2023年度/1BJF009001 (公大) / (府大)

【木1】環境化学特論 （応用化学分野） <前期>

人間が日常的に直接接する環境の領域は大気層である。大気環境の化学の中心となる、(光) 化学反応を理解するために上で重要な物理化学・分子化学の基礎を培う科目である。大気環境を議論する上で必要不可欠な気相光化学・反応素過程について、量子化学・分子分光学・反応速度論・化学反応動力学の面から理解できること、および、これら気相光化学・反応素過程の大気環境化学における位置付けについて理解できることを目的とする。

担当教員氏名

定永 靖宗

科目ナンバリング

BJFAPC52005-J1 (公大) / TSAPC5814-M1 (府大)

授業管轄部署

工学研究科

授業形態

講義

開講キャンパス

中百舌鳥

開講区分

週間授業

科目分類

応用化学分野B群科目

配当年次

1年 (公大) / 1年 (府大)

注意: 配当年次は学部・学科によって異なる場合があるので、UNIPAで確認してください。

単位数

2単位 (公大) / 2単位 (府大)

注意: 実際の単位数は学部・学科によって異なる場合があるので、必ずUNIPAで確認してください。

到達目標

以下の項目を身につけることが到達目標である。 1. 量子化学の内容を復習し、気相の分子スペクトル、原子・分子の電子状態、気相の基本的な光化学過程を量子化学的な見地から説明することができる。 2. 気相反応速度論の内容について復習し、気相の化学反応過程をダイナミクスの面から説明することができる。 3. 大気中の代表的な(光)化学反応過程について、物理化学的な見地から説明することができる。

各授業回の説明

授業	授業内容	事前・事後の学習内容
第1回	講義ガイダンス、大気(光)化学概論	学部時に学んだ物理化学 (量子化学および反応速度論) の内容について予め概観しておくこと。
第2回	量子化学の復習	学部時に学んだシュレディンガー方程式、箱の中の粒子、量子力学の基礎について事前に復習しておくこと。
第3回	振動・回転スペクトルの基礎 (1)：回転スペクトル	学部時に学んだ極座標の概念、剛体回転子について事前に復習しておくこと。
第4回	振動・回転スペクトルの基礎 (2)：振動スペクトル	学部時に学んだ調和振動子について事前に復習しておくこと。
第5回	振動・回転スペクトルの基礎 (3)：非調和性および選択律	第3~4回の内容を復習しておくこと。
第6回	原子・分子の電子状態 (1)：水素・ヘリウム原子の電子状態	学部時に学んだ水素原子のシュレディンガー方程式について事前に復習しておくこと。
第7回	原子・分子の電子状態 (2)：多電子原子の電子状態	学部時に学んだ原子の電子状態について事前に復習しておくこと。
第8回	第７回までの授業内容の振り返り、中間試験	第7回までの講義内容の復習をしておくこと。
第9回	分子の電子状態	学部時に学んだ分子の電子状態について事前に復習しておくこと。
第10回	気相光化学過程の基礎	レーザーの発振原理について調べておくこと。第3～5回の講義内容について事前に復習しておくこと。
第11回	気相反応速度論の基本原理	学部時に学んだ基礎的な化学反応速度論について事前に復習しておくこと。
第12回	気相反応のダイナミクス (1)：衝突理論	衝突理論について調べておくこと。
第13回	気相反応のダイナミクス (2)：ボルツマン分布と分配関数	学部時に学んだ分子分配関数について事前に復習しておくこと。
第14回	気相反応のダイナミクス (3)：遷移状態理論	遷移状態理論について調べておくこと。
第15回	大気光化学	これまで講義で行った内容について事前に復習をしておくこと。
第16回	定期試験	講義全体の内容、特に第 9 回以降の内容について復習をしておくこと。

事前・事後学習の内容

授業の理解には予習・復習が不可欠である。Web 上に次回以降の授業で配布するプリントの PDF をアップロードしているので、予習として配布プリントの内容分を読み、授業で扱うトピックについて大まかなイメージをつかむようにすること。また、参考書や学域時に講義で使用した教科書等を用いて、シラバスに記載してある毎回の授業内容に対応する具体的な準備学習の内容について予め行っておくこと。復習としては、授業で配布したプリントを読み返して内容をしっかり理解するよう努めること。

成績評価方法

到達目標の１～３の達成度で成績評価を行う。合格 (C以上) となるためには１～３の項目について、内容を理解し、基本的な問題 (一般的な物理化学の教科書の演習問題レベル)が解けることが必要である。ただし、数式や数値等を暗記する必要はない。成績を評価する手段として、試験を用いる。成績評価に占める割合は試験を 100% とする。

履修上の注意

• 学部時に履修する物理化学、特に基礎的な量子化学と反応速度論の知識があることが望ましい。
• 一度配布した資料の再配布は行わないので、必要ならば授業支援システムから各自でダウンロードすること。
• 本講義の授業形式も含めた詳しい予定については、授業支援システムにアップロードする PDF 版のシラバスに記載する。
• その他詳細についても PDF 版のシラバスに記載してあるので、そちらのほうも合わせて参照のこと。

教科書

特に指定せず、担当者が適宜資料を配布する。

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参考文献

・ 朝倉化学体系８「大気反応化学」秋元肇著、朝倉書店 ・「量子化学」近藤保、真船文隆著、裳華房、など量子化学の教科書 ・「反応速度論」真船文隆、廣川淳著、裳華房、など反応速度論の教科書 ・「マッカーリ・サイモン物理化学（上）（下）」D. A. McQuarrie & J. D. Simon 著、千原秀昭、江口太郎、齋藤一弥訳　東京化学同人　など物理化学の教科書 ・「大学院講義 物理化学 第 2 版　I. 量子化学と分子分光学」染田清彦ら編　東京化学同人 ・「大学院講義 物理化学 第 2 版　II. 反応速度論とダイナミクス」幸田清一郎ら編　東京化学同人 ・“An Introduction to Chemical Kinetics” M. B. Wright, John Wiley & Sons. ・「大気化学入門」D. J. Jacob 著、近藤豊 訳、東京大学出版会 ・“Chemistry of the upper and lower atmosphere: Theory, Experiments, and Applications” B. J. Finlayson-Pitts and J. N. Pitts Jr.、Academic Press

オフィスアワー

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