| 第Ⅰ部 平衡 |
| 1. 気体の性質 3 |
| 完全気体 3 |
| 1・1 気体の状態 3 |
| 1・2 気体の諸法則 7 |
| Ⅰ1・1 インパクト:環境科学気体の諸法則と天候 11 |
| 実在気体 14 |
| 1・3 分子間相互作用 14 |
| 1・4 ファンデルワールスの式 17 |
| 1・5 対応状態の原理 21 |
| チェックリスト 22 |
| 参考書 23 |
| 文章問題 23 |
| 演習 23 |
| 問題 25 |
| 2. 第一法則 28 |
| 基本的な概念 28 |
| 2・1 仕事,熟,エネルギー 29 |
| 2・2 内部エネルギー 31 |
| 2・3 膨張の仕事 34 |
| 2・4 熱のやりとり 38 |
| 2・5 エンタルピー 41 |
| Ⅰ2・1インパクト:生化学と材料科学 示差走査熱量計測定 46 |
| 2・6 断熱変化 47 |
| 熱化学 49 |
| 2・7 標準エンタルピー変化 49 |
| Ⅰ2・2 インパクト:生物学 食品とエネルギーの貯蔵 53 |
| 2・8 標準生成エンタルピー 55 |
| 2・9 反応エンタルピーの温度依存性 56 |
| 状態関数と完全微分 58 |
| 2・10 完全微分と不完全微分 58 |
| 2・11 内部エネルギーの変化 59 |
| 2・12 ジュール-トムソン効果 63 |
| チェックリスト 66 |
| 参考書 67 |
| 補遺2・1 断熱過程 68 |
| 補遺2・2 二つの熱容量の間の関係式 68 |
| 文章問題 69 |
| 演習 69 |
| 問題 72 |
| 3. 第二法則 77 |
| 自発変化の方向 78 |
| 3・1 エネルギーの散逸 78 |
| 3・2 エントロピー 79 |
| Ⅰ3・1インパクト:工業技術 冷凍 86 |
| 3・3 いろいろな過程のエントロピー変化 88 |
| 3・4 熱力学第三法則 93 |
| 系に注目する 96 |
| 3・5 ヘルムホルツエネルギーとギブズエネルギー 96 |
| 3・6 標準反応ギブズエネルギー 102 |
| 第一法則と第二法則の結合 104 |
| 3・7 基本式 105 |
| 3・8 内部エネルギーの性質 105 |
| 3・9 ギブズエネルギーの性質 107 |
| チェックリスト 111 |
| 参考書 112 |
| 補遺3・1 ボルンの式 112 |
| 補遺3・2 実在気体:フガシティー 113 |
| 文章問題 114 |
| 演習 115 |
| 問題 117 |
| 4. 純物質の物理的な変態 121 |
| 相図 121 |
| 4・1 相の安定性 121 |
| 4・2 相境界 122 |
| Ⅰ4・1 インパクト:化学工業技術 超臨界流体 123 |
| 4・3 相国の典型例3種 124 |
| 相の安定性と相転移 126 |
| 4・4 平衡の熱力学的な基準 126 |
| 4・5 安定性のいろいろな条件への依存性 127 |
| 4・6 相境界の位置 130 |
| 4・7 エーレンフェストによる相転移の分類 133 |
| チェックリスト 135 |
| 参考書 136 |
| 文章問題 136 |
| 演習 136 |
| 問題 137 |
| 5. 単純な混合物 140 |
| 混合物の熱力学的な記述 140 |
| 5・1 部分モル量 140 |
| 5・2 混合の熱力学 145 |
| 5・3 液体の化学ポテンシャル 147 |
| Ⅰ5・1 インパクト:生物学 気体の溶解度と呼吸 151 |
| 溶液の性質 152 |
| 5・4 混合液体 152 |
| 5・5 束一的性質 155 |
| Ⅰ5・2 インパクト:生物学 生理学と生化学における浸透現象 160 |
| 活量 162 |
| 5・6 溶媒の活量 162 |
| 5・7 溶質の活量 163 |
| 5・8 正則溶液の活量 166 |
| 5・9 溶液中のイオンの活量 167 |
| チェックリスト 171 |
| 参考書 171 |
| 補遺5・1 イオン溶液のデバイ-ヒユッケル理論 172 |
| 文章問題 174 |
| 演習 174 |
| 問題 176 |
| 6. 相図 180 |
| 相,成分,自由度 180 |
| 6・1 定義 180 |
| 6・2 相律 182 |
| 2 成分系 185 |
| 6・3 蒸気圧図 185 |
| 6・4 温度-組成図 188 |
| 6・5 液体-液体の相図 190 |
| 6・6 液体-固体の相図 194 |
| Ⅰ6・1 インパクト:材料科学 液晶 196 |
| Ⅰ6・2 インパクト:材料科学 超高純度と制御された不純物 198 |
| チェックリスト 199 |
| 参考書 199 |
| 文章問題 199 |
| 演習 200 |
| 問題 203 |
| 7. 化学平衡 206 |
| 自発的な化学反応 206 |
| 7・1 ギブズエネルギーの極小 206 |
| 7・2 平衡状態 208 |
| 外部条件に対する平衡の応答 215 |
| 7・3 平衡に対する圧力の影響 216 |
| 7・4 平衡の温度による変化 217 |
| Ⅰ7・1 インパクト:工業技術 金属酸化物からの金属の抽出 221 |
| 平衡電気化学 222 |
| 7・5 半反応と電極 222 |
| 7・6 電池の種類 224 |
| 7・7 起電力 225 |
| 7・8 標準電位 228 |
| 7・9 標準電位の応用 231 |
| Ⅰ7・2 インパクト:生化学 生体細胞内でのエネルギー変換 231 |
| チェックリスト 240 |
| 参考書 241 |
| 文章問題 241 |
| 演習 242 |
| 問題 243 |
| 第Ⅱ部 構造 |
| 8. 量子論:序論と原理 251 |
| 量子力学の起原 251 |
| 8・1 古典物理学の破綻 252 |
| 8・2 波と粒子の二重性 258 |
| Ⅰ8・1インパクト:生物学 電子顕微鏡法 261 |
| 微視的な系の力学 262 |
| 8・3 シュレーディンガー方程式 262 |
| 8・4 波動関数のボルンの解釈 264 |
| 量子力学的原理 268 |
| 8・5 波動関数に含まれる情報 268 |
| 8・6 不確定性原理 278 |
| 8・7 量子力学の基本原理 281 |
| チェックリスト 281 |
| 参考書 282 |
| 文章問題 282 |
| 演習 282 |
| 問題 284 |
| 9. 量子論:手法と応用 286 |
| 並進運動 286 |
| 9・1 箱の中の粒子 287 |
| 9・2 二次元および多次元における運動 293 |
| 9・3 トンネル現象 296 |
| Ⅰ9・1 インパクト:ナノサイエンス 走査ブロープ顕微鏡 298 |
| 振動運動 300 |
| 9・4 エネルギー準位 300 |
| 9・5 波動関数 301 |
| 回転運動 307 |
| 9・6 二次元の回転:環上の粒子 307 |
| 9・7 三次元の回転:球面上の粒子 310 |
| Ⅰ9・2 インパクト:ナノサイエンス 量子ドット 316 |
| 9・8 スピン 318 |
| 近似の手法 320 |
| 9・9 時間に依存しない摂動論 320 |
| 9・10 時間に依存する摂動論 322 |
| チェックリスト 323 |
| 参考書 323 |
| 補遺9・1 デイラックの表記法 324 |
| 補遺9・2 才英動論 324 |
| 文章問題 326 |
| 演習 326 |
| 問題 327 |
| 10. 原子構造と原子スペクトル 331 |
| 水素型原子の構造とスペクトル 331 |
| 10・1 水素型原子の構造 332 |
| 10・2 原子オービタルとそのエネルギー 337 |
| 10・3 分光学的遷移と選択律 346 |
| 多電子原子の構造 348 |
| 10・4 オービタル近似 348 |
| 10・5 つじつまの合う場のオービタル 358 |
| 複雑な原子のスペクトル 359 |
| Ⅰ10・1 インパクト:宇宙物理学 星の分光学 359 |
| 10・6 量子欠損とイオン化極限 360 |
| 10・7 一重項状態と三重項状態 361 |
| 10・8 スピン-軌道カップリング 362 |
| 10・9 項の記号と選択律 366 |
| チェックリスト 371 |
| 参考書 372 |
| 補遺10・1 運動の分離 373 |
| 文章問題 373 |
| 演習 374 |
| 問題 375 |
| 11. 分子構造 378 |
| ボルン-オッペンハイマー近似 379 |
| 原子価結合法 379 |
| 11・1 等核二原子分子 379 |
| 11・2 多原子分子 381 |
| 分子軌道法 385 |
| 11・3 水素分子イオン 386 |
| 11・4 等核二原子分子 390 |
| 11・5 異核二原子分子 397 |
| Ⅰ11・1 インパクト:生化学 02,N2,NOの生化学的反応性 404 |
| 多原子分子系の分子オービタル 406 |
| 11・6 ヒユッケル近似 406 |
| 11・7 計算化学 412 |
| 11・8 分子の性質の予測 416 |
| チェックリスト 419 |
| 参考書 420 |
| 文章問題 420 |
| 演習 420 |
| 問題 421 |
| 12. 分子の対称 426 |
| 物体の対称要素 426 |
| 12・1 対称操作と対象要素 427 |
| 12・2 分子の対称による分類 428 |
| 12・3 対称から直接導かれる結果 433 |
| 分子軌道法と分光学への応用 435 |
| 12・4 指標表と対称の記号づけ 435 |
| 12・5 積分の消滅とオービタルの重なり 442 |
| 12・6 積分の消滅と選択律 447 |
| チェックリスト 449 |
| 参考書 449 |
| 文章問題 449 |
| 演習 450 |
| 問題 451 |
| 付録 |
| 付録1 量,単位,表示の変換 A1 |
| 付録2 数学的な取扱い A5 |
| 付録3 物理学の基本概念 A22 |
| データ部 A33 |
| 索引 A59 |
| 13. 分子分光学1:回転スペクトルと振動スペクトル 455 |
| 分光学の一般的性質 456 |
| 13・1 実験技術 457 |
| 13・2 スペクトル線の強度 457 |
| 13・3 線幅 461 |
| Ⅰ13・1 インパクト:宇宙物理学星間空間の回転および振動の分光学 464 |
| 純回転スペクトル 465 |
| 13・4 慣性モーメント 466 |
| 13・5 回転エネルギー準位 468 |
| 13・6 回転遷移 472 |
| 13・7 回転ラマンスペクトル 475 |
| 13・8 核統計と回転状態 477 |
| 二原子分子の振動 479 |
| 13・9 分子振動 479 |
| 13・10 選択律 480 |
| 13・11 非調和性 481 |
| 13・12 振動回転スペクトル 483 |
| 13・13 二原子分子の振動ラマンスペクトル 486 |
| 多原子分子の振動 487 |
| 13・14 基準振動 487 |
| 13・15 多原子分子の赤外吸収スペクトル 489 |
| Ⅰ13・2 インパクト:環境科学 地球温暖化 490 |
| 13・16 多原子分子の振動ラマンスペクトル 491 |
| Ⅰ13・3 インパクト生化学 振動顕微鏡法 493 |
| 13・17 対称性から見た分子振動 494 |
| チェックリスト 497 |
| 参考書 498 |
| 補遺13・1 分光計 498 |
| 補遺13・2 回転分光法と振動分光法の選択律 502 |
| 文章問題 505 |
| 演習 505 |
| 問題 507 |
| 14. 分子分光学2:電子遷移 511 |
| 電子遷移の特性 511 |
| 14・1 二原子分子の電子スペクトル 512 |
| 14・2 多原子分子の電子スペクトル 518 |
| Ⅰ14・1 インパクト:生化学 視覚 521 |
| 電子励起状態がたどる道 524 |
| 14・3 蛍光とりん光 524 |
| Ⅰ14・2 インパクト:生化学 蛍光顕微鏡法 526 |
| 14・4 解離と前期解離 527 |
| レーザー 527 |
| 14・5 レーザー作用の一般原理 527 |
| 14・6 レーザーの化学への応用 532 |
| チェックリスト 538 |
| 参考書 538 |
| 補遺14・1 実用的なレーザーの例 539 |
| 文章問題 541 |
| 演習 542 |
| 問題 543 |
| 15. 分子分光学3:磁気共鳴 548 |
| 磁場が電子や原子核に及ぼす効果 548 |
| 15・1 磁場中の電子のエネルギー 549 |
| 15・2 磁場中の原子核のエネルギー 550 |
| 15・3 磁気共鳴分光法 551 |
| 核磁気共鳴 552 |
| 15・4 NMR分光計 552 |
| 15・5 化学シフト 553 |
| 15・6 微細構造 559 |
| 15・7 コンホメーション転換と交換過程 568 |
| パルス法NMR 569 |
| 15・8 磁化ベクトル 569 |
| 15・9 スピン緩和 572 |
| Ⅰ15・1 インパクト:医学 磁気共鳴イメージング 576 |
| 15・10 スピンデカップリング 578 |
| 15・11 核オーバーハウザー効果 578 |
| 15・12 二次元NMR 580 |
| 15・13 固体NMR 586 |
| 電子スピン共鳴 587 |
| 15・14 EPR分光計 587 |
| 15・15 g値 588 |
| 15・16 超微細構造 589 |
| Ⅰ15・2 インパクト:生化学 スピンプローブ 592 |
| チェックリスト 593 |
| 参考書 594 |
| 補遺15・1 FID曲線のフーリエ変換 |
| 文章問題 594 |
| 演習 595 |
| 問題 596 |
| 16. 統計熱力学1:概念 600 |
| 分子状態の分布 601 |
| 16・1 配置と重み 601 |
| 16・2 分子分配関数 604 |
| Ⅰ16・1 インパクト:生化学 ポリペプチドのヘリックス-コイル転移 611 |
| 内部エネルギーとエントロピー 613 |
| 16・3 内部エネルギー 614 |
| 16・4 統計エントロピー 616 |
| カノニカル分配関数 618 |
| 16・5 カノニカル・アンサンブル 618 |
| 16・6 分配関数に含まれる熱力学的情報 619 |
| 16・7 独立な分子 620 |
| チェックリスト 623 |
| 参考書 623 |
| 補遺16・1 ボルツマン分布 623 |
| 補遺16・2 ボルツマンの式 624 |
| 補遺16・3 零度よりも低い温度 625 |
| 文章問題 627 |
| 演習 627 |
| 問題 628 |
| 17. 統計熱力学2:応用 631 |
| 基本の関係式 631 |
| 17・1 熱力学関数 631 |
| 17・2 分子分配関数 633 |
| 統計熱力学の応用 641 |
| 17・3 平均エネルギー 641 |
| 17・4 熱容量 642 |
| 17・5 状態方程式 644 |
| 17・6 液体における分子間相互作用 646 |
| 17・7 残余エントロピー 650 |
| 17・8 平衡定数 651 |
| チェックリスト 657 |
| 参考書 657 |
| 文章問題 658 |
| 演習 658 |
| 問題 659 |
| 18. 分子間相互作用 662 |
| 電気的性質 662 |
| 18・1 電気双極子モーメント 662 |
| 18・2 分極率 666 |
| 18・3 比誘電率 669 |
| 分子間相互作用 671 |
| 18・4 双極子間の相互作用 671 |
| 18・5 反発相互作用と全相互作用 680 |
| Ⅰ18・1インパクト:医学 分子認識と医薬設計 681 |
| 気体と液体 683 |
| 18・6 気体における分子間相互作用 684 |
| 18・7 液体-気体の界面 685 |
| 18・8 凝縮 689 |
| チェックリスト 690 |
| 参考書 691 |
| 補遺18・1 双極子-双極子相互作用 691 |
| 補遺18・2 分子線の基本原理 691 |
| 文章問題 693 |
| 演習 693 |
| 問題 694 |
| 19. 材料1:高分子と分子集団 697 |
| 19・1 平均モル質量 698 |
| 19・2 質量スペクトル法 700 |
| 19・3 レーザー光散乱 702 |
| 19・4 超遠心法 706 |
| 19・5 電気泳動 709 |
| Ⅰ19・1 インパクト 生化学 ゲノミクスとプロテオミクスにおけるゲル電気泳動 709 |
| 19・6 粘度 711 |
| 構造と動力学 713 |
| 19・7 種々の段階の構造 713 |
| 19・8 ランダムコイル 714 |
| 19・9 合成高分子の構造と安定性 719 |
| Ⅰ19・2 インパクト科学技術 伝導性高分子 721 |
| 19・10 タンパク質の構造 721 |
| 19・11 核酸の構造 727 |
| 19・12 タンパク質と核酸の安定性 728 |
| 自己組織化 729 |
| 19・13 コロイド 730 |
| 19・14 ミセルと生体膜 733 |
| 19・15 表面薄膜 736 |
| Ⅰ19・3 インパクト:ナノサイエンス 自己組織化した単分子膜によるナノ成型加工 739 |
| チェックリスト 740 |
| 参考書 741 |
| 補遺19・1 レイリー比 741 |
| 文章問題 742 |
| 演習 742 |
| 問題 743 |
| 20. 材料2:固体 748 |
| 結晶格子 748 |
| 20・1 格子と単位胞 748 |
| 20・2 格子面の同定 751 |
| 20・3 構造の研究 753 |
| Ⅰ20・1 インパクト:生化学 生体高分子のX線結晶学 762 |
| 20・4 中性子回折と電子回折 765 |
| 結晶構造 767 |
| 20・5 金属性固体 767 |
| 20・6 イオン性固体 769 |
| 20・7 分子性固体と共有結合ネットワーク 772 |
| 固体の性質 774 |
| 20・8 力学的性質 774 |
| 20・9 電気的性質 776 |
| Ⅰ20・2 インパクト:ナノサイエンス ナノワイヤー 780 |
| 20・10 光学的性質 781 |
| 20・11 磁気的性質 787 |
| 20・12 超伝導体 790 |
| チェックリスト 792 |
| 参考書 793 |
| 文章問題 793 |
| 演習 794 |
| 問題 796 |
| 第Ⅲ部 変化 |
| 21. 分子運動 |
| 気体の分子運動 804 |
| 21・1気体の運動論モデル 804 |
| Ⅰ21・1 インパクト:宇宙物理学 完全気体のボールのような太陽 811 |
| 21・2 壁や表面との衝突 811 |
| 21・3 流出速度 812 |
| 21・4 完全気体の輸送物性 813 |
| 液体中の分子運動 817 |
| 21・5 実験結果 817 |
| 21・6 電解質溶液の伝導率 818 |
| 21・7 イオンの移動度 821 |
| 21・8 伝導率とイオンーイオン相互作用 825 |
| Ⅰ21・2 インパクト：生化学 イオンチャンネルとイオンポンプ 826 |
| 拡散 829 |
| 21・9 熱力学的な見方 829 |
| 21・10 拡散方程式 833 |
| Ⅰ21・3 インパクト:生化学 生体膜を通る非電解質の輸送 835 |
| 21・11 拡散の確率 837 |
| 21・12 統計的な見方 838 |
| チェックリスト 839 |
| 参考書 840 |
| 補遺21・1 完全気体の輸送物性 840 |
| 文草間題 842 |
| 演習 843 |
| 問題 845 |
| 22. 化学反応速度 849 |
| 実験的な化学反応速度論 849 |
| 22・1 実験法 850 |
| 22・2 反応速度 852 |
| 22・3 積分形速度式 857 |
| 22・4 平衡に近い反応 862 |
| 22・5 反応速度の温度依存性 865 |
| 速度式の解釈 868 |
| 22・6 素反応 868 |
| 22・7 逐次素反応 869 |
| Ⅰ22・1 インパクト:生化学 ポリペプチドのヘリックス-コイル転移の速度 876 |
| 22・8 1分子反応 878 |
| チェックリスト 881 |
| 参考書 882 |
| 補遺22・1 1分子反応のRRKモデル 882 |
| 文章問題 883 |
| 演習 884 |
| 問題 885 |
| 23. 複雑な反応の速度 890 |
| 連鎖反応 890 |
| 23・1 連鎖反応の速度式 890 |
| 23・2 爆発 893 |
| 重合の速度論 895 |
| 23・3 ステップ重合 895 |
| 23・4 連鎖重合 897 |
| 均一系触媒作用 899 |
| 23・5 均一系触媒作用の特徴 899 |
| 23・6 酵素 900 |
| 光化学 906 |
| 23・7 光物理過程と光化学過程の速度 906 |
| Ⅰ23・1 インパクト:環境科学 成層圏のオゾンの化学 914 |
| Ⅰ23・2 インパクト:生化学 植物の光合成における光の取込み 917 |
| 23・8 複雑な光化学過程 920 |
| Ⅰ23・3 インパクト:医学 光線力学療法 922 |
| チェックリスト 923 |
| 参考書 923 |
| 補遺23・1 共鳴エネルギー移動のフェルスター理論 924 |
| 文章問題 924 |
| 演習 925 |
| 問題 926 |
| 24. 反応の分子動力学 931 |
| 反応性の出会い 931 |
| 24・1 衝突理論 931 |
| 24・2 拡散律速の反応 937 |
| 24・3 物質収支の方程式 940 |
| 遷移状態理論 942 |
| 24・4 アイリングの式 942 |
| 24・5 熱力学的な見方 944 |
| 分子衝突の動力学 947 |
| 24・6 反応性の衝突 947 |
| 24・7 ポテンシャルエネルギー面 948 |
| 24・8 実験と計算の結果 950 |
| 24・9 超高速レーザー法による反応動力学の研究 953 |
| 均一系における電子移動 956 |
| 24・10 電子移動過程の速度 956 |
| 24・11 電子移動過程の理論 958 |
| 24・12 実験結果 960 |
| Ⅰ24・1 インパクト:生化学 タンパク質内およびタンパク質間の電子移動 961 |
| チェックリスト 964 |
| 参考書 964 |
| 補遺24・1 電子移動の活性化ギブズエネルギーとマーカスの交差式 965 |
| 文章問題 966 |
| 演 習 966 |
| 問 題 967 |
| 25. 固体表面の過程 971 |
| 固体表面の成長と構造 971 |
| 25・1 表面の成長 972 |
| 25・2 表面の組成 973 |
| 吸着度 979 |
| 25・3 物理吸着と化学吸着 979 |
| 25・4 吸着等温式 980 |
| 25・5 表面過程の速度 985 |
| Ⅰ25・1インパクト:生化学 バイオセンサー解析 989 |
| 不均一系触媒作用 990 |
| 25・6 不均一系触媒作用の機構 990 |
| 25・7 表面における触媒作用 992 |
| Ⅰ25・2 インパクト科学技術 化学工業における触媒作用の例 994 |
| 電極における諸過程 997 |
| 25・8 電極-溶液界面 997 |
| 25・9 電荷移動速度 999 |
| 25・10 ボルタンメトリー 1005 |
| 25・11 電気分解 1010 |
| 25・12 作動中のガルバニ電池 1011 |
| Ⅰ25・3 インパクト:科学技術 燃料電池 1013 |
| 25・13 腐食 1014 |
| Ⅰ25・4 インパクト:科学技術 材料の腐食からの保護 1016 |
| チェックリスト 1017 |
| 参考書 1018 |
| 補遺25・1 電極電位とガルバニ電位の間の関係 1018 |
| 文章問題 1019 |
| 演習 1019 |
| 問題 1022 |
| データ部 1027 |
| 演習aの解答 1041 |
| 演習bの解答 1047 |
| 問題の解答 1053 |
| 索引 1065 |
| 第Ⅰ部 平衡 |
| 1. 気体の性質 3 |
| 完全気体 3 |
| 1・1 気体の状態 3 |
| 1・2 気体の諸法則 7 |
| Ⅰ1・1 インパクト:環境科学気体の諸法則と天候 11 |
