2024年度学院等開講科目理学院化学系

固体化学

開講元: 化学系
担当教員: 作田祐一 / 八島正知
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7-8 (WL1-301(W531))
クラス: -
科目コード: CHM.B335
単位数: 100
開講時期: 2024年度
開講クォーター: 2Q
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

蛍石型構造やペロブスカイト型構造等がどのようなものであるか原子配列を理解し、状態図の見方、熱力学的なものの考え方を具体的な物質系を例に用いて学ぶ。セラミックスの電気伝導度が物質によって大きく変化すること、イオン伝導体など環境・エネルギー問題の解決に貢献する材料などの特性を学ぶ。様々なセラミック材料の構造、熱力学と物性を理解して、デザインできるようになることを目的とする。

到達目標

　本講義を履修することにより、次の能力を修得する。
１）セラミックスの定義、結晶構造、化学結合、状態図と熱力学を説明できる
２）セラミックスの性質を説明し、構造との関係を考察できる
３）セラミック材料をデザインできる。

キーワード

セラミックス、結晶構造、化学結合、状態図、熱力学、電気的性質、イオン伝導、エネルギー・環境材料、機械的性質、電池材料、光触媒、誘電体

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

スライドを用いて講義する。スライドを講義前に配信し、プリントアウトして予習することが必要である。グループディスカッションとクイズを実施する。

授業計画・課題

	授業計画	課題
第1回	無機材料(セラミックス)とは何か．結晶構造．	無機材料とは何か説明できる
第2回	結晶構造、イオン半径、化学結合、状態図	結晶構造、イオン半径、化学結合を理解する
第3回	状態図と熱力学	状態図と熱力学を理解する
第4回	電気的性質	電気伝導の多様性、バンド構造、金属、半導体を理解する
第5回	イオン伝導	燃料電池とイオン伝導体を理解する
第6回	セラミックス各論 1	リチウムイオン電池、誘電体、光触媒、機械的性質を理解する
第7回	セラミックス各論2とまとめ	リチウムイオン電池、誘電体、光触媒、機械的性質を理解する

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

テキストは配信する．A. R.ウエスト著, 後藤ら訳, ウエスト固体化学基礎と応用, 講談社 (2016) を推奨する．理工系学生のための基礎化学　無機化学編の４・５章：固体化学が本講義の基礎を理解するのに役に立つだろう．

参考書、講義資料等

戒能俊邦、菅野了次著『材料科学基礎と応用』東京化学同人 (2008); Peter Atkins, et al. "Shriver and Atkins' Inorganic Chemistry," Fifth Edition, Oxford University Press, (2009); R. J. D. Tilly著, 滝澤ら訳, 固体材料の科学, 東京化学同人 (2015); 佐久間健人, セラミック材料学, 海文堂, ((1990).

成績評価の方法及び基準

セラミックスとは何であるか，セラミックスの結晶構造、イオン半径と化学結合、状態図と簡単な熱力学、セラミックスの性質と特徴に関する理解度を評価する。主として試験により行うが、レポートならびに講義中の演習・クイズも加味する。コロナウイルスの感染状況により変更する場合がある。

履修の条件・注意事項

無機化学第一の単位を取得していることが望ましい

オフィスアワー

メールで予約すること