【分子構造学II】 [物理学科 3群 B選択 科目(配当年次: 第3学年 ) ]
[化学科 3群 A選択 科目(配当年次: 第3学年 ) ]
[生物科学科 3群 B選択 科目(配当年次: 第3学年 ) ]
 
単  位:2単位 単位認定者: 松沢英世
授業期間: 後期  15コマ 科目分担者: 笠原康利
授業形態: 講義  週1コマ
 
教育目標

多様な物質を理解するために不可欠な孤立分子、および分子集合体がどのような構造上の特徴をもち、そこに分子の性質、分子集合体の性質がどのように反映されているか、また、分子の構造情報はどのようにして得られるかについて学ぶ。

教育内容

前半は、分子の構造や性質を調べる手段としての分子分光学の基礎を振動分光学、電子スペクトルを中心に講義する。後半は回折法の原理および結晶構造解析より得られる情報について講義する。

教育方法

基本的には配布プリントに沿った板書による講義を行うが、映像を用いた補足説明やレポート課題の解答解説の際、パワーポイントを用いた解説も行う。

 
講義内容(シラバス)
項  目 担当者 授業内容

1回

分子のポテンシャルと分子振動

松沢

調和ポテンシャルと振動波動関数(エルミート多項式)について学ぶ。

2回

分子振動と結合エネルギー

松沢

非調和ポテンシャルと分子の解離極限について学び、振動分光学からどのようにして分子の結合エネルギーが求められるかを学ぶ。

3回

分子の対称性

松沢

分子がもつ形状は、分子がもつどのような対称操作(要素)によって特徴づけられるかを学ぶ。

4回

分子の対称性と点群 (1)

松沢

分子の対称性を調べ、「点群」へ帰属する方法を学ぶ。

5回

分子の対称性と点群 (2)

松沢

点群の指標表は何を表しているのか、既約表現とその見方について学ぶ。

6回

分子の基準振動と対称性

松沢

分子の基準振動と対称性(既約表現)の決定方法について学ぶ。

7回

分子の基準振動と振動分光学

松沢

赤外線吸収とラマン散乱の選択則と交互選択則について理解する。

8回

分子の対称性と分子軌道

松沢

分子の対称性と分子軌道の対称性について学び、対称化軌道の作成について理解する。

9回

分子の対称性と電子スペクトル

松沢

電子スペクトルの遷移の選択則を軌道の対称性に基づいて理解する。

10回

分子振動と電子遷移

松沢

対称性の上で禁制である電子遷移が、振電相互作用によって許容されるメカニズムを理解する。

11回

回折法と結晶構造

笠原

回折法と分光法、回折法の基礎、単位格子、晶系、空間群について学ぶ。

12回

結晶構造解析(Ⅰ)

笠原

格子定数の決定方法について学ぶ。

13回

結晶構造解析(Ⅱ)

笠原

回折強度の測定によってどのように原子座標が決定出来るのかについて理解する。

14回

結晶構造情報

笠原

結晶構造解析からどのような情報が得られるかについて学ぶ。

15回

物質波の回折、気体・溶液散乱

笠原

電子線回折・中性子回折、気体・液体・結晶の回折法と得られる情報の異同について学ぶ。

 
到達目標

分子構造はどのような特徴をもつか、それは対称性に基づきどのように整理できるかを知る。また、分子の構造や分子の性質を調べる手段としての分子分光学、結晶学を実践的に理解する。

評価基準

評価は、レポート課題の提出状況、筆記試験の成績によって総合的に判断する。なお、欠席は減点する。

準備学習
(予習・復習)

学習内容の理解を確実なものにするため、随時、レポート課題を出すので、可能な限り自力で解いて講義の復習に役立ててほしい。

その他

分子の対称性(点群)、結晶の対称性(空間群)を理解するには、分子中の原子や結晶中の分子を三次元的に捉えるとともに、点群、空間群で扱う記号や規則にも慣れる必要があります。講義にはしっかり出て、レポートは自分の力で解いてみることはもちろんですが、それでも解らないところは、そのままにせず、速やかに質問をしにきてください。

 
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