到達目標
専門分野の基礎としての物理化学，特に平衡概念と熱力学との関係，反応速度論について学び，以下の内容を会得する。
① 相平衡理論について理解し, 熱力学の概念と物質の状態とを結びつけて考えることができる。
② 反応の進行と平衡が熱力学的にどのように取り扱われるかを理解し, 基本的な計算ができる。
③ 反応速度論について理解し, 反応速度に関する基本的な計算ができる。
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 | 自由（断熱）膨張（圧縮）におけるエントロピーと仕事量を計算できる。 | 自由（断熱）膨張（圧縮）におけるエントロピーと仕事量について基礎的な計算ができる。 | 自由（断熱）膨張（圧縮）におけるエントロピーと仕事量を計算できない。 |
| 評価項目2 | 純物質の状態図を理解して、蒸気圧曲線を十分に説明できる。 | 純物質の状態図を理解して、蒸気圧曲線を説明できる。 | 純物質の状態図、蒸気圧曲線を説明できない。 |
| 評価項目3 | 2成分系の状態図を理解して、気液平衡を十分に説明できる。 | 2成分系の状態図を理解して、気液平衡を説明できる。 | 2成分系の状態図、気液平衡を説明できない。 |
| 評価項目4 | 束一的性質を十分に説明できる。 | 束一的性質を説明できる。 | 束一的性質を説明できない。 |
| 評価項目5 | ギブズエネルギー、平衡定数を理解し、両者の関係式を導き、計算できる。 | ギブズエネルギー、平衡定数を理解し、両者の関係式を導き、基礎的な計算ができる。 | ギブズエネルギー、平衡定数の関係について理解しておらず、計算できない。 |
| 評価項目6 | 化学反応速度式を表すことができ、様々な積分型速度式を導くことができる。 | 化学反応速度式を表すことができ、基礎的な積分型速度式も導くことができる。 | 化学反応速度式を表すことができない。積分型速度式も導くことができない。 |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
化学熱力学の基礎、純物質の相平衡、混合物の性質、化学平衡、化学反応速度論について講義する。
授業の進め方・方法:
板書またはスライド投影を主体とした通常授業。必要に応じてプリント等を配布して説明する。
注意点:
予習復習をして講義に臨むこと。
レポート、課題等の提出期限を守ること。
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 |
| 前期 |
| 1stQ |
| 1週 |
化学熱力学の基礎(1) |
エンタルピー，エントロピー，ギブスエネルギー
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| 2週 |
化学熱力学の基礎(2) |
断熱過程，ポアソンの式
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| 3週 |
化学熱力学の基礎(3) |
カルノーサイクル，可逆的熱サイクルの効率
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| 4週 |
純物質の相平衡(1) |
ギブスエネルギーの圧力変化
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| 5週 |
純物質の相平衡(2) |
ギブスエネルギーの温度変化
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| 6週 |
純物質の相平衡(3) |
相図，相律
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| 7週 |
純物質の相平衡(4) |
クラペイロンの式
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| 8週 |
中間試験 |
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| 2ndQ |
| 9週 |
混合物の性質(1) |
混合物の熱力学的記述
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| 10週 |
混合物の性質(2) |
化学ポテンシャルの組成変化
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| 11週 |
混合物の性質(3) |
ラウールの法則，理想溶液，ヘンリーの法則
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| 12週 |
混合物の性質(4) |
束一的性質（沸点や凝固点の変化）
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| 13週 |
混合物の性質(5) |
束一的性質（浸透）
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| 14週 |
混合物の性質(6) |
混合物の相図
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| 15週 |
前期期末試験 |
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| 16週 |
まとめ |
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| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
化学平衡の原理(1) |
反応ギブスエネルギーの組成変化
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| 2週 |
化学平衡の原理(2) |
平衡定数，標準反応ギブスエネルギー
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| 3週 |
化学平衡の原理(3) |
諸条件による平衡の移動（温度の効果）
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| 4週 |
化学平衡の原理(4)
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諸条件による平衡の移動（圧力の効果）
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| 5週 |
化学平衡の原理(5) |
均一および不均一反応の平衡
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| 6週 |
化学平衡の原理(6) |
ファントホッフの式
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| 7週 |
中間試験 |
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| 8週 |
反応速度(1) |
反応速度の定義
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| 4thQ |
| 9週 |
反応速度(2) |
速度式，反応次数
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| 10週 |
反応速度(3) |
反応速度の解析法
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| 11週 |
反応速度(4) |
積分型速度式
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| 12週 |
反応速度(5) |
複合反応の速度式
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| 13週 |
反応速度(6) |
定常状態近似
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| 14週 |
反応速度(7) |
遷移状態，反応速度の温度依存性
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| 15週 |
後期期末試験 |
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| 16週 |
まとめ |
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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 | 物理化学 | 放射線の種類と性質を説明できる。 | 4 | |
| 放射性元素の半減期と安定性を説明できる。 | 4 | |
| 年代測定の例として、C14による時代考証ができる。 | 4 | |
| 気体の法則を理解して、理想気体の方程式を説明できる。 | 4 | 前1 |
| 気体の分子速度論から、圧力を定義して、理想気体の方程式を証明できる。 | 4 | 前3,前5 |
| 実在気体の特徴と状態方程式を説明できる。 | 4 | 前4,前5 |
| 臨界現象と臨界点近傍の特徴を説明できる。 | 4 | 前5 |
| 混合気体の分圧の計算ができる。 | 4 | 前1 |
| 純物質の状態図(P-V、P-T)を理解して、蒸気圧曲線を説明できる。 | 4 | 前8 |
| 熱力学の第一法則の定義と適用方法を説明できる。 | 4 | 前8 |
| エンタルピーの定義と適用方法を説明できる。 | 4 | 前8 |
| 化合物の標準生成エンタルピーを計算できる。 | 4 | 前8 |
| エンタルピーの温度依存性を計算できる。 | 4 | 前8 |
| 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 | 前8 |
| 熱力学の第二・第三法則の定義と適用方法を説明できる。 | 4 | 前9,前11 |
| 純物質の絶対エントロピーを計算できる。 | 4 | 前9,前10 |
| 化学反応でのエントロピー変化を計算できる。 | 4 | 前10,前11 |
| 化合物の標準生成自由エネルギーを計算できる。 | 4 | |
| 反応における自由エネルギー変化より、平衡定数・組成を計算できる。 | 4 | 前14,後1,後2,後3 |
| 平衡定数の温度依存性を計算できる。 | 4 | 後15 |
| 気体の等温、定圧、定容および断熱変化のdU、W、Qを計算できる。 | 4 | 前12,前13 |
| 反応速度の定義を理解して、実験的決定方法を説明できる。 | 4 | 後4 |
| 反応速度定数、反応次数の概念を理解して、計算により求めることができる。 | 4 | 後5 |
| 微分式と積分式が相互に変換できて半減期が求められる。 | 4 | 後12,後13 |
| 連続反応、可逆反応、併発反応等を理解している。 | 4 | 後4,後5,後13 |
| 律速段階近似、定常状態近似等を理解し、応用できる。 | 4 | 後6 |
評価割合
| 試験 | 課題等 | 相互評価 | 態度 | ポートフォリオ | その他 | 合計 |
| 総合評価割合 | 80 | 20 | 0 | 0 | 0 | 0 | 100 |
| 基礎的能力 | 20 | 10 | 0 | 0 | 0 | 0 | 30 |
| 専門的能力 | 60 | 10 | 0 | 0 | 0 | 0 | 70 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |