- 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3-4(S7-202) 金3-4(S7-202)
- クラス
- -
- 科目コード
- MAT.C312
- 単位数
- 2
- 開講年度
- 2023年度
- 開講クォーター
- 1Q
- シラバス更新日
- 2023年4月3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
電気化学の分野で，電荷移動や物質の拡散の考え方は必須です。さらに、電気化学は熱力学、光化学とも密接に関連しています。これら基礎学術分野、応用分野との関係を紹介しながら講義を進めます。また化学電池や物質電気工学に関連した計測技術についても触れます。
到達目標
【到達目標】 本講義を履修することによって，電荷移動の観点から電気化学現象をとらえることができるようになることを到達目標とします。さらに，電気化学反応を生じさせる材料や測定方法について理解でき，これらの知識を化学の研究・技術領域で応用できるようになることを目標とします。
【テーマ】 本講義では，電池・蓄電・めっきなどの技術の基本である電荷移動の考え方を理解し，それを化学分野に応用するための基礎を築くことを目的とします。さらに，材料の選定方法や電気化学測定機器の扱い方の基礎を理解し身につけます。
キーワード
電気化学、熱力学、標準電極電位、拡散、ボルタンメトリー、界面、電解質、電池、光化学
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
各講義では基礎的内容と応用的内容を解説する。随時、課題を解いていただき、理解度を深める。第５回と１０回の授業では中間テストをおこなう。
授業計画・課題
| 授業計画 | 課題 | |
|---|---|---|
| 第1回 | イントロダクション | 電気化学に由来する現象やその応用について解説する。 |
| 第2回 | 化学反応と起電力 | 熱力学をベースにエネルギーと化学平衡について解説する。化学反応が生じる際の起電力について、具体例を示しながら解説する。 |
| 第3回 | 標準電極電位 | 標準電極電位と酸化還元電位について解説する。 |
| 第4回 | ネルンストの式 | ネルンストの式について解説する。 |
| 第5回 | これまでの復習、中間テストI | これまでの授業の重要なポイントを述べ、中間テストIを実施する。 |
| 第6回 | 電子移動の速度論 | 電極界面での電子移動について解説する。 |
| 第7回 | 拡散方程式とボルタンメトリー | 電位測定の基本である、拡散方程式とボルタンメトリ―について解説する。 |
| 第8回 | ボルタンメトリーによる各種測定法 | ボルタンメトリ―を利用した有用な各種測定法について説明する。 |
| 第9回 | 電気化学インピーダンス法 | 電気化学デバイス内の抵抗や活性化エネルギーを導き出すインピーダンス法について学ぶ。 |
| 第10回 | 中間テストII | 第6-9回の内容の理解を問う。 |
| 第11回 | 様々な電気化学デバイス | 一次電池、二次電池、燃料電池、電解について学ぶ。 |
| 第12回 | ボルタンメトリー | サイクリックボルタンメトリーや回転リング・ディスク電極ボルタンメトリーについて学ぶ。 |
| 第13回 | 交流インピーダンス法 | 様々な電気化学システムに対する交流インピーダンス法を学ぶ。 |
| 第14回 | 光と電気化学、分光法 | 光のエネルギーと電気化学との関係を学ぶ。また分光法を用いた測定法について学ぶ。 |
| 第15回 | 期末テスト | 期末テスト |
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
講義中に配布する。ないし、Webにアップロードする。
参考書、講義資料等
アトキンス「物理化学」、渡邊正ほか「電気化学」、渡邊正ほか「電子移動の化学-電気化学入門」、喜多英明ほか「電気化学の基礎」
成績評価の基準及び方法
電荷移動に基づく電気化学現象の考え方，測定法及びそれらの応用に関する理解度を評価する。中間テストI（33%）、中間テストII（33%）、および期末テスト（34%）で成績を評価する。
関連する科目
- MAT.A204 ： 材料熱力学
- MAT.C314 ： 環境の科学
履修の条件(知識・技能・履修済科目等)
材料熱力学を履修していること、または同等の知識があること。
