【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】 

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！

全ては関係しておる…

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！

@@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！

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😅

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…

​@@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。

マトリックス2のころは小学生でした！

どの辺が難しいですか！教えてください！

ありがとうございます。今後ともよろしくお願いします！

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。

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！

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。

おまたせしました

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？

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。

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。

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

一般教養くらいならいけるかもしれないですね

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。

世の中はどんどんと楽ちんになっていく方向に動くということですね。 脳に電極をつないで、すべての学問を一瞬で学習できるようになりたいですね。

まあ、手書きで説明すると汚くなりがちですね～

幅広くやっていきます😅

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

@@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。

普通の会社員ですよ。IT系です。

まあ、シリーズのタイトルが、「量子力学って何？」なので、結論は量子力学で説明するという話になります！