概要
化学（Chemistry）は理学に含まれる。
化学で扱う基本的なこと
原子：
元素とは：
- 原子がもつ性質を表し、下記によって理論づける。
- 原子構造（原子核（陽子・中性子）、電子）
- 原子番号
- 質量数
- 電気素量
- イオン
- 同位体
周期律表
- 初期の化学が発見した一大成果。
- 電子配置から下記の特徴が理論づけられる。
- イオン化エネルギー
- 電気陰性度
- 酸化数
- 原子半径
- イオン半径
元素の性質に関する記述
量子力学
- 周期律は量子力学の成立を以って初めてその本質が明瞭になった。
- 原子内の電子配置はボーアの原子模型では限界があるので、
- 波動力学のパウリの排他原理や波動関数、電子のエネルギー準位で理論づける。
統計力学
- 物体の状態（三態）や性質などを巨視的に理解する上で必要な方法論を提供し、
- 実験の結果をもたらす上で重要な役割を果たす。
化学結合
- 物質は原子から構成される。
- その原子が結びついて分子をつくる。
- この結びつきを化学結合と呼ぶ。
- これを理解することで化学は発展してきた。
化学反応
- 19世紀以前、原子間の結びつきは化学反応を説明するために考えられた。
- 基礎的な概念が提唱された。
- それでも一部の結合しない原子の組み合わせが説明できず、20世紀に入り下記の概念が提唱された。
- イオン結合
- 共有結合
- 交換相互作用（二元分子の安定を説明する）
- 波動関数（分子軌道や原子軌道を明らかにする）
- バンド理論（金属結合の実際を自由電子モデルから進めた）
分子構造
- 分子はその物質がもつ性質を維持したまま分割できる最小単位。
- 静電気力で結合するイオン結合には方向性がない。
- 共有結合には異方性がある。
- 簡単な共有結合分子は原子価殻電子対反発則で説明される。
- これに電子軌道の考え方を加えると、分子やイオンの構造についての理論的な根拠となる。
- その一方で、同じ種類と数の元素が組み合わさった分子でも、その構造で物性に差があることが判明している。
- 不斉炭素原子と共有結合する4つの原子団が結合する位置の違いから生じる光学異性体や立方異性体、また、炭素などの二重結合部分が回転しないために生じる幾何異性体などは
- 同一の構造式でありながら異なる性質をもつ分子となる。
- ベンゼン環に結合する置換基の位置（オルト等）による位置異性体も一例に当たる。
- エタン類など回転が可能な分子においても、立体障害などによる特性の差異は生じる。
- 更に、近年では、知恵の輪のようなカテナンやサッカーボールもどきのフラーレンなど、風変わりな構造をもつ分子も発見されている。
最終更新：2012年01月08日 06:22
