TEXTBOOK
量子化学
応用化学・材料・工学系の学生に向けた量子化学の教科書です。全 2 部 14 章の全文を、PDF で無償公開しています。
第 0.10.0 版 ・ 2026年9月21日
量子化学
山本 典史 著 ・ A4 判 370 ページ
千葉工業大学 応用化学科の講義「量子化学１・２」のために書いている教科書です。講義に合わせて改訂を続けていて、この場所にはいつも最新の版を置きます。
どんな本か
「なぜこの分子はこの色なのか」「なぜこの結合は強いのか」「なぜ反応はこう進むのか」。こうした問いの底には、いつも分子のなかの電子がいます。電子のふるまいを暗記ではなく仕組みから理解し、手元の計算で予測できるようになることが、この本の目標です。数学的な形式の厳密さよりも、分子や材料について何が言えるかを重んじて書いています。
解ける模型から、一段ずつ
箱の中の粒子と調和振動子から始めて、原子軌道、化学結合、変分法、分子軌道、ヒュッケル法へ。近似を一段ずつ足しながら、現実の分子に近づきます。
一本の物差しで読む
後半は共役π系に的を絞り、HOMO–LUMO ギャップという一つの物差しで、芳香族性・反応・色・伝導・材料設計を読み解きます。
図と数式の両輪
軌道の形や準位の並びをまず図でつかみ、その直感を式で確かめます。概念図と、数値から起こしたデータ図をあわせて約 150 点。
途中式を省かない
主要な結果は本文で導出を追い、例題は途中式まで示します。章末問題と総合演習には、巻末に略解を付けました。数学の道具は付録にまとめています。
図の見本
目次
第 I 部
原子・分子の電子構造
- 1量子論とシュレディンガー方程式
- 2箱の中の粒子と調和振動子
- 3原子軌道と確率密度
- 4多電子原子とスピン
- 5化学結合と LCAO 近似
- 6変分法と永年方程式
- 7二原子分子の MO ダイアグラム
- 8ヒュッケル法
講義スライド：量子化学１
第 II 部
共役π系の反応・物性・設計
- 9共役π系とヒュッケル分子軌道
- 10芳香族性
- 11フロンティア軌道とペリ環状反応
- 12共役π系の光吸収と色
- 13共役π系のバンド構造と伝導性
- 14機能性π電子系の分子・材料設計
講義スライド：量子化学２
各部の終わりに、まとめと総合演習があります。巻末には、付録 A（数学的準備）、付録 B（記号・物理定数一覧）、演習問題の略解、参考文献、索引を収めています。
利用について
- 学習と教育のために、どなたでも無償で閲覧・ダウンロード・印刷できます。
- 授業や勉強会で紹介するときは、PDF のファイルを配らずに、このページ（https://yamlab.jp/books/quantum-chemistry/）を案内してください。改訂を続けているので、読む人がいつも最新の版にたどり着けます。
- 著作権は著者が保有しています。著者の許可なく、再配布・転載・改変・販売することはできません（著作権法が認める引用を除きます）。
- 引用するときは、版番号を添えてください。
- 誤りや説明の不足を見つけたら、こちらからお知らせください。次の版で直します。
改訂履歴
- 0.10.0 ・ 2026-09-21
- 第 8 章にヘテロ原子を含む π 系の節と例題（C=N）を追加。第 1 章の光電効果、第 5 章の反結合性軌道、第 7 章の σ 骨格と π 系の分離の説明を補足。第 2 章・第 6 章・第 11 章の表現を修正。
- 0.9.1 ・ 2026-09-21
- 第 1 章 §1.1 に、線スペクトルの説明として電子の励起の記述を追加。第 2 章の縮重が解ける説明、第 6 章の変分原理の説明（エネルギーの低い試行関数ほど基底状態エネルギーの良い近似）、第 11 章の反応点の説明の表現を修正。
- 0.9.0 ・ 2026-09-21
- 全 14 章の初稿を公開。