序章 (Prologue) なぜだろう「原子・分子の性質」
素朴な疑問からの出発
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水素原子
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水素原子は正電荷をもった陽子と負電荷をもった電子が
静電気的な力によって結びついているといいます。
ところで,陽子も電子も質量をもちます。水素原子に
おける電子の振る舞いを論ずるときに,陽子と電子の間に
働く万有引力は考慮しなくてよいのでしょうか。
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電子が運動するとき,なぜ陽子は静止していると考えてよい
のでしょうか。
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電子が陽子の回りを回転いているとすると,水素原子は
常に電磁波を放出しているのでしょうか。もし,そうなら
電子はエネルギーを失って陽子に限りなく近づいて行く
のでしょうか。そんな原子は安定とはいえないのでは
ないでしょうか。
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水素原子の 1s,2s,2pといった記号の意味は何を表すの
でしょうか。
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水素原子において 1p,2d,3f といった状態はなぜないの
でしょうか。
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一般の原子
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原子内の電子は太陽系の惑星が太陽の回りを回るように原子核の
回りの一定の軌道上を回っているのでしょうか。
また,「原子軌道」とはそのような軌道のことでしょうか。
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化学における現象を考えるとき,通常,原子内の電子にのみ
着目して原子核については考えません。原子を考えるとき原子核と
電子を分離して考えてよいのでしょうか。また,「原子の状態」を
考えることと「原子内の電子の状態」を考えることとは同じこと
でしょうか。
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原子内の電子の全エネルギーは個々の電子のエネルギーの和として
表されることを学びました。原子内の電子は原子核と相互作用する
だけで電子間相互作用はないのでしょうか,あるいは原子核との
相互作用に比べて無視できるのでしょうか。
電子間相互作用があればそれらのエネルギーは個々の電子の
エネルギーとして分離できないからです。全エネルギーが個々の
電子のエネルギーの和として表されるのはそれらの電子が互いに
独立なときだけのはずです。
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電子のスピンとは何ですか。原子内の電子の全スピンは個々の
電子のスピンの和でしょうか。
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原子内の電子エネルギーを考えるとき,どんな相互作用を考慮
すればよいのでしょうか。
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分子
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分子を考えるとき,原子の原子価が問題になります。そして,
原子価とは原子の最外殻に属する荷電子の配置に関係すると
聞きました。ところで,殻とは何でしょうか。また,荷電子の配置
とは何でしょうか。
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例えば,次のような記号は何を意味するのでしょうか。
酸素原子の最外殻の電子配置は
(2s)2(2px)2
(2py)(2pz)
窒素原子の最外殻の電子配置は
(2s)2(2px)
(2py)(2pz)
炭素原子の最外殻の電子配置は
(2s)(2px)(2py)(2pz)
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sp3 混成軌道とは何ですか。
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分子軌道法とは何ですか。
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エネルギーを最小にすることがどうして分子の状態を
知ることになるのですか。
課題
- 原子や分子に関する素朴な疑問あれば
こちら(E-Mail) までおよせ下さい。
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