学部後期課程
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地球環境化学

地球環境化学/ Environmental Chemistry
地球表層での(主に水を介した)元素の挙動を支配する物理化学的な要因を理解し、それを基に主に水圏で起きる化学反応を理解する。またこれらにより記述できる天然系でみられる現象を学ぶ。/
The aim of this lecture is to learn physical chemistry and thermodynamics that control behaviors of elements at earth surface, in particular to understand chemical reactions in aqueous phase with lots of examples observed in natural systems.
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時間割/共通科目コード
コース名
教員
学期
時限
0528030
FSC-EE3017L1
地球環境化学
高橋 嘉夫
S1 S2
金曜2限
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教室
理学部1号館中央棟 337A講義室
講義使用言語
日本語
単位
2
実務経験のある教員による授業科目
NO
他学部履修
開講所属
理学部
授業計画
1. (担当:高橋)総論・環境化学の基礎原理(元素、化学結合)。なぜ化学を知る必要があるか。 環境化学のトピックス(地球環境を化学的側面からみた例)。 2. (担当:高橋)環境化学の基礎原理(1):熱力学の3法則、エンタルピー、エントロピー、自由エネルギー。宇宙のエントロピーを増大させる変化と系内の自由エネルギーを最小にする変化が同じ意味であることを示す。 3. (担当:高橋)環境化学の基礎原理(2):濃度が変化した場合の自由エネルギー変化を導き、そこから質量作用の法則を証明すると共に、平衡定数と自由エネルギーの関係を知る。得られた平衡定数から、水圏での化学反応を理解する。 4. (担当:高橋)地球表層でみられる化学反応(1):錯生成反応、溶解度、溶液内錯生成による溶解度の変化。 5. (担当:高橋)地球表層でみられる化学反応(2):酸化還元反応、Eh-pH図、地球表層で安定な化学種の推定。 6. (担当:高橋)地球表層でみられる化学反応(3):元素による反応性の違いと元素の地球化学的分類、HSAB理論、共有結合とイオン結合。 7. (担当:高橋)地球表層でみられる化学反応(4):固液界面への吸着、吸着等温線、Langmuir式、天然水中の微小粒子。 8. (担当:板井)環境化学の基礎原理(3):反応速度論、1次反応、2次反応、拡散・移流、遷移状態理論、天然での反応速度、微生物の関与。 9. (担当:板井)環境化学の基礎原理(4):活量係数の導入、活量係数を考慮した平衡定数。 10. (担当:板井)環境化学の基礎原理(5):水-生体間の物質輸送、膜輸送の熱力学、酵素反応。 11. (担当:板井)環境化学の基礎原理(6):安定同位体地球化学、軽元素の同位体比、同位体分別と物質循環解析。 12. (担当:高橋)環境化学の基礎原理(7):元素の分類、ハード性とソフト性 13. (担当:高橋)環境化学の最新のトピックス 14. 期末試験 1. General introduction 2. Basic principle of environmental geochemistry 1: Three laws of thermodynamics and entropy 3. Basic principle of environmental geochemistry 2: Free energy and mass action law 4. Chemical reactions at earth surface 1: Complexation reaction 5. Chemical reactions at earth surface 2: Redox reaction 6. Chemical reactions at earth surface 3: Reactivity of each ion. Soft and hard acids and bases (HSAB) theory 7. Chemical reactions at earth surface 3: Adsorption at solid-water interface 8. Basic principle of environmental geochemistry 3: Kinetics. Geomicrobiology. 9. Basic principle of environmental geochemistry 4: Activity coefficient 10. Basic principle of environmental geochemistry 5: Transport to biota 11. Basic principle of environmental geochemistry 6: Stabile isotope geochemistry 12. Basic principle of environmental geochemistry 7: Classification of elements 13. Recent topics in environmental geochemistry 14. Final exam
授業の方法
パワーポイントによるスライド、プリント、板書などを利用。/ Power point, hand out, and
成績評価方法
出席、小テスト、期末テスト/ Attendance, mini exam, and final exam
教科書
高橋嘉夫・板井啓明ほか(2021)『分子地球化学』(教科書、名古屋大学出版会)/
参考書
佐野有司・高橋嘉夫(2013)『地球化学』(教科書、共立出版) 高橋嘉夫・板井啓明ほか(2021)『分子地球化学』(教科書、名古屋大学出版会)/ Aqueous Environmental Geochemistry by D. Langmuir (Princeton Hall, 1997)
履修上の注意
地球を化学的にみる力を養って頂きたいと思います。/ Please leran how to know earth and envrionment from chemistry
実務経験と授業科目の関連性
地球環境化学実習の内容の基礎的な事項を教えます。