| 序文 iii |
| 基礎化学I |
| 1章 物質の構造 1 |
| 1.1 物質は何からできているか 1 |
| 1.1.1 化学はセントラルサイエンス(中心の科学)である 1 |
| 1.1.2 物質理解の歴史 3 |
| 1.1.3 ミクロな視点,マクロな視点 5 |
| 1.2 量子力学への道 6 |
| 1.2.1 原子スペクトル 7 |
| A. 分光計 7 |
| B. 水素原子のスペクトル 8 |
| C. 原子核の発見 9 |
| 1.2.2 黒体放射 10 |
| 1.2.3 光電効果 14 |
| 1.2.4 水素原子の古典量子論 15 |
| A. 水素原子のBohr 15 |
| B. 水素原子のエネルギー 17 |
| 1.2.5 光の二重性と物質波 19 |
| 1.2.6 電子の波動性 21 |
| 1.2.7 量子力学の誕生 22 |
| 1.3 原子 23 |
| 1.3.1 Schroedingerの波動方程式 24 |
| 1.3.2 波動関数の性質 24 |
| 1.3.3 自山電子の波動関数 25 |
| 1.3.4 水素原子 30 |
| 1.3.5 多電子原子 35 |
| A. 多電子原子の波動方程式 35 |
| B. 他の電子によるしゃへい効果と多電子系のエネルギー準位 35 |
| C. 電子スピン 36 |
| D. Pauliの原理 37 |
| E. 元素の電子配置と周期律 37 |
| 1.4 化学結合 41 |
| 1.4.1 共有結合 42 |
| A. 水素分子イオン 42 |
| B. 水素分子の生成 43 |
| C.極性分子・共有結合と結合イオン性 44 |
| 1.4.2 分子電子状態 46 |
| A. σ結合 46 |
| B. π結合 47 |
| C.共有結合距離と結合エネルギー 48 |
| D.混成軌道 48 |
| 1.4.3 イオン結合とイオン結晶 49 |
| 1.4.4 その他の化学結合 50 |
| A. van der Waals力 50 |
| B. 水素結合 50 |
| C. 配位結合 50 |
| D. 金属結合 51 |
| 2章 物質の状態 53 |
| 2.1 物質の三態 53 |
| 2.2 理想気体 54 |
| 2.3 気体分子運動論 54 |
| 2.4 実在気体 58 |
| 2.5 熱と仕事 62 |
| 2.6 エントロピー 65 |
| 2.7 自由エネルギー 67 |
| 2.8 化学ポテンシャル 68 |
| 2.9 物質の相挙動 69 |
| 2.10 純物質の相状態図 71 |
| 3章 物質の変化 75 |
| 3.1 標準エンタルピー変化 75 |
| 3.2 標準生成エンタルピー 76 |
| 3.3 反応エンタルピーの温度変化 79 |
| 3.4 化学反応の自由エネルギー変化 80 |
| 3.5 液体と溶液 82 |
| 3.6 沸点上昇,凝固点降下,浸透圧,分配 85 |
| 3.7 溶液の理想性からのずれ―活量 87 |
| 3.8 溶液内の平衡 88 |
| 3.9 電池と電気化学 89 |
| 3.10 混合系での相状態図 92 |
| 3.11 化学反応速度 95 |
| 3.11.1 一次反応 96 |
| 3.11.2 二次反応 97 |
| 3.12 速度式と反応機構 98 |
| 3.13 反応速度の温度変化 100 |
| 3.14 分子の衝突と反応速度 101 |
| 基礎化学II |
| 4章 ミクロな視点での化学 105 |
| 4.1 ミクロな世界の粒子の運動方程式 105 |
| 4.1.1 Schroedingerの波動方程式と波動関数 105 |
| 4.1.2 物理量と演算子 109 |
| 4.1.3 自由電子と波動関数 111 |
| 4.1.4 一次元の箱型ポテンシャル中の電子の運動 112 |
| 4.1.5 一次元の箱型ポテンシャルの応用―ポリエンの光吸収波長 115 |
| 4.1.6 トンネル効果 117 |
| 4.1.7 三次元の箱型ポテンシャル中の電子の運動 120 |
| 4.2 水素原子と多電子電子の中の電子の運動 122 |
| 4.2.1 水素原子 122 |
| 4.2.2 多電子原子 130 |
| 4.2.3 電子スピンとPauliの原理. 原子の電子配置 132 |
| 4.3 化学結合 135 |
| 4.3.1 原子核の運動と電子の運動―Born-Oppenheimer近似 136 |
| 4.3.2 分子軌道法 137 |
| 4.3.3 水素分子イオンの分子軌道 138 |
| 4.3.4 等核二原子分子の分子軌道 141 |
| 4.3.5 異核二原子分子 147 |
| 4.3.6 原子価結合法 148 |
| 4.3.7 昇位と混成軌道 152 |
| 5章 マクロな視点での化学 157 |
| 5.1 物質の状態とエネルギー 157 |
| 5.1.1 内部エネルギーと熱分布 157 |
| 5.1.2 理想気体の内部エネルギーとその性質 165 |
| 5.1.3 エンタルピーと代表的な可逆過程 169 |
| 5.2 熱力学第二法則 175 |
| 5.2.1 自発的変化の方向 175 |
| 5.2.2 理想気体のエントロピーとカルノーサイクル 178 |
| A. 理想気体のエントロピー 178 |
| B. カルノーサイクル 179 |
| 5.2.3 熱力学第二法則 182 |
| 5.2.4 エントロピーとその分子論的意味 186 |
| 5.2.5 熱力学的量のミクロな量との関係 187 |
| 5.3 化学反応と熱力学 189 |
| 5.3.1 化学反応に伴う熱量変化 189 |
| 5.3.2 標準生成エンタルピー 192 |
| 5.3.3 標準エンタルピーの計算 193 |
| 5.3.4 結合エネルギーと生成エンタルピー 194 |
| 5.3.5 任意の温度における反応のエンタルピー変化 196 |
| 5.4 化学平衡と平衡定数 197 |
| 5.4.1 自由エネルギーと自発的変化 197 |
| 5.4.2 定圧過程の自由エネルギー変化 199 |
| 5.4.3 等温過程の自由エネルギー変化 199 |
| 5.4.4 相平衡 200 |
| 5.4.5 化学反応の自由エネルギー変化 203 |
| 5.4.6 標準生成自由エネルギー 203 |
| 5.4.7 化学ポテンシャル 204 |
| 5.4.8 化学平衡 207 |
| 基礎化学III |
| 6章 無機化合物 213 |
| 6.1 物質の多様性 213 |
| 6.1.1 人類と物質 213 |
| 6.1.2 無機化合物と有機化合物 214 |
| 6.1.3 無機化合物・無機化学 216 |
| 6.2 金属 216 |
| 6.3 イオン性結晶 219 |
| 6.4 分子性結晶 221 |
| 6.5 配位化合物 223 |
| 6.6 配位数と立体構造 223 |
| 6.7 配位化合物の結合―Werner型錯体と非Werner型錯体 225 |
| 6.8 金属錯体の反応 226 |
| 6.8.1 アクアイオンの配位子交換反応 227 |
| 6.8.2 電子移動反応 228 |
| 6.9 金属錯体の磁性と色 229 |
| 6.10 生体中での金属元素の働き 231 |
| 7章 有機化合物 233 |
| 7.1 有機化合物の構造 233 |
| 7.1.1 異性体 234 |
| 7.1.2 官能基 236 |
| A. 水酸基 236 |
| B. そのほかの官能基 238 |
| 7.1.3 置換基 238 |
| 7.2 有機化合物の合成 238 |
| 7.2.1 共有結合の開裂 239 |
| A. ホモリシス 239 |
| B. ヘテロリシス 240 |
| 7.2.2 酸と塩基 241 |
| 7.2.3 フロンティア軌道 242 |
| 7.2.4 置換基効果 243 |
| 7.3 有機化合物の反応 244 |
| 7.3.1 ラジカル反応 244 |
| 7.3.2 イオン反応 246 |
| A. 求核置換反応(SN2反応) 246 |
| B. 求核置換反応(SN1反応) 248 |
| C. 求電子置換反応 249 |
| 7.3.3 付加反応 250 |
| A. 求電子付加反応 250 |
| B. 求核付加反応 252 |
| 7.3.4 カルボアニオンの生成 253 |
| 7.3.5 電子環状反応 254 |
| 7.3.6 酸化・還元反応 256 |
| 7.4 有機分子間の相互作用 257 |
| 7.4.1 静電相互作用 258 |
| 7.4.2 分散力 258 |
| 7.4.3 電荷移動錯体 258 |
| 7.5 生体成分と生物体内の反応 260 |
| 7.6 機能をもつ有機化合物 262 |
| 7.6.1 天然生理活性物質 262 |
| 7.6.2 新素材 263 |
| A. 超高強度繊維 263 |
| B. ホトレジスト 264 |
| C. 有機伝導体および有機超伝導体 264 |
| D. 液晶 265 |
| 8章 環境化学 267 |
| 8.1 オゾン層破壊 267 |
| 8.1.1 太陽光エネルギーの波長分布 267 |
| 8.1.2 オゾン層の生成 268 |
| 8.1.3 フロン化合物の光分解機構 269 |
| 8.1.4 オゾン分子の分解 270 |
| 8.2 大気汚染 271 |
| 8.2.1 光化学オキシダントの発生 273 |
| 8.2.2 酸性雨 274 |
| 8.3 地球温暖化 275 |
| 8.3.1 地球に照射される太陽光エネルギー 275 |
| 8.3.2 入射太陽エネルギーと地球の放射エネルギー 275 |
| 8.3.3 温室効果ガス 277 |
| 8.3.4 二酸化炭素濃度の変動 277 |
| 8.3.5 温室効果ガスの赤外領域の吸収 279 |
| 8.3.6 平均地表温度の変動とシュミレーション計算 280 |
| 8.4 化学物質のリスク管理 282 |
| 8.4.1 ベンゼンとダイオキシンの発がん性リスク評価 282 |
| 8.4.2 環境と健康の両面のリスク管理 283 |
| 8.4.3 ハザードと暴露量 284 |
| 8.4.4 暴露量の推定 285 |
| 8.4.5 リスクコミュニケーション 285 |
| 8.4.6 消防法上の危険物と毒物劇物取締法上の毒劇物 286 |
| 8.4.7 環境保全と健康安全の為の制度 286 |
| 8.5 エネルギー問題と化学 288 |
| 8.5.1 太陽エネルギーの水素変換反応(ソーラー水素生成反応) 289 |
| A. 光触媒による水分解反応 289 |
| B. 太陽熱を利用する熱化学反応 290 |
| 8.5.2 バイオマスの水素変換反応 290 |
| 8.5.3 燃料電池の化学反応 291 |
| 8.5.4 再生可能水素エネルギーの社会への役割 292 |
| 付録 295 |
| 1. 円周上を運動する電子の波動方程式 295 |
| 2.V2=∂2/∂x2 +∂2/∂y2+∂2/∂z2の極座標への変換 296 |
| 3. 標準生成エンタルピーと標準生成自由エネルギー,および25℃の標準状態での物質のエントロピー 299 |
| 4. 基本物理定数値 300 |
| 5. 単位の換算 300 |
| 6. エネルギー単位の換算 300 |
| 7. 基底状態における原子の電子配置 301 |
| 索引 303 |
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