GATE化学シラバス

セクション/ユニット	トピック
Section A	Physical Chemistry
ユニット1	構造
ユニット2	平衡
ユニット3	動力学
ユニット4	表面と界面
Section B	Inorganic Chemistry
ユニット1	主なグループ要素
ユニット2	遷移元素
ユニット3	ランタニドとアクチニド
ユニット4	有機金属
ユニット5	放射能
ユニット6	生物無機化学
ユニット7	固体
ユニット8	分析の機器的方法
Section C	Organic Chemistry
ユニット1	立体化学
ユニット2	反応機構
ユニット3	有機合成
ユニット4	ペリ環状反応と光化学
ユニット5	複素環式化合物
ユニット6	生体分子
ユニット7	分光法

コースシラバス

Section A: Physical Chemistry

Unit 1: Structure

• 量子力学の仮説

• 時間依存および時間非依存のシュレーディンガー方程式

• 生まれた解釈

• 箱の中の粒子

• 調和振動子

• 剛体回転子

• 水素原子：原子軌道

• 多電子原子：軌道近似

• 変動と一次摂動技術

• 化学結合：原子価結合理論とLCAO-MO理論

• ハイブリッド軌道

• LCAO-MOTのH2 ₊、H ₂およびその他の等核二原子分子、HF、CO、NOなどの異核二原子分子、および単純な非局在化π電子系への応用

• ハッケル近似とその環状π電子システムへの応用

• 対称要素と操作

• 点群と指標表

• 二原子および多原子分子の回転、振動、電子およびラマン分光法の選択規則の起源

• アインシュタイン係数

• 遷移モーメント積分とモル吸光係数および振動子強度との関係

• 核磁気共鳴の基本原理：核g因子、化学シフト、核結合

Unit 2: Equilibrium

• 熱力学の法則
• 標準状態
• Thermochemistry
• 熱力学的関数とそれらの関係-
  • ギブズヘルムホルツとマクスウェルの関係
  • ファントホッフ方程式
• 自発性と平衡の基準
• 絶対エントロピー
• 部分モル量
• 混合の熱力学
• 化学ポテンシャル
• フガシティー、活動および活動係数
• 化学平衡
• 平衡定数の温度と圧力への依存性
• 非理想的なソリューション
• イオンの可動性と伝導性
• デバイ-ヒュッケル制限法
• デバイ・ヒュッケル・オンサーガー方程式
• 標準電極電位と電気化学セル
• 電位差測定および導電率測定による滴定
• フェーズルール
• クラウジウスクラペイロン方程式
• 1つのコンポーネントシステムの状態図：CO ₂、H ₂ O、S
• 2成分システム-
  • 気液系
  • 液液系
  • 固液系
• 分別蒸留
• 共沸混合物および共沸混合物
• 統計熱力学-
  • ミクロカノニカルおよびカノニカルアンサンブル
  • ボルツマン分布
  • 分配関数
  • 熱力学的特性

Unit 3: Kinetics

• 遷移状態理論−
  • アイリングの式
  • 熱力学的側面
• ポテンシャルエネルギー曲面と古典的な軌道
• 初歩的、並行的、反対的、連続的な反応
• 定常状態近似
• 複雑な反応のメカニズム
• 単分子反応
• 重合と酵素触媒作用の動力学
• 高速反応速度論：緩和法と流動法
• 光化学的および光物理的プロセスの動力学

Unit 4: Surfaces and Interfaces

• 物理吸着と化学吸着
• Langmuir、FreundlichおよびBET等温線
• 表面触媒作用：Langmuir-Hinshelwoodメカニズム
• 表面張力、粘度
• Self-assembly
• コロイド、ミセル、高分子の物理化学

Section B: Inorganic Chemistry

Unit 1: Main Group Elements

• 水素化物、ハロゲン化物、酸化物、オキソ酸、窒化物、硫化物–形状と反応性

• ボラン、カルボラン、シリコーン、ケイ酸塩、窒化ホウ素、ボラジン、ホスファゼンの構造と結合

• 炭素の同素体

• 希ガス、擬ハロゲン、およびハロゲン間化合物の化学

• 酸塩基の概念

Unit 2: Transition Elements

• 配位化学-

  • 構造と異性

  • 結合理論（VBT、CFT、およびMOT）

• さまざまな結晶場のエネルギー準位図、CFSE、CFTの応用、ヤーン・テラー歪み

• 遷移金属錯体の電子スペクトル-

  • 分光項記号

  • 選択規則

  • オーゲル図

  • 電荷移動スペクトル

• 遷移金属錯体の磁気特性

• 反応機構-

  • 速度論的および熱力学的安定性

  • 置換とレドックス反応

Unit 3: Lanthanides and Actinides

• Recovery
• 周期表
• スペクトルプロパティ
• 磁気特性

Unit 4: Organometallics

• 18-電子ルール
  • metal-alkyl
  • metal-carbonyl
  • 金属-オレフィンおよび金属カルベン錯体
  • metallocenes
• 有機金属錯体の流動性
• 有機金属反応の種類
• 均一系触媒作用-
  • Hydrogenation
  • Hydroformylation
  • 酢酸合成
  • メタセシスとオレフィン酸化
• 不均一系触媒作用-
  • フィッシャー・トロプシュ反応
  • チーグラー・ナッタ重合

Unit 5: Radioactivity

• 崩壊プロセス
• 放射性元素の半減期
• 核分裂と核融合のプロセス

Unit 6: Bioinorganic Chemistry

• イオン（Na ⁺およびK ⁺）輸送
• 酸素結合
• 輸送と利用
• 電子移動反応
• 窒素固定
• −を含む金属酵素
  • Magnesium
  • Molybdenum
  • Iron
  • Cobalt
  • Copper
  • Zinc

Unit 7: Solids

• 結晶系と格子
• ミラー飛行機
• クリスタルパッキング
• 結晶欠陥
• ブラッグの法則
• イオン結晶
• AX、AX2、ABX3タイプの化合物の構造
• Spinels
• バンド理論
• Metals
• Semiconductors

Unit 8: Instrumental Methods of Analysis

• 紫外可視分光光度法
• NMRおよびESR分光法
• 質量分析
• GCおよびHPLCを含むクロマトグラフィー
• 電気分析法-
  • Polarography
  • サイクリックボルタンメトリー
  • イオン選択性電極
• 熱分析法

Section C: Organic Chemistry

Unit 1: Stereochemistry

• キラル中心の有無にかかわらず有機分子のキラリティーとそれらの絶対配置の決定

• 複数の立体中心を持つ化合物の相対的な立体化学

• ホモトピー、エナンチオトピー、ジアステレオトピーの原子、グループ、面

• 立体選択的および立体特異的合成

• 非環式および環式化合物の立体配座解析

• 幾何異性

• 構成およびコンフォメーションの影響、および反応性と選択性/特異性に対する隣接グループの参加

Unit 2: Reaction Mechanisms

• 基本的なメカニズムの概念-

  • 速度論的制御と熱力学的制御

  • ハモンドの仮説とカーティン-ハメットの原理

• 生成物、中間体、同位体標識の同定を通じて反応メカニズムを決定する方法

• 求核性および求電子性置換反応（芳香族および脂肪族の両方）

• 炭素-炭素および炭素-ヘテロ原子（N、O）の多重結合への付加反応

• 脱離反応

• 反応性中間体-

  • Carbocations

  • Carbanions

  • Carbenes

  • Nitrenes

  • Arynes

  • フリーラジカル

• 電子不足原子を含む分子再配列

Unit 3: Organic Synthesis

• 以下のクラスの化合物を含む合成、反応、メカニズムおよび選択性-

  • Alkenes

  • Alkynes

  • Arenes

  • Alcohols

  • Phenols

  • Aldehydes

  • Ketones

  • カルボン酸

  • Esters

  • Nitriles

  • Halides

  • ニトロ化合物

  • アミンとアミド

• 有機合成におけるMg、Li、Cu、B、Zn、およびSiベースの試薬の使用

• カップリング反応による炭素-炭素結合の形成-Heck、Suzuki、Stille、Sonogoshira

• 多段階合成の概念-

  • 逆合成分析

  • 戦略的な切断

  • シントンおよび合成同等物

• 極性変換反応性–ホルミルおよびアシルアニオン同等物

• 有機合成における選択性–化学、位置、立体選択性

• 官能基の保護と脱保護

• 不斉合成の概念–分解（酵素を含む）、非対称化、およびキラル補助剤の使用

• エノラート（ホウ素エノラートを含む）、エナミン、およびシリルエノールエーテルを介した炭素-炭素結合形成反応。

• マイケル付加反応

• C = O基への立体選択的付加（CramおよびFelkin-Anhモデル）

Unit 4: Pericyclic Reactions and Photochemistry

• 電子環状、環状付加およびシグマトロピック反応
• 軌道相関-FMOおよびPMO処理
• アルケン、アレーン、カルボニル化合物の光化学
• 光酸化と光還元
• ジ-π-メタン再配列、バートン反応

Unit 5: Heterocyclic Compounds

• Structure
• Preparation
• フランの性質と反応
• Pyrrole
• Thiophene
• Pyridine
• Indole
• Quinolone
• Isoquinoline

Unit 6: Biomolecules

• Structure
• 単糖類と二糖類の特性と反応
• アミノ酸の物理化学的性質
• ペプチドの化学合成
• タンパク質の構造的特徴
• 核酸
• Steroids
• Terpenoids
• Carotenoids
• Alkaloids

Unit 7: Spectroscopy

• 有機分子の構造決定におけるUV-可視、IR、NMRおよび質量分析の応用

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