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2000 年度 物質化学(無機系化合物)-講義ノート
これは 2000 年度夏学期に行った講義「物質化学(無機系化合物)」
(教養学部 理科2年生対象) の講義ノートです。
[1999 年度以前の試験問題]
目次
[第1部] 周期律−元素・原子の物理的・化学的性質の周期性
はじめに
<教科書><参考書><講義概要>
- 序論
1.1 原子と構成原理 <構成原理><電子配置><周期律>
1.2 原子の輝線 <炎色反応><Bohr モデル>
- 原子軌道
<Bohr 軌道><水素原子類似軌道><軌道節面>
2.1 遮蔽と貫入 <遮蔽><Slater の規則><貫入>
2.2 原子軌道の性質
2.2.1 原子価軌道
2.2.2 原子価軌道の周期律
- 典型元素(1, 2, 13-18族)
- 遷移元素(3-12族) <不活性電子対効果>
- 原子の指標
3.1 原子半径
3.1.1 原子半径の周期律
3.1.2 ランタノイド収縮
3.2 イオン化エネルギー
3.2.1 フロンティア軌道
3.2.2 イオン化エネルギーの周期性
3.3 電子親和力
3.4 電気陰性度
3.4.1 電気陰性度の周期性
3.4.2 単体の性質と電気陰性度 <対角関係><同素体>
[第2部] 結晶・分子の構造と化学結合−物性
- 固体構造と結合
<金属結合><共有結合とイオン結合>
4.1 球の充填構造
4.1.1 最密充填構造
4.1.2 非最密充填構造 <配位数>
4.2 金属結晶の構造 <転位>
4.3 イオン結晶の構造
4.3.1 半径比則
4.3.2 代表的な結晶構造
- 分子構造と結合
5.1 古典結合概念
5.1.1 ルイス構造 <共鳴>
5.1.2 酸化数 <形式電荷><酸化数>
<超原子価化合物><混合原子価化合物>
5.1.3 結合エネルギー
5.1.4 混成軌道 <sp混成><sp2混成>
5.2 分子の対称性
5.2.1 対称操作・対称要素
5.2.2 分子の属する点群
5.2.3 対称性の応用 <極性><キラリティ>
- 分子軌道理論
6.1 水素分子
6.2 直線分子の軌道対称性 <高次結合>
6.3 等核二原子分子
(D
h)
6.3.1 O2 の分子軌道 (MO) <結合次数><常磁性>
6.3.2 N2 の MO <光電子スペクトル>
<第2周期元素 X2 の MO>
6.4 異核二原子分子
(C
v)
- 多原子分子と結晶の分子軌道
7.1 多中心結合 <3中心2電子結合><3中心4電子結合>
7.2 超原子価 <SF6 の MO>
7.3 XH2 分子 <分子軌道><Walsh 則>
7.4 結晶の分子軌道−バンド <バンド><フェルミ(Fermi)準位>
<金属の原子化エンタルピー><電気伝導度>
[第3部] 無機化学反応
- 酸と塩基
8.1 ブレンステッド酸・塩基
8.1.1 共役酸・共役塩基
8.1.2 酸性度定数 <自己解離定数><Ka
と Kb>
8.1.3 酸性度の規則性 <水素酸><水和酸化物>
<オキソ酸><無水酸化物>
8.2 ルイス酸・塩基
8.2.1 代表的なルイス酸(塩基)
- 金属イオン(酸)と配位子(塩基)
- Octet を満たさない原子の空軌道(酸)
<BX3><AlX3>
- 大きく Octet 拡張可能な原子(酸)
- 低い反結合性空軌道を持つ分子(酸)
8.2.2 典型的な酸-塩基反応
- 錯体形成反応
- 置換反応
- 交換反応 (Metathesis Reaction)
8.2.3 Lewis 酸・塩基強度の規則性 <置換基効果>
<硬い/軟らかい 酸/塩基 (HSAB)>
- 配位化合物の電子状態
9.1 結晶場理論
9.1.1 正八面体 (Oh) 6配位錯体
<高スピン錯体・低スピン錯体><磁気モーメント>
9.1.2 正四面体 (Td) 4配位錯体
9.2 配位子場理論