【解説】量子力学って何？⑨分子の正体「分子軌道」と「フロンティア軌道理論」？【ノーベル化学賞】

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Күн бұрын

Пікірлер: 47

@CGBeginner Ай бұрын

■次動画■ 量子力学って何？① kzbin.info/www/bejne/eYCrkpt8rrKssMU 量子力学って何？② kzbin.info/www/bejne/ZqqVYp2Dqa-GrbM 量子力学って何？③ kzbin.info/www/bejne/pX3Uiamdp9mgmaM 量子力学って何？④ kzbin.info/www/bejne/iXOqeqWEg7qlpKM 量子力学って何？⑤ kzbin.info/www/bejne/rJLUfp9vpJiZg80 量子力学って何？⑥ kzbin.info/www/bejne/qpulc6Gwjtl8p5o 量子力学って何？⑦ kzbin.info/www/bejne/ipzGeXydnZWYi9k 量子力学って何？⑧ kzbin.info/www/bejne/h6ecY5V9m7d3nq8 量子力学って何？⑨ kzbin.info/www/bejne/fKGcnGSbjryDbKs 量子力学って何？⑩ kzbin.info/www/bejne/rWbQZXtqeLBkn9U 量子力学って何？⑪ kzbin.info/www/bejne/anTLg4mdrZdrorc

@staka6007 Ай бұрын

もう大学を出て10年以上ですが、分子軌道は大学1年でいきなり理解できなく混乱しました。今、この動画を見て僅か25分の短い時間の中で、大変わかりやすく解説されていて感動しました。　当時学生の時に、この動画見たかったです。

@CGBeginner Ай бұрын

自分自身が高校生の時に知りたかったような内容になるように作っています！

@porta3400 Ай бұрын

テネット系KZbinr→インターステラー系KZbinr→量子力学系KZbinr👈New

@CGBeginner Ай бұрын

全ては関係しておる…

@CGBeginner Ай бұрын

もっというとですね、SF系の映画って、量子力学とか相対性理論とか、そういう科学がネタになってるのが多いので、映画を楽しむために、まずはその科学を…という思いで作ってるシリーズです！特に量子力学はちょっとだけかじってたこともあって、一般人よりは詳しいので結構長いシリーズになってしまいました！

@ntatsuki25 Ай бұрын

@@CGBeginner appleTV+で人気ドラマの「ダークマター」や「コンステレーション」とかも量子力学の話出てくるので是非取り扱って欲しいです！

@CGBeginner Ай бұрын

AppleTVは加入してないですね！でも見てみたいと思います！NetflixとかPrimeVideoでもそういうSFドラマがいっぱいあって、なかなか追いつけません😅

@yuss6513 Ай бұрын

大学の時こんなチャンネルあればどんなに良かったか

@CGBeginner Ай бұрын

昔と比べて今はいろんなコンテンツあふれてて、いいですよね。まあ僕も若造ですが…

@johnfrusciante5114 Ай бұрын

@@CGBeginner声はお若いながらも、マトリックス1作目の予告ムービーのDLの話をなさってたのでてっきり40代以上だと思ってました。

@CGBeginner Ай бұрын

マトリックス2のころは小学生でした！

@くまちゃん-i8n Ай бұрын

難しすぎてワクワクします！ありがとうございます😊

@CGBeginner Ай бұрын

どの辺が難しいですか！教えてください！

@深淵くん 6 күн бұрын

量子化学扱ってくれるチャンネルだーと思って登録したらCG映像のチャンネルで頭がハテナになった

@CGBeginner 6 күн бұрын

幅広くやっていきます😅

@mindseeker00 Ай бұрын

空の住居に人が入ってくる軌道はSUMOといいますというのはくだらない冗談ですが、化学反応が起こる事は小学生でも学びますが、なぜ起こるかは量子力学が発展してから分かってきたんですね。電子が確率的でありながら結局収まるところに収まろうとするというのも興味深い。

@CGBeginner Ай бұрын

ラジカル分子の分子軌道には SOMO（Singly Occupied Molecular Orbital）と呼ばれるものがあります！ミクロの世界は確率的ですが、広く見ていくと確率的な性質はみえなくなりますからね。実際、量子力学の発展前に、化学反応の性質は、「有機電子論」としてほとんど整理されていました。量子力学的な軌道を考えなくても、8割くらいは整理できていたんです。でも、それだとどうやっても理解できない反応というのがいろいろとありました。量子力学の発展後に、軌道の考え方を使ってやっとその謎だった反応の仕組みが理解できるようになったという歴史があります。

@吉田知栄-n8v Ай бұрын

英語でならCool！というんでしょうか。すっきりとして説得力のある御解説ありがとうございました。

@CGBeginner Ай бұрын

ありがとうございます。今後ともよろしくお願いします！

@PABUWAkun Ай бұрын

懐かしいです！しかし不思議ですよね。話がずれるかもしれませんが、x軸、y軸、z軸って3次元なので、平面に収まらないから、様々な軌道や結合ができるから面白いですね。最近、電子顕微鏡で原子同士が結合する様子が撮影されたという動画を見たことがあります。電子は存在確立でしか位置を表せないはずなのに、原子が動画で見られるのは不思議でしたが面白かったです。

@CGBeginner 27 күн бұрын

最近は量子レベルのサイズも、いろいろな技術で画像化する手段がありますからね！

@おろし醤油うどん Ай бұрын

たてはまさんの動画にハマり、学生時代ろくに勉強してこなかった中年がミクロの世界に興味を持ってしまいましたこの間科博のB3階で１日過ごしたら却って知らないことの多さに気づいただけでしたが、今回の動画でその一部がイメージ出来るようになった気がします無知で恐縮ですが「原子から電子が増えたり減ったりすることをイオンと呼ぶ」というのは、今回の話と関係するのでしょうか(特定の原子や分子に限るのでしょうか？) そもそも陽子の数と電子の数は基本的に一緒、と聞いたので、最後の「電子が豊富な」や「電子不足な」といった状態は自然界では稀な状態なのでしょうか子供みたいな疑問でこの動画には不釣り合いかもしれませんが…お手柔らかにお願いします！

@CGBeginner Ай бұрын

もっとも基本的な形として、プラスとマイナスの数はそろっているのが安定になります。なので、陽子の数と電子の数はそろっているのが普通です。ですが、そろわない状態になることもしょっちゅうあります。一般的に、陽子の数が増えたり減ったりすることはそう簡単には起こりません。それが起こるのは核分裂や核融合など、核反応だけです。ですが、電子の数が増えたり減ったりはしょっちゅう起こります。軌道から電子が飛んで行ったり入っていったりすると、トータルとしてプラスに偏ったり、マイナスに偏ったりということになり、こういう状態になっているものをイオンと呼びます。原子、分子によっては、イオンになっているほうが安定になっている状況があるからです。動画の中で、H2という分子を紹介しました。H2分子の分子軌道は、形状としては左右対称です。ですが、たとえば、食塩の成分の塩化ナトリウムNaClを、NaCl分子として仮に考えると（実際は結晶なのでこんな分子ではないですが、わかりやすくするために分子だと思ってください）、その分子軌道はかなり左右偏った形状になっています。それはそれぞれの原子の軌道エネルギーの差のせいなんですが、そのせいで、結合性分子軌道は、電子の存在確率のほとんどがCl側に寄っており、Na側はあまり存在していないという状況になっています。こうなると、NaClという分子を全体としてみると、陽子と電子の数はそろっており中性なんですが、その中のNa と Clで分けてみると、Naはプラスのイオン的な状態、Clはマイナスのイオン的な状態になっています。イオン性というのは、電荷の偏りを表しています。完璧に電荷がまんべんなく広がっているような分子はそうそうなく、ほとんどの分子は、どこかで偏りが生まれています。「電子が豊富な」や「電子不足な」という表現は、どの部分に着目しているか、というのがポイントで、「水分子H2O」という全体で電荷に着目すると、陽子10個に対して、電子10個なので中性です。でも、その水分子のうち、HOMOやLUMOという軌道の形の違いによって、特定の場所に注目すると、局所的に電子が濃いところと、薄いところがあるということなんです。そして、電子が濃いところと薄いところは反応にかかわりやすいという話が、フロンティア軌道理論です。これは大学レベルの化学をやっている人は感覚でわかってくるような話なんですが、たとえば、男女比が1:1の学校をイメージしてください。学校全体に着目すると、男女比は1:1なので、男女の偏りはなく平等だと言えます。でも、例えば1組は男20女10、2組は男30女10、3組は男10女30、というクラスがあったとすると、2組に着目すれば男子豊富で女子不足、3組に着目すれば男子不足で女子豊富であるといえます。男女がくっつくことが反応だとすると、2組と3組どうしが反応しやすいという話がフロンティア軌道理論です。雑なたとえですがｗ

@mitism889 27 күн бұрын

HOMOとLUMOのエネルギー差はバンド理論と同じと思っていたが違った。エネルギー差が大きいと絶縁体になり、差が小さく重なると金属になると習いましたが、分子同士は結合してないので関係ないですね。

@CGBeginner 26 күн бұрын

バンドと分子軌道は本質的には同じです！分子一個単位で電子のエネルギーを考えると、分子軌道というものになりますが、マクロサイズの物質は、ものすごい量の原子の集合体となるので、ちょっとずつそれぞれの環境が違うことにより、軌道のエネルギーが上下します。その軌道の集合体は、もはや線というより面で描かれるので「バンド」という名前がついているというだけです。

@いわお_ゲームやり込みch Ай бұрын

きたきたー！

@CGBeginner Ай бұрын

おまたせしました

@student8424 Ай бұрын

この動画に演習問題つけたら大学の教養課程の講義くらいにはなりそう笑

@CGBeginner 15 күн бұрын

一般教養くらいならいけるかもしれないですね

@bbq7207 Ай бұрын

今の時代、エネルギー準位、スピン、spd軌道などの量子物理的な教養は、高３で習うの？大学入って初めて？一般教養で量子物理学ってあるの？

@CGBeginner 29 күн бұрын

高校では習わないと思います。大学一般教養では、習うのかもしれないですね？

@田淵隆明 23 күн бұрын

最新のカリキュラムでは、「化学基礎」でなく「化学」で学びます。

@田淵隆明 23 күн бұрын

最新の高校のカリキュラムでは、「エネルギー・ダイヤグラム」ではなく、より正確に「エンタルピー・ダイヤグラム」を用います。

@CGBeginner 18 күн бұрын

2015年くらい以降は、エンタルピーという単語を使うようになったみたいですね。

@ymgch16 Ай бұрын

今回のお話を自分なりに理解できる言い方にすると「原子間の力学の原理」と言いたいのですが合っているでしょうか。ミクロな部分の話を聞いたとき、それはそれで何となくわかるんです。そういう世界があるんだな〜程度ですが。。。でも、量子の世界ってまだ現実味がないというか、実感がない感じ(私には)。そこで自分なりに実感できそうな世界までパン(引いて)して考えてみるんです。量子の層、原子の層、分子の層、のように。例えば現場は自分の体内。何か食べたときに胃腸の中で起こる消化。これはタンパク質とか、アミノ酸とか、分子のレベルで語られることが多い分野だと思います。食べものはイベリコ豚の肉だったり、おでんの味しみ大根だったりですね。そういったものの分子に胃酸の分子が接して消化(分解)する。そこでは今回見せてくれた原子間の力学が働いて、肉の塊から分子が引き剥がされる。その分子が腸の壁を通り抜けるときも、それをどうにかしてどこかへ運ぶのに関わる細胞たちも原子間の力を使って働いている。そして栄養やエネルギーとして使われる。消化、呼吸、心臓の拍動、新陳代謝、脳の活動、受精、受精卵の細胞分裂。それらは「原子間の力学」を基礎にした化学反応。それが続かないと自分を維持できない。呼吸なんて数分止めたら死んでしまう自転車操業。不思議なような、恐ろしいような。。。

@CGBeginner Ай бұрын

どこまで物事を細かく見るかということですよね。おっしゃる通り、この動画の話は、原子・分子のスケールで観た電子の姿です。化学結合や化学反応は、このスケールで起こることですので、化学結合と化学反応の世界を見ているという感じですね。

@ntatsuki25 Ай бұрын

フロンティア軌道理論とてもすごいんだけど、有機化学をやると最初にネタバレがあって、それを前提にやるから知ったときに、もう知ってたよ〜ってガッカリした記憶が蘇ります。今のチャンネルのように最初に有機化学の本も書いてほしい。。。

@CGBeginner Ай бұрын

有機化学のほとんどは前時代的な有機電子論でだいたい説明できちゃいますからね… ほどんどの内容がまず有機電子論で説明されて、それでも説明しきれないものに軌道の説明が入ってくるという感じになっちゃいますよねフロンティア軌道論で理解する有機化学 amzn.to/3Z5ocGp という本は、有機化学の内容を軌道論で一通り説明してみる、という結構わかりやすい本だったのでおすすめです

@ntatsuki25 Ай бұрын

@@CGBeginner 好奇心から質問なんですが、たてはまさんってお仕事は何をされてるんですか？既出ならすみません。

@CGBeginner Ай бұрын

普通の会社員ですよ。IT系です。