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原子で書いた文字「 PEACE ’91 HCRL 」．白い丸はMoS2 結晶上の硫黄原子．走査型トンネル顕微鏡写真．

P18図１－２５

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走査型トンネル顕微鏡

プローブ

表面P18図１－２４

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走査型トンネル顕微鏡

プローブ

表面P18図１－２４

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走査型トンネル顕微鏡

プローブ

表面P18図１－２４

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ビリヤードの玉の運動は予測できる．

ビリヤードの玉 ＝ 原子 なら「運命」は決まっている！ P1図１－１

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• 質量が同じなら，加速を大きくするためには，より大きな力が必要．• 同じ加速をするとき，質量の大きいものは，より大きな力が必要．　 etc.

ニュートンの運動方程式　F = m a

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• 質量が同じなら，加速を大きくするためには，より大きな力が必要．• 同じ加速をするとき，質量の大きいものは，より大きな力が必要．　 etc.

ニュートンの運動方程式　F = m a

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力 Fと質量ｍがわかっていれば，加速度 aがわかる．

加速度がわかれば，未来の速度がわかる．

未来の速度がわかれば未来の位置がわかる．

ニュートンの運動方程式　F = m a

未来を予測する方法

古典力学では，運命は決まっている！

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量子力学と古典力学の関係量子力学的粒子

量子力学では，未来は不確定！P7図１－６

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量子力学古典力学

古典力学による値

量子力学による値＝真の値粒子の大きさ

ある物理量大小

古典力学が正しい領域

大きな物体でのみ成り立つ

全ての物体で成り立つ

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古典力学で近似可能な範囲巨視的（マクロ）　　　惑星の運動　　　リンゴの落下　　　コロイド粒子の運動（ブラウン運動など）　　　分子全体の運動（並進・回転）　　　分子内の原子の振動　　　原子・分子内の電子の運動　　　原子核内の陽子・中性子の運動微視的（ミクロ）

古典力学で近似可能

古典力学で近似不可能→ 　量子力学計算必要

P6図１－５

分子シミュレーション

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15

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17

273.1K 0.4kPa

353.5K 30kPa 単分子吸着層のスナップショット

18引力斥力

19

原子・分子間に力がはたらくのはなぜか？

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　強い力：　原子核を保持している力　弱い力：　 β 崩壊等に関係する力

自然界の４つの力 　重力（万有引力）：　質量を持った粒子間に働く力　電磁気力：　電場および磁場に関係する力

• 静電気力：　電荷の間に働く力 → 原子・分子の世界の主役• 静磁力：　磁荷の間に働く力• 電場と磁場の両方が関与する力：　電磁波等に関係

P8図１－７

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　＜静電気力の特徴＞①同符号の電荷（＋と＋，－と－）は反発しあう．②異符号の電荷（＋と－）は引き合う．③距離が近いほど大きな力が働く．

221

rqq

kF p8式（１．９）

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+ +

+

+ +

+

_ _

_ _

_ _

イオン性結晶

P9図１－８

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原子が結合して共有結合を作ろうとするのはなぜか？

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結合状態の水素分子

解離状態の水素分子 P10図１－１０，１１

25

共有結合時の電子雲

P10図１－９

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極性分子＋

＋

―O

H

H

27

p = qR

双極子モーメント

P11図１－１２

28

イオン－双極子相互作用 双極子－双極子相互作用

－+

-

+-

+-

+-+

-+

-

29

無極性分子にはたらく力も静電気力で説明できるか？

30

＋

原子核 電子

＋―

31

原子核 電子

＋ ―

＋

32

原子核 電子雲 正電荷

＋ ＋―・

誘起双極子

P12図１－１５

33

永久双極子

誘起双極子

双極子－誘起双極子相互作用

P13図１－１６

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原子核 電子雲

＋ ＋―・

誘起双極子

＋

―

永久双極子

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誘起双極子－誘起双極子相互作用（＝分散力もしくはファンデルワールス力）

P13 　図１－１７ファンデルワールス力の原因は重力（万有引力）ではない！

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同系列の分子では，一般に分子量が大きいほど分散力は大きくなるのはなぜか？

（炭化水素ではメタン，エタン，プロパンの順で分散力は大きくなるのはなぜか？）

37

38

氷 (Ih) の結晶構造

＋

ー

ー

P15図１－１９

39

メタンハイドレート

P15図１－１９

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DNA

アデニン (A) － チミン (T)

グアニン (G) － シトシン (C)

41

薬が効くしくみ

42

水と油（例えばベンゼン）分子の間には引力がはたらくか，斥力がはたらくか？

43引力斥力

44

原子核 電子雲

＋ ＋―・

誘起双極子

＋

―

45

水と油が分離するのはなぜか？

46

水と油が分離する理由

水素結合＋― ―

47

「わかる」とは，基本的な法則・事実を把握すること．「バカの一つ覚え」的対応が可能となる．