物理化学

分子に電磁波を照射したときに観測される散乱光の中には、入射光の波長とは異なる波長をもつものが含まれます。状態の遷移を伴うために、波長が変化する散乱をラマン散乱といいます。純回転遷移とは選択律が異なるため、永久双極子モーメントを持たない純回転不活性な分子でも回転スペクトルを得ることができるものがあります。

比較的小さな分子の純回転遷移で吸収、放出される光の波長は、遠赤外からマイクロ波の領域にあります。この記事では、マイクロ波を用いて、分子の回転スペクトルを得る方法と選択律について、解説しています。

水素原子についてシュレディンガー方程式を解いたように、中心からの距離を固定すれば、量子化された原子の回転エネルギーを求めることができます。これを分子中のすべての原子について計算し、和をとったものが分子の回転エネルギーになります。この記事では、回転エネルギーの記述で有用な慣性モーメントや分子の形状とエネルギー準位の関係について、まとめています。

多くの化学変化で、反応速度定数はアレニウスの式に従います。アレニウスの式は、実験的に求められたものですが、ボルツマン分布に従う分子同士の衝突を古典的に考えることで、頻度因子に影響を及ぼす因子などを導くことができます。この記事では、そんな衝突理論についての解説をしています。

酵素が触媒作用をするとき、反応物である基質と結合して、複合体となることで遷移状態を安定化させます。活性化エネルギーが減少するため、常温常圧の水溶液系という穏やかな条件で速い反応を起こすことができます。この記事では、酵素と基質が複合体を形成して、生成物まで反応が進行するまでの反応速度式について、考えています。

一連の素反応の中に、逆反応も起こって化学平衡となっている段階があるとき、全体の反応次数がどのように表されるでしょうか？この記事では、前駆平衡とリンデマン-ヒンシェルウッド機構という2つのモデルについて、定常状態近似も使いながら、反応次数を求める方法について、まとめてみました。

定常状態近似は、中間体の濃度変化を無視できるものとするというもので、反応次数を求めるために用いられます。この記事では、定常状態近似で仮定していることや実際の例について、見ていきます。そして、反応次数を決めるステップである律速段階についても解説しています。

平衡定数や標準反応ギブズエネルギーは、熱力学的な量であり、変化の経路には依存しません。したがって、一定以上の時間が経過したときの組成はわかっても、そこに至るまでどのような変化のしかたをしたのかは、逆反応も考慮した反応速度式を使わないとわかりません。この記事では、化学平衡となる簡単な例をもとに、その変化のしかた、そして反応速度定数の実験的な求め方について解説しています。

反応速度がそれぞれの化学種のモル濃度に対してどのような依存性をもっているのかということは、反応機構に依存するため、全体の化学反応式からではなく実験的に調べることで初めて明らかになります。この記事では、反応速度を議論するための基本的な事項として、用語や実験法についてまとめました。

乾電池を長く使っていると、次第に電流が流れなくなることは、みな経験的に知っていると思います。そのときに、電池の中で何が起こっているのかは、酸化還元反応の平衡状態を考えることで理解することができます。この記事では、電池の基本的な用語から電極の電位の求め方、活量係数と電位の関係について、解説しています。

化学平衡状態にある系の温度や圧力を変化させると、その影響を相殺するように平衡が移動するというルシャトリエの原理があります。この記事では、平衡定数と標準反応ギブズエネルギーの関係式を利用して、なぜこのようなことが起こるのかを分かりやすく解説しています。