一般化学
1. 物質の構成と原子構造
(1) 原子の構造
原子は陽子（p⁺）、中性子（n⁰）、電子（e⁻）からなる。
質量数 A、原子番号 Z とすると
\[
A = Z + N.
\]
(2) 電子配置
原子軌道：1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 3d …
原則：Aufbau 則、Pauli の排他則、Hund の規則。
(3) 周期律と周期表
- 周期的性質：原子半径、イオン化エネルギー、電気陰性度
- 金属・非金属・半金属の分類
(4) 化学結合
- イオン結合：静電引力（NaCl など）
- 共有結合：電子対の共有（H₂, H₂O）
- 金属結合：電子海モデル
- 分子間力：双極子力・水素結合・分散力
2. 物質量・化学式・化学反応式
(1) モルとアボガドロ数
1 mol は
\[
N_A = 6.02\times10^{23}
\]
個の粒子。
(2) 物質量の計算
\[
n = \frac{m}{M}.
\]
(3) 化学反応式と量的関係
係数比＝物質量比。
(4) 濃度の種類
- モル濃度：\(c = n/V\)
- 質量％、質量モル濃度、ppm
- 希釈公式：\(c_1V_1=c_2V_2\)
3. 気体・液体・固体の性質
(1) 気体の状態方程式
\[
pV = nRT.
\]
分圧の法則（Dalton）
\[
p_\mathrm{total} = \sum_i p_i.
\]
(2) 液体の性質
- 蒸気圧・蒸気圧降下
- 沸点上昇・凝固点降下
- 表面張力・粘度
(3) 固体の構造
- イオン結晶・共有結晶・金属結晶・分子結晶
- 格子エネルギーの概念
4. 熱化学・化学平衡
(1) 熱化学方程式とエンタルピー
\[
\Delta H = H_\mathrm{products} - H_\mathrm{reactants}.
\]
反応熱・生成熱・溶解熱。
(2) ヘスの法則
経路に依らず反応熱は一定。
(3) 化学平衡
\[
K = \frac{\prod a_\mathrm{products}^{\nu}}
{\prod a_\mathrm{reactants}^{\nu}}.
\]
ルシャトリエの原理：濃度・温度・圧力変化への応答。
5. 酸塩基・電離・溶解度
(1) 酸と塩基（Brønsted–Lowry）
酸：H⁺ を与える
塩基：H⁺ を受け取る
(2) pH と電離定数
\[
\mathrm{pH} = -\log[H^+], \quad K_a, K_b.
\]
(3) 水のイオン積
\[
K_w = [H^+][OH^-] = 1.0\times10^{-14}.
\]
(4) 溶解度積
例：AgCl
\[
K_{sp} = [\mathrm{Ag^+}][\mathrm{Cl^-}].
\]
(5) 緩衝液（HH式）
\[
\mathrm{pH = p}K_a + \log\frac{[\mathrm{A^-}]}{[\mathrm{HA}]}
\]
6. 酸化還元と電気化学
(1) 酸化数と半反応式
電子授受で反応を追跡。
(2) 電池の起電力
\[
E^\circ_\mathrm{cell}
= E^\circ_\mathrm{cathode} - E^\circ_\mathrm{anode}.
\]
(3) ネルンストの式
\[
E = E^\circ - \frac{RT}{nF}\ln Q.
\]
(4) 電解とファラデーの法則
\[
n = \frac{It}{Fz}.
\]
7. 無機化学入門
(1) 周期表の区分
(2) 代表的な元素と化合物
- 酸素族：O₂, O₃, SO₂, SO₃
- ハロゲン：Cl₂, Br₂, I₂
- アルカリ金属とアルカリ土類金属
(3) 錯体（入門）
中心金属・配位子・配位数の概念。
例：\(\mathrm{[Cu(NH_3)_4]^{2+}}\)
8. 有機化学入門
(1) 有機化合物の特徴
炭素骨格・官能基・異性体。
(2) 主要な官能基
- アルコール：–OH
- アルデヒド：–CHO
- カルボン酸：–COOH
- エステル：–COO–
- アミン：–NH₂
(3) 基本反応
9. 現代化学と応用（材料・環境・ナノ化学）
(1) ナノ材料
金ナノ粒子・カーボン系材料（グラフェン・CNT）。
(2) 触媒とエネルギー化学
燃料電池、光触媒、CO₂ の資源化など。
(3) 環境化学
大気・水質・環境負荷物質の基礎的理解。