#KatsuhiroSaito #EverythingYouNeedToKnowAboutQuantumChemistryInOneBook

📝 内容紹介

化学には有機化学、無機化学、高分子化学、生化学、分析化学など、いろいろな領域があります。そのような中にあって、量子化学は化学の全ての領域にまたがった、化学の根本を明らかにしようとする分野といえます。量子化学とは、「量子力学」の諸原理を化学の諸問題に適用し、原子と電子の振る舞いから分子構造や物性、あるいは反応性を理論的に説明づける学問分野です。本書では、化学を専門とする著者が、今後ますます重要性の増してくる量子化学について、その概念を誰もが理解できるように解説した入門書です。

目次


第Ⅰ部　量子力学
第1章　量子化学とは
第2章　直線上の粒子運動


第Ⅱ部　量子化学と原子・分子構造
第3章　原子構造
第4章　化学結合
第5章　分子軌道法と結合エネルギー
第6章　混成軌道と共役系


第Ⅲ部 量子化学と分子の物性・反応性
第7章　共役系の分子軌道
第8章　分子の物性と分子軌道
第9章　分子の発光、発色と分子軌道
第10章　熱反応と光反応

📋 目次

第Ⅰ部　量子力学
第1章　量子化学とは
1-1　ニュートン力学で解決できない現象を解決する― 量子化学とは
1-2　微粒子はとびとびの値しかとることができない― 量子とは
1-3　２つの値を同時に正確に決定することはできない ― ハイゼンベルクの不確定性原理
1-4　電子の位置は確率でしか表すことができない― 存在確率
1-5　微粒子は量子の性質と波の性質の両方を持っている― 粒子性と波動性
1-6　電子の性質、挙動を方程式で表す― シュレーディンガー方程式
第2章　直線上の粒子運動
2-1　量子力学の基本の基本 ― 直線上の粒子運動
2-2　量子数が出てくる理由を見てみよう― 量子数の出現
2-3　波動関数の2乗は粒子の存在確率を表す― 波動関数の形と存在確率
2-4　量子化学における最重要事項 ― エネルギーの量子化
2-5　原子構造を考える上での基礎事項 ― 立体空間の粒子運動と極座標


第Ⅱ部　量子化学と原子・分子構造
第3章　原子構造
3-1　全ての物質を作る基本的な微粒子 ― 原子構造
3-2　現代の原子モデルができたのは量子力学のおかげ ― 原子モデルの変遷
3-3　原子を構成する電子はどのような状態にいるのか― 電子の軌道
3-4　各軌道は固有のエネルギーを持つ― 軌道のエネルギー
3-5　軌道は個性的な形をしている― 軌道の形
3-6　電子がどの軌道にどのような状態で入るか― 電子配置
第4章　化学結合
4-1　原子は化学結合によって分子を作る― 化学結合とは
4-2　原子軌道の重なりによって生じる結合 ― 共有結合
4-3　分子軌道計算の基本は＋－×÷である― 分子軌道法の計算
4-4　エネルギー極小を求めるのは微分である― 変分法
4-5　軌道エネルギーこそが量子化学の真髄 ― 軌道関数とエネルギー
第5章　分子軌道法と結合エネルギー
5-1　結合を作る結合性軌道と結合をこわす反結合性軌道 ― 結合性軌道と反結合性軌道
5-2　原子間の距離が変化すると結合エネルギーも変化する― 結合距離とエネルギー
5-3　電子が入った軌道によって結合エネルギーが変化する― 電子配置と結合エネルギー
5-4　回転可能で強いσ結合と回転不可能で弱いπ結合 ― σ結合とπ結合
5-5　一重結合、二重結合、三重結合 ― Ｆ－Ｆ、Ｏ＝Ｏ、Ｎ≡Ｎの結合
第6章　混成軌道と共役系
6-1　電子が作る合挽きハンバーグ ― 混成軌道とは
6-2　最も基本的な混成軌道 ― sp3混成軌道
6-3　二重結合、三重結合を作る混成軌道 ― sp2混成軌道・sp混成軌道
6-4　一重結合と二重結合の中間 ― 共役系の結合状態
6-5　３個、５個、７個など奇数個の炭素が作る共役系 ― 奇数炭素系の共役化合物


第Ⅲ部 量子化学と分子の物性・反応性
第7章　共役系の分子軌道
7-1　分子軌道法の基礎 ― エチレンの分子軌道とエネルギー
7-2　共役系の分子軌道法の基礎 ― ブタジエンの分子軌道とエネルギー
7-3　軌道関数には独特な対称性がある― 軌道関数・節・対称性・形
7-4　共役系が長くなるとエネルギーの間隔が狭くなる― 共役系の長さと軌道エネルギー
7-5　シクロブタジエンとベンゼンの分子軌道 ― 環状共役系の分子軌道
第8章　分子の物性と分子軌道
8-1　共役系はなぜ安定なのか？― 分子の安定性と非局在化エネルギー
8-2　π電子はどこにいるのか？― 分子のイオン性と電子密度
8-3　何重結合と考えたらよいのか？― 結合距離と結合次数
8-4　ラジカルは分子のどこに反応するのか？― ラジカル反応性と自由原子価
8-5　芳香族とは何だろう？― 芳香族性とヒュッケル則
8-6　芳香族化合物の性質と反応性 ― 芳香族性と分子の挙動
第9章　分子の発光、発色と分子軌道
9-1　分子が光るのはなぜだろう？― 発光の原理
9-2　水銀灯やネオンサインが光る原理 ― 原子と電気の相互作用
9-3　有機ＥＬは次世代のテレビといわれている― 有機ＥＬが光る原理
9-4　発光と発色は全く異なる現象 ― バラが赤い原理
9-5　漂白剤はなぜ色を無くすのか？― 光吸収と脱色の原理
第10章　熱反応と光反応
10-1　加熱しても光照射しても化学反応は起こる― 熱反応と光反応の違い
10-2　原子、分子は最も外側の軌道を使って反応する― フロンティア軌道理論
10-3　鎖状化合物が環状化合物に変化する反応 ― 閉環反応とフロンティア軌道
10-4　環の途中がつながって２個の環になる反応 ― 縮環反応とフロンティア軌道
10-5　水素が炭素の間を移動する反応 ― 水素移動反応とフロンティア軌道
付録の章
1　平面上の粒子運動
2　平面上を動く粒子の解析
3　波動関数とエネルギー
4　関数の表現
5　エネルギーと縮重
6　三次元空間の粒子運動と極座標