトル
7. 水素原子の電子状態
8. 量子力学の一般原理
・線形エルミート演算子、Diracの記法
9. スピン角運動量
10. 同じ種類の粒子をいくつか含む系
1. Quantum mechanics in chemistry
2. Are electrons similar to ordinary particles?
3. Probability amplitude and Schrödinger equation
・Expectation values of physical quantities, uncertainty relation
4. Particles in a box
・Frequency range of light absorbed by molecules
5. Harmonic oscillator
・Vibrational states of molecules, vibrational spectra
6. Rigid rotator and angular momentum
・Rotational states of molecules, rotational spectra
7. Electronic structure of a hydrogen atom
8. General principles of quantum mechanics
・Linear Hermitian operators, Dirac’s notations
9. Spin angular momentum
10. Systems of identical particles
授業の方法
・板書による講義
・第１週は、オンライン講義
・Lecture using blackboard
・The first week consists of online lectures.
成績評価方法
期末試験の得点
End-term exam scores
教科書
D. A. McQuarrie & J. D. Simon, "Physical Chemistry: A Molecular Approach" (University Science Books, 1997)
D. A. McQuarrie & J. D. Simon, 「マッカーリ・サイモン物理化学: 分子論的アプロ-チ（上）」（東京化学同人, 1999）
参考書
出版年順に、
D. A. McQuarrie, “Quantum Chemistry, 2nd ed.” (University Science Books, 2007).
P. Atkins, R. Friedman, “Molecular Quantum Mechanics, 5th ed.” (Oxford University Press, 2010).
K. Yamanouchi, “Quantum Mechanics of Molecular Structure” (Springer, 2013).
S. J. Jang, “Quantum Mechanics for Chemistry” (Springer, 2023).
履修上の注意
理解の補助となるよう演習課題を出しますので、可能な限り解くことをお勧めします。
Exercise problems will be assigned to aid understanding. You are encouraged to solve as many of them as possible.
