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講義概要/Course Information |
科目基礎情報/General Information |
授業科目名 /Course title (Japanese) |
物理化学 | ||
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英文授業科目名 /Course title (English) |
Physical Chemistry | ||
科目番号 /Code |
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開講年度 /Academic year |
2015年度 | 開講年次 /Year offered |
3 |
開講学期 /Semester(s) offered |
前学期 | 開講コース・課程 /Faculty offering the course |
情報理工学部 |
授業の方法 /Teaching method |
講義 | 単位数 /Credits |
2 |
科目区分 /Category |
専門科目 | ||
開講類・専攻 /Cluster/Department |
先進理工学科 | ||
担当教員名 /Lecturer(s) |
安井 正憲 | ||
居室 /Office |
東6-936(安井) | ||
公開E-mail |
安井<myasui@uec.ac.jp> | ||
授業関連Webページ /Course website |
なし | ||
更新日 /Last update |
2015/03/02 09:38:44 | 更新状況 /Update status |
公開中 /now open to public |
講義情報/Course Description |
主題および 達成目標(2,000文字以内) /Themes and goals(up to 2,000 letters) |
主題: 化学概論、化学熱力学で学習した内部エネルギー、エンタルピー、エントロピーの概念の延長となる自由エネルギーの概念とそれらの間の関係を学ぶ。 また、化学ポテンシャルの概念を導入して二相間の平衡条件を導出する。 その結果を利用して沸点上昇・凝固点降下や平衡定数と標準自由エネルギー変化との 間の関係を理解する。化学平衡については平衡定数の表わし方やその温度変化の 表式などを解説する。電気化学ポテンシャルと電池の章では電解質溶液の性質 や酸塩基の概念、電池の組み立ての基礎となる電極反応、電気分解、酸化還元 電極、標準電極電位などについて学習する。 達成目標: 物質の状態変化を熱力学的な視点から捉え、熱力学関数を用いて 定量的に表現できることを理解する。 |
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前もって履修 しておくべき科目(1,000文字以内) /Prerequisites(up to 1,000 letters) |
化学概論、化学熱力学 |
前もって履修しておくこ とが望ましい科目(1,000文字以内) /Recommended prerequisites and preparation(up to 1,000 letters) |
特になし |
教科書等(1,000文字以内) /Course textbooks and materials(up to 1,000 letters) |
教科書:「理工系学生のための化学基礎」(野村・川泉共編 学術図書出版)1年次のものでよい 参考書:「化学熱力学」(佐野瑞香著、裳華房) 「化学熱力学」(渡辺 啓著、サイエンス社) 「基本化学シリーズ6 物理化学」(久下 謙一他著、朝倉書店) 「入門化学熱力学 - 現象から理論へ」(山口 喬著、培風館 ) 「実例で理解する 入門熱力学」(小宮山 宏著、培風館 ) 自習書:「演習 化学熱力学」(渡辺 啓著、サイエンス社) 物理化学一般については「アトキンス 物理化学(上・下)」 (P. W. Atkins 著、千原 秀昭・中村 亘雄 訳、東京化学同人 ) |
授業内容と その進め方(2,000文字以内) /Course outline and weekly schedule(up to 2,000 letters) |
(a) 授業内容:おおむね以下の内容で進める。多少前後する場合もある。 ({}内は講義内容に対応する教科書中の章番号) 第1回 イントロダクション、熱力学第1法則・第2法則までの復習{6、7.1~7.7} 第2回 自由エネルギー(ギブズ、ヘルムホルツの自由エネルギー){7.8} 第3回 熱力学の基本式、他の熱力学関数との関係式{7.9} 第4回 化学ポテンシャルの定義、部分モル量{7.10} 第5回 理想気体・理想溶液の化学ポテンシャル、多成分系の相平衡{7.11、11.4} 第6回 ラウールの法則、希薄溶液の性質(ヘンリーの法則){11.1~11.3} 第7回 希薄溶液の性質(沸点上昇、凝固点降下、浸透圧、分配の法則){11.5~11.6} 第8回 中間試験とその解説 第9回 クラウジウス・クラペイロンの法則、ギブズの相律、1成分系の状態図{8.1~8.4} 第10回 2成分系の状態図、沸点図、共沸点(共沸混合物)、共融点(共融混合物){8.5} 第11回 化学反応の平衡条件、圧平衡定数{9.1~9.2} 第12回 濃度平衡定数、解離平衡、不均一系の平衡、平衡定数の温度変化{9.3~9.6} 第13回 電気化学ポテンシャルの定義、電極反応、電極電位{10.1~10.2} 第14回 半電池、電池、電池の起電力{10.2} 第15回 全体の復習、演習とその解説 (b) 授業の進め方 板書を主として講義を進める。ほぼ毎回演習問題を宿題とする。 クリッカーを持参すること。 |
実務経験を活かした 授業内容 (実務経験内容も含む) /Course content utilizing practical experience |
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授業時間外の学習 (予習・復習等)(1,000文字以内) /Preparation and review outside class(up to 1,000 letters) |
予習:テキストを読んで、おおよその内容をつかむ。 復習:板書では、特に数式の誘導について全て書いていないはず。 様々な熱力学的表現を自ら導出することが理解を深めること につながる。また、テキストの例題、演習問題を解くことを 勧める。宿題は必ず自分で考え、提出すること。 他の演習テキストを用いることも理解を深めることに有効である。 |
成績評価方法 および評価基準 (最低達成基準を含む) (1,000文字以内) /Evaluation and grading (up to 1,000 letters) |
(a) 評価方法:中間試験・期末試験、出席状況、ミニテスト(宿題)の 結果を用いておおむね以下のように評価する。 成績評価=(平常点、演習の評価点×20%)+(中間試験の評価点×30%)+ (期末試験の評価点×50%) (b) 評価基準:以下の到達レベルをもって合格とする。いずれにおいても 熱力学関数の関係式を用い、関係式の持つ意味としての物質の状態について 理解していることが要求される。 (1) 自由エネルギーを説明でき、熱力学の基本式を導出できること。 (2) 化学ポテンシャルを説明でき、これを用いて簡単な系(理想溶液など)の 平衡を説明できること。 (3) 1成分系および2成分系の相平衡を説明でき、状態図(相図)を用いて系 の状態を説明できること。 (4) 化学平衡についてギブスの自由エネルギーを用いて説明できること。 (5) 電極電位、起電力を説明できること。 |
オフィスアワー: 授業相談(1,000文字以内) /Office hours(up to 1,000 letters) |
月曜日16:30-18:00 その他の時間でもかまわないが、いずれにせよ事前に電子メールなどで 連絡しておいてほしい |
学生へのメッセージ(1,000文字以内) /Message for students(up to 1,000 letters) |
*毎回出席し、教科書(上に示してある)を必ず持参すること。 *覚えることが学ぶことではない。考え方を理解することが最も大事である。 |
その他 /Others |
なし |
キーワード /Keywords |
熱力学、自由エネルギー、化学ポテンシャル、沸点上昇、凝固点降下、化学平衡、平衡定数、電解質溶液、電池、電極電位、標準電極電位、起電力 |