現代量子化学の基礎

理工系学部学生を主対象とした量子化学の教科書。 量子化学を学ぶ際には、その前提として量子力学の理解が不可欠である。ところが、実際の授業では、量子化学と並行して量子力学が教えられる場合が多いため、量子化学は学生にとって極めてわかり難い学問となっている。そこで、本書の前半ではまず量子力学の原理・基礎を中心に解説し、後半で量子化学の本論である分子の電子構造、幾何学的構造、反応性の分子軌道論を取り上げる内容構成とした。また、量子化学の重要な数式に関しては、巻末の補遺で、丁寧な解説を行っている。 第1章 量子論の生い立ち 1.1 プランクの量子仮説 1.2 光電効果と光量子説 1.3 ボーアの原子模型 1.4 物質波 1.5 不確定性原理 第2章 量子力学の基礎 2.1 波動関数 2.2 シュレーディンガーの波動方程式 2.3 演算子法 2.4 固有値と固有関数 2.5 力学量の観測値 第3章 シュレーディンガー方程式の厳密解 3.1 自由粒子 3.2 箱の中の粒子 3.3 調和振動子 3.4 平面および球面回転子 3.5 軌道角運動量 3.6 水素類似原子 第4章 シュレーディンガー方程式の近似解法 4.1 定常状態の摂動論（レイリー・シュレーディンガーの摂動論） 4.2 変分法 4.3 時間に依存する摂動 -非定常状態 第5章 多電子原子 5.1 電子スピン 5.2 パウリの排他原理 5.3 He原子の基底状態 5.4 ハートリー・フォック方程式 5.5 スレーター型軌道 5.6 原子の電子構造 第6章 分子の対称性と群論 6.1 対称操作と群 6.2 群の表現 6.3 群論の量子化学への適用 6.4 積表現 第7章 2原子分子の電子状態 7.1 ボルン・オッペンハイマー近似 7.2 水素分子イオン 7.3 水素分子 7.4 一般の2原子分子 第8章 多原子分子 8.1 ウォルシュ則 8.2 CH4分子と混成軌道 8.3 金属錯体 8.4 ヤーン・テラー効果 8.5 2次（あるいは擬）ヤーン・テラー効果 第9章 共役系の分子軌道論 9.1 π電子近似とヒュッケルMO法 9.2 電子密度 9.3 スピン密度 9.4 結合次数 9.5 イオン化ポテンシャルと電子親和力 9.6 共鳴エネルギー 9.7 結合交替 9.8 異核共役分子 第10章 分子軌道法と化学反応 10.1 分極状態における反応性指標 10.2 局在化エネルギー 10.3 化学反応の対称性法則 補遺 A1 重ね合わせの原理 A2 運動エネルギー演算子の球座標表示 A3 角運動量に関する昇降演算子 A4 磁場内の電子の運動量 55 遠く離れた2つの水素原子間の相互作用 A6 (d/dx)についての行列要素とxについての行列要素の間の関係式 A7 He原子の基底状態における電子反発積分 A8 ハートリー・フォック方程式の導出とブリユアンの定理の証明 A9 水素分子イオンの取り扱いに現れる積分S,α,βの評価 付録 主な点群の指標の表 索引