先端界面化学特論Aのシラバス情報

科目名称
Course title(Japanese)
先端界面化学特論A 科目番号
Course number
72CHPHC604
科目名称(英語)
Course title(English)
Advanced Interfacial Chemistry A
授業名称
Class name
先端界面化学特論A
教員名 酒井 健一
Instructor Kenichi Sakai
開講年度学期 2022年度 前期
Year/Semester 2022 First Semester
曜日時限 月曜1限
Class hours Monday 1st, Period
開講学科
Department
理工学研究科 先端化学専攻
Department of Pure and Applied Chemistry, Graduate School of Science and Technology
外国語のみの科目
(使用言語)
Course in only foreign
languages (languages)
-
単位
Course credit
2.0 授業の主な実施形態
Main class format
対面授業/ On-site class
概要
Descriptions
学部の授業(応用界面化学)で学習してきた内容を物理化学的な観点から発展させ、界面化学を学術的かつ実践的に学習する。本専攻のディプロマ・ポリシーに定める「各専門分野に応じた高度な専門知識」を身につけるための科目である。

Content in lectures is developed from a physiochemical perspective, and students learn both academic and practical aspects of interfacial chemistry. The objectives of the course are to acquire high-level expert knowledge in each specialized field within the Department of Pure and Applied Chemistry stipulated by the diploma policy of the Department.
目的
Objectives
すべての「もの」には必ず界面が存在する。界面の性質を理解しそれを能動的に制御することができれば、環境問題の解決や高い付加価値を有する商品の開発に貢献できる場合がある。本講義では、現代社会から望まれているこのような要望に応える目的で、界面化学を学術的かつ実践的に学習し、研究者・技術者としての素養を高めていく。

All objects have “interfaces.” By understanding and actively controlling the nature of interfaces, we can contribute to solving environmental issues and developing high-value-added products. In this course, students learn interfacial chemistry academically and practically and therefore strengthen their background as researchers/technicians.
到達目標
Outcomes
界面でおこる現象を定性・定量の両面から考察し、物理化学的な観点からそれを説明できるようになる。

Students will be able to explain phenomena that occur at interfaces from the perspective of physical chemistry through qualitative and quantitative inquiry.
履修上の注意
Course notes prerequisites
学部で学習する物理化学I(化学熱力学)・物理化学II(化学平衡論)・物理化学III(反応速度論)の内容を復習しておくこと。また、応用界面化学を学部時代に履修していることが望ましい。
なお、2022年度は対面授業を予定しているが、状況に応じて授業形態を変更する場合がある。

Review the content of physical chemistry I, II, and III taught during the undergraduate course.
Ideally, applied interface chemistry was taken during the undergraduate course.
アクティブ・ラーニング科目
Teaching type(Active Learning)
課題に対する作文
Essay
小テストの実施
Quiz type test
ディベート・ディスカッション
Debate/Discussion
- グループワーク
Group work
-
プレゼンテーション
Presentation
- 反転授業
Flipped classroom
-
その他(自由記述)
Other(Describe)
-
準備学習・復習
Preparation and review
以下に示す参考書等を利用し、準備学習と復習を実施することが講義内容の理解に資する。
(準備学習と復習を合わせて4時間程度を目安とする。)
具体的な事項については、授業の中で指示する。

Use the following materials for preparation and review, as these contribute to an understanding the lecture content. (Combined preparation and review should take about four hours.)

Preparatory schoolwork and review will be designated during class.
成績評価方法
Performance grading
policy
授業時間内に行う複数回の小レポート(70 %)と最終回に行う理解度の確認結果(30 %)により評価する。
なお、授業形態の変化に応じて、上記の比率を変更する場合がある。

[フィードバックの方法]
小レポートの解答例は、次回の授業時に解説する。
理解度の確認結果については、最終回の授業時間内に講評する。

Students will be evaluated through a number of small reports during class sessions (70%) and through a final assessment that will test their understanding (30%).

[Feedback]
Answers to small report assignments will be provided during the following class session.
The results of the final assessment will be reviewed during the final class session.
学修成果の評価
Evaluation of academic
achievement
・S:到達目標を十分に達成し、極めて優秀な成果を収めている
・A:到達目標を十分に達成している
・B:到達目標を達成している
・C:到達目標を最低限達成している
・D:到達目標を達成していない
・-:学修成果の評価を判断する要件を欠格している

・S:Achieved outcomes, excellent result
・A:Achieved outcomes, good result
・B:Achieved outcomes
・C:Minimally achieved outcomes
・D:Did not achieve outcomes
・-:Failed to meet even the minimal requirements for evaluation
教科書
Textbooks/Readings
・教科書を使用する場合は、MyKiTS(教科書販売サイト)から検索・購入可能ですので以下のURLにアクセスしてください。
https://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/
 
・Search and purchase the necessary textbooks from MyKiTS (textbook sales site) with the link below.
https://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/
参考書・その他資料
Reference and other materials
カステラン物理化学(上・下)(目黒謙次郎・田中公二・今村喜夫監訳:東京化学同人)
ブット・グラフ・カペル 界面の物理と化学(鈴木祥仁・深尾浩次共訳:丸善出版)
トコトンやさしい界面活性剤の本(阿部正彦・坂本一民・福井寛共著:日刊工業新聞社)
現場で役立つコロイド・界面現象の測定ノウハウ(阿部正彦編著:日刊工業新聞社)
界面と界面活性剤‐基礎から応用まで‐(河合武司他編:日本油化学会)
界面活性剤評価・試験法 改訂第2版(加藤直他編:日本油化学会)
Principles of Colloid and Surface Chemistry (3rd Eds.) (P. C. Hiemenz, R. Rajagopalan, Marcel Dekker)
授業計画
Class plan
第1回: ガイダンス
この講義で学習する内容・履修上の注意等

第2回: 界面活性剤の機能概説1
界面活性剤の分類と応用例、ならびに臨界ミセル濃度の定義と測定法について学習する。

第3回: 界面活性剤の機能概説2
表面張力の定義と測定法について学習する。

第4回: 界面活性剤の機能概説3
界面活性剤の基本的な性質として、クラフト点と曇点の違いを学習する。
界面活性剤の可溶化を相図と関連づけて学習する。
さらに、界面活性剤の化学構造と物性の相関性についても学習する。

第5回: 界面活性剤の応用機能1
レオロジーの基礎について学習する。

第6回: 界面活性剤の応用機能2
界面活性剤二成分混合系の非理想性について学習する。
また、ひも状ミセルのレオロジー挙動について学習する。

第7回: 界面活性剤の応用機能3
αゲル(α型水和結晶)の構造と性質について学習する。

第8回: 界面活性剤の応用機能4
界面活性剤と水溶性高分子の相互作用について学習する。

第9回: ミセル形成の熱力学
ギブスエネルギー・化学ポテンシャル・キブスヘルムホルツの式・理想溶液・活量など、平衡論に基づく基本的な考え方を復習する。
また、質量作用モデルおよび相分離モデルに基づき、ミセルの形成を熱力学的に考察する。

第10回: 界面現象の評価技術1
気/液、液/液、固/液の各界面に対する界面活性剤の吸着現象を定性的観点から学習する。

第11回・第12回: 界面現象の評価技術2・3
水晶振動子マイクロバランス法の原理と研究事例について学習する。

第13回: 界面現象の評価技術4
原子間力顕微鏡法の原理と研究事例について学習する。

第14回: 界面現象の評価技術5
両親媒性物質が気/液界面に形成する分子吸着膜の性質を体系的に学習する。
また、気/液界面や液/液界面でのレオロジー挙動について学習する。

第15回: 総括(理解度の確認と解説)

1. Guidance
2. Basic function of surfactant 1 (Classification of surfactant, Critical micelle concentration)
3. Basic function of surfactant 2 (Surface tension)
4. Basic function of surfactant 3 (Krafft point, Cloud point, Solubilization and phase diagram, Structure-performance relationship)
5. Application of surfactant 1 (Basis of Rheology)
6. Application of surfactant 2 (Non-ideality of surfactant binary mixtures, Rheology of wormlike micelle)
7. Application of surfactant 3 (Structure and property of α-gel (α-form hydrated crystal))
8. Application of surfactant 4 (Surfactant-polymer interaction)
9. Thermodynamics of micelle formation (Gibbs energy, Chemical potential, Gibbs-Helmholtz equation, Ideal solution, Activity, Mass action model, Phase separation model)
10. Measurement technology of interfaces 1 (Adsorption of surfactant at air/liquid, liquid/liquid, and solid/liquid interfaces)
11, 12. Measurement technology of interfaces 2, 3 (Quartz crystal microbalance with dissipation monitoring technique)
13. Measurement technology of interfaces 4 (Atomic force microscopy)
14. Measurement technology of interfaces 5 (Gibbs film, Langmuir film, Foams, Interfacial rheology)
15. Review and Examination
教職課程
Teacher-training course
実務経験
Practical experience
-
教育用ソフトウェア
Educational software
-
備考
Remarks
997B308
CLOSE