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No.44  ??  Contributor:    California Time:2016/05/09 17:42:25

もう質問は受け付けていないのですか?


No.43  >42  Contributor:tanuki    California Time:2014/12/23 16:31:39

う〜ん.どういったらいいかなあ.物質はすべて波動の性質を持つことは認めますか?実験的に証明されている(電子の波の干渉実験など)ので認めざるを得ませんね.
物質が波であるなら,波長をもちますよね.波長は長さがあります.ということは粒子の位置は確定されないことを意味します.つまり,波長のどの位置に粒子があるかは確率で曖昧です.電子(粒子)を狭い空間に閉じ込めることは電子の波長を短くすることになります.
波長が短いということはその波の振動数(ν)が大きいことです.振動数とエネルギー(E)の関係はE=hνですので,エネルギーは大きくなるとりかいできますね?この説明は正確ではありませんが考え方として間違っていません.

No.42  電子の運動エネルギー  Contributor:学生    California Time:2014/12/18 15:23:50

狭いところに閉じ込められた電子はどうして運動エネルギーをもつのでしょうか?理由らしいことは載ってますが,いまいちわかりません.

No.41  >40  Contributor:tanuki    California Time:2014/11/06 20:12:06

運動していないのに“運動エネルギー”と呼ぶのは確かに変ですが,量子力学的運動エネルギーは,運動エネルギー演算子Tに対する期待値<Ψ|T|>ですので,小生はあまり違和感を感じておりません.そのように呼ぶ“習慣”と割り切っています.

No.40  電子の運動エネルギー  Contributor:Oldon    California Time:2014/10/30 17:19:05

量子力学では,電子は分布であり運動は否定されていますが,運動エネルギーと称するのはいかがなものか.

No.39  >38  Contributor:学生2    California Time:2014/09/07 03:54:12

ありがとうございました。なんか難しいですが、ご説明が理解できるように勉強します。

No.38  >37  Contributor:tanuki    California Time:2014/09/04 21:07:30

ちょっと難しかったかな.電子は波です.複数の電子のある分子の電子の一つの状態は一つの波で一つの波動関数で表されます.C=C-C=Cの電子状態はたとえばΨo,C--C=C-C+はΨ1,+C-C=C-C-はΨ2,C・−C=C-C・はΨ3で表しましょう.
波は混じりあうものとまじりあわないものとがあります.混じりあわない波は互いに直交しているといいます.Ψ0,Ψ1,Ψ2は相互に交じりあいますが,Ψ3はΨ0,Ψ1,Ψ2のいずれとも交じりあいません.
ブタジエンの電子構造はC=C-C=C:Ψ0では不正確で実際には中心部分のC-C結合にもπ電子が分布します.それを表現するためΨ0に,Ψ1とΨ2に未定係数を付けて足し合わせ,π電子のエネルギーが最低になるようにそれらの重みを決めます.ところが,Ψ3を加えても,Ψ0〜Ψ2とは交らないためその重み係数は常に0となってしまいます.つまり,Ψ3は,Ψ0で表される電子状態を改善しないのです.・・・こんな説明でいかがですか?

No.37  >36  Contributor:学生2    California Time:2014/09/04 14:09:46

ありがとうございました。よくわかりません。混ざらないという意味を説明お願いします。また、混ざらないことで共鳴極限構造でなくなるのですか?

No.36  >35  Contributor:tanuki    California Time:2014/09/04 01:59:06

結論から言うと,ブタジエンの共鳴極限構造にはC・−C=C-C・は含めません.理由はC・−C=C-C・の波動関数は,C=C-C=C,C--C=C-C+,および+C-C=C-C-の電子状態の波動関数とは混合しません.厳密にいうと混ざらないこともないのですが,学部学生の知識あるいは有機化学者の知識としては混ざらない(ブタジエンの電子構造を改善しない)と理解してください.

No.35  ブタジエンの共鳴の極限構造  Contributor:学生2    California Time:2014/09/03 15:24:01

ブタジエンの共鳴で極限構造として、教科書によってC・−C=C-C・が含まれるものと含まれない場合があります。どっちが正しいのですか?

No.34  >33  Contributor:tanuki    California Time:2014/09/01 04:07:24

沸点を左右するのは一分子あたりの分子間力の大きさであると考えてください.
分子量が大きいと液体の沸点が高くなるように見えます.一般に分子量が大きい分子は分子の表面積も大きくなります.炭化水素の分子間力は主に分散力です.分散力はファンデアワールス力と大体同じ意味です.2つの分子間の分散力は分子の接する面積に大体比例しますので,分子量の大きな炭化水素=表面積の大きな炭化水素=分子間力の大きな分子となります.
分子量が小さくて分子間力の大きなものの代表はH2O(分子量18,沸点100度)ですね.分子量が大きくて分子間力の小さなものはラドン(原子ですが)で分子量(原子量)は222で,沸点は-62度です.分子間力説明はこのHPのチュートリアル“有機化学の基礎”の第3部”はじめをみてください.

No.33  >30-32  Contributor:学生    California Time:2014/08/31 15:54:46

ありがとうございました.もう一つ.疑問なのですが,一般に分子の分子量が大きいほど沸点は高くなるように見えます.たとえば,飽和炭化水素では分子量の小さい方は気体で,分子量が大きくなるにしたがって液体となり,沸点も高くなります.なんでですか?

No.32  >29  Contributor:tanuki    California Time:2014/08/31 04:42:18

硫酸は強い酸性を示し,電子対を持った化合物(:B)へプロトンを付加します.
 H2SO4 + :B -> HSO4-  +  HB+
HB+ は硫酸の中を自由に移動しますので,Bは硫酸に溶解するという現象として観測されます.
NやO原子を含む有機化合物は孤立電子対を持ちますので,濃硫酸に溶解することになります.一方,不飽和炭化水素は二重結合のπ電子が,孤立電子対と同じようにH+を受け取ります.不飽和炭化水素も硫酸に溶解するようになるのです.ただし,溶解度はあまりよくありません.

No.31  >28  Contributor:tanuki    California Time:2014/08/31 04:31:06

分子そのままではなぜHCl,CH3COOHがルイス酸なのかわかりにくいですが,それらの水溶液はルイス酸であることは理解できます.
Y-H + H2O -> Y- + H3O+
水溶液ではヒドロニウムイオンが生成します.ヒドロニウムイオンは電子対を受け取ります.
H3O+ + :NH3 -> H2O +  NH4+
したがって,間接的ですがHCl,CH3COOHはルイス酸といえます.

No.30  >27  Contributor:tanuki    California Time:2014/08/31 04:20:51

定期試験が近づきましたね.
気体は,分子が孤立した状態で液体は分子が分子間力でつながった状態と単純に考えましょう.分子間力はいろいろありますが,学部学生のレベルでは水素結合と考えて間違いないでしょう.また,水素結合はいろんな分子間力が合わさったものですが中心的な力は静電気的な相互作用で,結合の分極が大きいほどその効果は大きくなります.
水素原子を含んだ結合は,水素原子の電気陰性度は2.1でC,N,O,ハロゲン原子に比べて小さいのでそれらの原子と結合した水素は+にもう一方の原子は−に分極します.分子が+と−に分極しますので,もう一つの分子のマイナスは+へまた,マイナスは+へ惹かれます.
CH3CH2CH2OHのO-HはOの電気陰性度が大きいため(3.5)強く分極しますので,水素結合による分子のつながりが強くなります.それを外して孤立した分子にするためには大きな熱エネルギーが必要となり,具体的には沸点が高いという状態になります.
CH3CH2OCH3は分極するのはC-Hです.Cの電気陰性度は2.5ですのでプロパノールよりは沸点は低くなるでしょう.なお,C-O-Cの炭素原子の電気陰性度は,O原子の影響を受けて2.7ぐらい上がっていると考えてください.そう考えると,CH3CH2CH2CH3の沸点はエチルメチルエーテルより低いと推測てきます.

No.29  硫酸への溶解  Contributor:学生    California Time:2014/08/30 16:52:38

もう一つお願いします.[酸素,窒素または多重結合を含む有機化が応物は濃硫酸に解ける.この根拠を説明せよ]という問題があります.答えを教えてください.

No.28  ルイス酸  Contributor:学生    California Time:2014/08/30 16:45:50

ルイス酸は,電子対を受け取るものと教えられましたが,HClがCH3COOHはルイス酸なのですか?

No.27  化合物の沸点  Contributor:学生    California Time:2014/08/30 16:42:49

CH3CH2CH2OHとCH3CH2OCH3のどちらが沸点が高いかという問題があります.どのように考えたらいいのですか?

No.26  >25  Contributor:悩む学生    California Time:2014/07/20 15:51:46

よくわかりました.ありがとうございました.また,よろしくお願いします.

No.25  >24  Contributor:tanuki    California Time:2014/07/20 04:42:17

電子相関ですね.電子は負の電荷をもっています.電子1が電子2へ近づく運動すると電子2は電子1を避ける運動をします.これを電子相関といいます.
Hartree-Fock分子軌道法では,電子間の反発を平均化して取り入れていますので,電子の個々の運動の効果つまり電子相関は取り入れていません.電子の互いに避ける効果がはいっていませんので,実際より電子間反発エネルギーは多くなります.これを補正する方法がCI(configuration interaction)法なのです.No23のψ2やψ3の電子構造は末端の炭素原子のπ電子が動いたことで他の電子の逃げた構造を意味しています.

No.24  >23  Contributor:悩む学生    California Time:2014/07/19 16:18:17

詳細な説明でありがとうございました.かんぜんには理解できませんが,なんとなくわかったような気がします.説明の中で出てくる電子相関はなんですか?

No.23  >22  Contributor:tanuki    California Time:2014/07/19 04:30:11

一言では説明できませんが,“悩む学生”さんが,分子軌道法をある程度修得されていることを前提に説明しましょう.
ブタジエンのπ電子を例に挙げて説明します.ブタジエンの化学構造式は(Hを省略して)C=C-C=Cですが,実際には真ん中のC-Cにもπ電子が分布します.ですから,この構造式は正しくありません.
分子軌道法の一つであるLCAO法では,ブタジエンのπ電子はπ電子の分子軌道に入るとし,その分子軌道は各炭素原子の2p原子軌道が合わさったもので表現されるとします.それをSchrödinger方程式に代入して,変分法を用いて各原子軌道の重みを求めて分子軌道とします.そうすると真ん中のC-Cにもπ電子が分布するよな結果が得られます.
一方原子価結合法は,C=C-C=Cの化学構造に対応する波動関数(ψ1)に共鳴の極限構造式に対応する波動関数,C--C=C-C+ (ψ2),+C-C=C-C-(ψ3)などを加え正しい構造を表す波動関数を変分法で各極限構造式の波動関数の重みを定めて求めます.
一般に原子価結合法は計算が困難なので,あまり用いられませんが,分子軌道法の欠陥である“電子相関”を取り入れるため,分子軌道法で得らる各種電子構造(たとえば共鳴の極限構造)に対する波動関数を加える方法が用いられています(CI法).

No.22  原子価結合法  Contributor:悩む学生    California Time:2014/07/18 17:33:48

原子価結合法と分子軌道法の違いがよくわからないのですが説明してもらえますか?

No.21  >20  Contributor:tanuki    California Time:2014/07/01 02:50:12

お役に立ててよかった.有機化学のことでわからないことがありましたらご質問ください.当方のわかる範囲でお答えします.

No.20    Contributor:orutoran    California Time:2014/06/29 02:58:09

混成軌道についてもやもやしていましたが、チュートリアルを読んですっきりしました ありがとうございました!

No.17  >16  Contributor:tanuki    California Time:2014/06/16 16:46:32

ごめん.電気素量です.tanukiの頭の中では電気素量より電荷素量とすべきと思っていますので間違えました.ついでのとき直します.

No.16  >15  Contributor:はらだ    California Time:2014/06/16 04:10:06

はい,1120です.すみません.電気素量のことはわかりました.1150の電荷素量はなんですか?

No.15  >14  Contributor:tanuki    California Time:2014/06/15 15:23:54

1130でなく1120ですね?電気素量が定められたのはクオークが発見(?)される前ですので,電子の電荷をもって電気素量としたと思われます.ただ,現在でもクオークは単独では観測されずしたがって,電子の1/3の電荷や2/3の電荷は観測されませんので,電気素量として電子の電荷を割り当てることは妥当です.これは定義の問題ですのでそのまま受け入れた方がいいですよ.

No.14  電気素量  Contributor:はらだ    California Time:2014/06/15 00:38:42

電荷の最小量は電子や陽子の持つ大きさでそれを電気素量と習ったのですが,1130では電子の電荷の1/3の大きさの量があるとのことです.そんなら,電子の電荷量の1/3が電気素量ではないですか?

No.10  >No9  Contributor:xyz    California Time:2014/05/08 20:25:41

そうですね.当たり前のこtですね.

No.9  >No8  Contributor:tanuki    California Time:2014/05/08 19:17:45

和も大切です.和は結果としてどういう状態にあるかを示しています.お店の売りあげと同じように考えるといいのではないでしょうか.今月の売り上げが先月より良かったという場合,何が原因で売り上げが良かったかという理由は個々の売り上げを見ればいいことです.同じように,現在ある状態がどうしてそうであるかという原因はその成分を見ればいいだけです.当たり前のことですが,忘れがちです.

No.8  >No7  Contributor:xyz    California Time:2014/05/08 16:09:38

ありがとうございました.わかったような気がします.数式で和の形であらわされている時は,和よりその成分が大切ということとおもっていいですか?

No.7  >No6  Contributor:tanuki    California Time:2014/05/05 18:19:37

エネルギーは和であることは次の例から分かると思います.質量Mの物体を高さhに持ち上げると位置エネルギーはMghですよね.hは微小の距離Δhの和です.つまりh=Δh+Δh+Δh+・・.だから位置エネルギーVは,V=Mgh=MgΔh+MgΔh+MgΔh+・・というように微小のMgΔhの和になります.
3+2=5 (No5の説明で3+2=8なんちゃって!)では3,2は単に数字ですので重要性は感じられませんが,3や2に物理的意味があれば,状況は違ってきます.
静電定理は次のような和の形であらわされます(本文の4式).
ϧEel/ϧR=ϧ<T>/ϧR + ϧ<VeN>/ϧR +ϧ<Vee>/ϧR
静電力の成分を解析することで,静電力の由来や基本的な力関係を知ることができます.

No.6  >No5  Contributor:xyz    California Time:2014/05/05 16:27:17

わかったようなわかんないような気持ちです.エネルギーが結果であることは足し算の和のように説明できますか?また,“重要な考え方”と言ってますが,重要の意味を教えてください.

No.5  No4  Contributor:tanuki    California Time:2014/05/04 15:45:20

結果の意味ですが,足し算を考えるとわかりやすいかもしれません.3+2=8は,結果は8でその原因となっているのは3と2ですね.静電定理はこれと同じように考えると,
  dE/dR=d<T>/dR + d<V>/dR (dは偏微分記号と読んでください)
では,左辺が結果で右辺の2項は原因とみることができます.詭弁みたいですけど,これは重要な考え方と思っています.

No.4  静電定理  Contributor:xyz    California Time:2014/05/03 16:37:23

Berlinダイアグラムは何で結果の図なんですか?

No.3  Akatsuki   Contributor:    California Time:2014/04/20 17:15:03

ご返事ありがとうございます.何が何だかわかりませんのですこし勉強してから質問させてもらいます.

No.2  量子有機化学のホームページについて  Contributor:tanuki    California Time:2014/04/19 18:15:01

このHPの主催者tanukiです.早速のご投稿ありがとうございます.このHPをできるだけ長く続けるよう努力します.難しいとおっしゃられていますが,具体的にどの辺が理解しにくいかを指摘していただければありがたいです.よろしくお願いいたします.

No.1  量子有機化学のホームページについて  Contributor:Akatsuki    California Time:2014/04/18 23:41:50

合成化学に長年携わっているものです.量子有機化学は新しい分野ですか?扱われている内容は有機化学の本質にかかわるものですが,内容は難しいです.有機化学を学び初めのとき,このような視点から講義を受けていたらと思います.このホームページがずうっと継続されることを期待します.

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