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講義内容紹介（2008年度版）物理化学 I（量子化学） 物理化学 II 物理化学 IIIA 物理化学 IIIB 物理化学 IV 物理化学I（量子化学）（後期）化学量子論の基礎について講述する。水素原子を題材にして，量子力学の基礎について説明する共に，それに基づき，一般の多電子原子の電子構造，周期律表をいかに理解するかを論じる。
物理化学 II（熱力学）（後期）本講義では，熱力学及び統計力学の基礎を学ぶ。化学現象を理解するためには，個々の原子・分子の微視的な特徴を知ると共に，その集合体である巨視的な物質の振る舞いを考察することが必要となる。本講義の主題である熱力学及び統計力学は後者の巨視的な分子集合体の振る舞いを記述する簡潔な枠組みを与える。 本講義を通じて，巨視的な物質の性質を規定する基礎概念（温度・仕事・熱・エネルギー・エントロピー等）を理解し，さらにそれらの概念の特徴により導き出される理論体系，及びその物理化学的現象への適用の基礎を学ぶことを目的とする。 本講義で学ぶ熱力学及び統計力学は，実際の化学現象の考察の基幹をなす。実際の溶液の性質や化学反応への応用は，関連科目である「物理化学 IIIA（平衡・反応）」及び「物理化学 IV（反応動力学）」において詳細に学ぶことができる。また，関連科目「化学統計力学」においては，熱力学及び統計力学の詳細な理論体系を学ぶことができる。 また，熱力学及び統計力学の演習として関連科目「物理化学演習 I」が用意されており，本講義内容の理解の深化や計算法の習熟に役立つ。 簡単な講義内容を以下の通りである。括弧内にキーワードを示す。
物理化学 IIIA（平衡・反応）（前期）熱力学の原理が溶液，化学平衡，化学反応にどのように応用されるかを学習する。化学においては，溶質と溶媒からなる溶液の性質が重要になるが，こうした状態を如何に取り扱うのか。あるいは気体分子がどのように運動して化学反応を起こすかなどを，熱力学と統計力学を用いて記述する方法を学ぶ。
なお，物理化学IIまたはそれに準じる教科を履修していることが必須である。 物理化学 IIIB（分光・構造）（後期） 物理化学の中心的テーマである，構造・物性・反応のうち，本講義では分子の構造とダイナミックスを体系的に理解するための基礎と，これを明らかにするための様々な分光学の原理と実験手法を概説する。
本講義では，量子力学の基礎，化学結合論（物理化学I），及び基礎的数学は既習であることを前提とするが，授業と演習によっても適宜補う。 物理化学 IV（反応動力学）（前期）化学の3つの重要な領域（構造・物性・反応）の一つである「化学反応」について，以下の項目を中心として授業を行う。量子力学・分子構造・統計熱力学の基本知識を必要とするが，授業と演習によっても適宜補う。3年次または４年次の受講を勧める。
有機化学 IA （前期）有機化学とは何か？ 自然界や実社会とどのように結びついているのか？ まず，有機化学に興味を持ってもらいたい。有機化合物ができたり，他の物に変化したりする，いわゆる有機化学反応が起こるにはそれなりの理由がある。そういった反応の羅列ではなく，考える有機化学の基礎について講義する。教科書にはP.Y.Bruice「Organic Chemistry」（第5版）を用い，第1章から第5章まで講義するが，必要に応じて最近の論文から引用や参考プリントの配布を行う。 有機化学 IB （後期）有機化学IAに続いて，有機化学反応の基礎学力を身につける。有機化合物ができたり，他の物に変化したりする，いわゆる有機化学反応が起こるにはそれなりの理由がある。そういった反応の羅列ではなく，考える有機化学の基礎について講義する。教科書にはP.Y.Bruice「Organic Chemistry」（第5版）を用い，第6章から第9章まで講義するが，必要に応じて最近の論文から引用や参考プリントの配布を行う。 有機化学 II（前期）有機化学は有機化合物の科学であって，個々の有機化合物の性質や基礎的な有機反応についての系統的な知識を持つことは，有機化合物の理解にとって必須である。有機化合物は生体内にあって生物機能の全てを担っているが，本来これらを分子レベルで理解しようとする場合には有機化学は欠くことができない。生体有機分子以外にも我々の身の回りには数多くの有機化合物がある。有機化学II及び有機化学IIIでは，このように重要な有機化合物を理解するために，有機化合物の反応を体系化し，反応の形式や反応機構によって分類し，それぞれの反応について有機化合物の官能基に注目しながら順次整理して講義する。有機化学IIにおいては，カルボニル基，ヒドロキシル基，アミノ基のように最も基本的かつ重要な官能基の関与する反応や求核置換反応が中心となる。この講義は有機化学IIIに引き継がれ，両講義終了時には有機化合物の構造・反応・合成法など有機化学の基礎知識が修得できるようにする。有機化学II及び有機化学IIIでは教科書としてP.Y.Bruice著“Organic Chemistry (Third, Fourth, または Fifth Edition)”を使用するので，入手しておくことが望ましい。 有機化学 III（後期）有機化学IIに引き続いて，有機化学反応について体系的に講述する。本講義では，共役ジエンへの付加反応，芳香族性，親電子芳香族置換反応とその機構，求核芳香族置換反応，多環芳香族化合物，有機合成の考え方とデザイン，ラジカル反応，転位反応などを中心に解説する。本講義は有機化学IIと一体になっており，両者をともに履修することが好ましい。 有機化学 IV（有機ヘテロ原子化学論）（前期）前期前半の7回で講義する「有機へテロ原子化学論」を時任が担当，残り後半の6回で講義する「生体物質機能論」を中村が担当する予定。
本講義に先立ち有機化学I，IIおよびIIIの講義を全て履修している必要はないが，できればこれらを履修した上で受講することが望ましい。 無機化学 I（元素の化学）（後期）化学の基本となる“周期表”を中心に，元素の性質（電子状態，原子及びイオンの大きさ，イオン化エネルギー，電子親和力，電気陰性度など）について量子力学的に講述する。また，簡単な分子及び結晶の構造と化学結合について説明する。水及び非水溶液中における簡単な無機反応を取り上げ，その平衡及び酸化・還元，酸・塩基などについても講述する。 詳細はこちら ☆ オープンコースホームへ ☆ 授業表に戻る 無機化学 IIA（前期）無機化学の分野に含まれる化合物にしても化学反応にしても，その多様性には著しいものがある。本講義では典型元素の電子的性質やそれらの間の化学結合を支配する原理について説明し，それに基づいて様々な物質（金属・半導体結晶）の構造や電子物性について理解することを目的とする。 無機化学 IIB（後期）遷移元素を含む化合物は，狭義の無機化学の枠を遥かに超え，固体物理学・有機金属化学・生物無機化学など幅広い物質科学分野において，重要な研究対象となっている。本講義の目的は，これら遷移元素化合物の性質に関する基本的な知識・センスを修得することにある。そのために，典型元素化合物との相違及び遷移系列内での周期性に着目しつつ，開殻d軌道やf軌道に由来した化学結合の特徴，化合物の安定性と反応性，構造，磁性，熱物性などについて述べる。また，有機金属化合物，固体化合物などの重要なトピックスについても述べる。 無機化学 III（遷移金属化合物（錯体）の化学）（前期） 3d遷移金属化合物は，自然界に生物無生物を問わず広く存在し，学術的な研究や材料としての利用の歴史は長い。しかし，近年の銅酸化物における高温超伝導の発見と，それを契機とした多くの新物質の発見や電子論の新展開に象徴されるように，我々の3d遷移金属化合物についての理解は不十分であり，未開拓の物性・機能もまだまだ眠っているものと思われる。 物性化学 I（固体物性化学）（前期）固体結晶が示す様々な性質（物性）を，熱力学ないしは量子論・原子論的立場から講述する。主な内容は，平衡状態図論，結晶構造論と構造因子，結晶の不完全性（格子振動，格子欠陥），結晶中の原子の運動（拡散），相転移熱力学などである。 詳細はこちら ☆ オープンコースホームへ ☆ 授業表に戻る 物性化学 II（固体物性論）（後期）固体結晶が示す様々な性質を，簡単な電子論的立場から講述する。主な内容は，固体中の化学結合，固体の電気的性質・熱的性質・磁気的性質などである。 生物化学 IA（前期）生体において生命の基本単位である細胞の概要を広く理解 することを目的とする。 特に，細胞が食物からエネルギーを得るしくみ，呼吸や光合成でのエネルギー生産について学ぶことで，細胞内におけるエネルギーの変換メカニズムに関する理解を深める。教科書を用いず教員のそれぞれの細胞に関するテーマに基づいて講義する。 生物化学 IB（後期）生物が生命維持に必要な生体内の化学反応のメカニズムを知るために，細胞内ではたらく生体（高）分子について，それらの構造に基盤をおいて理解することを目的とする。生体内化学反応のほとんどをつかさどっているタンパク質は，ある一定の立体構造を保つことでその機能が発現される。したがって，その構造を知ることは，どのように機能を発現させるかを知る上で非常に重要である。まず，生体高分子を形成するアミノ酸，ペプチド，糖，塩基，ヌクレオチドなどの基本的単位の構造や性質を学んだ上で，さらに複雑なタンパク質やその複合体，あるいは核酸の構造の基本的なしくみを理解する。タンパク質の立体構造の形成が，酵素反応をはじめとする生体内反応や細胞内の情報伝達において，どのようにして各々のタンパク質に固有の機能を生み出すのかということを学ぶ。平成18年度までの「生物化学Ｉ」を継承した講義内容である。 生物化学 II（前期）現在の生物学・生化学の基礎となっている遺伝の分子機構および遺伝子の発現とその制御のメカニズムを中心に，DNA，RNA，タンパク質それぞれのレベルで解説する。分子生物学・生化学研究，バイオテクノロジーの研究に用いられている遺伝子操作実験の手法とその用法について，最新の技術を含め解説する。生物化学 I を受講していることを前提に，基本的事項の解説から始め，最先端の研究のいくつかについて実例をあげて解説する。 生物化学 III（後期）生命は遺伝子→遺伝子産物（タンパク質）→機能的複合体→細胞→組織・器官→個体と言う階層構造でとらえることができる。一次元的な遺伝情報が如何にして，空間軸・時間軸に展開されて，立体構造や形態の形成と消長が制御されるのかと言う生物学の根本的な問いを背景に，現代の細胞生物学の最先端の課題をいくつかとりあげる。タンパク質の細胞内でのダイナミックな動態について，高次構造の形成から，細胞内での配置，細胞膜への組み込みや細胞内小器官の形成の諸問題や細胞周期の制御などを含め，細胞を構築する仕組みを学ぶことを目的とする。 ケミカル・バイオロジー（前期）DNAの構造，配列決定法，化学合成法，化学反応性，損傷のもたらすインパクトについて分子レベルで議論し，最新のケミカルバイオロジーの方法論による遺伝子機能の制御について紹介する。 分析化学 I（前期）分析化学の基礎となる化学分析（化学的手法に基づく定性と定量）について講述する。水溶液内化学平衡の定量的取り扱いに重点を置く。 教科書：宗林由樹，向井浩「基礎分析化学」（サイエンス社） 分析化学 II（後期）物質科学の研究対象試料における元素や分子の構成比率，立体構造，分子の微視的環境などを決定，推定する上で必須となる機器分析法の基礎知識と応用法について講述する。 主に分子振動分光分析，核磁気共鳴法， X線を用いた分析法，質量分析法を扱う。 化学数学（前期）群論とフーリエ変換微分方程式などの講義を行う。化学の分野で用いられる色々な数学を理解する上での基礎となる重要な部分を取り上げ，解説を行う。数学的厳密さよりも，直感的分かり易さを目指し，多くの知識を前提とせずに講述する。 量子化学 I（前期）化学結合の理論について講述する。原子価結合理論と分子軌道理論の基礎的事項について説明すると共に，それらに基づき，２原子分子，多原子分子の化学結合と構造について論じる。更に，共役化合物に対するヒュッケル分子軌道に基づき分子の性質を論じる。
量子化学 II（後期）分子の電子状態理論の基礎について講述する。主に，電子間の相互作用を平均場で扱うハートリー・フォック模型について説明をおこない，更に，群論と量子化学，化学反応性の理論についても論じる。余裕があれば，分子軌道計算の演習もおこなう。
有機化学演習（前期）２回生向きの講義である有機化学Iと３回生向きの講義である有機化学IIおよびIIIで学習した内容の復習および応用を目的とした演習を行う。教科書（P.Y.Bruice著“Organic Chemistry”）の章末問題を中心に適切な問題を追加した演習問題を教室で解答してもらい、それに対し講評および補足説明を行う。 物理化学演習II（前期）主に前年度の物理化学（量子化学）A,Bの講義内容に対応する演習である。波動関数などの量子化学の基礎，原子や分子の電子構造，分子軌道法の簡単な応用について，あらかじめ配布した問題に解答してもらい，それに対する公表および補足説明をおこなう。 計算機化学演習（前期）本演習では，京都大学学術情報メディアセンターの教育用計算機システムを用いて，計算機実験の基礎を実習する。まず計算機システム（Linux）の基本的な使い方及びFortranプログラミングの基礎を学び，それを用いて分子動力学シミュレーションの課題を実行する。 受講者は予め教育用計算機システムの利用登録をしておく必要がある。（ http://www.iimc.kyoto-u.ac.jp/services/ecs/，電話075-753-9000） 物理化学演習I（後期）「物理化学II」及び「物理化学IIIA」の講義内容に対応した演習である。熱力学，化学平衡，溶液論，化学反応速度論，及び統計熱力学の基礎問題についての演習を行う。あらかじめ配布した問題について解答してもらい、それに対する講評及び補足説明を行う。 無機・物性化学演習（後期）無機化学I，IIA，IIB，物性化学I，IIの講義内容に対応して，それぞれの講義の担当教員がリレー式に順を追って担当し，演習を毎週行う。周期律表の元素やその化合物の化学，遷移金属やその錯体の化学といった無機化学の基礎を修得し，無機固体及び有機固体の物性化学として大切な，相平衡，結晶構造，格子欠陥，原子の運動，熱力学などの固体物性化学の基礎，固体中の化学結合や電気的・熱的・磁気的性質といった固体電子論の基礎を修得することを目的とする演習である。 生物化学演習（後期）生物化学IA,IB，II，III，ケミカル・バイオロジーの講義内容，あるいはこれらに関連が深いことに関する演習を行う。また，生物化学の実験における実験計画の立て方，実験手法，実験結果の解釈の仕方などについて概説する。内容は，DNA組み換え技術，遺伝子発現の制御，タンパク質生合成，タンパク質結晶学，及びケミカル・バイオロジーの手法などを含む。 物理化学演習III（前期）物理化学演習IおよびIIの内容を踏まえてさらに発展的な演習を行う。分子運動（振動・回転）の量子力学、分子分光学、基本的な分子の電子状態、熱的環境下に置かれた分子集団の統計的振舞いなどについて、あらかじめ配布した問題に解答してもらい、それに対する補足説明を行う。 化学統計力学 （後期）化学現象は多数の原子，電子，分子が介在する多体効果が本質的に重要である。このような多体系が持つ統計性を利用し，現象を解析する学問分野が統計力学であり，そこから派生される多様な状態マクロ的に扱うのが熱力学である。本講では化学現象や生物現象を解析するという実践的な立場から統計力学の理念を説き，そこから派生されるエントロピーや化学ポテンシャルなどの概念を説明する。統計力学には量子効果が本質的にかかわっており，量子力学とのかかわりを説き，さらには揺動散逸理論など非平衡系の統計力学へと議論を発展させる。
化学実験（通年）本実験は週３日，月曜日から水曜日までの午後１：００より５：００まで行う。前期Ａ実験は，化学の基礎実験で，実験の基本操作，物質の取り扱い方などの実習を行う。後期のＢ（有機化学），Ｃ（生物化学），Ｄ（物理化学・物性化学）実験では，前期のＡ実験の基礎の上に，少し程度の高い実験を行う。Ｂ，ＣあるいはＤを履修する場合には，Ａの単位取得が必要である。 前期Ａ実験は一括7単位。後期のＢ実験(3単位)，Ｃ実験(1単位)，Ｄ実験(3単位)の単位は分割して取ることもできる。ただし化学を志望する学生は，ＡＢＣＤ全てを取ることを推奨する。 なお，化学実験を履修する上で化学実験法講義を履修することが望ましい。
化学実験法講義I（前期）本講義では化学実験を行うために必要な安全の知識，薬品・器具の取り扱いを解説するとともに，実験のデータを処理する際に必要な誤差論などについて講義する。 参考書 化学同人編集部：「実験を安全に行うために」（化学同人） 化学実験法講義II（後期）下記の項目に示すように、(1)装置の設計・製作のための材料についての基礎知識、(2)諸物性計測・制御のためのエレクトロニクス技術、そして(3)実験データの整理・解釈と実験の設計のために必要な統計の基礎知識について、できるだけ予備知識を要しない平易な形で紹介する。
現代化学セミナー（１、２回生対象）（前期、後期）学生諸君が高校の化学教育で受ける化学のイメージと現代の化学の第一線の研究の間には大きなギャップがある。このギャップを埋め、現代化学の現状と面白さを伝えることができるよう、教官と親しく接触できるゼミ形式で、半期ごとのテーマで各分野の基本的な論文や テキストの輪読を行う。本年度は次の2つの内容で行う。 前期 本セミナーでは、生体高分子であるタンパク質分子に注目し、この分子がどのようにして生命活動を制御しているのかを紹介する。特に最近は、多種類のタンパク質分子の立体構造が解析されており、これらの構造を基にして様々な生命活動が化学反応の集大成として理解されつつある。このような話題を簡単な英語文献の講読も取り入れながら紹介する。 後期 化学物質や化学的な考え方は、社会の中で実際にどのように使われているのだろうか。また、身近な物質や材料を化学の目で詳細に分析する手法は、どのようなものか。エネルギー、水、ポリマーを題材として、社会の中で生きた姿の化学を知ることを目標として、米国化学会の高校生向け英語テキストを輪読する形で、セミナーを進める。 現代化学入門AB（前期・後期）現代の化学の研究は、物理学・生物学と境界を接する広い領域で行われており、高校や大学初年級の教育で学生の受ける化学のイメージとの間に大きなギャップがある。本講義では、このギャップを埋め、化学の研究の現状と面白さを伝えるため、具体的なテーマについてオムニバス形式で、研究の現状、最新の成果などを平易に解説する。 低温科学A（前期）B（後期）低温研究の発展にともなって、物理学・化学・生物学・工学・医学・農学などの分野でも大きな進歩がもたらされてきた。この講義は、低温科学についての高校教育と大学の専門教育の間のギャップを埋め、 学生諸君に低温研究に対する理解を深めてもらうための入門的基礎講義である。 低温科学 B（後期）低温研究の発展にともなって、物理学・化学・生物学・工学・医学・農学などの分野でも大きな進歩がもたらされてきた。この講義は、低温科学についての高校教育と大学の専門教育の間のギャップを埋め、 学生諸君に低温研究に対する理解を深めてもらうための入門的基礎講義である。 |
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