Quantum Chemistry for Materials Science Ⅱ

Quantum Chemistry for Materials Science Ⅱ

Basic specialized courses (Specialization-related courses)

機械・材料工学科

School of Engineering

3Year

HETBK1MCA1

2.00Credits

講義 (Lecture)

Fall semester 2026

Koji Nakanishi

高度産業科学技術研究所

Japanese

7／9

講義終了後
随時：ニュースバル放射光施設、またはeメール

3◎／4〇

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N/a

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【講義目的】「化学」は物質が原子や分子によってどのように組み立てられるかを明らかにするとともに、その物質の示すいろいろな性質、また原子や分子間で起こる変化や反応を研究する学問である。材料系・機械系に依らず、これからの科学技術を学ぶ上で、ほとんどの物性を決定する化学結合について考えることが基盤となっており、その基礎に対する理解を深めることを目的とする。特に本講義では物質を構成する最小単位の原子とは何か？、原子レベルでモノを考えるとはどういうことか？、結合とは何か？どのように結合して物質を構成するか？など、物質が有する物性の概念ついて論究する。

【到達目標】１）原子・分子の構造や結合における電子の果たす役割を説明できること、２）化学を通じた科学的ものの考え方を身に付けるため、１）のイメージを描画して説明できることである。

サブタイトル：物質に関わる理工系学生が最低限身に付けておくべき基礎的な化学の知見
キーワード：原子・分子、物理化学、化学結合、価電子の振る舞い

【講義内容】本講義では最初に物質を構成する最小単位の「原子」とは何か？について学習し、原子レベルの微視的観点の現象を考えるため量子力学の基礎を学習する。その後、原子が分子や物質として組み立てられるための「化学結合」について、この役割を担う価電子のふるまいを学習する。また、化学が応用されている研究事例や応用事例などを講義中に紹介し、近年、もしくは近い将来の産業において、化学的知見による新規物質の創造が重要であることをあわせて講述する。

【授業計画】
１．ガイダンス　本講義の目標や概要を説明する
　　原子の構造と電子配置（テキスト第1章）
２．元素の周期律表と属性（テキスト第2章）
３．量子力学の基礎（１）光電効果と相対論的量子論（テキスト第3章3.1〜3.2）
４．量子力学の基礎（２）ドブロイ波（テキスト第3章3.3）
５．量子力学の基礎（３）波動関数とシュレディンガー方程式（テキスト第3章3.4〜3.5）
６．量子力学の基礎（４）不確定性原理（テキスト第3章3.A〜3.D）
７．化学結合（テキスト第4章4.1、4.3、第6章6.1、第7章7.2〜7.3）
８．化学結合と分子軌道（テキスト第4章4.2）
９．共有結合分子の構造（１）電子対反発則（テキスト第5章5.1）
１０．共有結合分子の構造（２）混成軌道と分子の形（テキスト第5章5.2〜5.4）
１１．イオン結合と電気陰性度（テキスト第6章6.1〜6.2）
１２．水素結合とファンデルワールス力（テキスト第6章6.1〜6.2）
１３．固体の化学（１）結晶構造（テキスト第7章7.1〜7.3）
１４．固体の化学（２）電子構造（テキスト第7章7.4〜7.6）
１５．定期試験

Hybrid (In-person)

講義は基本的に対面で行うが、学校感染症罹患で登校が困難な場合には、教員への事前の申し出によりハイブリッドにて受講することができる。

Limited permission for use

生成ＡＩの利用にあたっては『本学の教育における生成ＡＩの取扱いについて（学生向け）』の記載内容について留意すること。
この授業においては、以下の範囲において、生成ＡＩの利用を許可し、これ以外の範囲での利用は禁止する。
生成ＡＩの利用については担当教員の指示に従うこと。教員が認める範囲を超えて生成ＡＩを利用したことが判明した場合は、単位を認定しない、又は認定を取り消すことがある。生成ＡＩの出力した内容について、事実関係の確認や出典・参考文献を確認・追記することが重要である。また、生成ＡＩによる出力結果をそのまま課題・レポートとして提出してはならない。

＜利用可の範囲＞
講義中、ならびに自己学習時における理解の補助のための利用。

「基礎から学ぶ大学の化学」　梅本宏信編／植田一正・梅本宏信・平川和貴・山田眞吉　共著、培風館
「演習・基礎から学ぶ大学の化学」　梅本宏信編／伊藤省吾・植田一正・梅本宏信・神田一浩・新部正人・原田茂治・平川和貴・藤本忠蔵・宮林恵子・盛谷造右　共著、培風館

授業中に適宜紹介する。

【予習】授業に際して指示するテキストを事前読み込み（15ｈ）
【復習】講義内容の理解を深め定着させるためにテキストを読み直し（15ｈ）、「演習・基礎から学ぶ大学の化学」の演習問題の解答（30ｈ）

採用しない。

【成績評価の基準】
講義目的・到達目標に記載する能力（知識・技能、思考力、判断力、表現力）の到達度に基づき、S（90点以上）、A(80点以上)、B(70点以上)、C(60点以上)による成績評価のうえ単位を付与する。

【成績評価の方法】
定期試験にて成績を評価する。

定期試験は全体的な講評や模範解答をユニバーサルパスポートのクラスプロファイル機能を使って示す。

特になし。

該当しない