Chemical Structure and Reactivity: An Integrated Approach（化学構造と反応性：統合的アプローチ）

引用

Keeler, J., & Wothers, P. (2013). Chemical Structure and Reactivity: An Integrated Approach (2nd ed.). Oxford University Press.

章の要約

第2版は22章、2部構成である。第I部「基礎」（第1〜12章）は、構造、結合、熱力学、反応性の中心となる考え方を展開する。第II部「さらに進む」（第13〜22章）は、これらの考え方を分光学、さらなる有機化学・無機化学、より詳しい物理化学へと広げる。出版社は本書を、有機・無機・物理の概念を融合して化学の系を説明する1つの学問として示しており、以下の章題は通常の分野の境界をまたいでいる。

第1–3章：分子と分子構造：概観／原子中の電子／対称性

本書は分子と分子構造の概観から始まり、次に原子中の電子、続いて対称性へ進む。対称性は、分子中の電子を扱う章の前に置かれている。

第4–6章：分子中の電子：二原子分子／分子中の電子：多原子分子／固体の結合

これらの章は分子の電子構造を、まず二原子分子、次に多原子分子について展開し、結合の考え方を固体へ拡張する。

第7–9章：熱力学と熱力学第二法則／結合の傾向／元素間の結合

第7章は熱力学と熱力学第二法則を導入する。第8章と第9章は、結合の傾向と元素間の結合を概観する。

第10–12章：軌道を用いた反応の記述／有機化学1：官能基／反応速度

第10章は軌道による記述を反応に応用する。第11章は本書の3つの有機化学の章の最初として官能基を導入し、第12章は反応速度を扱って第I部を締めくくる。

第13–15章：分光学／有機化学2：立体構造／有機化学3：π系の反応

第II部は分光学から始まり、そのあと有機化学に戻って、立体構造の章とπ系の反応の章が続く。

第16–17章：主要族の化学／遷移金属

この2章は主要族元素と遷移金属の化学を扱う。

第18–21章：量子力学と分光学／化学熱力学／化学反応速度論／電気化学

最後の4つの専門的な章は、より深く物理化学に戻る。量子力学と分光学、化学熱力学、化学反応速度論、電気化学である。

第22章：次元、単位、およびいくつかの重要な数学的概念

本書は、他の章が拠って立つ次元、単位、数学的概念についての章で終わる。

主要概念

第I部：基礎（第1–12章）

• 結合の分子軌道による記述：原子、二原子分子・多原子分子、固体中の電子を、対称性を手がかりに展開する。
• 熱力学と熱力学第二法則：反応を理解する土台として第I部で導入される。
• 軌道を用いた反応の記述：軌道の相互作用で反応がどう起こるかを説明する。
• 反応速度：速度をどう記述し測定するか。

第II部：さらに進む（第13–22章）

• 分光学：構造を調べる手段として導入される。
• 有機化学における立体構造とπ系の反応性：2番目と3番目の有機化学の章。
• 主要族と遷移金属の化学：物理系・有機系の章と並べて置かれた無機化学。
• 化学熱力学、反応速度論、電気化学：より詳しい物理化学の扱い。

批判的分析

長所

• 本当に統合された構成。 出版社は本書を、化学を継ぎ目のない1つの学問として示すものと説明しており、目次もそれを裏づけている。対称性と分子軌道は有機の官能基や無機の各章より前に置かれ、熱力学と反応速度論は、第I部の基礎として、続いて第II部でより詳しく、2度現れる。
• 独立した発展としての第II部。 第II部の各章は1つの領域（分光学、有機、主要族、遷移金属、量子、熱力学、反応速度論、電気化学）に専念しているため、読者や授業は第I部のあとでそれらの中から選べる。
• 章に対応するオンライン資源。 著者の資源ページは大半の章にウェブリンクを用意しており、水のプロトン化やヒドリドとボランの反応などで主要な分子軌道がどう変化するかを示す動画や、固体構造の表示が含まれる。出版社の Learning Link には、各章の問題集と学生向けのマルチメディアが挙げられている。

短所

• 解答は教員向け。 出版社は問題集の解答を、学生向けではなく教員向け資源に挙げているので、独習者には詳しい解答がないかもしれない。
• どの分野についても完全な講義にはならない。 有機化学の題をもつ章は3つ、主要族と遷移金属の化学の章は2つで、有機化学や無機化学の講義を丸ごと受ける学生には、専門の教科書が別に必要である。
• オンライン支援の不均等。 著者のウェブリンクのページにフォルダがあるのは第1〜10章と第12〜19章だけで、第11章と第20〜22章にはない。

コースにおける位置づけ

一般化学のコースで、有機・無機・物理化学を1つの学問の部分として見たいときに読むのが本書である。『Chemistry 2e』は無料のオープンライセンスの2学期用教科書、『Chemistry: The Central Science』は明快な説明と豊富な演習問題を軸にした2学期用教科書、Petrucci らの『General Chemistry』は問題解決と応用を重視する。いずれも最初の1冊として妥当である。Atkins らの『Chemical Principles』も物理的な原理から化学を築くが、原子、結合、物質の状態、熱力学、平衡、反応速度論の順という通常の並びをとり、記述的化学と有機化学はそのあとに置かれる。

したがって Keeler と Wothers は、最初のコースのあとで、あるいはより通常の教科書と並行して、軌道、熱力学、反応速度論という統一的な考え方を有機化合物にも無機化合物にも同じように使ってみたい学生が読むのに向いている。

本書の使い方

本書は、入門コースを終え、専門に進む前に統一的な扱いを求める大学の化学の学生に向く。物理化学、無機化学、有機化学に進む前に、共通の枠組みを先に身につけたい読者にも役に立つ。

実践的な進め方は次のとおり。

• 核： 第I部を順に読む。第3章（対称性）は分子中の電子を扱う章の前に置かれているので、飛ばさない。
• 第II部から選ぶ： 分光学は第13章、有機化学は第14・15章、無機化学は第16・17章、物理化学は第18〜21章を、コースや関心に応じて選ぶ。
• 参照： 単位や数学的概念でつまずいたときは第22章。
• 本文と並行して： 各章の問題集とオンラインの動画・構造を使う。特に第4、5、6、10章。

教員の指導なしに学ぶ場合は、詳しい解答のある教科書を併用する。