【2024年最新版】量子化学の参考書・問題集おすすめランキング5選~レベル別に紹介~

化学

単位が取れるようにわかりやすい参考書が知りたいな。

院試勉強用の参考書は何を選べばいいのだろう?

量子化学の参考書はたくさんあり、どれを選べば良いか迷うものです。

そこで、レベル別・用途別におすすめの量子化学の参考書・問題集をランキングにしました。

レベル別・用途別は以下のように分けています。

レベル別・用途別一覧
  • 初学者向け参考書

  • 演習・定期テスト対策向け問題集 (中級者)
この記事を読んでわかること
  • 基礎が理解できるための量子化学の参考書

  • その人に合った量子化学の参考書

  • 院試勉強用の量子化学の問題集

  • 参考書を10%OFFで買えるサービス

1. 初学者向け

まず、初学者用の参考書について紹介していきます。

初学者の定義やランキングの基準は以下の通りです。

この記事での初学者とは
  • 量子化学を独学で学ぼうとしている人

  • 大学の授業で量子化学の基礎を理解できなかった人
ランキングの基準
  • 初学者にとって簡単でわかりやすいもの

  • 初学者に必要な範囲の単元の網羅性

参考書ごとにどんな人に向いているか書いてあるので、自分に合ったものを選べるように参考にしてください。

1位 単位が取れる量子化学ノート

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講談社
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難易度2.0初学者向け
わかりやすさ4.5とてもわかりやすい
単元の網羅性2.0初学者には十分
特徴

1. 参考書の特徴

  • 元駿台人気講師の福間先生が著者
  • 読者にとってわかりやすい本を心がけて執筆

2. 内容の特徴

  • 量子力学の範囲も手厚い
  • 章ごとに最低限理解すべきポイントを記載
    →重要な所とゴールが明確になる

3. 説明の特徴

  • イラストや図をうまく活用して説明
  • 数式をきちんと使って計算し、説明

講義01 量子化学を学ぶ前に
講義02 前期量子論
講義03 量子力学とシュレーディンガー方程式
講義04 波動関数
講義05 箱の中の自由粒子と調和振動子
講義06 回転運動と角運動量
講義07 水素様原子
講義08 多電子原子
講義09 変分法
講義10 水素分子イオンの分子軌道
講義11 軌道間相互作用
講義12 分子軌道法の応用
講義13 混成軌道
講義14 π電子共役系

付録 物理のsimple reference

こんな人におすすめ
  • 独学で量子化学を理解したい人

  • 大学の講義で量子化学を理解できなかった人

2位 量子化学のことが一冊でまるごとわかる

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難易度1.5入門レベル
わかりやすさ4.5とてもわかりやすい
単元の網羅性2.0計算的なこと以外は十分
特徴

1. 参考書の特徴

  • 全体像が見える超入門書

2. 内容の特徴

  • 難しい数式を避けて簡単に説明
  • 量子力学の範囲は薄く、量子化学を多めに

3. 説明の特徴

  • 量子化学を直感的にわかるように易しく説明
  • 図を多く使い視覚的にわかりやすく説明

第Ⅰ部 量子力学
第1章 量子化学とは
第2章 直線上の粒子運動

第Ⅱ部 量子化学と原子・分子構造
第3章 原子構造
第4章 化学結合
第5章 分子軌道法と結合エネルギー
第6章 混成軌道と共役系

第Ⅲ部 量子化学と分子の物性・反応性
第7章 共役系の分子軌道
第8章 分子の物性と分子軌道
第9章 分子の発光、発色と分子軌道
第10章 熱反応と光反応

第Ⅰ部 量子力学

第1章 量子化学とは

1-1 ニュートン力学で解決できない現象を解決する― 量子化学とは

1-2 微粒子はとびとびの値しかとることができない― 量子とは

1-3 2つの値を同時に正確に決定することはできない ― ハイゼンベルクの不確定性原理

1-4 電子の位置は確率でしか表すことができない― 存在確率

1-5 微粒子は量子の性質と波の性質の両方を持っている― 粒子性と波動性

1-6 電子の性質、挙動を方程式で表す― シュレーディンガー方程式

第2章 直線上の粒子運動

2-1 量子力学の基本の基本 ― 直線上の粒子運動

2-2 量子数が出てくる理由を見てみよう― 量子数の出現

2-3 波動関数の2乗は粒子の存在確率を表す― 波動関数の形と存在確率

2-4 量子化学における最重要事項 ― エネルギーの量子化

2-5 原子構造を考える上での基礎事項 ― 立体空間の粒子運動と極座標

第Ⅱ部 量子化学と原子・分子構造

第3章 原子構造

3-1 全ての物質を作る基本的な微粒子 ― 原子構造

3-2 現代の原子モデルができたのは量子力学のおかげ ― 原子モデルの変遷

3-3 原子を構成する電子はどのような状態にいるのか― 電子の軌道

3-4 各軌道は固有のエネルギーを持つ― 軌道のエネルギー

3-5 軌道は個性的な形をしている― 軌道の形

3-6 電子がどの軌道にどのような状態で入るか― 電子配置

第4章 化学結合

4-1 原子は化学結合によって分子を作る― 化学結合とは

4-2 原子軌道の重なりによって生じる結合 ― 共有結合

4-3 分子軌道計算の基本は+-×÷である― 分子軌道法の計算

4-4 エネルギー極小を求めるのは微分である― 変分法

4-5 軌道エネルギーこそが量子化学の真髄 ― 軌道関数とエネルギー

第5章 分子軌道法と結合エネルギー

5-1 結合を作る結合性軌道と結合をこわす反結合性軌道 ― 結合性軌道と反結合性軌道

5-2 原子間の距離が変化すると結合エネルギーも変化する― 結合距離とエネルギー

5-3 電子が入った軌道によって結合エネルギーが変化する― 電子配置と結合エネルギー

5-4 回転可能で強いσ結合と回転不可能で弱いπ結合 ― σ結合とπ結合

5-5 一重結合、二重結合、三重結合 ― F-F、O=O、N≡Nの結合

第6章 混成軌道と共役系

6-1 電子が作る合挽きハンバーグ ― 混成軌道とは

6-2 最も基本的な混成軌道 ― sp3混成軌道

6-3 二重結合、三重結合を作る混成軌道 ― sp2混成軌道・sp混成軌道

6-4 一重結合と二重結合の中間 ― 共役系の結合状態

6-5 3個、5個、7個など奇数個の炭素が作る共役系 ― 奇数炭素系の共役化合物

第Ⅲ部 量子化学と分子の物性・反応性

第7章 共役系の分子軌道

7-1 分子軌道法の基礎 ― エチレンの分子軌道とエネルギー

7-2 共役系の分子軌道法の基礎 ― ブタジエンの分子軌道とエネルギー

7-3 軌道関数には独特な対称性がある― 軌道関数・節・対称性・形

7-4 共役系が長くなるとエネルギーの間隔が狭くなる― 共役系の長さと軌道エネルギー

7-5 シクロブタジエンとベンゼンの分子軌道 ― 環状共役系の分子軌道

第8章 分子の物性と分子軌道

8-1 共役系はなぜ安定なのか?― 分子の安定性と非局在化エネルギー

8-2 π電子はどこにいるのか?― 分子のイオン性と電子密度

8-3 何重結合と考えたらよいのか?― 結合距離と結合次数

8-4 ラジカルは分子のどこに反応するのか?― ラジカル反応性と自由原子価

8-5 芳香族とは何だろう?― 芳香族性とヒュッケル則

8-6 芳香族化合物の性質と反応性 ― 芳香族性と分子の挙動

第9章 分子の発光、発色と分子軌道

9-1 分子が光るのはなぜだろう?― 発光の原理

9-2 水銀灯やネオンサインが光る原理 ― 原子と電気の相互作用

9-3 有機ELは次世代のテレビといわれている― 有機ELが光る原理

9-4 発光と発色は全く異なる現象 ― バラが赤い原理

9-5 漂白剤はなぜ色を無くすのか?― 光吸収と脱色の原理

第10章 熱反応と光反応

10-1 加熱しても光照射しても化学反応は起こる― 熱反応と光反応の違い

10-2 原子、分子は最も外側の軌道を使って反応する― フロンティア軌道理論

10-3 鎖状化合物が環状化合物に変化する反応 ― 閉環反応とフロンティア軌道

10-4 環の途中がつながって2個の環になる反応 ― 縮環反応とフロンティア軌道

10-5 水素が炭素の間を移動する反応 ― 水素移動反応とフロンティア軌道

付録の章

1 平面上の粒子運動

2 平面上を動く粒子の解析

3 波動関数とエネルギー

4 関数の表現

5 エネルギーと縮重

6 三次元空間の粒子運動と極座標

こんな人におすすめ
  • まずは直感的に量子化学を理解したい人

この本で直感的に理解した後
上記1位の単位が取れる量子化学ノート
を理解すると良い
でしょう。

3位 わかる×わかった量子化学

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難易度2.0初学者向け
わかりやすさ4.0わかりやすい
単元の網羅性2.5初学者には十分
特徴

1. 参考書の特徴

  • よくわかり、思わずわかったと声を上げてしまうがコンセプト

2. 内容の特徴

  • 豊富な解説図
  • 各章の最後に演習問題もある

3. 説明の特徴

  • 親切にして簡潔な説明

序章 量子化学とは
第Ⅰ部 量子論
 第1章 粒子性と波動性
 第2章 直線上の粒子運動
 第3章 平面上の粒子運動 
 第4章 振動と回転
第Ⅱ部 結合論
 第5章 原子構造
 第6章 電子遷移
 第7章 共有結合
 第8章 結合エネルギー
第Ⅲ部 分子構造
 第9章 混成軌道と分子構造
 第10章 共役系の分子軌道
 第11章 物性と分子軌道
 第12章 基底状態と励起状態

こんな人におすすめ
  • 1冊で量子力学・化学の基礎を広く浅く理解したい人

2. 演習用・定期テスト対策

次に、演習用・定期テスト対策用の問題集について紹介していきます。

このセクションでのターゲットとランキングの基準は以下の通りです。

ターゲット
  • 基礎が理解できている人

  • 院試や定期テストを見据えて、問題演習したいと思っている人
ランキングの基準
  • 解説が丁寧で中級者が理解しやすいもの

  • 問題の質 (院試や定期テストで頻出な良問)

  • 問題量と単元の網羅性

1位 量子化学演習

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難易度4.0基礎から難問まで
解説の丁寧さ4.0補足コメントもあり
問題の質4.5良問
問題量5.0大問200問越え
単元の網羅性4.5院試にも十分
特徴

1. 問題集のスタイル

  • 基本事項、例題・解説、問題の構成
  • 問題量も多く、単元の網羅性も高い

2. 問題の特徴

  • テストの典型問題が多く、難問もあり
  • 各単元の詳しい部分まで網羅

3. 解説の特徴

  • 数式の解説は少々省略ぎみだが、
    基礎ができていれば問題ない程度
  • 補足・関連事項、問題解法技術も記述

1 量子論と波動方程式
2 原子
3 近似計算法の基礎
4 分子軌道と分子の構造
5 分子軌道と化学反応

1 量子論と波動方程式
  1-1 電荷とCoulomb力
  1-2 波動と振動
  1-3 エネルギー量子
  1-4 Bohrの原子模型
  1-5 粒子性と波動性
  1-6 波動方程式
  1-7 測定値と期待値
  1-8 交換関係と不確定性
  1-9 1次元の箱の中の粒子
  1-10 回転運動と角運動量
  1-11 調和振動子

2 原子
  2-1 水素類似原子
  2-2 原子軌道の形
  2-3 多電子原子
  2-4 電子のスピン
  2-5 原子の電子配置と周期性
  2-6 励起状態とスペクトル項

3 近似計算法の基礎
  3-1 摂動法
  3-2 変分法
  3-3 断熱近似
  3-4 SCF法と配置間相互作用
  3-5 分子軌道法

4 分子軌道と分子の構造
  4-1 水素分子イオン
  4-2 Huckel分子軌道法
  4-3 軌道の重なりと軌道間相互作用
  4-4 定性的分子軌道法とその応用
  4-5 軌道の混成
  4-6 3中心2電子結合
  4-7 光電子スペクトルと分子軌道

5 分子軌道と化学反応
  5-1 電子配置と反応性
  5-2 軌道の性質と反応の選択性

  付録 公式・周期表・単位・参考書
  問題解答
  索引

こんな人におすすめ
  • 院試対策

2位 量子化学 演習による基本の理解

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難易度3.5基礎から院試問題まで
解説の丁寧さ4.5丁寧
問題の質4.0良問
問題量4.5大問150問程度
単元の網羅性4.0院試にも十分
特徴

1. 問題集のスタイル

  • 初学者が量子論の基礎理解を目的とした1冊

2. 問題の特徴

  • 基礎的な問題が中心
  • 実践を意識した講義問題と院試問題がある
    (しかし、略解のみ)

3. 解説の特徴

  • 解説は丁寧
  • 物理的・化学的意味まで解説

第1章 量子論の誕生

第2章 波動方程式の応用

第3章 水素原子の世界

第4章 一般の原子の世界

第5章 水素分子の世界

第6章 一般の分子の世界

第7章 演習問題

こんな人におすすめ
  • 定期テスト対策

  • 院試対策

3. 参考書を10%OFF で買う方法

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3.2 登録方法

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③ Amazonのアカウントにログイン

メールアドレスやパスワードを記入して、ログインします。

(ⅰ) 新しいAmazonのアカウントを作成をタップします。

(ⅱ) 氏名、メールアドレス、パスワードを記入して、次に進むをタップします。

(ⅲ) 先程記入したメールアドレスに確認コードが届くのでそちらを画面に従って記入して下さい。

④ 学生認証

(ⅰ) 学生認証方法を選び、記入して下さい。

(ⅱ) 卒業予定年月を選択して下さい。

⑤ お支払い方法の選択と記入

お支払い方法を選択し、それぞれの指示に従って必要事項を記入して下さい。

記入が終わったら、6ヶ月の体験期間を試すをタップすれば登録完了です。

4. 迷ったらこれ

4.1 初学者

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イラストや図をうまく活用してわかりやすく説明されています。

4.2 演習用・定期テスト対策

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テストの典型問題が多く
各単元の詳しい部分まで網羅されてます。

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