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固体物理化学

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平成27年度以前入学者 固体物理化学
教員名 脇原　將孝
単位数    2 学年    3 開講区分 文理学部
科目群 生命科学科
学期 前期 履修区分 選択必修
授業テーマ 固体材料の特性・機能を結晶学、化学結合、熱力学で解釈してみよう。
授業のねらい・到達目標 結晶学、化学結合、熱力学は固体材料を設計、合成する上で極めて大切になる。具体的には、熱力学データは高機能性材料の作製、安定性評価、特性制御さらには化学プラント設計などに繋げることができる。この講義では主に種々の結晶性化合物の原子配置の特徴と化学結合エネルギーがどのようにかかわるか解説する。また固体材料の合成に熱力学がどのように反映されているかを解説する。
授業の方法 教科書をもとに講義を進めるが、ときには配布資料も利用し、説明を加える。また時々演習も実施する。単位取得には講義内容をノートにとり、内容を理解する努力が重要である。
履修条件 2年次科目の「物理化学Ⅰ、Ⅱ」は単位取得済みとして講義を進める。
事前学修・事後学修，授業計画コメント 授業は毎回テーマを決めて進める。したがって内容は積み上げていくことになる。講義前の予穐と講義後の復習は講義内容の理解に大いに役立つ。
授業計画
1 主な結晶構造（１）
岩塩型、閃亜鉛鉱型、ホタル石型、逆ホタル石型構造の特徴
2 主な結晶構造（２）
ダイヤモンド型、ウルツ鉱型、NiAs型、CsCl型構造の特徴
3 主な結晶構造（３）
ペロブスカイト型構造、タングステンブロンズ型構造、スピネル型構造の特徴
4 ケイ酸塩の化学
オリビンと輝石を中心にして、ケイ素と酸素が作る構造の特徴を結合と関連付けて解説する
5 固体の化学結合（１）
イオン結合、電子密度分布、イオン性結晶の格子エネルギー、ボルン・ハーバーサイクル
6 固体の化学結合（２）
部分共有結合性、有効核電荷を解説し、材料への応用例を紹介する
7 非共有電子効果
d電子効果、エネルギー準位の結晶場分裂、ヤーン・テラー歪みについて解説する
8 四面体配位と八面体配位
スピン配列を解説し、不活性電子対効果について述べる
9 金属結合とバンド理論
金属・絶縁体・半導体のバンド理論を解説する
10 結晶の電気伝導性
結晶内の電子やイオンの伝導性の特徴を解説する
11 固体の伝導度測定
直流4探針法と交流インピーダンス法を解説する
12 定比化合物および不定比化合物の熱力学
気体分圧制御と固体ー気体反応が関与する熱力学的取り扱いを解説する
13 固体物質の拡散
固体構成成分の拡散と拡散係数導出法を解説する。
14 試験（理解度の確認）
15 試験問題の解説と固体物理化学講義内容の整理
その他
教科書 後藤　孝　他訳 『固体化学 ー基礎と応用ー （A. R. West）』 講談社サイエンテイフィク 2016年 第１版
第一章の結晶構造、第二章の固体の化学結合、第五章の結晶の格子欠陥、不定比性および固溶体を
中心にして解説する。教科書内の図やデータも利用して演習なども行うので講義の際には必ず持参
すること
参考書 水田進、脇原将孝 『固体電気化学　「実験法入門」』 講談社 ２００１年 第１版
成績評価の方法及び基準 試験(90%)、レポート(10%)
単位取得のためには授業ノートをとることが重要である。期末の試験および時々の宿題により成績を評価する。
オフィスアワー 必要であれば授業内でE-mailアドレスを伝えるので、そちらに連絡してください。

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