理工学研究科Graduate School of Science and Engineering
PCE500Y1（プロセス・化学工学 / Process/Chemical engineering 500）コンピュータ利用化学特論Computer Aided Chemistry
山田 祐理Yuri YAMADA
授業コードなどClass code etc
| 学部・研究科Faculty/Graduate school | 理工学研究科Graduate School of Science and Engineering |
| 添付ファイル名Attached documents | |
| 年度Year | 2022 |
| 授業コードClass code | YB527 |
| 旧授業コードPrevious Class code | |
| 旧科目名Previous Class title | |
| 開講時期Term | 秋学期授業/Fall |
| 曜日・時限Day/Period | 木1/Thu.1 |
| 科目種別Class Type | |
| キャンパスCampus | 小金井 |
| 教室名称Classroom name | 各学部・研究科等の時間割等で確認 |
| 配当年次Grade | |
| 単位数Credit(s) | 2 |
| 備考（履修条件等）Notes | |
| 実務経験のある教員による授業科目Class taught by instructors with practical experience | |
| カテゴリーCategory | 応用化学専攻 |
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Outline (in English)
(Course outline)
This course deals with techniques to understand, consider and solve basic subjects of chemistry through using Wolfram Mathematica. It also enhances learning how to visually perceive subjects using Mathematica's advanced graphic functions.
(Learning Objectives)
Students will acquire an understanding of
-- the basics of using Mathematica,
-- how to use Mathematica to deal with a variety of chemistry problems, and
-- how to create the appropriate graphs and diagrams for the characteristics of the problem.
(Learning activities outside of classroom)
The problems dealt with in class are very basic in chemistry, so it should not be necessary to review them. Students should be refer to this syllabus and review if necessary.
As for Mathematica, you will learn new usages and functions in each lesson, so practice enough so that you can use it naturally from the next time onwards.
(Grading Criteria /Policy)
Grading will be decided based on the submission status and answer status of the assignments (100 %).
授業で使用する言語Default language used in class
日本語 / Japanese
授業の概要と目的（何を学ぶか）Outline and objectives
数式処理ソフトWolfram Mathematicaを用い，化学のさまざまな問題について理解・考察・解決する手法を学ぶ。特に，Mathematicaの高度なグラフィック機能を活用し，問題を視覚的に捉える方法を身に付ける。
到達目標Goal
・Mathematicaの基本的な使い方を身に付ける。
・Mathematicaを利用して，化学のさまざまな問題に対応することができる。
・問題の性質に対応して，それに相応しい形式でグラフや図を作成することができる。
この授業を履修することで学部等のディプロマポリシーに示されたどの能力を習得することができるか（該当授業科目と学位授与方針に明示された学習成果との関連）Which item of the diploma policy will be obtained by taking this class?
ディプロマポリシーのうち、「DP1」「DP2」「DP3」に関連
授業で使用する言語Default language used in class
日本語 / Japanese
授業の進め方と方法Method(s)（学期の途中で変更になる場合には、別途提示します。 /If the Method(s) is changed, we will announce the details of any changes. ）
MathematicaがインストールされたPCを持ち込むことを前提として授業を進める(PC教室等が使える場合はその限りではない)。
Mathematicaは使ったことのない者も多いだろうから，まずは数学ソフトとしてのMathematicaの基本的な使い方を学ぶ。
その後，化学のさまざまな問題について，Mathematicaを用いた解法例を紹介する。
2〜3回ごとに，それまでの講義内容に沿った実習を各自で行う。実習課題は，学習支援システムを用いて数日内に提出する。
提出された課題については，締切後に授業内でフィードバックを行う。
アクティブラーニング（グループディスカッション、ディベート等）の実施Active learning in class (Group discussion, Debate.etc.)
なし / No
フィールドワーク（学外での実習等）の実施Fieldwork in class
なし / No
授業計画Schedule
授業形態/methods of teaching：対面/face to face
※各回の授業形態は予定です。教員の指示に従ってください。
第1回[対面/face to face]：Mathematicaの使い方(1)
変数の扱い，集合とリスト，数値計算，数式計算，組み込み関数，関数定義，グラフプロット
第2回[対面/face to face]：Mathematicaの使い方(2)
方程式の解法，関数近似，微分・積分
第3回[対面/face to face]：気体の状態方程式(1)
物理量と単位の扱い，完全気体の状態方程式，virial状態方程式，非線形近似
第4回[対面/face to face]：気体の状態方程式(2)
van der Waals状態方程式 ほか
第5回[対面/face to face]：化学熱力学一般
数学的取扱いを主に
第6回[対面/face to face]：純物質の相平衡(1)
実在気体の状態方程式と気液相境界
第7回[対面/face to face]：純物質の相平衡(2)
気液相境界の関数近似，Antoineの式，Clausius-Crapeyronの式
第8回[対面/face to face]：二成分系の相平衡
理想溶液と実在溶液の沸点図
第9回[対面/face to face]：水の物性と電離平衡
水の密度およびイオン積の温度や圧力による変化
第10回[対面/face to face]：酸塩基平衡と滴定曲線
強酸-強塩基系，弱酸-強塩基系の滴定曲線のプロット
第11回[対面/face to face]：量子論(1)
黒体放射に関するPlanckの式
第12回[対面/face to face]：量子論(2)
Schrödinger方程式と波動関数の基本的性質
第13回[対面/face to face]：量子論(3)
水素類似原子の波動関数の三次元プロット
第14回[対面/face to face]：分子や結晶の構造の可視化
Mathematicaのグラフィック機能の化学への応用
授業時間外の学習（準備学習・復習・宿題等）Work to be done outside of class (preparation, etc.)
【本授業の準備・復習時間は、各４時間を標準とします。】授業内で扱う問題自体は，化学としてはごく基本的なものであるから，特に復習の必要はないはず。当シラバスを参照して，必要なら再確認しておくこと。
Mathematicaについては，毎回のように新たな用法・機能を学ぶので，充分に練習して次回以降は自然に使えるようにしておくこと。
テキスト（教科書）Textbooks
特に使用しない。講義資料として用いるMathematicaファイル等は，授業前日までに学習支援システムを通して配布する。
参考書References
Mathematicaの基本操作を学ぶなら，入門書を入手して，それに沿っていろいろと「遊んで」みることが手っ取り早い。ただし，発行が古い書籍は，当時(まで)のバージョンにしか対応していないので注意。本シラバス執筆時点(2022年1月)で，最新バージョンは「13.0.0.0」。
成績評価の方法と基準Grading criteria
課題の提出状況および解答状況から評価する(100 %)。
学生の意見等からの気づきChanges following student comments
学生が実際にMathematicaを触ってみて，その有用さに気付けるような授業・実習を提供する。
学生が準備すべき機器他Equipment student needs to prepare
MathematicaがインストールされたPCを毎回持参すること(PC教室等が使える場合はその限りではない)。
そのほかに関数電卓があると，なにかと便利である。
その他の重要事項Others
Mathematicaは，初回授業開始までに必ずインストールを済ませておくこと。大学の貸与ノートPCや研究室備品(大学資産)のPCには，大学のライセンスでインストール可能である。
なお，MathematicaのインストールファイルはGB単位の大きさで，インストール作業にはかなり時間がかかることを予め注意しておく(直前にやろうとしても間に合わない)。