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目次

熱力学要論 分子論的アプローチ

熱力学要論 分子論的アプローチ

  • Robert M.Hanson(著)/ Susan Green(著)/ 千原 秀昭(訳)/ 稲葉 章(訳)
  • 1章 確率,分布,そして平衡
    • 1・1 化学変化
    • 1・2 化学平衡
    • 1・3 確率は(xを得る仕方の数)/(全体の仕方の数)である
    • 1・4 AND(“しかも”)演算で確率を掛ける
    • 1・5 OR(“または”)演算で確率をたす
    • 1・6 ANDとOR演算で確率を結合する
    • 1・7 “Xでない”確率は“Xである”確率を1から引いたもの
    • 1・8 確率は2通りに解釈できる
    • 1・9 いろいろな分布
    • 1・10 数が多ければ近似が使える
    • 1・11 相対確率とゆらぎ
    • 1・12 平衡と最確分布
    • 1・13 平衡定数が最確分布を表している
    • 1・14 ルシャトリエの原理の基礎は確率にある
    • 1・15 確率から平衡での存在量と平衡定数を決める
    • 1・16 まとめ
    • 問題
  • 2章 エネルギーの分布
    • 2・1 現実の化学反応
    • 2・2 温度と熱エネルギー
    • 2・3 エネルギーの量子化
    • 2・4 小さな系におけるエネルギー量子の分布
    • 2・5 組合わせを使ってWを計算する
    • 2・6 (2・1)式と(2・2)式がうまくいく理由
    • 2・7 あるエネルギー分布をとる確率を求める
    • 2・8 最確分布はボルツマン分布である
    • 2・9 温度の影響
    • 2・10 エネルギー準位の間隔の影響
    • 2・11 ボルツマン分布はなぜ最確なのか
    • 2・12 最低準位の占有数を求める
    • 2・13 反応する粒子の割合を求める
    • 2・14 何個の準位が占められているかを求める
    • 2・15 まとめ
    • 問題
  • 3章 実在の化学系のエネルギー準位
    • 3・1 歴史的な展望
    • 3・2 現代的な見方
    • 3・3 プランク,アインシュタイン,ドブローイ
    • 3・4 確率を使って“波”を考える
    • 3・5 電子エネルギー
    • 3・6 振動エネルギー
    • 3・7 回転エネルギー
    • 3・8 並進エネルギー
    • 3・9 全部をまとめる
    • 3・10 化学反応
    • 3・11 化学平衡とエネルギー準位
    • 3・12 色,蛍光,りん光
    • 3・13 レーザーと刺激発光
    • 3・14 まとめ
    • 問題
  • 4章 内部エネルギー(U)と第一法則
    • 4・1 内部エネルギー(U)
    • 4・2 内部エネルギー(U)は状態関数である
    • 4・3 ミクロな熱(q)とミクロな仕事(w)
    • 4・4 “温めること”と“加熱すること”の違い
    • 4・5 熱力学第一法則:ΔU=q+w
    • 4・6 マクロな熱と熱容量:q=CΔT
    • 4・7 マクロな仕事:w==PΔV
    • 4・8 化学反応では仕事は無視できる
    • 4・9 熱量計でΔUが直接求められる
    • 4・10 外界を忘れてはいけない
    • 4・11 いろいろなエンジン:熱を仕事に変える
    • 4・12 生物学的な仕事,その他の仕事
    • 4・13 まとめ
    • 問題
  • 5章 結合形成と内部エネルギー
    • 5・1 化学結合
    • 5・2 ヘスの法則
    • 5・3 内部エネルギーの変化の基準点は“孤立した原子”
    • 5・4 ヘスの法則の副法則
    • 5・5 平均結合解離エネルギーと内部エネルギー
    • 5・6 結合解離エネルギーから化学反応のΔrUを概算する
    • 5・7 結台解離エネルギーを使って化学反応を理解する
    • 5・8 “高エネルギーリン酸結合”などの異常性
    • 5・9 計算化学と結合の最新の考え方
    • 5・10 共有結合を越えて
    • 5・11 まとめ
    • 問題
  • 6章 平衡に対する温度の影響
    • 6・1 一つの系としての化学反応:異性化
    • 6・2 異性化に対する温度の影響
    • 6・3 間隔が均一な系でのKとTの関係
    • 6・4 実験データからエネルギー準位の情報が得られる
    • 6・5 実在の化学反応への応用
    • 6・6 固体/液体の問題
    • 6・7 まとめ
    • 問題
  • 7章 エントロピー(S)と第二法則
    • 7・1 エネルギーが自然を支配しているわけではない
    • 7・2 エントロピーの定義:S=klnW
    • 7・3 エントロピー変化:ΔS=Kln(W2/W1)
    • 7・4 熱力学第二法則:ΔS宇宙〉0
    • 7・5 熱と外界のエントロピー変化:ΔS外界=q外界/T
    • 7・6 エントロピー変化を測る
    • 7・7 標準モルエントロピー:S°
    • 7・8 エントロピーの比較でわかること
    • 7・9 基底電子状態の縮退によるモルエントロピーへの影響
    • 7・10 化学反応の標準エントロピー変化を求めること
    • 7・11 ΔSを理解するもう一つの方法
    • 7・12 まとめ
    • 問題
  • 8章 エントロピーに対する圧力や濃度の影響
    • 8・1 はじめに
    • 8・2 不可能か,それとも起こりそうにないだけか
    • 8・3 理想気体と理想溶液
    • 8・4 エントロピーに対する体積の影響:ΔS=nRln(V2/V1)
    • 8・5 混合のエントロピーは膨張のエントロピーにすぎない
    • 8・6 理想気体における圧力効果:ΔS=−nRln(P2/P1)
    • 8・7 溶液における濃度効果:ΔS=−nRln(〈X〉2/〈X〉1)
    • 8・8 標準状態への補正:Sx=S°x−RlnPxおよびSx=S°x−Rln〈X〉
    • 8・9 反応比:ΔrS=ΔrS°−RlnQ
    • 8・10 固体や液体は反応比に現れない
    • 8・11 水の蒸発
    • 8・12 エントロピーの圧力効果のミクロな見方
    • 8・13 まとめ
    • 問題
  • 9章 エンタルピー(H)と外界
    • 9・1 熱は状態関数ではない
    • 9・2 エンタルピーの定義:H=U+PV
    • 9・3 標準生成エンタルピー:ΔfH°
    • 9・4 ヘスの法則とΔfH°を使って反応のΔrH°を得る
    • 9・5 エンタルピー対内部エネルギー
    • 9・6 結合は高温で切れる
    • 9・7 まとめ
    • 問題
  • 10章 ギブズエネルギー(G)
    • 10・1 第二法則:見方を変えてもう一度
    • 10・2 ギブズエネルギーの定義:G=H−TS
    • 10・3 Tに対してGをプロットする(G−T図)
    • 10・4 G−T図を使って複数の物質を比較する
    • 10・5 平衡の位世はΔrG=0
    • 10・6 低エンタルピー/高エントロピーの規則
    • 10・7 融点を定量的に調べる:0=Δ融解H−TmpΔ融解S
    • 10・8 気体のギブズエネルギーは圧力に依存する
    • 10・9 蒸気圧,大気圧,沸騰
    • 10・10 まとめ
    • 問題
  • 11章 平衡定数(K)
    • 11・1 はじめに
    • 11・2 平衡定数
    • 11・3 ΔrH°やΔrS°の値を実験的に求める
    • 11・4 K平衡に与える温度の影響
    • 11・5 定性的に見た平衡への接近の道筋
    • 11・6 ルシャトリエの原理の再発見
    • 11・7 平衡圧と平衡濃度を求める
    • 11・8 定圧における平衡
    • 11・9 標準反応ギブズエネルギー:ΔrG°T
    • 11・10 宇宙のエントロピー変化の潜在力はRln(K/Q)
    • 11・11 理想性から離れる:“活量”
    • 11・12 まとめ
    • 問題
  • 12章 ギブズエネルギーの応用:相変化
    • 12・1 復習
    • 12・2 蒸発と沸騰
    • 12・3 昇華と凝縮
    • 12・4 三重点
    • 12・5 臨界点と相図
    • 12・6 溶解度:0=ΔRH°−T(ΔrS°−Rlnn〈X〉飽和)
    • 12・7 不純な液体:S=S°−Rlnx
    • 12・8 まとめ
    • 問題
  • 13章 ギブズエネルギーの応用:電気化学
    • 13・1 はじめに
    • 13・2 復習:ギブズエネルギーとエントロピー
    • 13・3 内部エネルギーに電気的な仕事を加えて拡張する
    • 13・4 電気的な仕事はギブズエネルギーで制約される
    • 13・5 ギブズエネルギー変化は正でもよい
    • 13・6 電気との関係:−ΔG=Q電気×E電池=I×t×E電池
    • 13・7 化学反応との関係:Q電気=n×F
    • 13・8 ギブズエネルギーと電池電位:ΔrG=−nFE電池
    • 13・9 電池電位の標準状態:E°電池,T
    • 13・10 標準還元電位を使って反応性を予測する
    • 13・11 電池電位から平衡定数を求める:0=−nFE°電池,T+RTlnK
    • 13・12 実際の電池電位とネルンストの式:−nFE電池=−nFE°電池,T+RTlnQ
    • 13・13 応用例
    • 13・14 まとめ
    • 問題
  • 付録
    • 付録A 記号と定数
    • 付録B 数学的な取扱い
    • 付録C 標準還元電位の表
    • 付録D 標準熱力学データの表(25℃,1bar)
    • 付録E 液体の水の蒸発に関する熱力学データ