原子の電子構造と元素の周期律
この教育課程は、学習者に物質の物理的性質と、それがどのように学際的な知識へと移行するかを示します。このような学習を通じて、研究者は化学的性質や、元素のグループ分類に関する不変の自然法則を発見することができます。これは単にマクロな機械的特性を観察するだけでなく、様々な元素族に固有の反応電位の一様性を観察することによって達成されます。
電磁エネルギー
この講義の終わりまでに、学習者は以下のことができるようになります：波動の基本的な挙動を明示し、媒体を伝わる波と定常波として知られるものを明確に区別する。光の波動性を詳述し、波のような乱れとしての性質を認識する。必要な数式を用いて、周期、周波数、波長、エネルギーといった光波の特性を決定する。線放出スペクトルと連続スペクトルの外観を正確に識別する。光の粒子性を記述し、離散的な粒子の流れとしての挙動を観察する。
ボーアの模型
この講義の終わりまでに、学習者は以下のことができるようになります：水素原子のボーアの模型を説明し、電子が核の周りの固定された「定常」軌道を回るという画期的な概念を理解する。リュードベリ定数を用いて、電子がこれらの天体のような階層間を跳躍する際に放出または吸収される光の特定のエネルギーと波長を計算する。
量子論の発展
この章の終わりまでに、学習者は以下のことができるようになります：これまで電磁放射で観察されてきた注目すべき「波と粒子の二重性」の概念を物質そのものに拡張し、固体粒子でさえも波動性を持つことを認識する。原子が三次元の波動関数（軌道）によって定義され、特定の空間領域内で電子に遭遇する確率を示すという、電子の量子力学的記述の包括的な原理を理解する。原子構造内での電子の状態を完全に特定するための必須座標となる4つの量子数の特性を列挙し、説明する。
原子の電子構造（電子配置）
この講義の終わりまでに、学習者は以下のことができるようになります：積層原理（Aufbau原理）を用いて様々な殻や副殻を満たし、原子の予測される基底状態の電子配置を導き出す。特定の原子やイオンにおける予測された配置からの奇妙な例外を特定して説明し、安定性のために自然法則が逸脱しているように見える箇所を認識する。これらの電子配置を周期表内の元素のより広い分類に関連付け、原子の構造がいかにその位置を規定するかを観察する。
元素の性質の周期的変化
この講義の終わりまでに、学習者は以下のことができるようになります：原子の大きさ、イオン化エネルギー、電子親和力の観察される傾向を記述および説明し、これらの物理的特性の周期的な性質を識別する。