理想気体の状態方程式や分圧の法則などを考えるにあたって、その理論的裏付けとして発展してきたのが気体分子運動論である。この節では分子の運動をモデル化して、温度や圧力が何に対応しているかを考えてみることにする。 前提条件 こ […]

空気は主に酸素と窒素を混合した気体である。このように種類の異なる気体を混ぜ合わせた時、容器内のそれぞれの気体の圧力がどのようになるか、法則性が見出されたのは19世紀初めのことで、1801年にイギリスのドルトンによって発見 […]

この節では理想気体の状態方程式について復習をしたい。理想気体の状態方程式は大学入試問題を解くのに散々利用してきたと思う。これらはボイルの法則、シャルルの法則と、アボガドロの法則の３つの法則を組み合わせたもので、17世紀か […]

この講義の後半は熱力学の基礎を取り扱う。熱力学にはいる前に今一度、気体の振る舞いについて、理想気体の状態方程式の復習をしてから、実在気体など、高校で扱わない気体の話題に触れることにする。 気体を特徴づける物理量 気体の法 […]

ここまで見てきたように、化学結合は２個の原子の軌道が重なり合って生成した結合性の軌道に２個の電子が共有されることで生成される。しかし、原子の軌道の重なり合いは、必ずしも２個の原子とは限らない。特に、π結合はp軌道が並んで […]

アセチレン ここからは、より複雑な分子についての軌道を考えていく。 アセチレン（上図）は炭素原子はCC三重結合とCH単結合を持つが、炭素原子の原子軌道に下から順番に電子を詰めていくと、最外殻の２p軌道には２個の電子がある […]

より複雑な分子の場合も、水素分子イオンと同様、複数の原子の原子軌道を組み合わせた分子軌道を考えることになる。水素分子イオンと違って電子の数も複数あるので、原子軌道を組み合わせた分子軌道のエネルギーが低いものから順番に、組 […]

それでは実際に、分子のハミルトニアンと波動関数についての例を見ていくことにしよう。まずは最も単純な例として、電子が1個の水素分子イオンを考える。水素分子ではなくわざわざ水素分子”イオン”なのは、電子2個以上だと解けないシ […]

化学結合など、分子内の電子の状態を考える時は、分子内の電子についてのハミルトニアンを考えて、波動関数とエネルギーを考えていくことになる。このときの波動関数も、厳密に解けるわけではないので、何らかの近似を使って考えていく必 […]

ここまででは様々な結合の種類を紹介してきたが、こうした分子内の結合や分子内の電子についても、量子力学を使えば原子のときと同様、シュレディンガー方程式を使って表すことができるはずである。たとえば時間によって変化しない状態（ […]