授業科目名
  固体化学基礎
   Fundamentals of Solid Chemistry
時間割番号
5403
担当教員名
  早川 知克 他
実務経験
反映科目
学科・年次
  工学部 生命・応用化学科
  工学部 創造工学教育課程
  1年次
科目区分
  専門教育科目
単位数
2
時間割
  後期 月曜3-4限
授業形態
講義
授業実施方法
  ☑ 対面【一部遠隔の場合あり】
  ☐ 全て遠隔【全授業(テストを除く)をオンデマンドで実施(全オンデマンド型)】
  ☐ 全て遠隔【同時双方向で実施】
  ☐ 全て遠隔【オンデマンド及び同時双方向で実施】
  ☐ 1/2遠隔【全授業のうち、1/2以上を遠隔(オンデマンド又は同時双方向)】

・「全て遠隔」又は「1/2遠隔」に✓のある科目は、遠隔授業の上限単位数60単位に算定されます。
・大学院には遠隔授業における上限単位数はありません。
ディプロマ・ポリシーとの対応
☐ 1. 人間,文化,社会を理解し,それらを技術的観点から考察する能力と技術を新しい生活につなぐ強い使命感・責任感,高い倫理観
☑ 2. 現象の理解・操作のための数理的基礎知識と科学的素養
☐ 3. 国内外の人々と対話できるコミュニケーション力と論理的思考力
☑ 4. (高度工学教育課程のみ)基幹となる専門分野の基盤的な知識・技術とこれによって課題を解決する能力,新たな知識・技術を習得する能力
☑ 4. (創造工学教育課程のみ)基幹となる専門分野の基礎知識と他の分野の知識・技術を関連づけ多面的に見ることで新たな価値を創出する能力
授業の目的・達成目標

気体・液体・固体の物質の3形態のうち、本講義では固体について取り扱う。固体材料は複数の原子が集合して形成される凝縮系の1形態であり、その形成には原子間の結合力が重要な役割を担っている。それに立脚して、固体の基礎的な構造~配位構造~、そして結晶とその多彩性(多形及び構造相転移)が固体を特徴づけることになる。また、固体表面での局所的な電荷バランスが機能を発揮させることを理解することも重要である。そこで本講義では、今後本格的に固体材料の化学やその機能を学ぶための基礎知識と考え方を習得することを目的とする。

第1回目では講義ガイダンスとして1年前期の「基礎化学」「化学結合論」と本講義「固体化学基礎」の位置づけについて述べ、熱力学の基礎とエントロピー・エンタルピーについて復習する。第2回目は原子構造と電気陰性度について改めて論じ、固体材料の構成要素となる“イオン”について基礎的な理解を目指す。第3~6回目は固体の結合から分極、双極子モーメントの基礎を学び、また、固体中に導入される欠陥と、そこから発現する様々な物性についても分類・理解する。

第9回目から固体中の電子の運動に着目して講義を進める。第9回目は電子の運動方程式からオームの法則を紐解く。第10〜15回目までは電子の運動・状態と化学反応との関係,半導体と環境触媒の関係,光化学反応や様々な電池の機能についてその基礎や関連性を講義する。

授業計画

① 講義ガイダンス

② 原子構造とイオン~電気陰性度再考~

③ ~ ⑦ 固体の化学結合、結晶の不完全性

⑧中間試験

⑨ ~ ⑬ 電子の運動と電気特性・環境触媒

⑭ ~ ⑮ 磁気特性, 電池

⑯期末テスト

成績評価の方法

講義は2名(予定)の教員で担当する予定です。第1回目のガイダンス後、担当教員がそれぞれまとめテストを行います。

成績評価の基準
秀  達成目標を超えた成果を上げている 100点~90点
優  達成目標に十分達している     89点~80点
良  達成目標に達している       79点~70点
可  達成目標に概ね達している     69点~60点
不可 達成目標に達していない      59点以下

各教員が担当するまとめテストでそれぞれ60 点以上を獲得することを条件とする。

レポートや課題提出等の取り組み状況も含めて総合的に判断する。

 

事前・事後学修等の指示及び履修にあたっての注意事項

1年前期の「基礎化学」「化学結合論」を履修していることが望ましい。

事前・事後学修については以下の通りである。

(1)配布資料を基に事前学修を行う(約120分)。必要に応じて、指定テキストの講義該当部分を読んでから授業に臨むこと。

(2)事後学修の時間の目安は約120分とし、受けた講義内容の理解に努めること。課題が出題されているときは提出が後日で指定されていても後回しにせず、受講後なるべく早い時期に(当日または数日以内に)事後学修の一環として行うこと。

(3)なお、各回の講義は関連付けられているので、各自で、前回までの講義内容をしっかり復習し、新しい講義内容に臨むこと。

(4)事前学修及び事後学修の時間数は目安であり、各個人で必要に応じて変更可であるが、総時間は240分を目途とする。

教科書