2024年度学院等開講科目理学院化学系

反応物理化学序論

開講元: 化学系
担当教員: 石内俊一 / 北島昌史
授業形態: 講義 (対面型)
メディア利用科目: -
曜日・時限 (講義室): 火3-4 (M-B45(H105)) / 金3-4 (M-B45(H105))
クラス: -
科目コード: CHM.C301
単位数: 200
開講時期: 2024年度
開講クォーター: 1Q
シラバス更新日: 2025年3月14日
使用言語: 日本語

シラバス

授業の目的（ねらい）、概要

　巨視的立場から反応を議論するために、反応速度、反応速度定数、反応速度式、反応次数、反応の分子数などの概念を学び、1次反応と2次反応については、反応速度式を実際に解いてそれらの特徴を理解する。次に分子論的立場から反応を議論することを目指し、遷移状態理論を用いてアレニウス式の導出に挑む。さらに反応速度定数に代わる反応断面積なる概念を学び、両者の関係を導出する。
　本講義により、反応を取り扱うための基本的処方箋を身につけることを目指す。

到達目標

化学反応を物理化学の立場から理解するための基礎を身につけることを目的とする。
巨視的立場からの化学反応の基礎を理解し、さらに分子論的立場から反応を議論できるようになる。

キーワード

反応速度論、遷移状態理論

学生が身につける力

専門力
教養力
コミュニケーション力
展開力 (探究力又は設定力)
展開力 (実践力又は解決力)

授業の進め方

前半は巨視的立場から見た反応に対応し、後半が微視的立場から見た反応に対応します。各授業は主として講義により構成されます。

授業計画・課題

	授業計画	課題
第1回	巨視的立場から見た反応（反応速度、反応速度定数、反応速度式）	反応の速さに関わる基礎概念を理解できるようになる。
第2回	巨視的立場から見た反応（反応次数、反応の分子数）、1次反応の特徴	反応次数と反応の分子数の違いを理解できるようになる。1次反応の特徴を理解できるようになる。
第3回	2次反応の特徴と擬1次反応	2次反応と擬1次反応の特徴を理解できるようになる。
第4回	反応中間体	反応中間体とは何かを理解できるようになる。
第5回	複雑な反応の解析（定常状態近似）	複雑な反応を解析するために有効な定常状態近似を理解できるようになる。
第6回	アレニウス式とは？	アレニウス式とは何か、および活性化エネルギーなる概念を理解できるようになる。
第7回	素朴な反応理論	2分子反応の反応速度を素朴なモデルから理解する。
第8回	2分子反応とポテンシャルエネルギー	2分子反応をポテンシャルエネルギー面を用いて説明できるようになる。
第9回	遷移状態理論（遷移状態とは何か？)	遷移状態理論の概略を説明できるようになる。
第10回	遷移状態理論（アレニウス式への道）	遷移状態理論を用いてアレニウス式を導出できるようになる。
第11回	２粒子衝突としての反応（１）-衝突断面積	衝突断面積とは何かを説明できるようになる。
第12回	２粒子衝突としての反応（２）-２分子反応と衝突	2分子反応が衝突の一つとみなせることを理解する。
第13回	２粒子衝突としての反応（３）-反応断面積と速度定数	2分子反応の速度定数と反応断面積の関係を導けるようになる。
第14回	まとめ	巨視的立場および分子論的立場から化学反応の基礎を理解する。

準備学修(事前学修・復習)等についての指示

学修効果を上げるため，教科書や配布資料等の該当箇所を参照し，「毎授業」授業内容に関する予習と復習（課題含む）をそれぞれ概ね100分を目安に行うこと。

教科書

テキストを配布する。

参考書、講義資料等

アトキンス物理化学（東京化学同人）
Steinfeldら（佐藤伸訳）「化学動力学」（東京化学同人）

成績評価の方法及び基準

期末試験および授業後に課すレポート課題により評価する。基本的事項の理解及びその問題適応力を試す。
授業後に課すレポート　20%
期末試験　80%

履修の条件・注意事項

量子化学序論（CHM.C201）と化学統計熱力学（CHM.C202）の単位を取得しておくことが望ましい。反応物理化学序論演習(CHM.C303 )をあわせて履修することが望ましい。

連絡先 (メール、電話番号) ※”[at]”を”@”(半角)に変換してください。

石内俊一 ishiuchi[at]chem.titech.ac.jp

オフィスアワー

メールで予約すること。
石内俊一 (本館B19)