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3日目内容
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冊子販売（まだの人のみ）
HP更新状況の説明
質問への回答
講義
1章の後半，2章
• 班の編成（4～6名）
• 課題３（1章後半と2章への質問・感想）
1
＜静電気力の特徴＞
①同符号の電荷（＋と＋，－と－）は反発しあう．
②異符号の電荷（＋と－）は引き合う．
③距離が近いほど大きな力が働く．
F  k
q1 q 2
r
2
p9
式（１．９）
2
自然界の４つの力
 重力（万有引力）： 質量を持った粒子間に働く力
 電磁気力： 電場および磁場に関係する力
• 静電気力： 電荷の間に働く力
• 静磁力： 磁荷の間に働く力
• 電場と磁場の両方が関与する力： 電磁波等に関係
 強い力： 原子核を保持している力
 弱い力： β崩壊等に関係する力
P8
図１－８
3
+
－
+
+
+
+
-
-
-
-
-
+
+
+
+
+
-
-
-
-
-
+
－
+
電子レンジ 2.45 GHz
4
＋
＋
―
＋
5
未来を予測する方法
ニュートンの運動方程式
F=ma
力Fと質量ｍがわかっていれば，加速度aがわかる．
加速度がわかれば，未来の速度がわかる．
未来の速度がわかれば未来の位置がわかる．
古典力学では，運命は決まっている！
（実際には量子力学が正しいので運命は決まっていない）
6
量子力学
＋
原子核
―
電子
7
古典力学で近似可能な範囲
巨視的（マクロ）
惑星の運動
リンゴの落下
コロイド粒子の運動（ブラウン運動など）
分子全体の運動（並進・回転）
古典力学で近似可能
分子内の原子の振動
原子・分子内の電子の運動
原子核内の陽子・中性子の運動
素粒子の運動
古典力学で近似不可能
→ 量子力学計算必要
微視的（ミクロ）
注： 量子力学はいつも正しい．
分子シミュレーション
P8
図１－８
8
9
ニュートンの運動方程式
F=ma
• 質量が同じなら，加速を大きくするためには，
より大きな力が必要．
• 同じ加速をするとき，質量の大きいものは，よ
り大きな力が必要． etc.
10
原子・分子間にはたらく力には
どのようなものがあるか？
原子・分子間に力が
はたらくのはなぜか？
11
イオン性結晶
+
_
+
_
_
+
_
+
+
_
+
_
P10
図１－9
12
原子が結合して共有結合を
作ろうとするのはなぜか？
13
オクテット則
O
H
H
オクテット則は量子力学によって証明される．
14
量子力学
＋
原子核
―
電子
15
結合状態の水素分子
解離状態の水素分子
P10
図１－１０，１１
16
金属結合の原因は？
+
+
+
+
+
+
自由電子
+
+
+
+
原子（陽イオン）
P11
図１－１３
17
定着度チェック
1. 水流にマイナスの電荷を近づけるとどうなるか？
2. 水流にプラスの電荷を近づけるとどうなるか？
3. ヘキサンの流れにマイナスの電荷を近づけるとど
うなるか？
18
＋
H
２―
＋
O
H
＋
19
H ＋
―
２―
O
H ＋
20
―
＋
―
電子
原子核
21
―
―
電子
＋
原子核
22
双極子モーメント
p = qR
P12
図１－１４
23
双極子－双極子相互作用
-
-
+
+
イオン－双極子相互作用
－
24
イオンの水和
＋
―
―
＋ ― ＋ ―
＋ ― ＋ ―
―
＋ ―
＋ ―
＋ ― ＋ ―
＋
P13
図１－１６
＋ ―
＋ ―
＋
25
無極性分子にはたらく力の原因は？
無極性分子とイオン
無極性分子と極性分子
無極性分子どうし
26
＋
＋
―
原子核
電子
27
＋
―
＋
原子核
電子
28
誘起双極子
＋
―
＋
・
原子核
電子雲
正電荷
P13
図１－１８
29
誘起双極子
＋
―
永久双極子
＋
―
・
原子核
電子雲
＋
P14
図１－２０
30
無極性分子どうしの間に力が
はたらくか？
1. 力がはたらく．
2. 力ははたらかない．
それぞれの理由は？
31
誘起双極子－誘起双極子相互作用
（＝分散力もしくはファンデルワールス力）
P15
図１－２1
ファンデルワールス力の原因は
重力（万有引力）ではない！
32
同系列の分子では，一般に分子量が大きいほど
分子間力は大きくなるのはなぜか？
（炭化水素ではメタン，エタン，プロパンの順で
分子間力は大きくなるのはなぜか？）
注： 分子間力が大きいと沸点は高くなる．
33
同系列の分子では，一般に分子量が大きいほど
分子間力は大きくなるのはなぜか？
34
自然界の４つの力
 重力（万有引力）： 質量を持った粒子間に働く力
 電磁気力： 電場および磁場に関係する力
• 静電気力： 電荷の間に働く力 → 原子・分子の世界の主役
• 静磁力： 磁荷の間に働く力
• 電場と磁場の両方が関与する力： 電磁波等に関係
 強い力： 原子核を保持している力
 弱い力： β崩壊等に関係する力
P8
図１－８
35
「わかる」とは，
基本的な法則・事実を把握すること．
「バカの一つ覚え」のすばらしさ．
36
ー
氷(Ih)の結晶構造
水素結合
＋
ー
P16
図１－２３
37
水と油が分離する理由
水素結合
―
＋
―
38
ー
氷(Ih)の結晶構造
水素結合
＋
ー
P16
図１－２３
39
メタンハイドレート
疎水性水和
P17
図１－２５
40
DNA
アデニン(A) － チミン(T)
グアニン(G) － シトシン(C)
41
薬が効くしくみ
42
安息香酸はトルエン中で二量体を
形成するが水中では形成しない．
これはなぜか？
43
安息香酸二量体
44
45
第２章 エネルギー
この章は完全に物理ですが
化学の理解に必要です！
46
Dr
P28
図２－１
F
仕事の定義
エネルギーの定義
W  FDr
E W
※ 手で荷物をもっているときは熱エネルギーが発生している． 47
・運動エネルギー
EK 
・ポテンシャルエネルギー
（＝位置エネルギー）
1
mv
2
2
P30
図２－２
山を越えていくボールの運動
運動エネルギー ＋ ポテンシャルエネルギー
＝力学的エネルギー
48
ポテンシャルエネルギーは空間に
蓄えられている
P30
図２－３
相互作用
物体間の万有引力による重力ポテンシャルエネルギーは片方の物体が
49
もっていると考えるのは不自然．（同程度の大きさの物体を考えよ）
磁力のポテンシャルエネルギーは目に見
えないバネに蓄えられている．
50
・運動エネルギー
EK 
・ポテンシャルエネルギー
（＝位置エネルギー）
1
mv
2
2
P30
図２－２
山を越えていくボールの運動
運動エネルギー ＋ ポテンシャルエネルギー
＝力学的エネルギー
51
エネルギー保存の法則
エネルギーは様々な形態を取るが，
その総量は常に一定である．
•
•
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•
•
•
運動エネルギー
重力のポテンシャルエネルギー
静電気力のポテンシャルエネルギー
磁力のポテンシャルエネルギー
バネの弾性エネルギー
熱エネルギー
光エネルギー
電気エネルギー
化学エネルギー etc.
52
手回し発電機を使った実験
手回し発電機に豆電球を接続した場合と何も
接続しない場合で，手回し発電機を回転させる
のに必要な力はどちらが大きくなるか？
1. 豆電球を接続した場合の方が大きい．
2. 何も接続しない場合の方が大きい．
3. どちらも変わらない．
ヒント： エネルギー保存則を使って考えてみよう！
53