- 開講元
- 材料系
- 授業形態
- 講義 (対面型)
- メディア利用科目
- 曜日・時限(講義室)
- 火5-6(S7-201) 金5-6(S7-201)
- クラス
- -
- 科目コード
- MAT.C204
- 単位数
- 2
- 開講年度
- 2023年度
- 開講クォーター
- 2Q
- シラバス更新日
- 2023年3月20日
- 講義資料更新日
- -
- 使用言語
- 日本語
- アクセスランキング
-
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講義の概要とねらい
本講義では，気体分子の運動・輸送，拡散方程式，反応速度論，反応機構の理論の基礎を身につけることを目的とします。
物質をつくる反応式は一見簡単にみえるが，実は複雑な反応から成り立っています。反応を駆動する力は，分子の運動・輸送・拡散であり，素反応にまで実験的に解明することが求められます。そこで時間的変化で示される化学反応速度から反応機構を理解・表現し，反応機構の理論の理解にまで到達させます。
到達目標
本講義を履修することで，物質をつくる化学反応の速度過程（動力学）について，分子運動論から様々な反応機構までを，化学反応速度の理論的な取り扱いに通じて正しく考えられるようになることを到達目標とします。
キーワード
気体の輸送物性，溶液中の運動，拡散方程式，反応機構，速度式の解釈，衝突理論，遷移状態理論
学生が身につける力(ディグリー・ポリシー)
| ✔ 専門力 | 教養力 | コミュニケーション力 | 展開力(探究力又は設定力) | 展開力(実践力又は解決力) |
授業の進め方
板書と必要な資料を配布して，講義を進めていきます。また，前回の講義内容の理解を深めるため，必要な演習問題に取り組んでもらうとともに，その解答を配布・解説します。
授業計画・課題
| 授業計画 | 課題 | |
|---|---|---|
| 第1回 | 講義の概略；気体の分子運動：運動論モデル，速さ | マクスウェルの速さ分布の理解 |
| 第2回 | 気体の分子運動：衝突頻度，平均自由行程，衝突流束，流出速度 | 気体の分子運動の定量的理解 |
| 第3回 | 完全気体の輸送物性：現象論的方程式，輸送パラメータ | ドリフト速さ，移動度，輸率，イオンーイオン相互作用 |
| 第4回 | 液体中の分子運動：電解質溶液の伝導率，イオンの移動度 | 溶液中の分子運動 |
| 第5回 | 拡散：熱力学的な見方 | フィックの第一則，濃度勾配による熱力学的 |
| 第6回 | 拡散方程式：濃度と拡散距離，統計的な見方 | フィックの第二法則（拡散方程式） |
| 第7回 | 実験化学的化学反応速度論（１）：実験法，反応速度 | 反応速度の取り扱い |
| 第8回 | 実験化学的化学反応速度論（２）：積分型速度式，平衡に近い反応（緩和法），温度依存性 | 積分型速度式と緩和法、温度依存性 |
| 第9回 | 速度式の解釈（１）：素反応，逐次素反応，律速段階 | 素反応と逐次素反応 |
| 第10回 | 速度式の解釈（２）：定常状態の近似，1分子反応 | リンデマン-ヒンシェルウッド機構 |
| 第11回 | 複雑な反応速度：連鎖反応と酵素反応 | ライス‐ハーツフェルド機構、ミカエルス・メンテン機構 |
| 第12回 | 反応の分子動力学（１）：衝突理論，拡散律速の反応 | 衝突理論 |
| 第13回 | 反応の分子動力学（２）：遷移状態理論 | 遷移状態理論 |
| 第14回 | 反応の分子動力学（３）：分子衝突の動力学 | 分子衝突の動力学 |
授業時間外学修（予習・復習等）
学修効果を上げるため，教科書や配布資料等の該当箇所を参照し，「毎授業」授業内容に関する予習と復習（課題含む）をそれぞれ概ね100分を目安に行うこと。
教科書
千原秀昭・中村亘男訳 『アトキンス物理化学（下）』 東京化学同人
参考書、講義資料等
立石哲男訳（キース・J・レイドラー著） 『化学反応速度論Ｉ』 産業図書，慶伊富長著 『反応速度論』 東京化学同人
成績評価の基準及び方法
分子の運動，拡散方程式，反応速度式，反応の分子動力学の基礎知識とその応用に関する理解度を評価する。期末試験（80％）と演習等（20％）で成績を評価する。
関連する科目
- MAT.C311 ： 欠陥の動力学
- MAT.C316 ： 生体材料学
- MAT.C315 ： 薄膜・単結晶プロセシング
- MAT.C206 ： セラミックスプロセシング
履修の条件(知識・技能・履修済科目等)
特に履修の条件は設けない。
