到達目標
①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。
②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:
期末試験と中間試験の定期試験は前後期とも50分の試験を実施する。100点法の60点以上を合格とする。この科目は学修単位科目のため,事前,事後の学習として,演習プリントの配布を実施する。
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。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。
授業の属性・履修上の区分
授業計画
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
後期 |
3rdQ |
1週 |
固体状態の熱力学(1) |
相の概念,相平衡,相律
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2週 |
固体状態の熱力学(2) |
置換型・侵入型固溶体 格子欠陥
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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
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4週 |
固体状態の熱力学(4) |
相転移の構造的アプローチ
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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
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6週 |
結晶成長の速度論(2) |
核の成長速度,Avrami式の導出
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7週 |
中間テスト |
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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
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4thQ |
9週 |
固体中の拡散と物質移動(1) |
拡散機構・係数,random walk
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10週 |
固体中の拡散と物質移動(2) |
拡散係数の温度依存性
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11週 |
非晶質(無定形)固体 |
ガラス状態,アモルファス固体
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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
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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
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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
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15週 |
後期期末試験の解説 |
解答例の配布と難問の解説
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16週 |
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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 |
専門的能力 | 分野別の専門工学 | 化学・生物系分野 | 無機化学 | 主量子数、方位量子数、磁気量子数について説明できる。 | 4 | |
電子殻、電子軌道、電子軌道の形を説明できる。 | 4 | |
パウリの排他原理、軌道のエネルギー準位、フントの規則から電子の配置を示すことができる。 | 4 | |
価電子について理解し、希ガス構造やイオンの生成について説明できる。 | 4 | |
元素の周期律を理解し、典型元素や遷移元素の一般的な性質を説明できる。 | 4 | |
イオン化エネルギー、電子親和力、電気陰性度について説明できる。 | 4 | |
イオン結合と共有結合について説明できる。 | 4 | |
基本的な化学結合の表し方として、電子配置をルイス構造で示すことができる。 | 4 | |
金属結合の形成について理解できる。 | 4 | |
代表的な分子に関して、原子価結合法(VB法)や分子軌道法(MO法)から共有結合を説明できる。 | 4 | |
電子配置から混成軌道の形成について説明することができる。 | 4 | |
結晶の充填構造・充填率・イオン半径比など基本的な計算ができる。 | 4 | |
配位結合の形成について説明できる。 | 4 | |
水素結合について説明できる。 | 4 | |
物理化学 | 熱力学の第一法則の定義と適用方法を説明できる。 | 4 | |
エンタルピーの定義と適用方法を説明できる。 | 4 | |
化合物の標準生成エンタルピーを計算できる。 | 4 | |
エンタルピーの温度依存性を計算できる。 | 4 | |
内部エネルギー、熱容量の定義と適用方法を説明できる。 | 4 | |
平衡の記述(質量作用の法則)を説明できる。 | 4 | |
諸条件の影響(ルシャトリエの法則)を説明できる。 | 4 | |
均一および不均一反応の平衡を説明できる。 | 4 | |
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 | 100 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 100 |
基礎的能力 | 100 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 100 |
専門的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |