【物質科学Ⅰ】
(Material Science I)
[物理学科 3群 必修 科目(配当年次: 第2学年 ) ]
 
単  位:2単位 単位認定者: 金本明彦 教員免許取得のための必修科目
授業期間: 前期  15コマ 科目分担者: 科目:教科に関する科目(中・高 理科)
授業形態: 講義  週1コマ 施行規則に定める科目区分:物理学
 
授業の目的

生体物質を対象とした科学を教授するためには、原子軌道、分子軌道、電子状態、分子間力、分子運動などの概念が、種々の議論の基礎となる。本講義は、これら生命科学を研究するために必要な概念の一部を、早い時期にしっかり把握させようとするものである。

教育内容

分子の構造式を見ただけで、その立体構造、分子内の電荷の偏り、分子内振動の概要、および分子間に働く力が類推でき、その結果としてその分子集合体から構成される物質の性質をも類推できるよう、原子の電気陰性度の考え方と使い方や分子内振動のとらえ方を教授し、これらの事項が生命現象の理解にどのような形で関わっているのかを理解する。

教育方法

一回目の講義以降は、事前にプリントを配布するので、そのプリントに沿って教科書の内容を説明する。
重要な概念がどのように使えるかを、できるだけ具体的に紹介し、強い動機づけとする。

 
講義内容(シラバス)
項  目 担当者 授業内容

1回

量子の考え方と最も簡単な波動関数

金本

電子の波動性と光の粒子性およびエネルギーの量子化
一次元の箱の中の粒子とその波動関数

2回

水素原子の波動関数

金本

クーロン力で束縛されて量子化された電子の軌道の形と量子数

3回

二原子分子の分子軌道

金本

結合性軌道と反結合性軌道
HOMOとLUMO

4回

多原子分子の形

金本

混成軌道と分子の立体構造

5回

生体分子の化学結合とその立体構造と特性

金本

σ結合とπ結合  電子の非局在化  ペプチド結合  蛋白質側鎖 

6回

分子内電子分布の偏り

金本

周期律表の見方 元素の電気陰性度  電気双極子モーメントと
分極率  誘電分散

7回

分子間力Ⅰ

金本

主に分散力について

8回

分子間力Ⅱ

金本

電荷の偏りを持った分子の分子間力  水素結合  溶媒和

9回

分子間力Ⅲ

金本

物質の相溶性、沸点と融点

10回

液晶の定義と性質

金本

分子間力のバランスによる液晶相の発現
液晶の特性と光学応用の基礎

11回

分子の対称性Ⅰ

金本

対称性と対称操作 対称操作の行列表現

12回

分子の対称性Ⅱ

金本

分子の持つ対称性と点群

13回

分子内振動Ⅰ

金本

基準振動について

14回

分子内振動Ⅱ

金本

生体分子の分子内振動

15回

まとめ

金本

全体の確認と復習

 
到達目標

分子の構造式を見ただけで、その立体構造、分子内の電荷の偏り、分子内振動の概要、および分子間に働く力が類推でき、その結果としてその分子集合体から構成される物質の性質をも類推できるよう、原子の電気陰性度の考え方と使い方や分子内振動のとらえ方を理解する。また、これらの事項が生命現象の理解にどのような形で関わっているのかを理解する。

評価基準

定期試験の結果で評価するが、授業と授業内演習への積極的参加は加点対象とする。欠席は減点対象とする。

準備学習
(予習・復習)

プリントを二回目以降は予め配布しておくので、予習、復習が十分できているか確認するために、頻繁に演習を行う。

 
  (書  名) (著者名) (出版社名) (定価)
教科書 プリント配布
参考書 生命科学のための物理化学(下) Eisenberg & Crothers 培風館 3,786円