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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)
http://
grrm.chem.tohoku.ac.jp/Densi/
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。
講義補助のホームページ(電子教室) http://grrm.chem.tohoku.ac.jp/Densi/ 入室用ID: ChemA
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