授業科目 表面工学 |
担当教員 新田 敦己 |
開講期 通年
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科目番号 151408 |
対象学年・学科・コース 4年 環境材料工学科 |
単位区分 選択必修 学修単位 |
単位数 2単位 |
授業概要・授業方針
材料には必ず表面・界面が存在し、そこでは様々な現象が起こっている。その中でも腐食は、代表的な表面現象である。また、めっきやガスセンサーなどは表面現象を利用したものである。したがって、材料の表面・界面挙動を理解することは、材料開発にとって大変重要である。電気化学は、これらの表面・界面現象を理解するための基礎になる学問である。本講義では、電気化学の基礎理論に重点をおき、解説する。また、近年注目されている燃料電池、光触媒の原理についても解説する。
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到達目標
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授業要目 | 到達目標 との対応 |
自己点検 |
前期 |
1 | 電気化学の歴史、電解質溶液の性質 (1) | 10 | |
2 | 電解質溶液の性質 (2) | 10 | |
3 | 溶液中のイオン解離 | 10 | |
4 | 電解質溶液の電気伝導率、モル電気伝導率 | 10 | |
5 | イオンの輸率と移動度 | 10 | |
6 | イオン伝導の機構 | 10 | |
7 | 電解質溶液中のイオンの活量 | 10 | |
8 | 中間試験 | ||
9 | 試験返却 | ||
10 | 電池の起電力(1) | 2,3 | |
11 | 電池の起電力(2) | 2,3 | |
12 | 電極電位(1) | 2,3 | |
13 | 電極電位(2) | 2,3 | |
14 | 濃淡電池(1) | 2,3 | |
15 | 濃淡電池(2) | 2,3 | |
16 | 期末試験 | ||
17 | 試験返却 |
後期 | 自己点検 |
1 | 電極と電解液界面の構造 (1) | 4 | |
2 | 電極と電解液界面の構造 (2) | 4 | |
3 | 電極反応の素過程と反応速度 | 1,5,6 | |
4 | 電荷移動過程における反応速度 (1) | 1,5,6 | |
5 | 電荷移動過程における反応速度 (2) | 1,5,6 | |
6 | 物質移動過程における反応速度 (1) | 1,5,6 | |
7 | 物質移動過程における反応速度 (2) | 1,5,6 | |
8 | 中間試験 | ||
9 | 試験返却 | ||
10 | 金属の腐食 | 7,8,9 | |
11 | 腐食の速度論・平衡論 | 7,8,9 | |
12 | 不活態と不動態 | 7,8,9 | |
13 | 金属の防食 | 7,8,9 | |
14 | 光触媒 (1) | 11 | |
15 | 光触媒 (2) | 11 | |
16 | 期末試験 | ||
17 | 試験返却 |
到達達成度の指標(ルーブリック) |
到達 目標 |
理想的なレベル(A)の目安 | 標準的なレベル(B)の目安 | 未到達なレベル(C)の目安 | 自己評価 |
1 | ファラデーの法則が理解でき、応用問題が解けること。 | ファラデーの法則が理解でき、基礎問題が解けること。 | ファラデーの法則が理解できず、基礎問題が解けない。 | A・B・C |
2 | アノード反応、カソード反応が理解でき、反応式が書け、応用問題が解けること。 | アノード反応、カソード反応が理解でき、反応式が書け、基礎問題が解けること。 | アノード反応、カソード反応が理解できず、反応式も書けず、基礎問題が解けない。 | A・B・C |
3 | 電池の反応式が書け、起電力および各電極電位に関する応用問題が解けること。 | 電池の反応式が書け、起電力および各電極電位に関する基礎問題が解けること。 | 電池の反応式が書けず、起電力および各電極電位に関する基礎問題が解けない。 | A・B・C |
4 | 電気二重層の構造が理解でき、応用問題が解けること。 | 電気二重層の構造が理解でき、基礎問題が解けること。 | 電気二重層の構造が理解できず、基礎問題が解けない。 | A・B・C |
5 | 過電圧が理解でき、応用問題が解けること。 | 過電圧が理解でき、基礎問題が解けること。 | 過電圧が理解できず、基礎問題が解けない。 | A・B・C |
6 | バトラー−フォルマー式の導出およびターフェル式が理解でき、これらに関する応用問題が解けること。 | バトラー−フォルマー式の導出およびターフェル式が理解でき、これらに関する基礎問題が解けること。 | バトラー−フォルマー式の導出およびターフェル式が理解できず、これらに関する基礎問題が解けない。 | A・B・C |
7 | 腐食における局部電池機構の理解おほび代表的な分極曲線を描くことができ、これらに関する応用問題が解けること。 | 腐食における局部電池機構の理解おほび代表的な分極曲線を描くことができ、これらに関する基礎問題が解けること。 | 腐食における局部電池機構の理解おほび代表的な分極曲線を描くことができず、これらに関する基礎問題が解けない。 | A・B・C |
8 | 不動態化の原理が理解でき、これらに関する応用問題が解けること。 | 不動態化の原理が理解でき、これらに関する基礎問題が解けること。 | 不動態化の原理が理解できず、これらに関する基礎問題が解けない。 | A・B・C |
9 | プールベイ図が理解でき、これらに関する応用問題が解けること。 | プールベイ図が理解でき、これらに関する基礎問題が解けること。 | プールベイ図が理解できず、これらに関する基礎問題が解けない。 | A・B・C |
10 | 電気伝導率、イオンの輸率、移動度について理解でき、これらに関する応用問題が解けること。 | 電気伝導率、イオンの輸率、移動度について理解でき、これらに関する基礎問題が解けること。 | 電気伝導率、イオンの輸率、移動度について理解できず、これらに関する基礎問題が解けない。 | A・B・C |
11 | 光触媒反応の原理が理解でき、応用問題が解けること。 | 光触媒反応の原理が理解でき、基礎問題が解けること。 | 光触媒反応の原理が理解できず、基礎問題が解けない。 | A・B・C |
到達度評価
前・後期定期試験および前・後期中間試験結果を80%、課題演習点を20%として評価する。
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履修上の注意
正当な理由の場合を除き、授業を無断欠席しないこと。また、必ず期限どおりに課題を提出すること。 この科目は学修単位科目であるので、(90時間−講義時間)以上の自学自習を必要とする。したがって、科目担当教員が課した課題の内、{(90時間−講義時間)×3/4} 時間以上に相当する課題提出がないと単位を認めない。(各課題ごとの時間は担当教員が設定する。) |
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事前学習・自己学習・関連科目
3年生までの数学に関する基礎知識、無機化学および物理化学の基礎知識(特に溶液系に関する知識)が必要である。電子材料学の基礎科目である。各自十分予習、復習をし、講義に備えること。
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学習・教育目標
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