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固体物理化学

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科目名 固体物理化学
教員名 脇原 将孝
単位数    2 学年    3 開講区分 文理学部
科目群 生命科学科
学期 前期 履修区分 選択必修
授業テーマ 固体材料の特性・機能を結晶学、化学結合、熱力学で解釈してみよう。
授業のねらい・到達目標 結晶学、化学結合、熱力学は固体材料を設計、合成する上で極めて大切になる。具体的には、熱力学データは高機能性材料の作製、安定性評価、特性制御さらには化学プラント設計などに繋げることができる。この講義では主に種々の結晶性化合物の原子配置の特徴と化学結合エネルギーがどのようにかかわるか解説する。また固体材料の合成に熱力学がどのように反映されているかを解説する。
授業の方法 毎回、出席を厳密にとり、ときには演習も実施する。単位取得にはまずは授業を理解する努力が必要である。
履修条件 2年次科目の「物理化学Ⅰ、Ⅱ」は単位取得済みとして講義を進める。
事前学修・事後学修,授業計画コメント 授業は毎回テーマを決めて進める。したがって内容は積み上げていくことになる。講義前の予穐と講義後の復習は講義内容の理解に大いに役立つ。
授業計画
1 結晶構造の解説、単位格子と晶系、対称、ブラベー格子、格子面とミラー指数
2 d間隔の式、結晶の密度、最密充填、多面体から構成される構造
3 主要な結晶構造解説(1)
4 主要な結晶構造解説(2)
5 固体の化学結合(1)
イオン結合、イオン性結晶の格子エネルギー、ボルン・ハーバーサイクル
6 固体の化学結合(2)
部分共有結合性、有効核電荷
7 非共有電子効果
d電子効果、不活性電子対効果
8 金属結合とバンド理論
金属・絶縁体・半導体のバンド理論
9 結晶の格子欠陥と不定比性組成
格子欠陥の形と熱力学の異なる相の間の平衡
10 結晶の電気伝導性、伝導度測定法
11 相状態図の読み方
二成分系を中心にして
12 電荷移動を伴う結晶性化合物の安定性と熱力学
気体分圧制御と熱力学関数の測定
13 固体物質の拡散
14 レポートテーマ提出
講義内容の復習
15 レポートテーマの解説と固体熱力学講義内容の整理
その他
教科書 遠藤 忠 他訳 『固体化学入門 (A. R. West)』 講談社サイエンテイフィク 1996年
参考書 水田進、脇原将孝 『固体電気化学 「実験法入門」』 講談社 2001年 第1版
成績評価の方法及び基準 平常点(10%)、レポート(70%)、授業参画度(20%)
単位取得のためには授業への出席・時々の宿題および期末のレポート提出必要である。

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