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化学A ２０１５ 大野公一
１ 授業題目： 化学結合 ２ 授業の目的と概要： 元素の周期性，化学結合及び化学反応の基礎を与えることを目的と する。 原子の構成，量子論の基礎，原子の電子配置と周期律，電子軌道と 化学結 合及び反応性の量子論の基礎について解説する。 ３ 学習の到達目標： ・元素の化学的個性の由来を量子論に基づいて理解する。 ・化学結合における電子の役割を量子論に基づいて理解する。 ・基本的な分子の分子軌道を定性的に組み立てる方法を身につける。 ・化学的安定性と反応性が何に支配されているかを理解する。 ・化学結合の形成・解離が軌道の働きで進行する仕組みを理解する。
授業の内容・方法と進度予定 4/8 元素・原子概念 電子と原子核 分子とイオン
4/15 スペクトルと原子構造
4/22 量子の世界の基礎（１）波の振舞
5/13 量子の世界の基礎（２）粒子の振舞
5/20 粒子の波動性＜演習＞
5/27 原子の量子性と周期性
6/03 イオン化エネルギー・電子親和力・電気陰性度＜演習＞
6/10 電子波と結合力
6/17 分子軌道とその成り立ち
6/24 ２原子分子
7/01 混成軌道と分子構造
7/08 配位結合・水素結合・分子間力
7/15 反応性と結合の組換え
7/22 試験（見込）
8/5 予備日
成績評価・テキスト・その他 ５ 成績評価方法： レポート・演習３０％
と期末試験７０％によって評価する。
６ 参考書： 「化学結合論」 中田宗隆著 裳華房
「量子化学」 大野公一 裳華房
７ その他 ： レポートや演習によって理解の促進と
習熟度の向上をはかる。
講義補助のホームページ（電子教室）を開く。
http://grrm.chem.tohoku.ac.jp/Densi/
電子教室入室用ID: ChemA
Important Information
講義補助のホームページ（電子教室）
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入室用ID: ChemA
Let’s Start Chemistry A
4/8 元素・原子概念 電子と原子核 分子とイオン
あとで、 クイズ・問題 が出ます。
できるだけ、メモ しておくことを、 オススメ します。
ミクロの世界の粒子
アボガドロ定数 NAv＝6.022x1023
元素・原子概念 電子と原子核
原子は 原子核と電子からなる。
原子核は、陽子と中性子からなる。
原子核の正電荷と電子の負電荷は、たがいに静電気力（クーロン力）で引き付けあう。
原子は、原子核の正電荷の大きさで決まる原子番号 (Z) で、元素に分類されている。
Z=1: H Z=3:Li Z=6:C Z=7:N
Z=8:O Z=10:Ne Z=11:Na Z=17:Cl
Z=26:Fe Z=29:Cu Z=47:Ag Z=79:Au
etc.
化学元素の周期表
各元素はそれぞれに固有の原子Ａｔｏｍ からなる
Atomはギリシャ語atomos不可分なものに由来
１つの元素からなる物質：単体（同素体）
炭素の同素体
フラーレン
カーボンナノチューブ
石墨（グラファイト）
ダイヤモンド
未知の新炭素物質 （理論的予測）
化合物の種類は、どのくらいあるのか？
• 我々の周りに約10万種
• １９６５年には、２１万種が知られていた。
• 現在は、
９０００万種が知られており、
• 毎年数百万種ずつ増加している（人工的に作り出されている）。
原子から、分子を作ってみよう
Let’s play with atoms to make a molecule.
• H原子2個から、水素分子 H-H ができる。
• O原子２個から、酸素分子 O＝O ができる。
• さて、HとOを組み合わせると何ができるか？
• H２個とO1個から、H-O-H
• H2個とO2個から、H-O-O-H
ができる！
C+H2O → （水性ガス） CO + H2
→ HCHO（ホルムアルデヒド）
C+2H2O → CO2 + 2H2
→ HCOOH（蟻酸）+ H2 → CH3OOH（過酸化物）
2C+H2O → CH2CO（ケテン）
2C+2H2O → CH3COOH（酢酸）
炭素 C と 水 H2O から何ができるか？
分子とイオン
分子の例
N2：窒素 O2:酸素 HCl：塩化水素
H2O：水 CO2：二酸化炭素
CH4：メタン C6H6：ベンゼン
C60：フラーレン分子
イオンの例
H+：水素イオン Cl-：塩化物イオン
Ag +：銀イオン OH-：水酸化物イオン
化学結合力の起源？
ミクロの世界では、 電子は、空間に広がって分布する ミクロの世界の電子は、空間の１点に静止できず、
いろいろな場所に存在確率をもつ。
電子分布 と 結合力・反結合力
分子（物質）中の電子分布は どのようになるか？
電子分布は、量子力学の方程式で決まる。
量子の世界の基礎を学べば、化学結合の仕組みがわかるようになる。
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