大学化学(教養)
熱力学・反応速度論・量子化学・有機反応論・固体化学の入門。「なぜ反応は進むのか、どう速く進むか、物質はなぜその構造をとるか」を物理の言葉で学ぶ。
化学熱力学
学習指導要領: 熱力学第一法則・第二法則、エントロピー、ギブズエネルギーと自発変化
反応速度論
学習指導要領: 反応速度式、速度定数とアレニウスの式、反応機構
量子化学と化学結合
学習指導要領: シュレディンガー方程式の考え方、原子軌道、分子軌道法、混成軌道
有機反応論
学習指導要領: 官能基と反応機構、求電子剤・求核剤、立体化学の入門
固体化学と材料
学習指導要領: 結晶構造、バンド理論、半導体・磁性の入門
電気化学
学習指導要領: 標準電極電位の意味、ネルンストの式、濃淡電池、ファラデーの電気分解則
配位化学
学習指導要領: 配位子と錯体の命名法、結晶場理論による色と磁性の説明、幾何・光学異性体
テーマ別学習・演習
学習指導要領: 関連分野の補充・発展学習。各記事に前提と適用範囲を明記。
- 相図・化学ポテンシャル・Clapeyron式・てこの規則相平衡を化学ポテンシャルの等置からとらえ、Clapeyron式で相境界の傾きを求め、Clausius–Clapeyron式で蒸気圧を計算し、二成分系のてこの規則で相の割合を読み取る。
- 吸収スペクトルと検量線——Beer–Lambert則で何が測れるか光の透過率を吸光度に変換し、架空の無害色素のデータから濃度を推定する。スペクトルの波長依存性、検量線の切片・残差、迷光や共存成分による測定の限界を区別する。
- 平衡定数と活量:無次元化と標準状態を分けて考える濃度や圧力をそのまま平衡定数に入れる前に、基準との比と非理想性の補正を区別する。活量から反応商を組み立て、単位換算・標準状態の変更・濃度近似の違いを計算で確かめる。
- 表面と吸着:Langmuir等温式を占有率から導く表面を「数の限られた席」と見なし、空席への吸着と占有席からの脱離のつり合いからLangmuir等温式を導く。低圧の比例則・高圧の飽和・半占有圧力を計算し、モデルの仮定とデータ解釈の限界を区別する。