前期 月曜日 ４講時. 単位数/Credit(s): 2. 担当教員/Instructor : 森田 明弘. 学期/Semester: 前期. 開講年度/Year: 2024. 科目ナンバリング/Course code/number: SCH-PCH554E. 使用言語/Language Used in Course: 英語.
理学研究科化学専攻 計算分子科学研究室
液体界面の物理化学
Physical chemistry of liquid interfaces
液体界面は我々の周りに広く見られ、気液界面、液液界面、固液界面と多岐にわたり、蒸発や凝縮はもとより、抽出や分離、センサー、電気化学反応など多くの例で重要な対象である。本講義では、これらの液体界面の現象を理解するための理論および計測方法の基礎を概説する。
学部で学んだ物理化学、とくに熱力学をもとに不均一な界面系に応用する発展を扱い、界面を特徴づける量を熱力学の観点から理解する。そして界面の熱力学を基盤として、さらに統計力学、電気化学、分光学、分子シミュレーションなどの手法と知見と取り扱う。
Liquid interfaces, including gas-liquid, liquid-liquid and solid-liquid, are ubiquitous in our life, and play important roles in a number of phenomena, such as vaporization, condensation, extraction, separation, sensing, electrochemical reactions, etc. This course deals with fundamental aspects of theory and measurements for liquid interfaces.
This course is based on physical chemistry, particularly thermodynamics, in undergraduate level, and extend the physical chemistry to heterogeneous systems including interfaces. We further treat statistical mechanics, electrochemistry, spectroscopy and molecular simulation to explore the detailed structure and dynamics at liquid interfaces.
学部レベルの物理化学をもとに、界面系に対する熱力学や電気化学の概念を学ぶ。
代表的な界面計測手法の原理と得られる知見を学ぶ。
Understand the fundamental concepts of thermodynamics and electrochemistry for interfaces on the basis of physical chemistry in undergraduate level.
Understand basic principles for representative probe methods of interfaces.
1. イントロダクション
2. Gibbsの熱力学
3. 界面張力
4. 界面電位
5. 電気化学計測
6. 界面の物質移動と電荷移動
7. 液液界面
8. 液体薄膜、Lagmuir 膜
9. 膜とセンサー
10. 溶媒和の熱力学 --- Debye-Huckel理論
11. 電気二重層 I --- 拡散層とGuoy-Chapman 理論
12. 電気二重層 II --- 接触層と吸着
13. 電気泳動とゼータ電位
14. 液体界面の分光学
1. Introduction
2. Gibbs' thermodynamics of interface
3. Interfacial tension
4. Electrical properties
5. Electrochemical measurement
6. Charge/mass transfer at interfaces
7. Liquid-liquid interfaces,
8. liquid films and Langmuir layer
9. Membranes and sensors
10. Solvation thermodynamics --- Debye-Huckel theory
11. Electric double layer -- diffuse layer and Guoy-Chapman theory
12. Electric double layer --- inner layer and adsorption
13. Electrophoresis and zeta potential
14. Spectroscopy of liquid interfaces
出席、およびレポート提出
record of attendance and submitted report
D. A. McQuarrie and J. D. Simon, "Physical Chemistry --- A Molecular Approach" (Univ. Sci. Books)
A. W. Adamson and A. P. Gast "Physical Chemistry of Surfaces" (Wiley)
W. R. Fawcett "Liquids, Solutions, and Interfaces" (Oxford Univ. Press)
D. A. McQuarrie and J. D. Simon, "Physical Chemistry --- A Molecular Approach" (Univ. Sci. Books)
A. W. Adamson and A. P. Gast "Physical Chemistry of Surfaces" (Wiley)
W. R. Fawcett "Liquids, Solutions, and Interfaces" (Oxford Univ. Press)
レポートの準備
preparing a report for grading
クラスコード az7frnd
連絡先 morita@tohoku.ac.jp
class-code: az7frnd
e-mail: morita@tohoku.ac.jp