| 序章 物理化学とはなんだろう |
| 0.1 物質を作るもの 1 |
| 0.1.1 物質・分子・原子 1 |
| 0.1.2 原子構造 2 |
| 0.1.3 分子構造 3 |
| 0.2 氷・水・水蒸気 3 |
| 0.2.1 固体・液体・気体 3 |
| 0.2.2 状態変化 4 |
| 0.2.3 溶 液 4 |
| 0.3 反応とエネルギー 5 |
| 0.3.1 熱・仕事・エネルギー 5 |
| 0.3.2 発熱反応と吸熱反応 5 |
| 0.3.3 体積変化とエネルギー 6 |
| 0.4 整然から乱雑へ 7 |
| 0.4.1 乱雑さの尺度 7 |
| 0.4.2 反応の方向 8 |
| 0.5 反応の速度 8 |
| 0.5.1 反応速度と半減期 8 |
| 0.5.2 活性化エネルギーと遷移状態 9 |
| 0.5.3 化学反応と触媒 9 |
| 演習問題 11 |
| 第 I 部 原子の構造と性質 |
| 第１章 量子化学 |
| 1.1 粒子性と波動性 12 |
| 1.1.1 ハイゼンベルグの不確定性原理 12 |
| 1.1.2 粒子性と波動性 13 |
| 1.1.3 物質波 14 |
| 1.2 エネルギーの量子化 14 |
| 1.2.1 量子化 14 |
| 1.2.2 量子数 15 |
| 1.3 存在確率と電子雲 15 |
| 1.3.1 存在確率 16 |
| 1.3.2 電子雲 16 |
| 1.4 波動関数と波動方程式 17 |
| 1.4.1 波動関数 17 |
| 1.4.2 量子化学計算 18 |
| 1.4.3 量子化学計算でできること 18 |
| 演習問題 19 |
| 第２章 原子構造 |
| 2.1 原子核と電子 20 |
| 2.1.1 原子の大きさ 20 |
| 2.1.2 原子核の大きさ 21 |
| 2.2 原子を作るもの 21 |
| 2.2.1 原子核を作るもの 22 |
| 2.2.2 原子番号と質量数 22 |
| 2.2.3 同位体と原子量 22 |
| 2.2.4 アボガドロ数とモル 23 |
| 2.3 電子殻と量子数 23 |
| 2.3.1 電子殻 24 |
| 2.3.2 電子殻と量子数 24 |
| 2.3.3 電子殻と電子エネルギー 25 |
| 2.4 軌道とエネルギー 26 |
| 2.4.1 電子殻と軌道 26 |
| 2.4.2 軌道の形 27 |
| 演習問題 28 |
| 第３章 原子の性質 |
| 3.1 電子配列の規則 29 |
| 3.1.1 電子配置の規則性 29 |
| 3.1.2 K殻の電子配置 30 |
| 3.1.3 L殻の電子配置 31 |
| 3.2 最外殻と価電子 31 |
| 3.2.1 イオン化 32 |
| 3.2.2 価電子 33 |
| 3.3 周期表 33 |
| 3.3.1 周期と族 33 |
| 3.3.2 典型元素と遷移元素 35 |
| 3.4 元素の周期性 35 |
| 3.4.1 原子半径 35 |
| 3.4.2 イオン化エネルギー 36 |
| 3.4.3 電気陰性度 37 |
| 演習問題 38 |
| 第 II 部 物質の構造と状態 |
| 第４章 化学結合 |
| 4.1 結合の種類とイオン結合・金属結合 39 |
| 4.1.1 結合の種類 39 |
| 4.1.2 イオン結合 40 |
| 4.1.3 金属結合 40 |
| 4.2 共有結合と結合電子雲 41 |
| 4.2.1 水素分子 41 |
| 4.2.2 結合電子雲 42 |
| 4.2.3 価 標 42 |
| 4.3 σ結合とπ結合 43 |
| 4.3.1 σ結合 43 |
| 4.3.2 π結合 43 |
| 4.4 水素結合とファンデルワールス力 44 |
| 4.4.1 結合のイオン性 44 |
| 4.4.2 水素結合 45 |
| 4.4.3 ファンデルワールス力 45 |
| 演習問題 46 |
| 第５章 分子構造 |
| 5.1 分子式・構造式と分子量 48 |
| 5.1.1 分子式と分子量 48 |
| 5.1.2 構造式と異性体 49 |
| 5.2 混成軌道 49 |
| 5.2.1 混成軌道の名前 49 |
| 5.2.2 混成軌道の個数 49 |
| 5.2.3 混成軌道の形 49 |
| 5.2.4 混成軌道のエネルギー 50 |
| 5.3 sp3混成軌道による分子構造 51 |
| 5.3.1 sp3混成軌道 51 |
| 5.3.2 メタンの構造 51 |
| 5.3.3 アンモニアの構造 52 |
| 5.3.4 水の構造 52 |
| 5.4 sp2混成軌道による分子構造 54 |
| 5.4.1 sp2混成軌道 54 |
| 5.4.2 エチレンのシグマ骨格 54 |
| 5.4.3 エチレンのパイ結合 54 |
| 5.4.4 シス・トランス異性 55 |
| 5.5 sp混成軌道による分子構造 56 |
| 5.5.1 sp混成軌道 56 |
| 5.5.2 アセチレンの結合 56 |
| 演習問題 58 |
| 第６章 物質の状態 |
| 6.1 物質の三態 59 |
| 6.1.1 固体・液体・気体 59 |
| 6.1.2 状態変化 60 |
| 6.2 水の状態図 60 |
| 6.2.1 水の状態図 60 |
| 6.2.2 三重点 61 |
| 6.2.3 臨界点・超臨界 61 |
| 6.3 気体の性質 62 |
| 6.3.1 理想気体状態方程式 62 |
| 6.3.2 実在気体状態方程式 62 |
| 6.4 三態以外の状態 63 |
| 6.4.1 非晶質固体 63 |
| 6.4.2 液 晶 64 |
| 6.4.3 分子膜 64 |
| 演習問題 66 |
| 第 III 部 化学熱力学 |
| 第７章 熱・仕事・エネルギー |
| 7.1 熱・仕事・エネルギー 67 |
| 7.1.1 基本的な概念 68 |
| 7.1.2 体積変化の仕事 68 |
| 7.1.3 系と状態関数 69 |
| 7.2 熱力学第一法則 69 |
| 7.2.1 内部エネルギー 70 |
| 7.2.2 熱と仕事の等価性 70 |
| 7.2.3 エネルギー保存側 70 |
| 7.2.4 第一法則 70 |
| 7.3 変化の種類（等温・定積・定圧変化） 71 |
| 7.3.1 定積変化 71 |
| 7.3.2 定積熱容量 71 |
| 7.3.3 定圧変化 72 |
| 7.3.4 等温変化 72 |
| 7.4 エンタルピー 72 |
| 7.4.1 定圧変化におけるエネルギーの行方 73 |
| 7.4.2 エンタルピー 73 |
| 7.4.3 定圧熱容量 73 |
| 7.4.4 発熱反応と吸熱反応 74 |
| 7.5 ヘスの法則 74 |
| 7.5.1 ヘスの法則 75 |
| 7.5.2 反応熱の計算 75 |
| 7.5.3 エンタルピーの温度変化 76 |
| 演習問題 77 |
| 第８章 エントロピー |
| 8.1 集中から拡散へ 78 |
| 8.1.1 ひとりでに起こる現象 78 |
| 8.1.2 変化の方向性 79 |
| 8.1.3 可逆変化と不可逆変化 79 |
| 8.2 熱力学第二法則 79 |
| 8.2.1 クラウジウスの原理 80 |
| 8.2.2 トムソンの原理 80 |
| 8.2.3 オストワルトの原理（第二種永久機関不可能の原理） 80 |
| 8.2.4 原理の等価性 81 |
| 8.3 エントロピー 82 |
| 8.3.1 エントロピー 82 |
| 8.3.2 可逆変化のエントロピー変化 83 |
| 8.3.3 不可逆変化のエントロピー変化 83 |
| 8.3.4 孤立系のエントロピー増大則 84 |
| 8.4 エントロピーの計算 84 |
| 8.4.1 相転移のエントロピー変化 84 |
| 8.4.2 温度変化に伴うエントロピー変化 84 |
| 8.4.3 体積変化に伴うエントロピー変化 85 |
| 演習問題 86 |
| 第９章 ギブズエネルギー |
| 9.1 ギブズエネルギー 88 |
| 9.1.1 外界のエントロピー変化 88 |
| 9.1.2 結合系のエントロピー増大則 89 |
| 9.1.3 等温・定圧変化とギブズエネルギー 90 |
| 9.2 変化の方向とギブズエネルギー 90 |
| 9.2.1 変化の方向とギブズエネルギー 90 |
| 9.2.2 エンタルピーとエントロピー 90 |
| 9.2.3 不均一反応のギブズエネルギー 91 |
| 9.3 相平衡とギブズエネルギー 92 |
| 9.3.1 ギブズエネルギーの温度変化 92 |
| 9.3.2 相転移とギブズエネルギー 92 |
| 9.3.3 相変化と状態図 93 |
| 9.4 化学ポテンシャル 93 |
| 9.4.1 化学ポテンシャル 94 |
| 9.4.2 化学反応に伴うギブズエネルギー変化 95 |
| 9.4.3 反応の方向と化学ポテンシャル 95 |
| 演習問題 97 |
| 第 IV 部 溶液の性質と反応速度 |
| 第１０章 溶液の性質 |
| 10.1 固体と気体の溶解度 98 |
| 10.1.1 溶 解 98 |
| 10.1.2 固体の溶解度 99 |
| 10.1.3 気体の溶解度 99 |
| 10.2 溶解のエネルギー 100 |
| 10.2.1 溶媒和 100 |
| 10.2.2 溶解のエネルギー関係 100 |
| 10.2.3 発熱反応・吸熱反応 101 |
| 10.3 溶液の蒸気圧 102 |
| 10.3.1 液体の蒸気圧 102 |
| 10.3.2 ラウールの法則 102 |
| 10.3.3 沸点上昇・凝固点降下 102 |
| 10.4 半透膜・浸透圧 104 |
| 10.4.1 半透膜 104 |
| 10.4.2 浸透圧 105 |
| 演習問題 106 |
| 第１１章 酸・塩基の性質 |
| 11.1 酸・塩基の定義 107 |
| 11.1.1 アレニウスの定義 107 |
| 11.1.2 ブレンステッド-ローリーの定義 108 |
| 11.1.3 ルイスの定義 109 |
| 11.2 酸性・塩基性 109 |
| 11.2.1 水のイオン積 109 |
| 11.2.2 酸性・塩基性 109 |
| 11.2.3 水素イオン指数（pH） 110 |
| 11.3 酸・塩基の強弱 111 |
| 11.3.1 強酸・弱酸と強塩基・弱塩基 111 |
| 11.3.2 酸解離定数 111 |
| 11.3.3 塩基解離定数 111 |
| 11.4 中和反応 112 |
| 11.4.1 中 和 112 |
| 11.4.2 塩のpH 113 |
| 11.4.3 多価酸と多価塩基 113 |
| 11.4.4 緩衝液 114 |
| 演習問題 115 |
| 第１２章 酸化還元反応 |
| 12.1 酸化数の定義 116 |
| 12.1.1 酸化数の決め方 116 |
| 12.1.2 分子を構成する原子の酸化数 117 |
| 12.1.3 複数の酸化数を持つ原子 118 |
| 12.2 酸化・還元と電子授受 118 |
| 12.2.1 酸化・還元 118 |
| 12.2.2 酸化剤・還元剤 119 |
| 12.3 金属のイオン化傾向 120 |
| 12.3.1 金属の溶解 120 |
| 12.3.2 イオン化傾向 120 |
| 12.4 電子授受と化学電池 121 |
| 12.4.1 ボルタ電池 121 |
| 12.4.2 電極反応 121 |
| 12.4.3 ダニエル電池 122 |
| 12.5 起電力とエネルギー 123 |
| 演習問題 124 |
| 第１３章 反応速度 |
| 13.1 反応速度と半減期 126 |
| 13.1.1 半減期 126 |
| 13.1.2 反応速度式 127 |
| 13.2 遷移状態と活性化エネルギー 128 |
| 13.2.1 遷移状態 128 |
| 13.2.2 活性化エネルギー 129 |
| 13.2.3 アレニウスの式 129 |
| 13.3 多段階反応と律速段階 129 |
| 13.3.1 律速段階 130 |
| 13.3.2 遷移状態と中間体 130 |
| 13.3.3 濃度変化 131 |
| 13.4 可逆変化と平衡状態 131 |
| 13.4.1 平衡状態 131 |
| 13.4.2 平衡定数 132 |
| 13.4.3 平衡とギブズエネルギー 132 |
| 13.4.4 質量作用の法則 133 |
| 演習問題 134 |
| 演習問題解答 135 |
| 索 引 144 |
