学部生
  1. 一般化学  1.1. 化学の紹介  1.2. 原子構造  1.2.1. サブアトム粒子  1.2.2. 原子モデル  1.2.3. 量子数  1.2.4. 電子配置  1.2.5. 周期的傾向  1.2.6. 同位体とその応用  1.3. 化学結合  1.3.1. イオン結合  1.3.2. 共有結合  1.3.3. 金属結合  1.3.4. 混成  1.3.5. 分子構造とVSEPR理論  1.3.6. 結合の極性と双極子モーメント  1.4. 化学量論  1.4.1. モルの概念  1.4.2. 経験式と分子式  1.4.3. 制限試薬と過剰試薬  1.4.4. 収率と純度のパーセンテージ  1.4.5. 希釈計算  1.5. 物質の状態  1.5.1. 気体法則  1.5.2. 物質と分子間力  1.5.3. 固体と結晶構造  1.5.4. 状態図  1.5.5. プラズマと臨界流体  1.6. Chemical reactions  1.6.1. 化学反応の種類  1.6.2. 化学方程式のバランス  1.6.3. 熱化学反応  1.6.4. 反応エネルギープロフィール  1.7. Solutions and Mixtures  1.7.1. 濃度単位  1.7.2. 症状の特性  1.7.3. 溶解度と溶解度規則  1.7.4. ヘンリーの法則とラウールの法則  1.7.5. 分配係数  1.8. 化学平衡  1.8.1. 質量作用の法則  1.8.2. ル シャトリエの法則  1.8.3. 反応商  1.8.4. 平衡定数の計算には、このオンライン計算機を使用してください。平衡定数（Eq.）を入力し、計算ボタンを押してください。ここでは、与えられた入力値を使用して平衡定数の計算がどのように説明されるかを示します -> 0.05 = 0.05/0。  1.8.5. 酸塩基平衡  1.9. 酸と塩基  1.9.1. アレニウス、ブレンステッド-ローリー、ルイスの定義  1.9.2. pHとpOH  1.9.3. 酸塩基滴定  1.9.4. 緩衝溶液  1.9.5. 酸塩基指示薬  1.9.6. 多プロトン酸と塩基  1.10. 電気化学  1.10.1. 酸化還元反応  1.10.2. ガルバニ電池と電解セル  1.10.3. ネルンストの式  1.10.4. 電気分解  1.10.5. ファラデーの電気分解の法則  1.11. 熱力学  1.11.1. 熱力学の法則  1.11.2. エンタルピー、エントロピーとギブズ自由エネルギー  1.11.3. 反応の自発性  1.11.4. 熱力学サイクル（ヘスの法則、カルノーサイクル）  1.12. 動力学  1.12.1. 速度式と反応次数  1.12.2. 活性化エネルギーと触媒  1.12.3. 衝突理論  1.12.4. 反応機構  1.12.5. 遷移状態理論
  2. 有機化学  2.1. 構造と関係  2.1.1. 炭素化合物の混成  2.1.2. 共鳴と芳香族性  2.1.3. Molecular orbitals  2.1.4. 誘導効果と共鳴効果  2.2. 炭化水素  2.2.1. 炭化水素  2.2.2. アルケン  2.2.3. アルキン  2.2.4. 芳香族化合物  2.2.5. シクロアルカンと配座  2.3. 官能基  2.3.1. アルコールとフェノール  2.3.2. エーテルとエポキシド  2.3.3. アルデヒドとケトン  2.3.4. カルボン酸とその誘導体  2.3.5. Amin  2.3.6. エステルとアミド  2.3.7. チオールとスルフィド  2.4. ステレオ化学  2.4.1. 立体化学における異性体  2.4.2. キラリティと光学活性  2.4.3. 構造解析  2.4.4. ジアステレオマーとエナンチオマー  2.5.1. Substitution reactions  2.5.2. 脱離反応  2.5.3. 付加反応  2.5.4. ラジカル反応  2.5.5. 転位反応  2.5.6. 周環反応  2.6. スペクトロスコピーと構造解析  2.6.1. 赤外分光法  2.6.2. 核磁気共鳴分光法  2.6.3. 質量分析  2.6.4. UV-可視分光法  2.6.5. X線結晶学  2.7. 高分子化学  2.7.1. Addition and Condensation Polymers  2.7.2. 重合のメカニズム  2.7.3. 生分解性ポリマー  2.7.4. 導電性およびスマートポリマー
  3. 無機化学  3.1. 配位化学  3.1.1. 配位子と錯体化合物  3.1.2. 結晶場理論  3.1.3. 配位化合物における分子軌道理論  3.1.4. ヤーン-テイラー歪み  3.2. Main Group Chemistry  3.2.1. アルカリ金属とアルカリ土類金属  3.2.2. ハロゲンと希ガス  3.2.3. 遷移金属とその錯体  3.2.4. ランタニドとアクチニド  3.3. 固体化学  3.3.1. クリスタル格子と単位セル  3.3.2. 固体の欠陥  3.3.3. 電気および磁気特性  3.3.4. 超伝導  3.4. 生物無機化学  3.4.1. 生物学における金属イオン  3.4.2. 金属との酵素反応  3.4.3. 金属中毒とデトックス  3.4.4. メタロタンパク質とメタロ酵素
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  5. 分析化学  5.1. 古典的方法  5.1.1. 重量分析  5.1.2. titrimeter  5.2. 計器分析法  5.2.1. クロマトグラフィー  5.2.2. 分光法  5.2.3. 電気分析法  5.2.4. X線回折
  6. 産業化学  6.1. 石油化学  6.2. 化学工学の原理  6.3. グリーンケミストリー  6.4. 医薬品と薬の合成
  7. 生化学  7.1. 炭水化物  7.2. タンパク質と酵素  7.3. 脂質と膜  7.4. 核酸  7.5. 代謝とバイオエネルギー  7.6. 酵素の動力学とメカニズム

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化学の紹介


化学は、物質の組成、構造、性質、変化を研究する科学の一分野です。私たちの世界を構成する物質と、それらがどのように相互作用するかを理解しようと試みます。

物質とは何か？

物質は質量を持ち、空間を占めるすべてのものです。空気、水、岩、植物、動物、人間など、見ることができ、触れることができるものすべてを含みます。物質は、主に固体、液体、気体として知られている異なる状態で存在することができます。各状態には異なる特性があります:

  • 固体: 定形及び体積を持っています。
  • 液体: 定形はありませんが、容器の形状を取ります。
  • 気体: 定形も体積も持たず、容器を満たすように広がります。

異なる状態での原子の可視化:

固体 液体 気体

原子と分子

化学の核となるのは、物質の基本的な構成要素である原子の概念です。原子は、電子に囲まれた陽子と中性子からなる核を含みます。

原子の構造

原子はこの単純な構造で表現することができます:

nucleus (陽子 + 中性子)
|
|
電子

分子

分子は、2つ以上の原子が結合して形成されます。例えば、水分子 (H2O) は、2つの水素原子が1つの酸素原子に結合してできています。

分子の視覚的な例

ここでは分子の簡略化された表現を示します:

H2O

化学反応

原子と分子が相互作用すると、化学反応が起こります。これらの反応は、しばしば異なる特性を持つ新しい物質を形成し、物質の変化を引き起こします。化学反応は、質量保存の法則によって導かれます。この法則は、質量は創造されたり破壊されたりしないと述べています。

化学反応は化学方程式で表されます。例えば:

2H2 + O2 → 2H2O

反応物と生成物の可視化

化学方程式の反応物と生成物は次のように表現できます:

H2 O2 H2O

元素の周期表

周期表は、既知の元素の包括的なマップとして化学者にとって重要なツールです。各元素は、核にある陽子の数を示す原子番号に基づいて表に配置されています。この表は、周期と呼ばれる行と、グループまたはファミリーと呼ばれる列で構成されています。

周期表の構造

この表は、元素の特性（例: 電気陰性度、イオン化エネルギー、原子半径）の傾向を示すのに役立ちます。例えば、同じグループの元素は化学的および物理的な特性を共有することが多いです。

例としての元素

いくつかの例の元素を強調してみましょう:

水素 (H) - 原子番号: 1
酸素 (O) - 原子番号: 8
炭素 (C) - 原子番号: 6
ナトリウム (Na) - 原子番号: 11
塩素 (Cl) - 原子番号: 17

基本的な化学の概念

原子番号と質量数

元素の原子番号は、その核にある陽子の数です。質量数は、核にある陽子と中性子の合計です。炭素を考慮してください:

炭素 (C) 原子番号: 6
質量数: 12 (6 陽子 + 6 中性子)

同位体

同位体は、同じ元素の原子で、中性子の数が異なるものです。例えば、 水素には3つの一般的な同位体があります:

  • プロチウム: 1陽子、0中性子
  • 重水素: 1陽子、1中性子
  • トリチウム: 1陽子、2中性子

共有結合とイオン結合

化学結合は、分子内で原子を結び付けます。化学結合の主なタイプは2つあります:

  • 共有(結合): 原子が電子を共有します。例えば、2つの水素原子が電子を共有してH2分子を形成します。
  • イオン結合: 原子が電子を移動します。これの例は、塩化ナトリウム (食塩) におけるナトリウムと塩化物の間に形成される結合です、NaCl。

結論

化学は、私たちの生活のあらゆる側面に影響を与える広大で魅力的な分野です。物質、原子、分子、および化学反応の基本を理解することは、化学の科学でより複雑な概念を探求するための貴重な基礎を提供します。周期表と基本的な化学結合を研究することによって、私たちは宇宙を構成する物質の多様性とこれらの物質がどのように相互作用して私たちの周りのものを作り出すかを理解します。


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