0. 導入部と復習 1 |
科学の構造 1 |
もの 2 |
エネルギー 3 |
0・1 エネルギーへのいろいろな寄与 3 |
0・2 エネルギーの単位 4 |
0・3 エネルギーの均等配分(均分) 5 |
0・4 エネルギーの量子化 6 |
0・5 状態の占有率 7 |
参考書 9 |
第I部 平衡 |
1. 気体の性質 13 |
完全気体 13 |
1・1 気体の状態 13 |
1・2 気体の諸法則 18 |
1・3 気体の運動論モデル 23 |
実在気体 31 |
1・4 分子間相互作用 31 |
1・5 ファン デル ワールスの式 34 |
1・6 対応状態の原理 38 |
チェックリスト 39 |
参考書 40 |
演習 40 |
問題 43 |
2. 第一法則:概念 47 |
基本的な概念 47 |
2・1 仕事,熱,エネルギー 48 |
2・2 第一法則 50 |
仕事と熱 53 |
2・3 膨張の仕事 54 |
2・4 熱のやりとり 58 |
2・5 エンタルピー 61 |
2・6 断熱変化 66 |
熱化学 69 |
2・7 標準エンタルピー変化 69 |
2・8 標準生成エンタルピー 74 |
2・9 反応エンタルピーの温度依存症 76 |
チェックリスト 78 |
参考書 78 |
演習 79 |
問題 83 |
3. 第一法則:方法論 87 |
状態関数と完全微分 87 |
3・1 状態関数 88 |
3・2 エンタルピーの温度依存症 92 |
3・3 CvとCpの関係 96 |
チェックリスト 98 |
参考書 98 |
演習 99 |
問題 100 |
4. 第二法則:概念 103 |
自発変化の方向 104 |
4・1 エネルギーの散逸 104 |
4・2 エントロピー 105 |
4・3 いろいろな過程のエントロピー変化 112 |
4・4 熱力学第三法則 117 |
4・5 極低温の生成 119 |
系に注目する 120 |
4・6 ヘルムホルツエネルギーとギブズエネルギー 120 |
4・7 標準モルギブズエネルギー 126 |
チェックリスト 127 |
参考書 127 |
演習 128 |
問題 130 |
5. 第二法則:方法論 133 |
第一法則と第二法則の結合 133 |
5・1 内部エネルギーの性質 134 |
5・2 ギブズエネルギーの性質 136 |
5・3 純物質の化学ポテンシャル 140 |
実在気体:フガシティー 141 |
5・4 フガシティーの定義 141 |
5・5 実在気体の標準状態 141 |
5・6 フガシティーの圧力の関係 142 |
チェックリスト 145 |
参考書 145 |
演習 145 |
問題 146 |
6. 純物質の物理的な変態 149 |
相図 149 |
6・1 相の安定性 149 |
6・2 相境界 150 |
6・3 相図の典型例3種 151 |
相の安定性と相転移 154 |
6・4 平衡の熱力学的な判定基準 154 |
6・5 安定性のいろいろな条件への依存 155 |
6・6 相境界の位置 158 |
6・7 エーレンフェストによる相転移の分類 161 |
液体の表面 163 |
6・8 表面張力 163 |
6・9 曲面 164 |
6・10 毛管作用 167 |
チェックリスト 169 |
参考書 169 |
演習 170 |
問題 171 |
7. 単純な混合物 173 |
混合物の熱力学的な記述 173 |
7・1 部分モル量 174 |
7・2 混合の熱力学 179 |
7・3 液体の化学ポテンシャル 181 |
溶液の性質 185 |
7・4 混合液体 185 |
7・5 束一的性質 187 |
活量 192 |
7・6 溶媒の活量 192 |
7・7 溶質の活量 193 |
チェックリスト 197 |
参考書 197 |
演習 198 |
問題 199 |
8. 相図 203 |
相,成分, 自由度 203 |
8・1 定義 203 |
8・2 相律 206 |
2成分系 207 |
8・3 蒸気圧図 208 |
8・4 温度-組織図 211 |
8・5 液体-液体の相図 213 |
8・6 液体-固体の相図 216 |
8・7 超純度と制御された不純物 218 |
チェックリスト 219 |
参考書 220 |
演習 220 |
問題 224 |
9. 化学平衡 227 |
自発的な化学反応 227 |
9・1 ギブズエネルギーの極小 227 |
外部条件に対する平衡の応答 235 |
9・2 平衡に対する圧力の影響 235 |
9・3 平衡に対する温度の影響 237 |
いろいろな系への応用 240 |
9・4 酸化物からの金属の抽出 240 |
9・5 酸と塩基 242 |
9・6 生物活性:ATPの熱力学 249 |
チェックリスト 252 |
参考書 252 |
演習 253 |
問題 255 |
10. 平衡電気化学 259 |
溶液中のイオンの熱力学的性質 259 |
10・1 生成の熱力学関数 260 |
10・2 イオンの活量 264 |
化学電池 270 |
10・3 半反応と電極 271 |
10・4 いろいろな電池 273 |
10・5 標準電位 279 |
標準電位の応用 283 |
10・6 電気化学系列 283 |
10・7 溶解度定数 284 |
10・8 pHとpKの測定 285 |
10・9 電池電位測定から熱力学関数を求めること 287 |
チェックリスト 289 |
参考書 290 |
演習 290 |
問題 292 |
マイクロプロジェクト 297 |
第II部 構造 |
11.量子論:序論と原理 305 |
量子力学の起源 305 |
11・1 古典物理学の破綻 306 |
11・2 波と粒子の二重性 311 |
微視的な系の力学 315 |
11・3 シュレーディンガー方程式 315 |
11・4 波動関数のボルンの解釈 316 |
量子力学の原理 321 |
11・5 波動関数に含まれる情報 321 |
11・6 不確定性原理 328 |
チェックリスト 331 |
参考書 331 |
演習 331 |
問題 333 |
12. 量子論:手法と応用 335 |
並進運動 335 |
12・1 箱の中の粒子 336 |
12・2 二次元における運動 342 |
12・3 トンネル現象 344 |
振動運動 347 |
12・4 エネルギー準位 347 |
12・5 波動関数 348 |
回転運動 353 |
12・6 二次元の回転 353 |
12・7 三次元の回転 357 |
12・8 スピン 361 |
チェックリスト 363 |
参考書 363 |
演習 364 |
問題 365 |
13. 原子構造と原子スペクトル 367 |
水素型原子の構造とスペクトル 368 |
13・1 水素型原子の構造 369 |
13・2 原子オービタルとそのエネルギー 374 |
13・3 スペクトル遷移と選択率 385 |
多電子原子の構造 386 |
13・4 オービタル近似 386 |
13・5 つじつまの合う場のオービタル 397 |
複雑な原子のスペクトル 398 |
13・6 量子欠損とイオン化極限 399 |
13・7 一重項状態と三重項状態 399 |
13・8 スピン-軌道カップリング 400 |
13・9 項の記号と選択率 404 |
13・10 磁場の効果 410 |
チェックリスト 412 |
参考書 412 |
演習 413 |
問題 415 |
14. 分子構造 417 |
ボルン-オッペンハイマー近似 417 |
原子価結合法 418 |
14・1 水素分子 418 |
14・2 等核二原子分子 420 |
14・3 多原子分子 421 |
分子軌道法 425 |
14・4 水素分子イオン 425 |
14・5 二原子分子の構造 430 |
14・6 記号についての説明の追加 435 |
14・7 異核二原子分子 437 |
多原子分子の分子オービタル 443 |
14・8 ウォルシュ図 443 |
14・9 ヒュッケル近似 445 |
14・10 固体のバンド理論 452 |
チェックリスト 456 |
参考書 457 |
演習 458 |
問題 459 |
15. 分子の対称 461 |
物体の対称要素 461 |
15・1 対称操作と対称要素 462 |
15・2 分子の対象による分類 464 |
15・3 対称からすぐ導かれる結果 467 |
指標表 470 |
15・4 指標表と対象の記号づけ 471 |
15・5 積分の消滅とオービタルの重なり 478 |
15・6 積分の消滅と選択律 482 |
チェックリスト 484 |
参考書 485 |
演習 485 |
問題 486 |
付録 |
補遺1 偏動関数の間の関係 A1 |
補遺2 微分方程式 A3 |
補遺3 古典力学 A7 |
補遺4 電気的な量 A11 |
データ集 A13 |
索引 A43 |
第 II 部 構造 (つづき) |
16. 分光学 1: 回転スペクトルと振動スペクトル 489 |
分光学の一般的性質 490 |
16.1 実験技術 490 |
16.2 スペクトル線の強度 495 |
16.3 線幅 499 |
純回転スペクトル 501 |
16.4 慣性モーメント 501 |
16.5 回転エネルギー準位 503 |
16.6 回転遷移 508 |
16.7 回転ラマンスペクトル 511 |
16.8 核統計と回転状態 513 |
二原子分子の振動 515 |
16.9 分子振動 515 |
16.10 選択律 517 |
16.11 非調和性 519 |
16.12 振動回転スペクトル 521 |
16.13 二原子分子の振動ラマンスペクトル 523 |
多原子分子の振動 524 |
16.14 基準振動 524 |
16.15 多原子分子の振動スペクトル 527 |
16.16 多原子分子の振動ラマンスペクトル 529 |
チェックリスト 533 |
参考書 533 |
演習 534 |
問題 536 |
17. 分光学 2: 電子遷移 539 |
電子遷移の特性 539 |
17.1 振動構造 540 |
17.2 いろいろな型の遷移 543 |
電子励起状態がたどる道 546 |
17.3 蛍光とりん光 546 |
17.4 解離と前期解離 548 |
レーザー 550 |
17.5 レーザー作用の一般原理 550 |
17.6 実用的なレーザー 554 |
17.7 化学におけるレーザーの応用 559 |
光電子分光学 564 |
17.8 実験法 564 |
17.9 紫外線光電子分光学 565 |
17.10 X 線光電子分光学 566 |
チェックリスト 567 |
参考書 568 |
演習 568 |
問題 570 |
18. 分光学 3 : 磁気共鳴 575 |
核磁気共鳴 575 |
18.1 核磁気モーメント 576 |
18.2 磁場中の原子核のエネルギー 576 |
18.3 化学シフト 579 |
18.4 微細構造 585 |
パルス法 NMR 595 |
18.5 磁化ベクトル 596 |
18.6 線幅と速度過程 599 |
18.7 核オーバーハウザー効果 605 |
18.8 二次元 NMR 606 |
18.9 固体 NMR 607 |
電子スピン共鳴 608 |
18.10 g 値 609 |
18.11 超微細構造 610 |
チェックリスト 614 |
参考書 614 |
演習 615 |
問題 617 |
19. 統計熱力学 : 概念 619 |
分子状態の分布 620 |
19.1 配置と重み 620 |
19.2 分子分配関数 625 |
内部エネルギーとエントロピー 630 |
19.3 内部エネルギー 631 |
19.4 統計エントロピー 632 |
カノニカル分配関数 635 |
19.5 カノニカル・アンサンブル 635 |
19.6 分配関数に入っている熱力学的情報 637 |
19.7 独立な分子 638 |
チェックリスト 641 |
参考書 641 |
演習 642 |
問題 643 |
20. 統計熱力学 : 方法論 645 |
基本の関係式 645 |
20.1 熱力学関数 645 |
20.2 分子分配関数 647 |
統計熱力学の応用 655 |
20.3 平均エネルギー 655 |
20.4 熱容量 657 |
20.5 状態方程式 659 |
20.6 残余エントロピー 660 |
20.7 平衡定数 662 |
チェックリスト 667 |
参考書 667 |
演習 668 |
問題 669 |
21. 回析法 671 |
結晶構造 672 |
21.1 格子と単位胞 672 |
21.2 格子面の決定 675 |
X 線回析 677 |
21.3 プラッグの法則 678 |
21.4 粉末法 679 |
21.5 単結晶 X 線回析 684 |
X 線解析から得られる情報 688 |
21.6 同種の球の充填 : 金属結晶 689 |
21.7 イオン結晶 691 |
21.8 絶対配置 692 |
中性子回析と電子回析 694 |
21.9 中性子回析 695 |
21.10 電子回析 696 |
チェックリスト 697 |
参考書 697 |
演習 698 |
問題 700 |
22. 分子の電気的,磁気的性質 703 |
電気的性質 703 |
22.1 永久および誘起電気双極子モーメント 703 |
22.2 屈折率 712 |
分子間力 714 |
22.3 双極子の相互作用 714 |
22.4 反発および全相互作用 723 |
22.5 分子線中の分子間相互作用 724 |
磁気的性質 727 |
22.6 磁化率 727 |
22.7 永久磁気モーメント 729 |
22.8 誘起磁気モーメント 730 |
チェックリスト 730 |
参考書 731 |
演習 732 |
問題 733 |
23. 高分子とコロイド 737 |
大きさと形 738 |
23.1 平均モル質量 738 |
23.2 束一的性質 740 |
23.3 沈降 745 |
23.4 粘度 749 |
23.5 光散乱 751 |
配座と配置 754 |
23.6 ランダムコイル 755 |
23.7 らせんとシート 760 |
23.8 高次構造 762 |
コロイドと界面活性剤 763 |
23.9 コロイドの性質 763 |
23.10 表面薄膜 769 |
チェックリスト 772 |
参考書 773 |
演習 773 |
問題 775 |
マイクロプロジェクト 779 |
第 III 部 変化 |
24. 運動する分子 787 |
気体の分子運動 787 |
24.1 壁や表面との衝突 788 |
24.2 流出速度 789 |
24.3 勾配に沿って下る移動 791 |
24.4 完全気体の輸送性質 792 |
液体中の運動 796 |
24.5 液体の構造 797 |
24.6 液体中の分子運動 800 |
24.7 電解質溶液の伝導率 801 |
24.8 イオンの移動度 804 |
24.9 伝導率とイオン-イオン相互作用 810 |
拡散 812 |
24.10 熱力学的な見方 812 |
24.11 拡散方程式 816 |
24.12 拡散の確率 819 |
24.13 統計的な見方 820 |
チェックリスト 821 |
参考書 822 |
演習 823 |
問題 825 |
25. 化学反応の速度 829 |
実験的な化学反応速度論 829 |
25.1 実験法 830 |
25.2 反応速度 832 |
25.3 積分形速度式 836 |
25.4 平衡に近い反応 840 |
25.5 反応速度の温度依存性 844 |
速度式の解釈 846 |
25.6 素反応 846 |
25.7 逐次素反応 847 |
25.8 1 分子反応 853 |
チェックリスト 856 |
参考書 856 |
演習 857 |
問題 859 |
26. 複雑な反応の速度 863 |
連鎖反応 863 |
26.1 連鎖反応の構造 863 |
26.2 爆発 867 |
26.3 光化学反応 869 |
重合の速度論 872 |
26.4 連鎖重合 873 |
26.5 逐次重合 876 |
触媒作用と振動 877 |
26.6 均一触媒作用 877 |
26.7 自触媒作用 878 |
26.8 振動反応 879 |
26.9 科学的カオス 883 |
チェックリスト 885 |
参考書 885 |
演習 886 |
問題 887 |
27. 反応の分子動力学 891 |
反応性の出合い 891 |
27.1 衝突理論 892 |
27.2 拡散律速の反応 898 |
27.3 物質周期の式 901 |
活性錯合体理論 902 |
27.4 反応座標と遷移状態 902 |
27.5 アイリングの式 903 |
27.6 熱力学的な見方 907 |
分子衝突の動力学 910 |
27.7 反応性の衝突 910 |
27.8 ポテンシャルエネルギー面 911 |
27.9 実験と計算の結果 912 |
チェックリスト 916 |
参考書 917 |
演習 917 |
問題 919 |
28. 固体表面の過程 923 |
固体表面の成長と構造 923 |
28.1 表面の成長 924 |
28.2 表面の組成 926 |
吸着度 932 |
28.3 物理吸着と化学吸着 932 |
28.4 吸着等温式 934 |
28.5 表面過程の速度 939 |
表面における触媒作用 942 |
28.6 吸着と触媒作用 943 |
28.7 触媒作用の例 945 |
チェックリスト 949 |
参考書 949 |
演習 950 |
問題 952 |
29. 動的電気化学 957 |
電極における過程 958 |
29.1 電気二重層 958 |
29.2 電荷移動速度 961 |
29.3 分極 967 |
電子化学過程 972 |
29.4 電気分解 972 |
29.5 作動中の電池の特性 973 |
電力の生産と腐食 975 |
29.6 燃料電池と二次電池 975 |
29.7 腐食 976 |
チェックリスト 979 |
参考書 979 |
演習 980 |
問題 982 |
マイクロプロジェクト 985 |
補還 5 未定乗数 991 |
データ集 993 |
演習の解答 1005 |
問題の解答 1016 |
マイクロプロジェクトの解答 1024 |
索引 1025 |