こんにちわ。sakuranokiiです。
前記事の「東京大学大学院の受験者向け有機化学対策」はご覧になられましたでしょうか？
引き続き、東京大学大学院工学研究科応用化学系専攻の過去問分析結果をご紹介します。
本記事では物理化学の分析結果を共有します。
当該専攻の過去問10年分を分析した結果をもとに、全体の傾向・頻出問題・差がつくポイントを解説します。
本記事を読んで、「東大院卒」という誰もが憧れる日本最強の学歴を手に入れる第一歩を踏み出しましょう！
全体の傾向
まずは全体の傾向から知りたい！
初めに全体の傾向をざっくり掴んでおきましょう。
下図に物理化学の各単元の出題割合をまとめました。
様々な単元から出題されていますが、反応速度論・分子軌道論・原子軌道論が半分以上を占めています。
明らかにこの3単元を東大大学院は重視しているようです。
また、基礎問題と応用問題の比率を見てみると、全体として約7割が基礎問題です。
有機化学に比べると難しい問題が多く出題されますが、基礎知識がしっかりあれば大部分は解答できると思います。
東大大学院の院試問題と言えども、教科書をじっくり読んで基礎を理解すれば高得点を狙えます。
それでは、具体的な対策方法を次節から解説します。
【大学院入試の過去問分析】化学専攻必見！物理化学の頻出問題を解説でも述べましたが、反応速度論に関する問題は東大大学院でも頻出です。反応速度論に関しては練習問題を数多く解いて、得意分野にしておくと有利ですね。
絶対に落とせない頻出問題
具体的にどんな問題が頻出なの？対策の仕方は？
頻出問題ベスト５を下記にまとめました。
1位：反応速度論
＊定常状態近似を用いた反応速度式導出が頻出
＊半減期に関する問題も頻出
2位：分子軌道論
＊ヒュッケル近似を用いたエネルギー固有値の導出が頻出
＊エネルギー準位図と電子配置に関する問題も頻出
3位：原子軌道論
＊水素原子のとある軌道の動径分布関数に関する問題が頻出
＊量子数n,l,mの表す意味に関する問題も頻出
4位：純物質の物性
＊圧力の変化が純物質の化学ポテンシャルに与える影響を議論する問題が頻出
同率5位：量子力学・熱力学の基本法則
＊1次元箱型ポテンシャル中の粒子のシュレーディンガー方程式を解く問題が頻出
＊熱力学基本法則の問題は幅広く出題される(等温可逆変化や断熱可逆変化、熱化学など)
他大学とは異なり、原子軌道論、純物質の物性が良く出題されるのが東大大学院物理化学の特徴ですね。
また、反応速度論は他大学でも頻出ですが、単純な1次・２次反応ではなく複雑な反応を扱う問題が多いのが特徴です。
これらの問題の対策としては下記が良いかと思います。
・N2O5の分解反応といった代表例で定常状態近似による速度式導出を練習する
・1次、2次反応の半減期がそれぞれ何に依存するか違いを理解する
・圧力変化が純物質の融点や沸点にどう影響を与えるかを化学ポテンシャルの変化という観点から理解する
2位と3位の分子・原子軌道論および同率5位の量子力学・熱力学の基本法則の対策は前記事【大学院入試の過去問分析】化学専攻必見！物理化学の頻出問題を解説で紹介済みですので、ぜひご覧ください。
熱力学の基本法則に関する問題が他大学に比べると東大大学院はあまり出ない印象がありますね。とはいえ、熱力学は物理化学の基礎ですのでしっかり教科書を読んで勉強しておかないとダメですね。他単元の理解が難しくなるので。
周りと差がつくポイントとは？
他の受験者と差をつけるためにはどうしたらいいの？
他の受験者と差をつけるためには「応用問題を解けるようになる」「よく出題されるが周りがあまり対策していない単元を押さえておく」の2点が重要です。
この2点を踏まえて、さきほどの物理化学の各単元の出題割合の図をもう1度見てみましょう。
良く出題される上に応用問題の割合が全体に比べて高いのは「反応速度論」「分子軌道論」「原子軌道論」「純物質の物性」です。
これらの単元に関しては幅広い知識と深い理解が必要であることが分かります。
応用問題としては作図問題が東大大学院ではよく出ますね。
また、「原子軌道論」と「純物質の物性」は他大学に比べてはるかに出題割合が大きいです。
すなわち、差がつくポイントは下記です。
①反応速度論、分子・原子軌道論、純物質の物性に関する幅広い知識があるか？
②複雑な現象でも基礎知識をもとに解きほぐし、理解することができるか？
③図を用いて視覚的に物理現象を説明することができるか？
上記の問いに１つでも多く「Yes」と答えられる受験生が合格します。
どんな対策をすればいいのかを次節で見ていきましょう。
今回の調査では応用化学専攻受験者用(バイオエンジニアリング専攻と同じ問題)と化学システム工学専攻受験者用の問題を分析しました。大きな違いは、化学システム工学専攻は純物質や混合物の化学ポテンシャルを議論する問題が多いことと、応用化学専攻では出題されなかった分子分光学に関する問題がそこそこ出ることですね。
周りと差をつけるためにやるべきこと
差がつくポイントは分かったけど、具体的にどんな勉強をすればいいの？
周りの受験生と差をつけるために具体的にどんな対策をすればいいのかを、実際の出題例を見ながら解説します。
〇反応速度論と原子・分子軌道論、量子力学→反応速度式や波動関数を図で理解する
＊具体的には下記が出題例あり。グラフの形状を押さえておきましょう。
例）半減期と濃度の関係図、反応速度や中間体濃度の時間変化、ミカエリスメンテン式の図、粒子の存在確率密度分布の図、s・p・d軌道の動径分布関数および球面調和関数の図、分子軌道の位相図
〇原子・分子軌道論→量子数n・l・mの意味を理解する
＊具体的には下記のような量子数に関する出題例あり。重要概念のわりに深く勉強していない学生が多いので差がつくポイント。
例）n・l・mの名称と意味、1s軌道の軌道角運動量の大きさ、3s・3p・3d軌道を表す量子数n・l・mの組み合わせ、nやlが変化したときの軌道形状(節の数と位置)の変化や電子のエネルギー変化
〇純物質の物性→身近な現象と関連付けて理解する
＊具体的には下記が出題例あり。一度考えてみましょう。
例）水や氷に外圧をかけた際に起こる現象、水より氷の方が体積が大きい理由
東大大学院の物理化学の対策は「反応速度論、原子・分子軌道論、純物質の物性＋熱力学の基本法則に該当する教科書の章は1通り読む＆授業の復習→教科書中の例題や授業中の演習問題を解けるようになる→上記の差がつくポイントを勉強＆過去問演習→時間が許す限り他単元も同様に勉強」の流れで進めるのが良いかと思います。
途中で躓いてもあきらめず、理解できるところまで遡ってもう一度勉強し直すのが物理化学では大切です。
一歩一歩着実に理解していけば、東大大学院の物理化学にも対応できる力が身に付きますよ。
東大大学院は基礎的な現象に1工夫を施し、複数分野の基礎知識を組み合わせて考えさせる応用問題が好きな印象があります(笑)。見た目は複雑で難しいそうでも基礎知識がしっかりあれば解けますので、落ち着いて臨みましょう。
まとめ
いかがでしたでしょうか？本記事の内容をまとめると下図のようになります。
大学受験では東京大学は別格に難しい印象がありますし、実際にそうですね(笑)。
一方で、東京大学大学院の入試は他大学に比べて別格に難しいわけではありません。
教科書レベルの知識がしっかりあれば解答できる問題がほとんどです。
ただし、東大大学院は受験者のレベルが高く、また、他大学からの人気も高いので倍率が約2倍と大学院入試にしては高いです。
ですので、本記事で述べた差がつくポイントまでしっかり押さえておくことが合格する上で重要です。
本記事と合わせて、東大大学院の有機化学・無機化学の対策の記事も合わせて読んでくださいね。
以上、ご参考になれば幸いです。
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