原子で書いた文字「PEACE ’91 HCRL」．白い丸はMoS2結晶上の硫黄原子．走査型トンネル顕微鏡写真． 2日目資料 原子で書いた文字「PEACE ’91 HCRL」．白い丸はMoS2結晶上の硫黄原子．走査型トンネル顕微鏡写真． P18 図１－２５

走査型トンネル顕微鏡 プローブ 表面 P18 図１－２４

走査型トンネル顕微鏡 プローブ 表面 P18 図１－２４

走査型トンネル顕微鏡 プローブ 表面 P18 図１－２４

ビリヤードの玉 ＝ 原子 なら 「運命」は決まっている！ ビリヤードの玉の運動は予測できる． ビリヤードの玉 ＝ 原子 なら 「運命」は決まっている！ P1 図１－１

F = m a ニュートンの運動方程式 質量が同じなら，加速を大きくするためには，より大きな力が必要． ニュートンの運動方程式　 F = m a 質量が同じなら，加速を大きくするためには，より大きな力が必要． 同じ加速をするとき，質量の大きいものは，より大きな力が必要．　etc.

F = m a ニュートンの運動方程式 質量が同じなら，加速を大きくするためには，より大きな力が必要． ニュートンの運動方程式　 F = m a 質量が同じなら，加速を大きくするためには，より大きな力が必要． 同じ加速をするとき，質量の大きいものは，より大きな力が必要．　etc.

力Fと質量ｍがわかっていれば，加速度aがわかる． 未来の速度がわかれば未来の位置がわかる． 未来を予測する方法 ニュートンの運動方程式　 F = m a 力Fと質量ｍがわかっていれば，加速度aがわかる． 加速度がわかれば，未来の速度がわかる． 未来の速度がわかれば未来の位置がわかる． 古典力学では，運命は決まっている！

量子力学と古典力学の関係 量子力学的粒子 P7 図１－６ 量子力学では，未来は不確定！

量子力学 全ての物体で成り立つ 古典力学 大きな物体でのみ成り立つ 古典力学が正しい領域 古典力学による値 ある物理量 量子力学による値＝真の値 小 粒子の大きさ 大

古典力学で近似可能な範囲 巨視的（マクロ） 惑星の運動 リンゴの落下 コロイド粒子の運動（ブラウン運動など） 分子全体の運動（並進・回転） 　　　惑星の運動 　　　リンゴの落下 　　　コロイド粒子の運動（ブラウン運動など） 　　　分子全体の運動（並進・回転） 　　　分子内の原子の振動 　　　原子・分子内の電子の運動 　　　原子核内の陽子・中性子の運動 微視的（ミクロ） 古典力学で近似可能 分子シミュレーション 古典力学で近似不可能 →　量子力学計算必要 P6 図１－５

273.1K 0.4kPa 353.5K 30kPa 単分子吸着層のスナップショット

斥力 引力

原子・分子間に力が はたらくのはなぜか？

自然界の４つの力 重力（万有引力）： 質量を持った粒子間に働く力 電磁気力： 電場および磁場に関係する力 　重力（万有引力）：　質量を持った粒子間に働く力 　電磁気力：　電場および磁場に関係する力 静電気力：　電荷の間に働く力 → 原子・分子の世界の主役 静磁力：　磁荷の間に働く力 電場と磁場の両方が関与する力：　電磁波等に関係 　強い力：　原子核を保持している力 　弱い力：　β崩壊等に関係する力 P8 図１－７

＜静電気力の特徴＞ 同符号の電荷（＋と＋，－と－）は反発しあう． 異符号の電荷（＋と－）は引き合う． 距離が近いほど大きな力が働く． 　＜静電気力の特徴＞ 同符号の電荷（＋と＋，－と－）は反発しあう． 異符号の電荷（＋と－）は引き合う． 距離が近いほど大きな力が働く． p8 式（１．９）

イオン性結晶 _ _ + + _ _ + + _ _ + + P9 図１－８

原子が結合して共有結合を 作ろうとするのはなぜか？

結合状態の水素分子 解離状態の水素分子 P10 図１－１０，１１

共有結合時の電子雲 P10 図１－９

極性分子 ＋ H ― O H ＋

双極子モーメント p = qR P11 図１－１２

　イオン－双極子相互作用 　 双極子－双極子相互作用 + - + - + - + - － + - + -

無極性分子にはたらく力も 静電気力で説明できるか？

＋ ＋ ― 原子核 電子

＋ ― ＋ 電子 原子核

誘起双極子 ＋ ＋ ― ・ 原子核 正電荷 電子雲 P12 図１－１５

双極子－誘起双極子相互作用 永久双極子 誘起双極子 P13 図１－１６

誘起双極子 永久双極子 ＋ ＋ ― ― ・ 原子核 ＋ 電子雲

（＝分散力もしくはファンデルワールス力） 誘起双極子－誘起双極子相互作用 （＝分散力もしくはファンデルワールス力） P13　 図１－１７ ファンデルワールス力の原因は 重力（万有引力）ではない！

同系列の分子では，一般に分子量が大きいほど （炭化水素ではメタン，エタン，プロパンの順で 分散力は大きくなるのはなぜか？ （炭化水素ではメタン，エタン，プロパンの順で 分散力は大きくなるのはなぜか？）

ー 氷(Ih)の結晶構造 ＋ ー P15 図１－１９

メタンハイドレート P15 図１－１９

DNA アデニン(A) － チミン(T) グアニン(G) － シトシン(C)

薬が効くしくみ

水と油（例えばベンゼン）分子の間には引力がはたらくか，斥力がはたらくか？

斥力 引力

誘起双極子 ＋ ＋ ― ― ・ 原子核 ＋ 電子雲

水と油が分離するのはなぜか？

水と油が分離する理由 水素結合 ― ＋ ―

「わかる」とは， 基本的な法則・事実を把握すること． 「バカの一つ覚え」的対応が可能となる．