物質の科学・反応と物性（‘０４）

HOME 2004/11/08 1890310.doc 1 ＝物質の科学・反応と物性（‘０４）＝（TV）〔主任講師：岩村秀（放送大学教授）〕〔主任講師：梶本興亜（京都大学大学院教授）〕全体のねらいこの講義では、物質の示す様々な状態・性質と化学変化を、熱力学と反応速度論という２つの方法論によって探求する。方法論の原則を実験的事実を通して理解しやすく解説するとともに、これらの原則がどのように現代の先端的な問題に関連しているのかを解説する。回テーマ内容執筆担当講師名 (所属･職名) 放送担当講師名 (所属･職名)

１序論：物質探求の方法論: 本講義の目標と背景、概要を説明する。物質の科学は、物質の持つ様々な性質を原子・分子のレベルで理解し、応用への基礎を固める学問である。この講義では、主として熱力学と反応速度論に基づいて物質の物性と反応を解き明かすが、この章では、気体を用いて、その方法を簡単に例示する。梶本興亜（京都大学大学院教授）岩村秀梶本興亜（京都大学大学院教授）岩村秀

2 物質の持つエネルギー: 物質はそれを構成する原子分子の運動による固有のエネルギーを持っている。エネルギーの大きさを規定しているのは温度であり、また、エネルギーの変化は熱や仕事として認識される。この章では、物質のエネルギーの根源とその変化について学ぶ。梶本興亜（京都大学教授）梶本興亜（京都大学教授）

3 熱化学: 物質の化学変化に伴ってエネルギーの吸収や放出がある。これは化学変化が原子間の結合の組み替えを伴うためである。この章では、物質の標準状態エネルギーを定義することによって、結合エネルギーを含めたエネルギー変化を系統的に取り扱えることを示す。同上同上

4 物質のエントロピー: 物質の状態を規定するにはエネルギー以外にエントロピーという物質固有の物理量を必要とする。この章では、エントロピーの物理的な意味と、それが何故物質の状態や変化を支配するかを説明する。同上同上

5 化学平衡: 物質の化学変化や状態変化は、最終的には平衡状態となる。平衡状態は、エンタルピーとエントロピーを用いて定義されるギブスの自由エネルギーが最小になる状態である。本章では、ギブスの自由エネルギーの中身を理解し、化学平衡や状態変化への応用を考える。同上同上 2004/11/08 1890310.doc 2 回テーマ内容執筆担当講師名 (所属･職名) 放送担当講師名 (所属･職名)

6 相平衡: 物質は主として気体・液体・固体の三つの存在形態（相）をとる。ある温度・圧力において物質がどのような形態をとるかは、「ギブスの自由エネルギーが最小になる」という条件で決まる。この章では、純物質の存在形態をギブスの自由エネルギーから考える。梶本興亜（京都大学大学院教授）梶本興亜（京都大学大学院教授）

7 溶液: この章では、二成分が共存する物質系の相平衡を考える。二成分が溶液や固溶体のような均一な状態になるか、あるいは二相に分離して存在するかは、相平衡の条件によってきまる。分留、凝固点降下、浸透圧などの現象は二成分系における相平衡の応用問題である。同上同上

8 相転移: 物質の気体、液体、固体の3つの状態間の相の変化の他に、結晶や液体状態で様々な相変化（相転移）をする物質が数多く存在する。相転移がなぜ起こるのかを、エネルギーとエントロピーの立場から、いくつかの例で解説する。徂徠道夫（大阪大学名誉教授）徂徠道夫（大阪大学名誉教授）

9 高分子の物性: 高分子物質は通常の低分子量物質の分子に相当する構成単位が鎖状に連結した分子で出来ている。分子が細長いこと、分子の形がいろいろ変わりうることから、結晶化や溶解性は特異であり、ゴム弾性や粘弾性のような低分子では見られない現象が生じる。高分子のこのような性質を、分子間相互作用、エントロピー、熱運動などの基本的な考え方に基づいて理解することを試みる。尾崎邦宏（京都大学名誉教授）尾崎邦宏（京都大学名誉教授）

10 生体物質系への熱力学の応用: 生命体の神秘を解き明かすために、生体物質の働きを「化学」から捉える試みが盛んになっている。本講義では、化学反応における熱力学の基本的な概念を説明し、核酸構造やタンパク質構造に関する熱力学の知見がバイオテクノロジーに利用されていることを学ぶ。杉本直己（甲南大学教授）杉本直己（甲南大学教授）

11 化学反応の仕組み－基礎: 物質の化学変化、つまり、反応の速度をどう表現するのか、その速度を支配している因子は何かなど、反応速度の基本を学ぶ。本章では、原子分子の衝突を基本として起こる素反応をとりあげて、反応の仕組みを考える。梶本興亜（京都大学大学院教授）梶本興亜（京都大学大学院教授）

12 化学反応の仕組み－応用: 一般の化学反応は、素反応が組み合わされて起こる複合反応であることが多い。燃焼や酵素反応を例にとって、反応が組合わさって変化が推進される機構を考える。溶液反応を支配する要因についても概観する。梶本興亜（京都大学大学院教授）岩村秀梶本興亜（京都大学大学院教授）岩村秀 2004/11/08 1890310.doc 3 回テーマ内容執筆担当講師名 (所属･職名) 放送担当講師名 (所属･職名)

13 光反応と大気の化学: この章では、光のエネルギーで反応が進む「光化学反応」についてそのあらましを述べ、太陽光エネルギーが降り注ぐ地球の大気の中で起こる光化学反応が、オゾン層の生成や光化学スモッグを引き起こす機構について考える。梶本興亜（京都大学大学院教授）梶本興亜（京都大学大学院教授）

14 エネルギー変換の化学: エネルギーは光、電気、熱、力学エネルギーなどの様々な形で存在する。それを利用する際には、貯蔵や輸送に便利で利用しやすい形に変換される。中でも、電気エネルギーは利用しやすいので、これに一度変換して使われることが多い。この章では、化学的なエネルギーの変換の方法とその原理について学ぶ。小久見善八（京都大学教授）小久見善八（京都大学教授）

15 触媒の化学: われわれの生活は、さまざまな有用な合成物質に支えられている。それらの大部分は、触媒という特定の化学反応を媒介する機能物質によって合成される。この章では、触媒のもつ反応メカニズムを学び、その多様な可能性を探る。御園生誠（工学院大学教授）御園生誠（工学院大学教授）