学部後期課程
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最終更新日：2024年8月27日
授業計画や教室は変更となる可能性があるため、必ずUTASで最新の情報を確認して下さい。
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化学反応論I
化学反応速度論とは、化学反応の速度を取り扱う物理化学の一分野である。化学反応速度論の目的は、化学反応の速度を解析し、その速度が反応の種類や条件（温度や圧力などの変数）によって異なるのはなぜか、を理解することにある。それらを理解することにより、制御可能な条件を適切に選択することにより、目的生成物の生成速度や収率を最大にすることができる。また、化学反応速度の解析により、反応機構も理解することができる。
本講義では、まず基礎として化学反応の速度をどのように測定・解析・解釈するかを示すことによって、化学反応速度論の基礎を学ぶ。反応をモニターするための様々な実験的測定方法や化学反応の熱力学を理解する。次に、反応速度が、速度式という微分方程式で表されること、および、速度式、速度定数、反応次数の定義と測定原理を理解する。反応速度の温度依存性（アレニウス式）も理解する。
基礎をしっかりと理解した後に、素反応、複合反応について解説する。多くの化学反応が様々な素反応からなる複合反応であることを説明する。並列反応、逐次反応などについて、反応機構に基づいて速度式の導出を行う。反応の律速過程という概念や反応中間体に関する定常状態近似についても理解する。同位体効果や同位体を使った反応機構の解析方法についても具体例を挙げて詳しく解説する。
本講義では、まず基礎として化学反応の速度をどのように測定・解析・解釈するかを示すことによって、化学反応速度論の基礎を学ぶ。反応をモニターするための様々な実験的測定方法や化学反応の熱力学を理解する。次に、反応速度が、速度式という微分方程式で表されること、および、速度式、速度定数、反応次数の定義と測定原理を理解する。反応速度の温度依存性（アレニウス式）も理解する。
基礎をしっかりと理解した後に、素反応、複合反応について解説する。多くの化学反応が様々な素反応からなる複合反応であることを説明する。並列反応、逐次反応などについて、反応機構に基づいて速度式の導出を行う。反応の律速過程という概念や反応中間体に関する定常状態近似についても理解する。同位体効果や同位体を使った反応機構の解析方法についても具体例を挙げて詳しく解説する。
時間割／共通科目コード
コース名
教員
学期
時限
FEN-CH3320L1
FEN-CH3320L1
化学反応論I
山口 和也
金曜2限
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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
可
開講所属
工学部
授業計画
本講義は、以下の項目について解説していく。This lecture will cover the following topics
＜1 化学反応速度論の基礎/ 1 Fundamentals of chemical reaction kinetics＞
1.1 化学反応速度論とは/ 1.1 What is chemical reaction kinetics?
1.2 化学反応速度の実験的な測定法/1.2 Experimental methods for measuring chemical reaction rates
1.3 反応系の熱力学/ 1.3 Thermodynamics of reaction systems
1.3.1 反応速度の定義/ 1.3.1 Definition of reaction rate
1.3.2 反応の駆動力/ 1.3.2 Driving force of reaction
1.4 速度式・速度定数・反応次数/ 1.4 Rate equations, rate constants, and reaction orders
1.5 積分型速度式/ 1.5 Integral type rate equation
1.5.1 0次反応/ 1.5.1 Zero order reaction
1.5.2 1次反応/ 1.5.2 First order reaction
1.5.3 2次反応/ 1.5.3 Second order reaction
1.5.4 半減期/ 1.5.4 Half-life
1.6 速度式の実験的な求め方/ 1.6 How to obtain the rate equation experimentally
1.6.1 擬1次速度法（分離法）/ 1.6.1 Pseudo-first-order rate method (separation method)
1.6.2 初速度法/ 1.6.2 First rate method
1.6.3 半減期を使用した方法/ 1.6.3 Method using half-life
1.7 可逆反応/ 1.7 Reversible reactions
1.7.1 平衡に近い反応/ 1.7.1 Near-equilibrium reactions
1.7.2 緩和法/ 1.7.2 Relaxation method
1.8 反応速度の温度依存性（アレニウス式）/ 1.8 Temperature dependence of reaction rate (Arrhenius equation)
＜2 素反応の理解と複合反応/ 2 Understanding elementary reactions and complex reactions＞
2.1 素反応/ 2.1 Elementary reactions
2.2 並列（平行）反応/ 2.2 Parallel reactions
2.3 逐次反応/ 2.3 Sequential reaction
2.4 定常状態近似と律速過程/ 2.4 Steady-state approximation and rate-limiting process
2.5 前駆平衡のある反応/ 2.5 Reactions with a precursor equilibrium
2.6 複雑な反応/ 2.6 Complex reactions
2.6.1 ラジカル連鎖反応/ 2.6.1 Radical chain reactions
2.6.2 均一系触媒反応/ 2.6.2 Homogeneous catalytic reactions
2.6.3 酵素反応/ 2.6.3 Enzyme reactions
2.7 複合反応の温度依存性/ 2.7 Temperature dependence of complex reactions
2.8 速度論支配と平衡論支配/ 2.8 Kinetics-dominated and equilibrium-dominated
＜3 同位体を用いた反応機構の解析/ 3 Analysis of reaction mechanism using isotopes＞
3.1 速度論的同位体効果とは/ 3.1 What is kinetic isotope effect?
3.2 調和振動子の固有エネルギー/ 3.2 Eigen energy of harmonic oscillator
3.3 同位体標識反応/ 3.3 Isotope labeling reaction
3.4 1次速度論的同位体効果/ 3.4 First-order kinetic isotope effect
3.5 2次速度論的同位体効果/ 3.5 Second-order kinetic isotope effects
3.6 同位体トレーサー法/ 3.6 Isotope tracer method
授業の方法
(1) 講義資料は，ITC-LMSよりダウンロードできます。特定の教科書は使いません。講義資料は自分の学修のためだけに活用してください。
(2) 簡単な演習問題を毎回行いますので，関数電卓を必ず用意しておいてください。
(3) 質問やコメント等は，「*****」までお願いします。
成績評価方法
期末テスト1回 ＋ レポート課題（レポート課題のウエイトは10%程度）による総合評価。出席は取りません。
教科書
ITC-LMSに講義資料をアップロードするので、各自ダウンロードして使用してください。
履修上の注意
基礎を固める（分野別基礎）
