固体化学

科目コード
8021045
授 業 科 目 名
和名：固体化学
英文： Solid State Chemistry
担当教員名
小玉 展宏
所属
材料工学科
学 期
前期
曜 日
水
時 限 単 位
３，４
２
授業の形式と時間数
学内室番号・電話番号
担当教員名
所属
教 文 3-204・ 889-2650
条 件
対 象 学 生
材料工学科
選択
２年次
講 義 30時 間
学内室番号・電話番号
オ フ ィ ス ア ワ ー 時 間 ： 火 ３ ， ４ 時 限 （ 予 約 す れ ば 随 時 可 ）場 所 ： 教 文 ３ − ２ ０ ４
授業の目的・概要及び達成目標
１．目的・概要
(1)原 子 軌 道 ・ 分 子 軌 道 に 立 脚 し た 化 学 結 合 か ら 固 体 の 構 造 表 現 を 理 解 す る 。
(2)固 体 の 生 成 、 反 応 と 代 表 的 な 合 成 法 を 理 解 す る 。
(3)量 子 論 に 立 脚 し た 電 子 構 造 に 基 づ く 固 体 の 電 気 的 ･ 磁 気 的 ･ 光 学 的 性 質 の 基 礎 を 理 解 す る
２．達成目標
（１）化学結合に基づいた固体の構造表現、その特徴を説明できる。
（２）固体の生成、欠陥、相転移現象に関する基礎的事項を説明できる・
（３）無機･ 有機･ 半導体結晶、非晶質固体などの代表的な反応、合成法を挙げ、それらの特徴を説明できる。
（４）固体の電子構造に基づいて、電気伝導･ 誘電･ 磁気的性質を説明できる。
（５）量子力学に立脚した固体の光学現象（発光･ 吸収･ レーザー）の発現機構の概念を説明できる。
学科（プログラム）の学習・教育目標との関係
材 料 工 学 科 の 学 習 ･ 教 育 目 標 （ A)を 達 成 す る 。
カリキュラムの位置づけ
「 基 礎 科 学 I]、 ｢ 材 料 物 理 学 I,II」 と 関 連 し て い る 。 講 義 の 内 容 は 、 2年 次 で 「 固 体 構 造 化 学 」 、 「 セ ラ ミ ッ ク 材
料 学 」 、 3年 次 で 「 機 能 無 機 材 料 学 」 、 「 固 体 物 理 学 」 の 導 入 部 と な る 。
授業の進行予定と授業の進め方
１．化学結合と固体の構造（１）結晶構造の表現と特徴
２．化学結合と固体の構造（２）量子論の基礎
３．化学結合と固体の構造（１）原子軌道･ 分子軌道と化学結合（混成軌道、共有結合、イオン結合）
４ ． 化 学 結 合 と 固 体 の 構 造 （ １ ） 共 有 結 晶 、 イ オ ン 結 晶 、 分 子 結 晶 と X線 回 折
５．固体の熱力学（１）相転移、固溶体
６．固体の熱力学（２）、格子欠陥、非晶質固体
７．固体の反応と合成（１）単結晶と多結晶、固相反応
８．固体の反応と合成（２）結晶の核生成、結晶の融液成長、溶液成長、気相成長、重合反応
９．固体の電子構造と量子論（１）量子力学の初歩とシュレディンガー方程式、井戸型ポテンシャル
１０．固体の電子構造と量子論（２）自由電子近似とバンド理論の基礎概念
１１．固体の電気伝導（１）半導体の電気伝導、酸化物の電気伝導、有機錯体･ 高分子の電気伝導
１２．固体の誘電特性･ 磁気的特性（１）電気双極子と誘電分極、圧電体、強誘電体
１３．固体の誘電特性･ 磁気的特性（２）磁気的相互作用、酸化物磁性体
１４．固体の光物性（１）量子論に基づく半導体･ 誘電体･ 有機分子の光学現象（発光･ 吸収）の発現機構
１５．固体の光物性（１）蛍光体、励起子、発光ダイオード、レーザー材料と応用
授業に関連するキーワード
化学結合
量子論
結晶
非晶質
結晶成長
電気物性
磁気物性
光物性
成績評価方法と基準
合否の基準
全ての達成目標に６０％以上の評価を得た者を合格とする。６０％未満の評
全ての達成目標が６０％以上
価の達成目標が２つ以下の者については、対応する達成目標について再学習
達成されていること。
後の確認試験で６０％以上と評価できれば合格とする。
教科書・参考書等
教科書：「固体化学」田中勝久 著、東京化学同人
参考書：「固体化学の基礎と無機材料」足立吟也 編著、丸善 （図書館に蔵書有り）
専門教育科目として今年度新たに開講した科目です。
各項目については、導入的な科目として、幅広く、概論的に講義したいと考えています。
物性の基礎的事項は量子論を基礎として、できる限り詳細に解説したい。