﻿1. ソフト名 ： 水素原子の電子雲

2. 概要
　原子核のまわりの電子の様子を立体的にとらえるための教材です。

　高校「化学基礎」の単元「原子の構造」の中で発展的に使えます。
　古典力学的な原子モデルでは、電子は原子核のまわりをある軌道で回っているというイメージでしたが、現在の量子力学によれば、原子の中の電子の位置は「確率」でしかとらえることができない、というモデルに変わっています。そのモデルを可視化したものが「電子雲」で、水素原子の原子核のまわりにある１個の電子がその位置にみつかる確率を濃淡のある雲とみなして表現したものです。
　電子雲を表現するために、量子力学の「シュレーディンガー方程式」を解き、その結果得られた「波動関数」の値を３次元空間に投影していきます。その際、波動関数の等値面を半透明化して多数描画することで、電子雲の内部構造がわかるようにしています。また、電子の持つエネルギーが変化すると、主量子数ｎ、方位量子数ｌ、磁気量子数ｍによって電子雲はさまざまな形状の「軌道」をとります。（古典力学的モデルはなくなっても、s軌道、p軌道などの言葉はそのまま使われています）
　この教材では、その軌道の形状の変化をｎ、ｌ、ｍとの関係としてわかりやすく表形式にまとめて表示しています。

3. 操作
　画面右に表示される一覧表に、各量子数に対応した電子雲が小さく表示されています。
　・表の中の１つの電子雲をクリック（タブレットのタッチ）すると、その電子雲が左側に３Ｄで拡大表示されます。
　・マウスでドラッグ（タブレットでスワイプ）すると見る角度を変えることができます。
　・マウスホイール（タブレットのピンチ）で拡大縮小ができます。
　・一覧表でマウスのホイール（タブレットのスワイプ）でスクロールすると、下の方にある主量子数の大きい軌道まで見ることができます。
　・説明パネルの「閉じる」ボタンでパネルを閉じ、「説明」ボタンで説明パネルが表示されます。
　・「終了」ボタンで、終了します。

4. 留意点
　・波動関数が正の値は赤色、負の値は青色で電子雲を表現しています。
　・主量子数ｎが１～７まで計算して表示していますが、実際の原子にはない電子軌道は表示していません。
　・【参考】水素原子の図鑑：電子波動関数の可視化 (https://zenn.dev/shittoku_xxx/articles/dc13eb4c060a1c)

5. HP : https://nitto21.oops.jp/kyozai/index.html
　HPでは、Web上で実行できるバージョンも公開しています。このバージョンでは様々なOSのPCやタブレット、スマホでも実行可能です。

6. 連絡先 : nitto21@hotmail.com

7. 取り扱い種別 : フリーソフト

8. 動作環境
　・ＯＳ : Windows10、11
　・タイプ : デスクトップ、ラップトップ、タブレット
　・ポインティングデバイス : マウス、タブレット

9. 開発ソフト : Unity6.3

10. 実行方法
　zipファイルを解凍してできた「HydrogenElectronCloud」フォルダ内の「HydrogenElectronCloud.exe」ファイルをダブルクリックするだけで実行できます。インストールの必要はありません。不要になったら「HydrogenElectronCloud」フォルダごと削除してください。
（※実行するとき、「WindowsによってＰＣが保護されました」という警告が出ることがありますが、「詳細情報」→「実行」とクリックしていくと実行できます。）
　PCのスペックによって、表示されるまで時間がかかることがあります。

