量子化学者が説く
有機化学の基礎
A quantum chemist explains the foundation of organic chemistry
原子の構造から有機化学反応までの疑問と解答を体系的に並べ有機化学の基礎を体系的に学べるようにしました．有機化学をすでに修得された方もトライしてみてください．
The question and answer from atomic structure to organic chemical reactions
are put in order systematically, and it enables one to learn the foundation
of organic chemistry systematically. Those who already master organic chemistry
are strongly recommended to read (currently in Japanese).
第１部 原子・原子軌道
・原子核，不確定性原理
・原子軌道と電子配置
第２部 化学結合
・原子価結合
・混成軌道
・分子軌道
第３部 有機化学反応
・分子集合体のエネルギー 分子間相互作用
・系の自由エネルギーと反応速度，反応分子数と反応次数
・有機化学反応の分類と解離反応
・置換反応
・脱離・付加反応
・転位反応
・酸化・還元反応
第４部 化合物
・炭化水素
・芳香族化合物
・ハロゲン化合物
・アルコールとフェノール
・エーテル
・アミン
・アルデヒドとケトン
・カルボン酸
・アシル化合物とニトリル－１
・アシル化合物とニトリル－２
・ニトロ化合物
・補充項目
－－一応完了－－
量子有機化学
化学現象を根本概念からの説明を試みました．結果としてかなりクセのある有機化学の理論を学ぶテキストブックとなりました．化学は十分理解していると自負されている方には少し刺激的な内容です．今度の改訂版では，自然科学の中での化学の位置を明確にするため，話を素粒子から始めます．素粒子物理学がどうして化学と関わりないのかというような疑問に答えています．進行中で，今後章を追加していきます．著者の誤解や誤字・脱字があるかと思います．読者の指摘等を取り入れてなるべくいいテキストにしたいと思っています.
第1章 物理量と単位
第2章 原子の構造と関連する物理量
第3章 電子の波動
第4章 運動範囲が制限された電子のschrodinger方程式
第5章 水素原子のschrodinger方程式の解と原子軌道
－進行中－
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有機化学の基本現象を，量子化学的研究により得られた結論を平易に解説するコーナー．解決されたと思われたことも新たな疑問が発生するかも.
This section explains plainly the conclusions obtained by quantum chemical
studies in the organic chemical phenomena. What if a new question arises?
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不確定性関係から求めた箱の中の電子の運動エネルギーとSchrodinger方程式から求めたそれとの差の問題
The problem of the difference between the kinetic energy of an electron
in the constrained box obtained from the uncertainty relationship and that
derived from the Schrodinger equation
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なせベンゼンは安定でシクロブタジエンは不安定化か？－有機化学者向けの数式を使わない解説．
Benzene Is Stable while Cyclobutadiene Is Unstable. Why?--An elucidation for organic chemists.
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共鳴・共役はなぜ起こるか => 不確定性関係からの解答
内容
電子を狭い空間の中に閉じ込めると電子はエネルギーを持つ，不確定性関係と電子の運動エネルギーについて，電子の移動は波束の移動である，不確定性関係の正体
Why Does Resonance Take Place => An answer from the uncertainty relation.
Contents
When an electron is shut up in a narrowspace, the electron has big energy;
Concerning the relationship between kinetic energy and the uncertainty
relation; Motion of electron is that of wave packet; Reality of the uncertainty
relation
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Hückel分子軌道法は何を計算しているか=>π電子の運動エネルギーである
内容
分子軌道法の理論，Huckel分子軌道法，HMO法で用いられる省略，自由電子のSchrodinger方程式とHuckel分子軌道法
What does the Hückel method calculate? => It calculates the relative kinetic energy of pi electrons
Contents
Brief theory of the molecular orbital method; Huckel molecular orbital
method; Approximations in the HMO method; Schrodinger eqaution of free
electron and Huckel molecular orbital method
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芳香族性の起源=>環状共役不飽和系ではπ電子の運動エネルギーが0となる軌道が必ず出現する．これが芳香族性の原因である
内容
芳香族性の根本問題とは，解決すべき問題点，安定性の2つの概念，芳香族性の問題に おける安定性の基準，HMOは何を計算しているか，環状運動する電子の基底状態は運動エネルギーが0の状態である，環状系の一般的考察：縮重・非縮重の意味，環状構造で2重に縮重する軌道が，鎖状構造では解縮重する理由，無限鎖状共役系について，電子配置，芳香族性とは
The origin of aromaticity => In cyclic conjugated unsaturated systems, the pi-electrons in the lowest pi orbital have zero kinetic energy without exception. This causes aromaticity!
Contents
Fundamental Problem of Aromatic Property, Problems Which Should be Solved,
The Concept of "Stability" in Chemistry Has Two Meanings, Standard
of Stability, What Does HMO Calculate?, Kinetic Energy of the Lowest-Level
Electrons in Annular Movement is in the State of 0, General Consideration:
Meaning of Degeneration and Non-Degeneration, The Reason Why the Degenerated
Orbitals in Annular Systems Resolve in Linear Systems, Concerning the Infinite
Linearly Conjugated Systems, Electron Configurations, What is Aromaticity
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ベンゼンのパイ電子は不安定な状態にある？ -> そんなバカな！
化学現象を本質的に解明する手段として量子化学は理にかなったものですが，その方法が合理的に利用されているかというと，そうではありません．これまでの分子軌道論の使い方の問題点を指摘し，改善に係る提言します．
Although quantum chemistry makes sense as a means to essentially understand
phenomena in chemistry, it is hard to say that the molecular orbital theory
is rationally applied. Here I would like to point out inadiquate usages
of the theory and to offer propositons of improvement.
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分子軌道計算によって得られる分子指数には理論的根拠があたえられているか？
今まで行われてきた分子軌道計算による電子密度，結合次数などの分子指数には理論的な根拠がなことが明らかになった．
Is Theoretical Justification given to the Electronic Structure of the Molecule
Obtained by the Molecular Orbital Method?
The molecular indices based on c’s (coeficients of basis functions) have no meaning!
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束縛条件付きSchrödinger方程式を解くという方法
束縛条件付きSchrödinger方程式という方法は，化学現象を解析するうえで理論的に欠陥のない強力な手段です．アイデア次第で，多方面の化学現象の解析に用いることができます．
The Method of Solving Constrained Schrödinger Equation
Solving the constrained Schrödinger equation is a strong method that has
no theoretical defects. According to one’s idea, the method can apply to
the analyses of a wide variety of chemical phenomena.
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有機化学現象は何をもって解明されたことになるのか？
有機化学の代表的理論は矢印電子論です．しかしこの種の説明では問題は何も解決されません．本提言では，有機化学も自然現象の一つであるから自然の基本原理から説明されるべきであることを指摘し，分子軌道理論を用いた化学現象解析の具体的方法を提案しています．
With What Does It Mean the Organic Chemical Phenomena Are Solved?
The typical theory of organic chemistry is the arrow electron theory. However,
no problems are solved in explanation of this kind. At this proposal, since
organic chemistry was also one of the natural phenomena, what should be
explained from the natural basic principle was pointed out, and the concrete
methods of anaslyses of chemical phenomena using molecular orbital theories
are proposed.
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化学現象の解析に“エネルギー”ではなく“力”を用いるべきではないか-1 原因と結果
化学ではエネルギーは頻繁に参照される値です．エネルギー値は系の安定性や反応の定量的評価に用いられます．それに対し“力”の概念はほとんど用いられません．ここで，エネルギーに比べて，力からは多くの情報が得られることを指摘し，化学現象の解析に力を用いることの有効性を解説します．まず，原因と結果を中心に考察します．
Should We Use Force instead of Energy in the Analysis of Chemical Phenomena?
-1 Cause and Result
Energy is frequently referred to as a quantitative evaluation value in chemistry. It is used to determine the stability of a system and the reaction path. Compared with energy, the concept of force has not been much referred to. Here, I would like to point out that much information is acquired from force and to explain the validity of using force for the analysis of chemical phenomena. Let us begin with considering “cause and result”.
化学現象の解析に“エネルギー”ではなく“力”を用いるべきではないか-2 静電定理
静電定理で得られる静電力は，現象の原因の解析には役立たないことを示します．
Should We Use Force instead of Energy in the Analysis of Chemical Phenomena? -2 Electrostatic Theorem
That the force by the electrostatic theorem is unusuful in the analysis
of a phenomenon is shown.
化学現象の解析に“エネルギー”ではなく“力”を用いるべきではないか-3 Hartree-Fock法での計算方法と応用例
Hartree-Fock法での各種力の求め方と化学結合形成の解析と共役の原因解析への応用例を紹介します．
Should We Use Force instead of Energy in the Analysis of Chemical Phenomena?
-3 How to Obtain Forces in the Hartree-Fock Theory and
Examples of Their Application
Application to the analyses of chemical-bond formation and conjugation
between pi system and electron-donating and electron-withdrawing substituents
is shown.
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