大学の基礎化学 必要な物理・数学とともに (電子書籍版)

出版社： 丸善出版
著者：
発行日： 2021-12-30
分野： 基礎医学  >  基礎医学一般
ISBN： 9784621306475
電子書籍版： 2021-12-30 （電子書籍版）
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商品紹介

化学は暗記科目であるという人がいる。これは一見正しいが、根本的には間違いである。「なぜそうなるのか」という化学の本質の理解と、基盤となる物理・数学の知識があれば、事項の暗記は必要ない。本書は、高校での化学、物理、数学の学習状況が様々な読者を想定し、大学の化学の基礎を解説した教科書である。化学科、応用化学科の学生はもちろん、他の理工系学部や教育学部、教養課程等で化学を学ぶ学生、発展的な学習を進めたい高校生に、ぜひ活用いただきたい。

目次

  • 表紙
  • はじめに
  • 編者・執筆者一覧
  • 目次
  • 第1編 化学の基礎
  • 1章 物質の構成
  • 1-1 基礎知識
  • 1-1-1 物質とは
  • 1-1-2 原子の構造
  • 1-1-3 化学結合
  • 1-1-4 純物質の分類
  • 1-1-5 物質量
  • 1-2 原子の電子構造
  • 1-2-1 原子軌道
  • 1-2-2 電子スピン
  • 1-2-3 水素原子スペクトルと選択則
  • 1-2-4 多電子原子系
  • 1-2-5 周期性
  • 1-3 化学結合論と分子の構造
  • 1-3-1 オクテット則
  • 1-3-2 イオン結合とポテンシャルエネルギー
  • 1-3-3 共有結合 ( 分子 ) とポテンシャルエネルギー
  • 1-3-4 σ結合とπ結合, 混成軌道
  • 1-3-5 共鳴
  • 1-3-6 分子軌道法
  • 1-3-7 異核二原子分子と双極子モーメント
  • 1-3-8 配位結合
  • 1-3-9 金属結合
  • 1-4 対称性
  • 1-4-1 対称操作と対称要素
  • 1-4-2 回転操作
  • 1-4-3 鏡映操作
  • 1-4-4 反転操作
  • 1-4-5 回映操作
  • 1-4-6 恒等
  • 1-4-7 対称性による分類
  • 1-4-8 点群からみた分子の極性 ( 双極子モーメント )
  • 2章 物質の状態
  • 2-1 基礎知識
  • 2-1-1 物質の三態
  • 2-1-2 気 - 液平衡と蒸気圧
  • 2-1-3 ボイル - シャルルの法則, 気体の状態方程式
  • 2-1-4 理想気体と実在気体
  • 2-1-5 溶液
  • 2-1-6 溶解のしくみ
  • 2-1-7 溶解度
  • 2-1-8 蒸気圧降下, 沸点上昇, 凝固点降下
  • 2-1-9 浸透圧
  • 2-1-10 コロイド
  • 2-1-11 結晶の種類とその構造
  • 2-2 分子の電気的性質
  • 2-2-1 電場 ( 電界 ) 中の極性分子
  • 2-2-2 分極と双極子モーメントの関係
  • 2-2-3 分極と誘電率の関係
  • 2-2-4 誘起双極子モーメント
  • 2-2-5 電場の周波数と分極
  • 2-3 分子間力
  • 2-3-1 分子間相互作用
  • 2-3-2 極性分子間の双極子 - 双極子相互作用
  • 2-3-3 極性分子と無極性分子間の双極子 - 誘起双極子相互作用
  • 2-3-4 無極性分子間の誘起双極子 - 誘起双極子相互作用
  • 2-3-5 引力相互作用と反発相互作用
  • 2-4 分子の磁気的性質
  • 2-4-1 磁気モーメントと磁化
  • 2-4-2 磁化率
  • 2-4-3 磁束密度
  • 2-4-4 磁化率 ( 磁気分極 ) と磁気双極子モーメント
  • 2-4-5 磁化率の測定
  • 2-4-6 磁化率とスピン角運動量
  • 2-5 気体の性質
  • 2-5-1 気体
  • 2-5-2 理想気体
  • 2-5-3 実在気体, ファンデルワールス式
  • 2-6 液体の性質
  • 2-6-1 一成分の気 - 液平衡
  • 2-6-2 多成分の気 - 液平衡
  • 2-6-3 活量
  • 2-6-4 溶液の混合
  • 2-6-5 液晶
  • 2-7 固体の構造
  • 2-7-1 結晶とアモルファス
  • 2-7-2 結晶構造の格子と基本構造
  • 2-7-3 結晶系
  • 2-7-4 球の最密充填構造
  • 2-7-5 球の最密充填でない構造
  • 2-7-6 イオン結晶の構造
  • 2-7-7 X線結晶構造解析法
  • 2-7-8 原子による散乱
  • 2-7-9 結晶からの散乱
  • 2-7-10 結晶構造解析の原理
  • 2-7-11 X線結晶構造解析結果の利用
  • 3章 化学反応のエネルギー
  • 3-1 基礎知識
  • 3-1-1 反応熱と熱化学方程式
  • 3-1-2 ヘスの法則
  • 3-1-3 結合エネルギー
  • 3-1-4 光と化学反応
  • 3-2 熱力学
  • 3-2-1 系と外界
  • 3-2-2 仕事とエネルギー, エネルギー保存則
  • 3-2-3 熱と温度, 仕事と熱
  • 3-2-4 内部エネルギーと熱力学第一法則
  • 3-2-5 熱容量
  • 3-2-6 エンタルピー
  • 3-2-7 定圧熱容量
  • 3-2-8 ヘスの法則
  • 3-2-9 種々の変化に伴うエンタルピー変化
  • 3-2-10 エントロピー
  • 3-2-11 エントロピーの定義
  • 3-2-12 外界のエントロピー変化と熱力学第二法則
  • 3-2-13 ギブズエネルギー
  • 3-2-14 化学ポテンシャル
  • 3-2-15 理想溶液
  • 3-2-16 活量
  • 3-3 統計熱力学
  • 3-3-1 ボルツマン分布
  • 3-3-2 熱力学との関連
  • 4章 物質の変化
  • 4-1 基礎知識
  • 4-1-1 酸と塩基
  • 4-1-2 水の電離と水溶液のpH
  • 4-1-3 中和反応と滴定
  • 4-1-4 酸化と還元
  • 4-1-5 金属の酸化還元反応
  • 4-1-6 電池
  • 4-1-7 電気分解
  • 4-1-8 ファラデーの電気分解の法則
  • 4-2 酸と塩基
  • 4-2-1 アレニウスによる酸塩基の概念
  • 4-2-2 ブレンステッドによる酸塩基の概念
  • 4-2-3 ルイスによる酸塩基の概念
  • 4-2-4 HSAB原理
  • 4-2-5 酸・塩基の強弱
  • 4-3 酸化還元反応
  • 4-3-1 身の回りの酸化還元反応
  • 4-3-2 酸化還元反応とエネルギー
  • 4-3-3 金属のイオン化傾向と標準電極電位
  • 4-4 電気化学
  • 4-4-1 ダニエル電池
  • 4-2-2 起電力
  • 5章 化学反応の速さと平衡
  • 5-1 基礎知識
  • 5-1-1 反応の速さ
  • 5-1-2 反応条件と反応速度
  • 5-1-3 可逆反応の化学平衡と平衡定数
  • 5-1-4 ルシャトリエの原理と平衡の移動
  • 5-1-5 電離平衡
  • 5-1-6 塩の加水分解
  • 5-1-7 ヘンダーソン - ハッセルバルヒの式
  • 5-1-8 緩衝液
  • 5-1-9 難溶性塩の溶解平衡と溶解度積
  • 5-2 反応速度論
  • 5-2-1 概論
  • 5-2-2 一次反応の反応速度
  • 5-2-3 n次反応の反応速度
  • 5-2-4 平衡反応の反応速度
  • 5-2-5 反応速度の温度依存性
  • 5-3 化学平衡
  • 5-3-1 化学平衡と熱力学
  • 5-3-2 素反応と全反応
  • 5-3-3 平衡定数の圧力依存性とルシャトリエの原理
  • 6章 実験
  • 6-1 基本的な実験操作
  • 6-1-1 安全
  • 6-1-2 分離操作
  • 6-1-3 体積の測定
  • 6-1-4 気体の捕集と高圧ガスボンベ
  • 6-1-5 極低温の物質
  • 6-1-6 化学物質の危険性
  • 6-2 データの取扱い
  • 6-2-1 母集団と抽出標本の平均値と標準偏差
  • 6-2-2 確度と精度, ランダム誤差と系統誤差
  • 6-2-3 正規分布と標準偏差の関係
  • 6-2-4 中心極限定理とスチューデントのt分布
  • 6-2-5 Excelを用いた計算例
  • 6-2-6 検定 ( F検定, t検定, Q検定 )
  • 6-2-7 検量線
  • 6-2-8 最小二乗法
  • 6-2-9 行列を用いた最小二乗法の解法
  • 6-2-10 検量線の切片と傾きの推定値の信頼区間
  • 6-3 最小二乗法の応用
  • 6-3-1 平均値
  • 6-3-2 式の変形による線形化
  • 6-3-3 テーラー展開を用いた非線形最小二乗法
  • 6-3-4 重回帰分析
  • 6-4 具体的な化学実験例
  • 6-4-1 中和滴定 ( 食酢中の酸分の定量 )
  • 6-4-2 可視・紫外吸光度測定
  • 第2編 物理の基礎
  • 7章 物理量の単位と次元
  • 7-1 物理量
  • 7-2 次元
  • 7-3 SI基本単位
  • 7-4 SI組立単位
  • 7-5 SI接頭語
  • 7-6 非SI単位
  • 7-7 割合
  • 7-8 物理量の演算
  • 7-9 有効数字とその四則演算
  • 8章 電気
  • 8-1 電荷と電場
  • 8-1-1 静電気
  • 8-1-2 静電誘導と誘電分極
  • 8-1-3 電場 ( 電界 )
  • 8-1-4 電気力線
  • 8-2 電位と電気エネルギー
  • 8-2-1 静電ポテンシャルとポテンシャルエネルギー
  • 8-2-2 電位差
  • 8-3 誘電体と電場
  • 8-3-1 コンデンサー
  • 8-3-2 コンデンサーに蓄えられる静電エネルギー
  • 8-3-3 合成容量
  • 8-4 電流と仕事
  • 8-4-1 電流の担い手
  • 8-4-2 オームの法則, 合成抵抗, 抵抗の温度変化
  • 8-4-3 電流による仕事, ジュール熱
  • 8-4-4 電力量, 電力
  • 9章 磁気
  • 9-1 磁石と磁場
  • 9-1-1 磁気に関するクーロンの法則
  • 9-1-2 磁場 ( 磁界 )
  • 9-1-3 磁力線
  • 9-1-4 磁化
  • 9-2 電流と磁場
  • 9-2-1 エルステッドの実験と直線電流がつくる磁場
  • 9-2-2 円形電流がつくる磁場
  • 9-2-3 アンペールの定理
  • 9-2-4 ソレノイドがつくる磁場
  • 9-2-5 電流が磁場から受ける力
  • 9-2-6 ローレンツ力
  • 9-2-7 ホール効果
  • 9-3 電磁誘導
  • 9-3-1 誘導起電力
  • 9-3-2 ローレンツ力による電磁誘導の説明
  • 10章 光
  • 10-1 波としての光
  • 10-1-1 電磁波
  • 10-1-2 電磁波の分類
  • 10-1-3 光の屈折
  • 10-1-4 光の回折と干渉
  • 10-2 粒子としての光
  • 10-2-1 光電効果と光量子仮説
  • 10-2-2 ランベルト - ベールの法則
  • 10-2-3 X線の発生
  • 10-2-4 コンプトン効果
  • 10-2-5 ブラッグ反射
  • 10-2-6 ド・ブロイ波長
  • 11章 熱力学
  • 11-1 気体分子の運動
  • 11-1-1 気体の圧力
  • 11-1-2 ボイル - シャルルの法則
  • 11-1-3 理想気体の状態方程式
  • 11-1-4 熱運動と圧力
  • 11-1-5 平均運動エネルギーと絶対温度
  • 11-1-6 内部エネルギー
  • 11-2 気体の状態変化
  • 11-2-1 熱力学第一法則
  • 11-2-2 定積変化
  • 11-2-3 定圧変化
  • 11-2-4 等温変化
  • 11-2-5 断熱変化
  • 11-2-6 気体のモル熱容量
  • 11-2-7 熱機関の熱効率
  • 第3編 数学の基礎
  • 12章 微分と積分
  • 12-1 微分
  • 12-1-1 微分係数
  • 12-1-2 導関数の計算
  • 12-1-3 偏微分
  • 12-1-4 例題
  • 12-2 積分
  • 12-2-1 面積算
  • 12-2-2 非線形な関数の積分
  • 12-2-3 不定積分
  • 12-2-4 定積分
  • 12-3 微分方程式
  • 12-3-1 一階微分方程式
  • 12-3-2 二階微分方程式
  • 12-3-3 シュレディンガー方程式
  • 12-3-4 中心力場におけるシュレディンガー方程式
  • 13章 指数関数と対数関数
  • 13-1 指数関数
  • 13-1-1 大きな数, 小さな数の表し方
  • 13-1-2 10を底とする指数関数の計算
  • 13-1-3 ネイピア数を底とする指数関数 ( 自然指数関数 )
  • 13-2 対数関数
  • 13-2-1 指数関数と対数関数の関係
  • 13-2-2 対数関数の計算
  • 13-2-3 常用対数
  • 13-2-4 自然対数
  • 14章 ベクトルと行列
  • 14-1 ベクトル
  • 14-1-1 ベクトルとは
  • 14-1-2 ベクトルどうしの和と差, 内積, 外積
  • 14-2 行列
  • 14-2-1 行列とは
  • 14-2-2 行列どうしの和と差, 内積
  • 14-3 連立方程式
  • 14-3-1 行列表記
  • 14-3-2 逆行列
  • 14-3-3 ランク ( 階数 )
  • 15章 各種公式・展開式
  • 15-1 各種公式
  • 15-1-1 ネイピア数
  • 15-1-2 三角関数, 逆三角関数
  • 15-1-3 ラジアンの定義
  • 15-1-4 双曲線関数
  • 15-1-5 統計パラメーター
  • 15-2 展開式
  • 15-2-1 テーラー展開
  • 15-2-2 マクローリン展開
  • 索引
  • 奥付

この書籍の参考文献

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本参考文献は電子書籍掲載内容を元にしております。

第1編 化学の基礎

P.176 掲載の参考文献
1) J. C. Miller, J. N. Miller 著, 宗森信 訳, "データのとり方とまとめ方 分析化学のための統計学", 共立出版 (1991).
 
2) J. C. Miller, J. N. Miller 著, 宗森信, 佐藤寿邦 訳, "データのとり方とまとめ方 第2版 分析化学のための統計学とケモメトリックス", 共立出版 (2004).
 
3) 尾関徹, 「入門講座 : 分析化学における数学的テクニック」, ぶんせき, 8, 602-611 (1994).
 
4) D. W. Rogers 著, 木原寛 訳, "パソコンによる計算化学入門", 丸善 (1993).
 
5) D. L. Massart, B. G. M. Vandeginste, S. N. Deming, Y. Michotte, L. Kaufman, "Data Handling in Science and Technology, Vol. 2, Chemometrics : a textbook", Elsevier (1988).
 
6) 中川徹, 小柳義男, "最小二乗法による実験データ解析・プログラム SALS", UP応用数学選書 7, 東京大学出版会 (1982).
 
7) T. Ozeki, H. Adachi, S. Ikeda, Bull. Chem. Soc. Jpn., 69, 619-625 (1996).
 
8) 蟇目清一郎 監修, 足立裕彦, 早川修, 蟇目清一郎, 木原寛, 岸政美, 尾関徹, 渡辺紀元 著, "化学の基礎実験 7. 中和滴定", 第2版, 三共出版 (2013), p.58.
 
9) 日本分析化学会北海道支部 編, "水の分析", 化学同人, 第3版, 6.1 鉄 (1986), p.203.
 
日本分析化学会北海道支部 編, "水の分析", 化学同人, 第5版, 6.3 鉄 (2005), p.216.
 

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