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化学が大好きな高校生・大学生のみなさんへ

分子軌道計算を今すぐ始めよう!

教科書に出てくる分子の楽しい電子状態計算

原子・イオン・有機分子・有機金属分子・錯体・錯イオンなどの
電子の軌道(オービタル)の本当の姿を見てみませんか

※正確には電子の軌道というよりは、原子軌道(AO)または分子軌道(MO)の形です。
あるいは、原子または分子の波動関数の形、という言い方もします。
簡単に言うと、波動関数を二乗したものが電子の発見される確率の大小(いわゆる電子雲)になります。

◆周期表の全元素を同じ精度で(しかも999原子種まで!)取り扱える
本格的な第一原理計算(密度汎関数法の一種)の分子軌道計算プログラムです◆

◆化学計算初心者の方でも絶対にできます◆

◆生徒さん・学生さんなら、完全に無償で環境が構築可能です◆

◆まずは【こちら】より最新のマニュアルやプログラムを入手してください。

※Windows版(XP, Vista, 7, 8, 8.1, 10 対応済)

最終更新日: 2015.12.16

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DV-Xα分子軌道計算_s-軌道 DV-Xα分子軌道計算_p-軌道 DV-Xα分子軌道計算_d-軌道 DV-Xα分子軌道計算_f-軌道 DV-Xα [CoCl4]2- 最高占有分子軌道 DV-Xα [CoCl4]2- 最高占有分子軌道 DV-Xα [CoCl4]2- 最高占有分子軌道 DV-Xα [CoCl4]2- 最高占有分子軌道
※それぞれの分子軌道画像をクリックすると、大きな画像をご覧いただけます(約200 KB)

DV-Xα contents(もくじ)

("Contents(もくじ)"をクリックしてください)

岡山理科大学理学部化学科

岡山理科大学新素材化学研究室

坂根弦太

坂根ページへ化学科ページへ


楽しい電子状態計算の更新内容
2015.12.16 docフォルダにsymOrb.pdfを追加しました。
2015.11.20 docフォルダにnonrel.pdfを追加しました。
2015.01.08 c2v12(C2v), c3v13(C3v), d2h24(D2h), d3d26(D3d), d3h13(D3h), d4h14(D4h), d6h66(D6h), td14(Td), oh16(Oh), td144(Td), oh166(Oh), mh2o6(D2h) を修正しました。方位量子数 l = 0(s軌道), l = 1(p軌道), l = 2(d軌道), l = 3(f軌道)に加えて, l = 4(g軌道), l = 5(h軌道)を追加しました。
2014.11.18 教育用分子軌道計算システムeduDVが組み込まれているDV-Xα法計算支援環境の利用の手引き(pdf文書, 176頁, 17.3 MB)を改定しました。
2013.12.17 prests.bat, prestsL.batを修正しました。
2013.12.04 教育用分子軌道計算システムeduDVが組み込まれているDV-Xα法計算支援環境の利用の手引き(pdf文書, 176頁, 17.4 MB)を改定しました。
2013.11.19 教育用分子軌道計算システムeduDVが組み込まれているDV-Xα法計算支援環境の利用の手引き(pdf文書, 176頁, 17.3 MB)を改定しました。
2013.11.19 教育用分子軌道計算システムeduDVのdocフォルダにpdfファイル(Auto-eduDV.pdf)を追加しました。
2013.11.07 教育用分子軌道計算システムeduDVが組み込まれているDV-Xα法計算支援環境の利用の手引き(pdf文書, 176頁, 17.3 MB)を改定しました。
2013.11.05 教育用分子軌道計算システムeduDVが組み込まれているDV-Xα法計算支援環境の利用の手引き(pdf文書, 176頁, 17.3 MB)を改定しました。
2013.10.31 教育用分子軌道計算システムeduDVが組み込まれているDV-Xα法計算支援環境の利用の手引き(pdf文書, 176頁, 17.2 MB)を改定しました。
2013.10.29 ion_Cp2.txt, ion_Cp4.txtを修正しました。
2013.10.16 Auto-eduDVを追加しました。
2013.02.27 教育用分子軌道計算システムeduDVのdocフォルダのpdfファイル群(eduDV.pdf, d2h24.pdf, d3d26.pdf)を改訂しました。
2012.12.20 教育用分子軌道計算システムeduDVに新プログラム“エタン型(A2B6型, D3d対称)分子用計算プログラム(d3d26, d3d26n, d3d26s)”を追加しました。
2012.01.19 教育用分子軌道計算システムeduDVに新プログラム“f01xyz”およびdocフォルダに文書(eduDV.pdf, d2h24.pdf)を追加しました。
2011.09.15 教育用分子軌道計算システムeduDVに新プログラム“エチレン型(A2B4型, D2h対称)分子用計算プログラム(d2h24, d2h24n, d2h24s)”を追加しました。
2010.11.27 教育用分子軌道計算システムeduDVが組み込まれているDV-Xα法計算支援環境の利用の手引き(pdf文書, 146頁, 11.0 MB)を改定しました。
2010.08.20 教育用分子軌道計算システムeduDVが組み込まれているDV-Xα法計算支援環境の利用の手引き(pdf文書, 146頁, 11.0 MB)を改定しました。
2010.06.04 教育用分子軌道計算システムeduDVをOpen Watcom version 1.9でビルドし直しました。
2010.04.23 教育用分子軌道計算システムeduDVをOpen Watcom version 1.9, release candidate 4でビルドし直しました。
2010.03.13 教育用分子軌道計算システムeduDVが組み込まれているDV-Xα法計算支援環境の利用の手引き(pdf文書, 146頁, 10.9 MB)を改定しました。
2010.03.08 教育用分子軌道計算システムeduDVに新プログラム“原点移動プログラム(f01add)”を追加しました。
2009.09.28 教育用分子軌道計算システムeduDVが組み込まれているDV-Xα法計算支援環境の利用の手引き(pdf文書, 146頁, 11.1 MB)を改定しました。
2009.03.23 教育用分子軌道計算システムeduDVが組み込まれているDV-Xα法計算支援環境の利用の手引き(pdf文書, 146頁, 53.1 MB)を改定しました。
2009.02.23 教育用分子軌道計算システムeduDVをOpen Watcom version 1.8でビルドし直しました。
2009.02.17 教育用分子軌道計算システムeduDVをOpen Watcom version 1.8, release candidate 4でビルドし直しました。
2009.01.26 教育用分子軌道計算システムeduDVをOpen Watcom version 1.8, release candidate 3でビルドし直しました。
2009.01.19 教育用分子軌道計算システムeduDVが組み込まれているDV-Xα法計算支援環境の利用の手引き(pdf文書, 146頁, 52.6 MB)を改定しました。
2009.01.06 教育用分子軌道計算システムeduDVをOpen Watcom version 1.8, release candidate 2でビルドし直しました。
2009.01.05 教育用分子軌道計算システムeduDVをOpen Watcom version 1.8, release candidate 1でビルドし直しました。
2008.11.22 教育用分子軌道計算システムeduDVが組み込まれているDV-Xα法計算支援環境の利用の手引き(pdf文書, 146頁, 52.6 MB)を改定しました。
2008.05.19 教育用分子軌道計算システムeduDVが組み込まれているDV-Xα法計算支援環境の利用の手引き(pdf文書, 146頁, 51.9 MB)を改定しました。
2008.04.22 教育用分子軌道計算システムeduDVが組み込まれているDV-Xα法計算支援環境の利用の手引き(pdf文書, 146頁, 52.0 MB)を改定しました。
2008.04.10 教育用分子軌道計算システムeduDVが組み込まれているDV-Xα法計算支援環境の利用の手引き(pdf文書, 146頁, 52.0 MB)を改定しました。
2008.04.08 教育用分子軌道計算システムeduDVが組み込まれているDV-Xα法計算支援環境の利用の手引き(pdf文書, 146頁, 52.0 MB)を改定しました。
2008.04.07 教育用分子軌道計算システムeduDVが組み込まれているDV-Xα法計算支援環境の利用の手引き(pdf文書, 146頁, 52.3 MB)を改定しました。
2008.04.03 教育用分子軌道計算システムeduDVが組み込まれているDV-Xα法計算支援環境の利用の手引き(pdf文書, 146頁, 52.6 MB)を改定しました。
2008.04.01 教育用分子軌道計算システムeduDVが組み込まれているDV-Xα法計算支援環境の利用の手引き(pdf文書, 146頁, 52.5 MB)を改定しました。
2008.03.14 教育用分子軌道計算システムeduDVが組み込まれているDV-Xα法計算支援環境の利用の手引き(pdf文書, 146頁, 52.4 MB)を改定しました。
2008.02.20 教育用分子軌道計算システムeduDVが組み込まれているDV-Xα法計算支援環境の利用の手引き(pdf文書, 146頁, 52.3 MB)を改定しました。
2008.02.12 教育用分子軌道計算システムeduDVが組み込まれているDV-Xα法計算支援環境の利用の手引き(pdf文書, 146頁, 52.5 MB)を改定しました。
2008.02.07 教育用分子軌道計算システムeduDVが組み込まれているDV-Xα法計算支援環境の利用の手引き(pdf文書, 146頁, 51.9 MB)を改定しました。
2008.02.05 教育用分子軌道計算システムeduDVが組み込まれているDV-Xα法計算支援環境の利用の手引き(pdf文書, 146頁, 51.8 MB)を改定しました。
2008.02.04 教育用分子軌道計算システムeduDVが組み込まれているDV-Xα法計算支援環境の利用の手引き(pdf文書, 146頁, 51.8 MB)を改定しました。
2008.01.28 教育用分子軌道計算システムeduDVが組み込まれているDV-Xα法計算支援環境の利用の手引き(pdf文書, 136頁, 48.8 MB)を改定しました。
2008.01.25 教育用分子軌道計算システムeduDVが組み込まれているDV-Xα法計算支援環境の利用の手引き(pdf文書, 136頁, 48.9 MB)を改定しました。
2008.01.21 教育用分子軌道計算システムeduDVが組み込まれているDV-Xα法計算支援環境の利用の手引き(pdf文書, 136頁, 48.8 MB)を改定しました。
2008.01.18 教育用分子軌道計算システムeduDVが組み込まれているDV-Xα法計算支援環境の利用の手引き(pdf文書, 136頁, 48.6 MB)を改定しました。
2008.01.17 教育用分子軌道計算システムeduDVが組み込まれているDV-Xα法計算支援環境の利用の手引き(pdf文書, 136頁, 48.6 MB)を改定しました。
2008.01.13 教育用分子軌道計算システムeduDVが組み込まれているDV-Xα法計算支援環境の利用の手引き(pdf文書, 136頁, 48.7 MB)を改定しました。
2008.01.12 教育用分子軌道計算システムeduDVが組み込まれているDV-Xα法計算支援環境の利用の手引き(pdf文書, 136頁, 48.8 MB)を改定しました。
2008.01.08 教育用分子軌道計算システムeduDVが組み込まれているDV-Xα法計算支援環境の利用の手引き(pdf文書, 130頁, 45.5 MB)を改定しました。
2008.01.04 教育用分子軌道計算システムeduDVが組み込まれているDV-Xα法計算支援環境の利用の手引き(pdf文書, 130頁, 45.5 MB)を改定しました。
2007.12.07 教育用分子軌道計算システムeduDVが組み込まれているDV-Xα法計算支援環境の利用の手引き(pdf文書, 130頁, 45.1 MB)を改定しました。
2007.12.05 教育用分子軌道計算システムeduDVが組み込まれているDV-Xα法計算支援環境の利用の手引き(pdf文書, 130頁, 45.2 MB)を改定しました。
2007.11.28 教育用分子軌道計算システムeduDVが組み込まれているDV-Xα法計算支援環境の利用の手引き(pdf文書, 130頁, 44.0 MB)を改定しました。
2007.11.27 教育用分子軌道計算システムeduDVが組み込まれているDV-Xα法計算支援環境の利用の手引き(pdf文書, 130頁, 44.0 MB)を改定しました。
2007.11.07 教育用分子軌道計算システムeduDVが組み込まれているDV-Xα法計算支援環境の簡易マニュアルの名称を
          (内容が肥大化してきて簡易ではなくなってきたので)変更し、DV-Xα法計算支援環境の利用の手引き(pdf文書, 130頁, 34.9 MB)として改定しました。
2007.11.05 教育用分子軌道計算システムeduDVをOpen Watcom version 1.7aでビルドし直しました。
2007.10.25 教育用分子軌道計算システムeduDVが組み込まれているDV-Xα法計算支援環境の簡易マニュアル(pdf文書, 130頁, 34.6 MB)を改定しました。
2007.10.25 教育用分子軌道計算システムeduDVをOpen Watcom version 1.7a, release candidate 2でビルドし直しました。
2007.10.25 教育用分子軌道計算システムeduDVが組み込まれているDV-Xα法計算支援環境の簡易マニュアル(pdf文書, 130頁, 34.7 MB)を改定しました。
2007.10.22 教育用分子軌道計算システムeduDVが組み込まれているDV-Xα法計算支援環境の簡易マニュアル(pdf文書, 126頁, 34.4 MB)を改定しました。
2007.10.22 教育用分子軌道計算システムeduDVをOpen Watcom version 1.7a, release candidate 1でビルドし直しました。
2007.10.18 教育用分子軌道計算システムeduDVが組み込まれているDV-Xα法計算支援環境の簡易マニュアル(pdf文書, 126頁, 34.4 MB)を改定しました。
2007.10.17 教育用分子軌道計算システムeduDVが組み込まれているDV-Xα法計算支援環境の簡易マニュアル(pdf文書, 126頁, 34.4 MB)を改定しました。
2007.10.16 教育用分子軌道計算システムeduDVが組み込まれているDV-Xα法計算支援環境の簡易マニュアル(pdf文書, 126頁, 34.2 MB)を改定しました。
2007.10.15 教育用分子軌道計算システムeduDVが組み込まれているDV-Xα法計算支援環境の簡易マニュアル(pdf文書, 126頁, 34.2 MB)を改定しました。
2007.09.13 教育用分子軌道計算システムeduDVのバグをフィックス(atomn, ionnにおけるcontrd呼び出し文のパス絶対指定)しました。
2007.09.11 教育用分子軌道計算システムeduDVに新プログラム“単原子イオン(ion・ionn)”を追加しました。
2007.09.06 教育用分子軌道計算システムeduDVのバグをフィックス(対称軌道D8h12のσgブロックy20(1)式の項数を0から1に修正)しました。
2007.08.31 教育用分子軌道計算システムeduDVが組み込まれているDV-Xα法計算支援環境の簡易マニュアル(pdf文書, 126頁, 33.9 MB)を改定しました。
2007.08.30 教育用分子軌道計算システムeduDVが組み込まれているDV-Xα法計算支援環境の簡易マニュアル(pdf文書, 126頁, 33.9 MB)を改定しました。
2007.08.30 教育用分子軌道計算システムeduDVをOpen Watcom Ver. 1.7でビルドし直しました。
2007.08.27 教育用分子軌道計算システムeduDVが組み込まれているDV-Xα法計算支援環境の簡易マニュアル(pdf文書, 124頁, 33.8 MB)を改定しました。
2007.08.02 教育用分子軌道計算システムeduDVが組み込まれているDV-Xα法計算支援環境の簡易マニュアル(pdf文書, 124頁, 33.1 MB)を大幅改定しました。
2007.06.07 Window Vistaに対応するため、教育用分子軌道計算システムeduDVをOpen Watcom Ver. 1.6ビルドし直しました。DOS extenderと縁を切ることに成功しました。Windows Vistaでも正常に動きます。
2007.05.31 教育用分子軌道計算システムeduDVが組み込まれているDV-Xα法計算支援環境の簡易マニュアル(pdf文書, 99頁, 21.3 MB)を一般公開しました。
2007.04.02 教育用分子軌道計算システムeduDVのダウンロードファイルに阪大の水野正隆先生が作成されたmakec04dを追加しました。
2006.09.11 本ウェブページのシステム(教育用分子軌道計算システムeduDV)の簡易マニュアルを公開(pdf文書, 1.42 MB)しました。
2006.08.04 VENUSで読み込めるファイル作成まで全自動で実行するシステム(ノンスピン版、スピン版)を公開しました。
          このシステムの中にはcontrdall(大阪大学の水野正隆先生が開発されたプログラム)が
          組み込んでありますので、全自動でVENUSで読み込めるファイル群(*.sca, *.scat)が生成されます。
2006.08.03 六配位正八面体型錯体を計算するシステム ml6n, ml6sを公開しました。
2006.08.02 四配位正四面体型錯体を計算するシステム ml4n, ml4sを公開しました。
2006.04.04 makef05やSCAT計算などまで全自動で実行するシステム(ノンスピン版、スピン版)を公開しました。
2006.03.19 等核二原子分子,異核二原子分子など、連続群(C∞v,D∞h)対称の分子の分子軌道計算を追加しました。
2006.03.08 ベンゼン C6H6計算結果 を掲載しました。
2006.03.06 平面正六角形A6B6型分子の問題点(b1gとb2g、b1uとb2uが、入れ替わっていた問題)を修正しました。
2006.03.05 平面正六角形A6B6型分子、平面正方形AB4型分子の分子軌道計算を追加しました。
2006.02.23 6配位正八面体型アクア錯体 [M(H2O)6]n +の分子軌道計算を追加しました。
2006.02.18 本ウェブページの構成を全面的に変更しました。
2005.09.25 孤立原子の計算ページに、レントゲニウムの7i軌道の画像を追加いたしました。
2005.04.07 作業日誌を開設しました。更新は不定期ですが、DV-Xα&VENUSの作業方法番外編などを紹介していきます。
2005.03.29 孤立原子の計算ページに、ウランの5f軌道のアニメーションGIF画像を掲載しました。
2005.03.25 3D Visualization System VENUS波動関数ファイル(*.sca)を読み込んだ後、等値表面を半透明化する機能の使い方について、簡単な説明文を追加いたしました。是非、7s軌道、6p軌道、5d軌道、5f軌道など、他では滅多に見ることのできない原子軌道関数を、3D Visualization System VENUSでお気軽にご覧ください。
2005.03.23 原子の計算ページで、周期表全元素の代表的な原子軌道について、3D Visualization System VENUSで読める波動関数ファイル(*.sca)が直接ダウンロードできるようになりました。DV-Xα計算環境を準備しなくても、すぐに3D Visualization System VENUSで原子軌道関数をご覧になれます。
2005.03.19 原子のDV-Xα計算&VENUSファイル作成の全自動プログラム“atom”公開に伴い、単原子のs軌道、p軌道、d軌道、f軌道をVENUSで三次元可視化して楽しむ作業手順を紹介しました。水素からプルトニウムまで、お好みの原子の原子軌道関数をVENUSで見て楽しむことができます。
2005.03.13 VCl4の計算で、対称軌道作成プログラムsymOrbを使って作成した対称軌道ファイルF25を使うように、書き改めました。F05の編集作業が不要となります。
2005.02.27 教科書に出てくる原子・分子・錯体の電子状態計算ページを立ち上げました。

 大学生のみなさんなら基礎化学、有機化学、無機化学、物理化学、錯体化学などの教科書に、量子数、s軌道電子、p軌道電子、d軌道電子、f軌道電子、混成軌道、フロンティア分子軌道、HOMO、LUMO、結晶場理論、配位子場理論、分光化学系列などの言葉が出てきますよね。

 高校生のみなさんなら化学の教科書に、太陽の周りを回る惑星のように、原子核の周りをぐるぐる回る“電子”について書いてあることでしょう。

 ところで、“電子”の本当の姿ってどのようなものなのでしょうか。

 みなさんは世の中に何種類の化学物質があると思いますか。今日現在、人類が研究を終えた化学物質の数はこちらで紹介されています。

 そしてこの1億種類に迫ろうかという化学物質は、周期表の天然に存在する約90種類の元素の組み合わせに過ぎません。

 周期表の元素の原子核は、すべてプラスの電荷を持っています。プラスの電荷とプラスの電荷は、まるで磁石のN極とN極、S極とS極のように、反発し合います。だとしたら、どうやって原子核と原子核は結合して化学物質となることができるのでしょうか。

 その答えこそが、マイナスの電荷をもつ「電子」なのです。マイナスの電荷をもつ電子によって、プラスの電荷をもつ原子核とプラスの電荷をもつ原子核は結合することがあります。しかし結合しないこともあります。これが化学物質を合成する難しさなのです。

 共有結合、イオン結合、配位結合、分子内水素結合、分子間水素結合、金属結合、単結合、二重結合、三重結合等々、様々な化学結合によって原子と原子は結合し、化学物質を構成します。その結合の正体こそが、電子の振る舞いなのです。

 論より証拠、百聞は一見にしかず、案ずるより産むが易し、とにもかくにも、以下の2つのアイテム

 ・標準的なWindowsパソコン

 ・DV-Xα計算の入門書
  「はじめての電子状態計算 〜DV-Xα法分子軌道計算への入門〜」
  三共出版(2500円税別)


が用意できましたら、実際に、分子や錯体の電子状態(分子軌道)を自分で計算してみましょう。

あとは一切の経済的負担はいりません(必要なプログラムをダウンロードするために、インターネットに接続する環境は必要です)。

本ウェブページの情報を参考に、教科書に出てくる原子、分子、錯体の電子状態(分子軌道)を計算してみましょう。

驚くほど簡単に、原子、分子、錯体の分子軌道を計算で求めて、三次元的にその形や特徴を眺めて理解することができます。

必要なソフトウェアは、すべて以下の3つの配布先から入手することができます。


 ・書籍「はじめての電子状態計算」添付CD-ROM

  →添付CD-ROMに、DV-Xαプログラム一式が入っています。

  →この書籍は、全国の書店にて入手可能です(税別 2,500円)。
   鮮やかな黄色い色の本ですので、
   書店でもすぐに見つけることができます。

  →上記書籍に付属しているCD-ROMのプログラム一式に加えて、
   「はじめての電子状態計算ホームページ」のダウンロードページより、
   DV-Xαプログラム一式(本体+各種周辺プログラム)のbug fix版、
   およびupdate版
をダウンロードできます。


 ・泉 富士夫先生の【泉 富士夫の粉末回折情報館】

  →3D Visualization System VENUSは、泉 富士夫先生の
   【泉 富士夫の粉末回折情報館】よりプログラム&マニュアルをダウンロードできます。

  →DV-XαとVENUSのデータの橋渡し役を務めるプログラムcontrdも、
   泉 富士夫先生の【泉 富士夫の粉末回折情報館】より
   プログラム&マニュアルをダウンロードできます。
   contrdは、大阪大学の水野正隆先生が開発されたプログラムです。


 ・岡山理科大学理学部化学科の【DV-Xαの便利な(ちょっとした)周辺プログラム集】

  →私(坂根)が作成した、ちょっとしたプログラムがダウンロードできます。


DV-Xαプログラムは、研究の最先端で使われている本格的な電子状態計算(分子軌道計算)プログラムです。足立裕彦先生が開発されたプログラムで、現在では日本を中心に世界各国で使われています。第一原理計算の一種で、周期表のほぼすべての原子を同じ精度で取り扱うことができます。十数年前では、何億円もする大型計算機やスーパーコンピュータや、何百万円もするエンジニアリング・ワークステーションでしか計算ができなかった極めて本格的な分子軌道計算プログラムです。現在の標準的なWindowsパソコン(ノートパソコンでもOKです)は、十数年前の大型計算機、スーパーコンピュータ、エンジニアリング・ワークステーションとほぼ同等、あるいはむしろ高性能ですから、高校生や大学生のみなさんでも気楽に、自宅や学校で本格的な分子軌道計算(DV-Xα計算)を楽しむことのできる時代が到来しているのです。

3D Visualization System VENUSは、DV-Xα法で計算した錯体の電子状態を、美しく自由自在に三次元で可視化することのできるプログラムです。泉富士夫先生が開発されたプログラムで、DV-Xα法のみならず、様々な分野のプログラムの計算結果(例えば電子密度や結晶構造など)を三次元可視化することができます。多方面の分野の研究者が、この3D Visualization System VENUSを日々の研究活動に活用しているのですが、信じがたいことに3D Visualization System VENUSは、インターネットを経由して無料で配布されています。高校生や大学生のみなさんも、この本格的な三次元可視化プログラム3D Visualization System VENUSをインターネット経由でダウンロードすることにより、無料で使うことができます。現在の標準的なWindowsパソコンは、グラフィックに関してもかなり高性能であり、3D Visualization System VENUSを使えば、DV-Xα法で計算した錯体の分子軌道を、マウスやマウスパッド等で操作することにより、三次元的にぐるぐる回転させて眺めることができます。さらにVENUSでは、等電子密度表面を静電ポテンシャルの大小により色鮮やかに彩色して眺めることもできます。この美しく、明快で、迫力ある三次元画像は、授業で習う電気陰性度の理解に役立ちます。錯体分子内に生じている電荷のかたよりを、直感的に理解することができます。

本ウェブページは、教科書に掲載されているような、簡単な原子、分子、単核錯体の電子状態計算を、高等学校の生徒さん、大学の学生さんに、実際に自分で楽しんでもらうべく作成したものです。

※このウェブページにリンクを張る際、許可請求は必要ありません。ご自由にどうぞ。

研究活動で複雑な構造の分子や錯体、巨大な分子や錯体のDV-Xα+contrd+VENUSを始めてみようとする方は、とりあえず第一歩の操作手順メモをこちらで公開しておりますので、ご参照ください。なおこの操作手順メモのページは、プログラムのすべての機能を説明するものではありません(とりあえずCIFからDV-Xα計算を経てVENUSでの作画に至るまでの必要最低限の操作しか書いておりません)。DV-XαVENUSのプログラムに習熟された後には、より発展的な興味深い使用方法がありますので、この操作手順メモのページを利用される際にはその点予めご了承ください。


DV-Xα法については、DV-Xα研究協会のDV-Xαホームページをご参照ください。


※上記情報はWindows XP以前の時代のDV-Xα + VENUS(VICS, VEND)に関するものです。
 Windows Vistaにも対応した最新のDV-Xα + VENUS(
VESTA)に関する情報は、
 こちら(DV-Xα法計算支援環境を構築するためのリンク集)をご参照ください。


 以下の文章は、Windowsのパソコン(具体的には、東芝のノートパソコン dynabook AX/740LS, Intel Celeron M プロセッサ 360J (90 nm アーキテクチャ, 1MB L2 キャッシュ, 動作周波数 1.40 GHz, フロント・サイド・パス 400 MHz), メモリ 960 MB, ハードディスク容量 60 GB, Windows XP Service Pack 2)といった環境(坂根の現在の計算環境)を例に書いております。簡単な分子の計算でしたら、ハードディスク容量は100 MBも空いていれば十分です。またメモリも普通のWindows環境(512 MB 程度)で十分です。DV-Xα計算自体は、32 MBの空きメモリ容量があれば簡単な計算はできます。

 CPU速度は速いにこしたことはありませんが、遅くても計算はちゃんと動きます。

 以下に紹介する方法に従えば、水分子、アンモニア分子、メタン分子などの本格的な分子軌道計算が、このようなパソコン環境で、作業開始からたかだか数分(3分間もかかりません)で完了します。

 周期表の重たい元素(ウランやプルトニウムまで)を含む分子(六フッ化フラン UF6分子など)の計算でも、同様に3分間もあれば終わります(重原子を含む分子の分子軌道計算は、厳密には相対論効果を考慮したDV-Xα法で計算を行う必要がありますが、教育現場での分子軌道計算には非相対論版DV-Xαプログラムの計算で、十分有効な結果が得られます)。
 ※相対論版DV-Xα法プログラムは現在のところ、DV-Xα研究協会会員のみに公開されております。

 3D Visualization System VENUSとの併用により、高等学校でのクラブ活動や大学での授業等で、生徒・学生のみなさんに、周期表の全元素を相手にした量子化学の世界を、楽しい実感を持って学んでいただけるのではないかと思っております。

 化学の本質は、千姿万態の電子の世界です。化学の反応も、物質の色も、ミクロの世界の電子の立ち居振る舞いを、我々人間はマクロに見ているに過ぎません。

 誰もが知っている分子を題材に、生徒さん、学生さん自らパソコン(DV-Xα法)で電子状態を計算し、その分子軌道を3D Visualization System VENUSで眺めることにより、本来は見ることのできないミクロの電子の世界を、可視化して探検することができます。

 “難しい”の一言で化学の教育現場から遠ざかっている“量子化学”の魅力的な世界を、まずは気楽に覘いてみましょう。
 周期表の全域を探検できるDV-Xα法3D Visualization System VENUSを、どうぞご活用ください。


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♦•♦•♦ 教科書に出てくる原子•分子•錯体の楽しい電子状態計算 ♦•♦•♦

教育用分子軌道計算システム eduDV

∼∼∼ 分子軌道計算の具体的なやり方(簡単, 誰にでもできます) ∼∼∼

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1.【重要】まず最初に・・分子軌道を計算するためのパソコン環境を作りましょう。
((↑ ((プログラムのインストール方法(Windows 95, 98, 2000)はこちらです))クリックしてください ↑))


※上記情報はWindows XP以前の時代のDV-Xα + VENUS(VICS, VEND)に関するものです。
 Windows Vista, 7, 8, 8.1にも対応した最新のDV-Xα + VENUS(
VESTA)に関する情報は、
 こちら(DV-Xα法計算支援環境を構築するためのリンク集)をご参照ください。
Windows 8.1 タブレットPC, Windows 10 タブレットPCでもお使いいただけます。


 ← eduDV.zip をダウンロード(2015/12/16; 15.1 MB)できます。

2.下表の“計算方法説明”欄の全自動ノンスピン版”、“全自動スピン版”、“手動版
     いずれかをクリックして、分子の電子状態を計算してみましょう。分子が常磁性である
     場合や分子の総電子数が奇数の場合は
スピン版、それ以外の場合はノンスピン版
     計算するとよいでしょう。初心者の方は
オートマチック(全自動)実行版がお奨めです。

     本システムを含んでいるタブエディタ(秀丸エディタ)上に構築された
     DV-Xα法計算支援環境の利用の手引き(pdf文書, 146頁, 11.0 MB)はこちらです。

∼簡単操作でできるいろいろな分子の分子軌道計算(DV-Xα分子軌道計算)∼
No.


システム名
使用方法はクリック
してご覧ください
モデルの形状 対称 DV-Xα
計算
開始時
における
構成原子

酸化数

入力可否
計算例 備考
オートマチック
(全自動)実行版
(初心者向)
マニュアル
(ステップ
バイ
ステップ)
実行版
ノン
スピン版
スピン版
1 等核
二原子
A2
分子
d8h2n
または
a2n

全自動
ノン
スピン版
d8h2s
または
a2s

全自動
スピン版
d8h2
または
a2

手動版
等核二原子A2型分子の分子軌道計算 D∞h 不可
電荷中性
分子専用
N2
(窒素分子)
オートマチック(全自動)実行版
は、中性分子の計算専用です。

イオン(陽イオンもしくは陰イオン)
の計算をする場合は、マニュアル
(ステップバイステップ)実行版を
ご利用の上、makef05実行前に、
f01をエディタで開いて電荷情報
を書き加えてからmakef05を実行、
DV-Xα計算を行ってください。

2 異核
二原子
AB型
分子
c8v11n
または
abn

全自動
ノン
スピン版
c8v11s
または
abs

全自動
スピン版
c8v11
または
ab

手動版
異核二原子AB型分子の分子軌道計算 C∞v 不可
電荷中性
分子専用
CO
(一酸化炭素
分子)
オートマチック(全自動)実行版
は、中性分子の計算専用です。

イオン(陽イオンもしくは陰イオン)
の計算をする場合は、マニュアル
(ステップバイステップ)実行版を
ご利用の上、makef05実行前に、
f01をエディタで開いて電荷情報
を書き加えてからmakef05を実行、
DV-Xα計算を行ってください。

3 直線
AB2
(B-A-B)
分子
d8h12n
または
ab2n

全自動
ノン
スピン版
d8h12s
または
ab2s

全自動
スピン版
d8h12
または
ab2

手動版
直線AB2型分子の分子軌道計算 D∞h 不可
電荷中性
分子専用
CO2
(二酸化炭素
分子)
オートマチック(全自動)実行版
は、中性分子の計算専用です。

イオン(陽イオンもしくは陰イオン)
の計算をする場合は、マニュアル
(ステップバイステップ)実行版を
ご利用の上、makef05実行前に、
f01をエディタで開いて電荷情報
を書き加えてからmakef05を実行、
DV-Xα計算を行ってください。

4 直線
A2B2
(B-A-A-B)
型分子
d8h22n
または
a2b2n

全自動
ノン
スピン版
d8h22s
または
a2b2s

全自動
スピン版
d8h22
または
a2b2

手動版
直線A2B2型分子の分子軌道計算 D∞h 不可
電荷中性
分子専用
C2H2
(H-C≡C-H)
(アセチレン
分子)
オートマチック(全自動)実行版
は、中性分子の計算専用です。

イオン(陽イオンもしくは陰イオン)
の計算をする場合は、マニュアル
(ステップバイステップ)実行版を
ご利用の上、makef05実行前に、
f01をエディタで開いて電荷情報
を書き加えてからmakef05を実行、
DV-Xα計算を行ってください。

5 直線
ABC型
分子
c8v111n
または
abcn

全自動
ノン
スピン版
c8v111s
または
abcs

全自動
スピン版
c8v111
または
abc

手動版
直線ABC型分子の分子軌道計算 C∞v 不可
電荷中性
分子専用
HCN
(シアン化
水素分子)
オートマチック(全自動)実行版
は、中性分子の計算専用です。

イオン(陽イオンもしくは陰イオン)
の計算をする場合は、マニュアル
(ステップバイステップ)実行版を
ご利用の上、makef05実行前に、
f01をエディタで開いて電荷情報
を書き加えてからmakef05を実行、
DV-Xα計算を行ってください。

6 直線
ABCD型
分子
c8v1111n
または
abcdn

全自動
ノン
スピン版
c8v1111s
または
abcds

全自動
スピン版
c8v1111
または
abcd

手動版
直線ABCD型分子の分子軌道計算 C∞v 不可
電荷中性
分子専用
HCNO オートマチック(全自動)実行版
は、中性分子の計算専用です。

イオン(陽イオンもしくは陰イオン)
の計算をする場合は、マニュアル
(ステップバイステップ)実行版を
ご利用の上、makef05実行前に、
f01をエディタで開いて電荷情報
を書き加えてからmakef05を実行、
DV-Xα計算を行ってください。

7 折れ線
AB2
分子
c2v12n
全自動
ノン
スピン版
c2v12s
全自動
スピン版
c2v12
手動版
折れ線AB2型分子の分子軌道計算 C2v 不可
電荷中性
分子専用
H2O
(水分子)
オートマチック(全自動)実行版
は、中性分子の計算専用です。

イオン(陽イオンもしくは陰イオン)
の計算をする場合は、マニュアル
(ステップバイステップ)実行版を
ご利用の上、makef05実行前に、
f01をエディタで開いて電荷情報
を書き加えてからmakef05を実行、
DV-Xα計算を行ってください。

8 三角錐
AB3
分子
c3v13n
全自動
ノン
スピン版
c3v13s
全自動
スピン版
c3v13
手動版
三角錐AB3型分子の分子軌道計算 C3v 不可
電荷中性
分子専用
NH3
(アンモニア
分子)
オートマチック(全自動)実行版
は、中性分子の計算専用です。

イオン(陽イオンもしくは陰イオン)
の計算をする場合は、マニュアル
(ステップバイステップ)実行版を
ご利用の上、makef05実行前に、
f01をエディタで開いて電荷情報
を書き加えてからmakef05を実行、
DV-Xα計算を行ってください。

9 エチレン型
A2B4
分子
d2h24n
全自動
ノン
スピン版
d2h24s
全自動
スピン版
d2h24
手動版
エチレン型A2B4型分子の分子軌道計算 D2h 不可
電荷中性
分子専用
C2H4
(エチレン
分子)
オートマチック(全自動)実行版
は、中性分子の計算専用です。

イオン(陽イオンもしくは陰イオン)
の計算をする場合は、マニュアル
(ステップバイステップ)実行版を
ご利用の上、makef05実行前に、
f01をエディタで開いて電荷情報
を書き加えてからmakef05を実行、
DV-Xα計算を行ってください。

10 エタン型
A2B6
分子
d3d26n
全自動
ノン
スピン版
d3d26s
全自動
スピン版
d3d26
手動版
エタン型A2B6型分子の分子軌道計算 D3d 不可
電荷中性
分子専用
C2H6
(エタン
分子)


計算結果
オートマチック(全自動)実行版
は、中性分子の計算専用です。

イオン(陽イオンもしくは陰イオン)
の計算をする場合は、マニュアル
(ステップバイステップ)実行版を
ご利用の上、makef05実行前に、
f01をエディタで開いて電荷情報
を書き加えてからmakef05を実行、
DV-Xα計算を行ってください。

11 平面
正三角形
AB3
分子
d3h13n
全自動
ノン
スピン版
d3h13s
全自動
スピン版
d3h13
手動版
平面三角形AB3型分子の分子軌道計算 D3h 不可
電荷中性
分子専用
BF3
(三フッ化
ホウ素分子)
オートマチック(全自動)実行版
は、中性分子の計算専用です。

イオン(陽イオンもしくは陰イオン)
の計算をする場合は、マニュアル
(ステップバイステップ)実行版を
ご利用の上、makef05実行前に、
f01をエディタで開いて電荷情報
を書き加えてからmakef05を実行、
DV-Xα計算を行ってください。

12 平面
正方形
AB4
分子
(または
イオン)
d4h14n
全自動
ノン
スピン版
d4h14s
全自動
スピン版
d4h14
手動版
平面正方形AB4型分子の分子軌道計算 D4h
錯イオン
の計算が
可能です
PtCl42-
(テトラクロロ
白金(II)
錯陰イオン)
 
13 平面
正六角形
A6B6
分子
d6h66n
全自動
ノン
スピン版
d6h66s
全自動
スピン版
d6h66
手動版
平面正六角形A6B6型分子の分子軌道計算 D6h 不可
電荷中性
分子専用
C6H6
(ベンゼン
分子)


計算結果
オートマチック(全自動)実行版
は、中性分子の計算専用です。

イオン(陽イオンもしくは陰イオン)
の計算をする場合は、マニュアル
(ステップバイステップ)実行版を
ご利用の上、makef05実行前に、
f01をエディタで開いて電荷情報
を書き加えてからmakef05を実行、
DV-Xα計算を行ってください。

14 正四面体
AB4
分子
td14n
全自動
ノン
スピン版
td14s
全自動
スピン版
td14
手動版
正四面体AB4型分子の分子軌道計算 Td 不可
電荷中性
分子専用
CH4
(メタン分子)
オートマチック(全自動)実行版
は、中性分子の計算専用です。

イオン(陽イオンもしくは陰イオン)
の計算をする場合は、マニュアル
(ステップバイステップ)実行版を
ご利用の上、makef05実行前に、
f01をエディタで開いて電荷情報
を書き加えてからmakef05を実行、
DV-Xα計算を行ってください。

15 正八面体
AB6
分子
oh16n
全自動
ノン
スピン版
oh16s
全自動
スピン版
oh16
手動版
正八面体AB6型分子の分子軌道計算 Oh 不可
電荷中性
分子専用
SF6
(六フッ化
硫黄分子)
オートマチック(全自動)実行版
は、中性分子の計算専用です。

イオン(陽イオンもしくは陰イオン)
の計算をする場合は、マニュアル
(ステップバイステップ)実行版を
ご利用の上、makef05実行前に、
f01をエディタで開いて電荷情報
を書き加えてからmakef05を実行、
DV-Xα計算を行ってください。

16 A(BC)4
分子
td144n
全自動
ノン
スピン版
td144s
全自動
スピン版
td144
手動版
正四面体A(BC)4型分子の分子軌道計算 Td 不可
電荷中性
分子専用
[Ni(CO)4]
(テトラ
カルボニル
ニッケル
錯体)
オートマチック(全自動)実行版
は、中性分子の計算専用です。

イオン(陽イオンもしくは陰イオン)
の計算をする場合は、マニュアル
(ステップバイステップ)実行版を
ご利用の上、makef05実行前に、
f01をエディタで開いて電荷情報
を書き加えてからmakef05を実行、
DV-Xα計算を行ってください。

17 正八面体
A(BC)6
分子
oh166n
全自動
ノン
スピン版
oh166s
全自動
スピン版
oh166
手動版
正八面体A(BC)6型分子の分子軌道計算 Oh 不可
電荷中性
分子専用
[Cr(CO)6]
(ヘキサ
カルボニル
クロム
錯体)
オートマチック(全自動)実行版
は、中性分子の計算専用です。

イオン(陽イオンもしくは陰イオン)
の計算をする場合は、マニュアル
(ステップバイステップ)実行版を
ご利用の上、makef05実行前に、
f01をエディタで開いて電荷情報
を書き加えてからmakef05を実行、
DV-Xα計算を行ってください。

18 正八面体
[M(H2O)6]n+

アクア錯体
(錯陽
イオン)
mh2o6n
全自動
ノン
スピン版
mh2o6s
全自動
スピン版
mh2o6
手動版
正八面体ヘキサアクアM(H2O)6型錯体の分子軌道計算 D2h
錯イオン
の計算が
可能です
[Co-
(H2O)6]2+
水分子を“点”
と見なせば
Oh対称に
なりますが、
水分子のHまで
含めて考えると
D2h対称に
なります。
19 正四面体
[ML4]n+
or
[ML4]n-

錯イオン
ml4n
全自動
ノン
スピン版
ml4s
全自動
スピン版
ml4
手動版
正四面体AB4型分子の分子軌道計算 Td
錯イオン
の計算が
可能です
[CoCl4]2-
(テトラ
クロロ
コバルト(II)
錯陰イオン)
 
20 正八面体
[ML6]n+
or
[ML6]n-

錯イオン
ml6n
全自動
ノン
スピン版
ml6s
全自動
スピン版
ml6
手動版
正八面体AB6型分子の分子軌道計算 Oh
錯イオン
の計算が
可能です
[CoF6]3-
(ヘキサ
フルオロ
コバルト(III)
錯陰イオン)
 
21 単原子 atomn
全自動
ノン
スピン版
なし atom
手動版
単原子の原子軌道計算 なし 不可
電荷中性
単原子
専用
Fe
(鉄原子)
 
22 単原子
イオン
ionn
全自動
ノン
スピン版
なし ion
手動版
単原子イオンの原子軌道計算 なし

単原子
イオン
の計算
が可能
です
Co3+
(三価の
コバルト
イオン)
 

※“形状”欄の画像は、VICS-IIでそれぞれ“計算例”欄の分子のF01を読み込んで作成したものです(No.9, エチレン型分子, No.10, エタン型分子は、VESTAで描きました)。


旧バージョン [VCl4] ※ プログラム td5 は td14 に改訂し、f05を編集する作業は不要になりました。

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岡山理科大学 理学部 化学科 新素材化学研究室

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gsakane@chem.ous.ac.jp