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物理化学

科目
物理化学
区分
機械情報システム学科科目群
授業コード
開設セメスター
4S
曜日・時限
秋 金/34
単位数
2単位
担当者名
小原 宏之
授業の概要
物理化学は、熱力学、量子化学および化学反応論の三つの分野から構成される。まず熱力学は、機械工学,化学工学,原子力工学,宇宙工学,環境工学などの基本であるため、熱力学第一法則、熱力学第二法則さらに熱力学第三法則を気体の分子論をもとに、実験・理論の両面から丁寧に説明する。量子化学は、分子論から発展したもので近年物理化学の本質となっており、気体、液体(溶液)、固体の挙動を理解・説明するためにその重要性が増している。さらに量子化学により反応性が説明される化学反応論へと展開している。この講義では、それらの基本的な概念を理解するとともに、物理化学の各論として、溶液、溶液中の電解質、分光学、回析および電気的性質を把握する。
到達目標
熱力学第一法則、熱力学第二法則さらに熱力学第三法則を理解し、エントロピーや自由エネルギーの概念を説明できる。量子化学ではシュレディンガーの波動方程式に始まり、分子構造や対称性から電子状態と反応性のつながりを理解できる。
授業計画
テーマ
内容
学習課題
第1回目
ガイダンス 講義概要、講義日程など
第2回目
気体の物理的性質 圧力、体積、温度に関する気体の実験的挙動について 理想気体
第3回目
気体の分子論 気体の古典的分子運動論と入門的量子論について分子運動論
第4回目
熱力学 熱力学第一法則について エンタルピー
第5回目
エンタルピーとエントロピー 熱力学第二法則および熱力学第三法則についてエントロピー
第6回目
平衡 平衡の概念と自由エネルギーについて平衡の条件
第7回目
相平衡 物質の気体、液体、固体状態について融点と凝固点、沸点
第8回目
溶液組成と化学ポテンシャル束一的性質、混合物の相図
第9回目
イオン溶液(1)水溶液中のイオンの熱力学化学電池
第10回目
イオン溶液(2)イオンの運動巨視的な局面、分子的見方
第11回目
化学反応論1化学反応の速度について速度則
第12回目
化学反応論2化学反応の機構について実在の系の速度論
第13回目
物理学的世界の量子性(1)原子核の構造エネルギーの量子化と粒子―波動の二重性
第14回目
物理学的世界の量子性(2)水素原子の構造、多電子原子量子化が化学と構造に及ぼす効果
第15回目
化学結合原子価結合、2原子分子の分子軌道論強い固相相互作用、弱い分子間相互作用

教科書
 特に無し
参考文献
 バーロー著 物理化学(上)、(下)、 A.G.Whittaker他 物理化学キーノート
成績評価方法
 期末レポート評価を中心に、講義中の小課題、出席状況を勘案の上、評価する。
そのほか受講者への指示/メッセージ
 この講義は、燃料電池や燃料改質の基礎となる。授業では小課題について調べたことを発表してもらう。

更新日:02/19/2009
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