量子化学(I)(平尾)試験問題


問題1 ブタジエン(C)をヒュッケル法で解いてみよう。ブタジエンの永年方程式を記し、固有値をクーロン積分α、共鳴積分βを使って求めよ。

問題2 エチレン2個と比較してブタジエンは安定か、不安定かを理由とともに述べよ。

問題3 シクロブテンとブタジエンではどちらが安定か?

問題4 ブタジエンの4つの炭素の原子軌道を端から順番にχχχχとすると、分子軌道はエネルギーの低い順に
φ=0.3718(χ+χ)+0.6015(χ+χ
φ=0.6015(χ−χ)+0.3718(χ−χ
φ=0.3718(χ+χ)−0.6015(χ+χ
φ=0.3718(χ−χ)−0.6015(χ−χ
で与えられる。末端の炭素間(結合距離1.35Å)と中心の炭素間(結合距離1.46Å)の結合次数を求めよ。またベンゼンの炭素間(距離は1.40Å)で結合次数は2/3=0.6667である。これについて解説せよ。

問題5 エチレン2個から熱反応でシクロブタンは生成するか?また、ブタジエンとエチレンからシクロヘキセンは生成するか?理由とともに述べよ。

問題6 trans−ブタジエンはC2h群に属し、その対称操作はE、C、σ、iである。指標の表は
σ
−1 −1
−1 −1
−1 −1
である。HOMOからLUMOに1電子励起した状態、電子構造(ψ(ψ(ψの対称性は何か?

問題7 ψ→ψ、ψ→ψ、ψ→ψ、ψ→ψの電子遷移のうち許容遷移はどれか?理由とともに述べよ。