2025年度 (最新) 学院等開講科目物質理工学院材料系

化学反応動力学(M)

開講元: 材料系
担当教員: 曽根正人 / 河村憲一
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5-6 (S8-101) / 金5-6 (S8-101)
クラス: -
科目コード: MAT.M203
単位数: 200
開講時期: 2025年度
開講クォーター: 2Q
シラバス更新日: 2025年3月19日
使用言語: 日本語

シラバス

授業の目的（ねらい）、概要

化学反応速度を調べることは，化学反応の仕組みを解明するためにも重要であり，化学反応動力学はその反応速度を取り扱う学問である。この化学反応動力学は，ナノサイエンス，生命科学，環境科学，宇宙科学，材料科学・材料工学などの分野に幅広く応用され注目を集めている。本講義では，化学反応の速度過程（動力学）について，前半では化学反応速度の理論的な取り扱いを気体分子，溶液中の分子の反応を例に解説する。固体の反応では固体中の物質の移動が反応速度を決定する場合が多い。後半では，固体中での拡散現象を解説する。特に金属工学群（A群）を志望する学生は単位取得を推奨する。

到達目標

【到達目標】本講義を履修することによって，化学や材料工学にとって重要な基礎概念である，気体の分子運動論、輸送・移動現象と拡散，反応速度論，反応機構の理論の基礎を習得することを到達目標とする。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　【テーマ】化学反応速度は一般に反応により変化する物質の時間的変化率で表され，反応速度を調べることは化学反応の仕組みを解明するためにも重要である。この反応速度を取り扱う化学反応動力学の講義では、化学反応の速度過程（動力学）について，前半では化学反応速度の理論的な取り扱いを気体分子，溶液中の分子の反応を例に解説し，後半では固体内の拡散現象について解説する．

キーワード

気体の分子運動論, 輸送, 移動, 電位, 拡散方程式, Fickの第一法則, Fickの第二法則, 反応速度式, 衝突理論，遷移状態, 分子動力学

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

毎回の授業で出席を取ります。

授業計画・課題

	授業計画	課題
第1回	熱力学と速度論	熱力学と速度論の違いについて議論し、化学反応の速度の定義を議論する。
第2回	素反応の速度法則	化学反応の素反応を定義し、その速度法則を議論する。
第3回	反応次数の決定	化学反応における反応次数の意味と決定方法について議論する。
第4回	複合反応の速度式	化学反応における複合反応の反応速度式を議論する
第5回	様々な複合反応	様々な複合反応を反応速度論から議論し、その反応速度式の導出を論じる。
第6回	化学反応速度論の近似法およびラプラス変換	化学反応速度論における近似法およびラプラス変換について議論する
第7回	フィックの第一法則	物質の拡散現象におけるFickの第一法則に関して口述
第8回	フィックの第一法則と化学ポテンシャル	化学ポテンシャルを用いたFickの第一法則の表現
第9回	フィックの第二法則	物質の拡散現象におけるFickの第二法則に関して講述
第10回	拡散機構	拡散機構
第11回	ボルツマン俣野の解析	ボルツマン俣野の解析について講述
第12回	酔歩の理論	酔歩の理論を講述
第13回	反応機構の理論：衝突理論と拡散律速反応	化学反応のマクロな議論と分子レベルのミクロな議論のつながりについて講述
第14回	理解度確認総合演習：第1回から第13回までの要点を演習形式により確認	第1回から第13回までの理解度確認と到達度自己評価

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

指定なし

参考書、講義資料等

授業で配布する資料など

成績評価の方法及び基準

１）気体および液体の輸送・移動現象、拡散方程式、反応速度論、反応機構に関する理解度を評価する。２）成績は前半は期末試験（７0％）、演習（３0％）で，後半は期末試験のみで評価する。前半と後半部分の和を最終的な成績とする。３）全出席が原則である。

履修の条件・注意事項

「MAT.P203：物理化学(化学反応速度論）」と「MAT.C204：化学反応動力学（C）」とは重複履修禁止。

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

曽根正人：sone.m.aa[at]m.titech.ac.jp，河村憲一：kawamura[at]mtl.titech.ac.jp