無機材料化学

科目基礎情報

学校 福島工業高等専門学校 開講年度 2018
授業科目 無機材料化学
科目番号 0095 科目区分 専門 / 必修
授業形態 講義・演習 単位の種別と単位数 学修単位: 2
開設学科 物質工学科(R2年度開講分まで) 対象学年 4
開設期 通年 週時間数 1
教科書/教材 セラミックスの化学 第2版,柳田博明著,丸善
担当教員 酒巻 健司

到達目標

①結晶格子や対称性を理解し,結晶を晶系や空間群に分類できる。
②回折法の原理を理解し,単純な回折パターンの指数づけができる。
③固体状態の熱力学から,相平衡,固溶や相転移の現象を説明できる。
④固体の電子物性と磁気的性質をバンド理論や磁気モーメントの配列から説明できる。

ルーブリック

理想的な到達レベルの目安標準的な到達レベルの目安未到達レベルの目安
評価項目1各授業項目の内容を理解し、応用できる。各授業項目の内容を理解している。各授業項目の内容を理解していない。
評価項目2
評価項目3

学科の到達目標項目との関係

教育方法等

概要:
技術の進歩は,新しい物質(材料)の開発によって支えられている。本講義では,無機材料を"固体の化学"として,構造論や反応論の基礎的事項を中心に,わかりやすく視覚的に概説する。さらに最近の固体物質のトピックを紹介する。
授業の進め方・方法:
定期期末試験は前後期とも50分の試験を実施する。授業計画に記載のように,中間試験は50分間の試験を実施する。定期試験成績を70%,課題を30%として,100点法の60点以上を合格とする。
注意点:
”固体の科学と技術”の進歩はめざましく,物質を,構造・反応・物性に着目して考えます。自学自習(学習単位)の確認方法は,課題プリントを配布し,それを定期的に提出させます。授業計画日程等に変更を要した際は,早めにその連絡に努めます。

授業計画

授業内容 週ごとの到達目標
前期
1stQ
1週 序論 固体化学の領域,化学結合による結晶の分類
2週 化学結合と結晶構造(1) 結晶の周期構造,剛体球モデル
3週 化学結合と結晶構造(2) 配位数や組成式による構造の分類
4週 化学結合と結晶構造(3) 空間対称性とその分類
5週 化学結合と結晶構造(4) 7晶系,14ブラベ格子,32点群
6週 化学結合と結晶構造(5) 230の三次元空間群 分率座標
7週 前期中間試験のまとめ 復習
8週 前期中間試験の解説 解答例の配布と難問の解説,復習
2ndQ
9週 結晶の構造解析(1) 格子定数と格子面間隔の関係 右手則
10週 結晶の構造解析(2) 格子面とミラー指数,結晶の方向
11週 結晶の構造解析(3) X線回折 ブラッグの法則
12週 結晶の構造解析(4) 格子の型と消滅則 簡単な指数づけ
13週 固体状態のエネルギー論(1) マーデルング定数と格子エネルギー
14週 固体状態のエネルギー論(2) ボルン・ハーバーサイクル
15週 前期期末試験の解説,後期概要 解答例の配布と難問の解説
16週
後期
3rdQ
1週 固体状態の熱力学(1) 相の概念,相平衡,相律
2週 固体状態の熱力学(2) 置換型・侵入型固溶体 格子欠陥
3週 固体状態の熱力学(3) 相転移の次数,熱力学的アプローチ
4週 固体状態の熱力学(4) 相転移の構造的アプローチ
5週 結晶成長の速度論(1) 均一核生成,球状核の自由エネルギー
6週 結晶成長の速度論(2) 核の成長速度,Avrami式の導出
7週 後期中間試験のまとめ 復習
8週 後期中間試験の解説,結晶の不完全性 解答例の配布と難問の解説,格子欠陥,粒界
4thQ
9週 固体中の拡散と物質移動(1) 拡散機構・係数,random walk
10週 固体中の拡散と物質移動(2) 拡散係数の温度依存性
11週 非晶質(無定形)固体 ガラス状態,アモルファス固体
12週 固体の電子物性と磁気的性質(1) なぜ電子構造にバンドギャップができるのか
13週 固体の電子物性と磁気的性質(2) 誘電体,圧電体,焦電体,強誘電体
14週 固体の電子物性と磁気的性質(3) 磁化率,磁気モーメントの配列,超伝導
15週 後期期末試験の解説 解答例の配布と難問の解説,達成度の記載
16週

モデルコアカリキュラムの学習内容と到達目標

分類分野学習内容学習内容の到達目標到達レベル授業週

評価割合

試験課題相互評価態度ポートフォリオその他合計
総合評価割合70300000100
基礎的能力70300000100
専門的能力0000000
分野横断的能力0000000