生物物理化学１

科目基礎情報

学校	新居浜工業高等専門学校	開講年度	令和05年度 (2023年度)
授業科目	生物物理化学１
科目番号	140511	科目区分	専門 / 必修
授業形態	講義	単位の種別と単位数	学修単位: 2
開設学科	生物応用化学科	対象学年	5
開設期	前期	週時間数	2
教科書/教材	ＰＥＬ物理化学　　福地賢治編著　　（実教出版）
担当教員	河村 秀男

到達目標

1. 与えられた素反応から速度式を示すことができ、1 次反応と2 次反応については積分型速度式を導くことができ
ること。
2. 積分型速度式から半減期や速度定数の計算ができること。
3. 可逆反応と逐次反応の素反応について、公式を使って積分型速度式を導くことができること。
4. 定常状態近似を用いてミカエリスーメンテン式を導くことができること。
5. アレニウスの式を用いて、活性化エネルギーの計算ができること。
6. コロイドの定義、分類、実例、およびその運動を説明できること。
7. 界面の定義と特徴、表面張力の測定法・計算法を説明できること。

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	与えられた素反応から速度式を示すことができ、1 次反応と2次反応(一般型)については積分型速度式を導くことができる。	与えられた素反応から速度式を示すことができ、1 次反応と2次反応(同一分子同士の反応のみ) については積分型速度式を導くことができる。	与えられた素反応から速度式を示すことができない。
評価項目2	積分型速度式から半減期や速度定数の計算ができる。	積分型速度式から半減期や速度定数の簡単な計算ができる。	積分型速度式から半減期や速度定数の簡単な計算ができない。
評価項目3	可逆反応と逐次反応の素反応について、公式を使って積分 形速度式を導くことがでる。 公式の証明も行うことができる。	可逆反応と逐次反応の素反応について、公式を使って積分 形速度式を導くことができる。	可逆反応と逐次反応の素反応について、公式を使って積分形速度式を導くことができない。
評価項目4	定常状態近似を用いてミカエリスーメンテン式を導くことができ、式の意味を説明する ことができる。	定常状態近似を用いてミカエリスーメンテン式を導くことができる。	定常状態近似を用いてミカエリスーメンテン式を導くことができない。
評価項目5	アレニウスの式を説明することができ、アレニウスの式を用いて活性化エネルギーの計算ができる。	アレニウスの式を用いて、活性化エネルギーの計算ができ る。	アレニウスの式を用いて、活性化エネルギーの計算ができない。
評価項目6	コロイドの定義、分類、実例、およびその運動を十分に説明 できる。	コロイドの定義、分類、実例、 およびその運動を説明できる。	コロイドの定義、分類、実例、およびその運動を説明できない。
評価項目7	界面の定義と特徴、表面張力の測定法・計算法を十分に説明できる。	界面の定義と特徴、表面張力の測定法・計算法を説明できる。	界面の定義と特徴、表面張力の測定法・計算法を説明できない。

学科の到達目標項目との関係

専門知識 (B) （応用化学，生物工学に関する専門知識と技術を身につけている.）

教育方法等

概要:

物理化学は大きく分類すると、平衡論と速度論からなる。本科で学ぶ物理化学の主な内容は、物理化学2 で学習する化学熱力学を中心とした平衡論であるが、本科目では速度論について授業をおこなう。速度論を学ぶことで、平衡論では得られない反応機構に関する知識を得ることができる。具体例として、酵素反応を取り上げる。さらに生体内で起こる現象を理解する上で重要である界面とコロイドについても概説する。

授業の進め方・方法:

各授業において配布するプリントに沿って授業をおこなう。各授業における重要な点や理解度を確認させる目的で、各授業ごとに課題を与え、レポートとして提出させる。

注意点:

積分型速度式の導出においては、微分型方程式を解くことが必要になるため、３年生の数学(数学A‐３-１、数学A‐３-２）の授業で学習した変数分離形と１階線形微分方程式の解き方を復習しておくものとする。
この科目は学修単位科目（2単位）であり、総学修時間は90時間である。（内訳は授業時間30時間、自学自習時間60時間である。）単位認定には60時間に相当する自学自習が必須であり、この自学自習時間には、担当教員からの自学自習用課題、授業のための予習復習時間、理解を深めるための演習課題の考察時間、および試験準備のための学習時間を含むものとする。

本科目の区分

Webシラバスと本校履修要覧の科目区分では表記が異なるので注意すること。本科目は履修要覧(p.9)に記載する「③選択必修科目」である。

授業計画

		週	授業内容	週ごとの到達目標
前期
	1stQ
		1週	ガイダンス、反応速度	1
		2週	反応速度式の立て方、反応次数	1
		3週	反応速度の温度依存性:アレニウスの式	5
		4週	１次反応と０次反応	1,2
		5週	２次反応	1,2
		6週	擬１次反応	1,2
		7週	中間試験	1,2,5
		8週	中間試験の解説	1,2,5
	2ndQ
		9週	併発反応、可逆反応	1,2,3
		10週	逐次反応、律速段階近似、定常状態近似	1,2,3,4
		11週	ミカエリスーメンテンの式	1,2,3,4
		12週	反応と圧力の関係	1
		13週	コロイドの定義、分類、運動（ブラウン運動沈降、粘度、拡散）	6
		14週	表面張力の定義、表面張力の測定法・計算法	7
		15週	期末試験	1,2,3,4,5,6,7
		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
専門的能力	分野別の専門工学	化学・生物系分野	物理化学	混合気体の分圧の計算ができる。	4	前12,前15
				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	前1,前2,前3,前6,前7,前8,前15
				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	前4,前5,前6,前7,前8,前15
				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	前4,前5,前6,前7,前8,前15
				連続反応、可逆反応、併発反応等を理解している。	4	前9,前10,前15
				律速段階近似、定常状態近似等を理解し、応用できる。	4	前10,前11,前15

評価割合

	試験	発表	相互評価	態度	ポートフォリオ	課題	合計
総合評価割合	70	0	0	0	0	30	100
基礎的能力	0	0	0	0	0	0	0
専門的能力	70	0	0	0	0	30	100
分野横断的能力	0	0	0	0	0	0	0