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化学反応がなぜ，どのように起こるのかという問題は，物理化学のみならず，化学全体の主要な問題の一つである．またその理解は，化学反応のさまざまな利用や制御に大きく役立っている．本講義ではその理解の基礎となる反応速度論と反応動力学の初歩を学ぶ．最後に固体と表面の化学についても触れる．
General introduction for the reaction kinetics will be given in the lecture, including kinetic theory of gases, rate equation, reaction rate and reaction mechanism, kinetics of gas phase and solid surface.
Google Classroomのクラスコードは工学部Webページにて確認すること。
学部シラバス・時間割(https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html)
１.目的
物質の変換を伴う諸現象の進展する速度を支配する因子について理解を促し，反応速度の予測・応用に繋がる基礎の習得を目的とする。
２.概要
気体と液体における分子の運動の考察を通して，化学変化の速度を論じる基礎の準備をする。その後，反応速度の厳密な定義を確立し，反応系の変化速度とミクロレベルの過程との関係、および反応速度の予測について学ぶ。
３.達成目標
反応系の変化速度が素過程や分子衝突に基づいたミクロレベルの過程からどのように表現できるか，および予測可能になるかを考察できる能力の取得を目指す。
The class code for Google Classroom can be found on the Web site of
the School of Engineering:
https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html (JP Only)
It is one of the roles of engineering to develop various processes responsible for chemical change into a useful technology for human race's welfare. The kinetics in reactions is very important in engineering developments. In this lecture, we prepare the ground for a discussion of rates of chemical reactions by considering the motion of molecules in gases and in liquids. Then we establish the precise meaning of reaction rate, and see how the overall rate, and the complex behavior of some reactions, can be expressed in terms of elementary steps and the atomic events that take place when molecules meet.
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１． 目的
化学の諸原理を確立し敷衍する物理化学の基礎を学ぶための第一歩として，本講義では，物質の状態変化および化学変化についての熱力学的及び速度論的な理解の仕方を学習する。そこで基礎となる概念と，定量的な手法の習得を目的とする。
２．概要
状態変化の扱い方を学ぶとともに，熱力学諸法則，熱力学的状態量（エンタルピー，エントロピー，自由エネルギー，化学ポテンシャル等）の定義とそれらの定量的表現法，さらには，具体的な応用についても学習する。次に，熱力学的知見の重要な展開として，化学平衡と溶液の諸性質を議論し，最後に，速度論の基礎を学ぶ。
３．達成目標等
この授業では，主に以下のような知識・スキルの修得を目標とする。
・ 物質変化・状態変化に対しての熱力学的理解とその定量的表現。
・ 実際の物質変化・状態変化の解析法とその応用。
・反応速度に関する基礎的理解と定式化及び決定法。
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1. Objective
Physical chemistry is a base of chemical principles to describe wide variety of chemical phenomena. To learn the basics of physical chemistry, understanding in the physical states of matters and chemical reaction in terms of thermodynamics and chemical kinetics is of particular importance. This course aims to deepen understanding in those concepts and quantitative description.
2. Summary
First, this course provides students with basic knowledge such as phase transition, principles of thermodynamics, definition and usage of state functions (enthalpy, entropy, free energy, and chemical potential), and their application to real systems. Second, thermodynamics of properties of solutions and chemical equilibrium. Third, chemical kinetics.
3. Goal
Students will acquire knowledge and develop the skills on the following matters:
1) Understanding and description of phase transition and chemical reaction by thermodynamics.
2) Quantitative description and analysis of such changes in real systems.
3) Description of chemical kinetics by rate law and kinetic analysis.
分子の電子構造の実験・理論研究ならびに化学反応動力学を基礎から学び、分子反応ダイナミクス研究を理解できるようになることを目的とする。また、自分でもさらに学んでいくことが出来るように、基礎的な学術用語を理解する。
It aims to be able to understand experimental and theoretical research of electronic structure of molecules and chemical reaction dynamics from the fundamentals and understand molecular reaction dynamics research. Also understand the basic scholarly terms so that you can learn even more on your own.
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１．目的
反応プロセスは物質生産プロセスの中心に位置する重要な要素単位である。この授業では化学反応装置とバイオリアクター並びにそれらを用いる反応プロセスの合理的設計法について学ぶ。
２．概要
「プロセス工学基礎」で学んだことを基にして、各種反応器ならびに反応操作の特徴を、化学反応と酵素反応、生物反応の場合について学ぶ。
３．達成目標等
この講義では以下のような能力を修得することを目標とする。
１）実在反応器の特徴を理解し、説明できること。
２）多相（気-固、気-液）反応操作の特徴を理解し、説明できること。
３）酵素ならびに生物反応の速度論を理解して、適用できること。
４）バイオリアクターの設計と操作を理解して、説明できること。
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In this course, students will learn about chemical reactor and bioreactor and reasonable design of reaction process with those reactors The purpose of this course is to help students understand and explain the followings:
1) Non-ideal reactor behavior
2) Kinetics of multiphase reactions
3) Kinetics of enzyme and biological reactions
4) Design and operation of bioreactors
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https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-g.html
（大学院シラバス・時間割・履修登録）にて確認すること。
有機資源の有効利用・高度利用は益々重要になってきており、そこでは、触媒、特に固体触媒を用いた変換がキーテクノロジーとなっている。石油、天然ガス、バイオマスなどの有機資源から燃料や化学品を製造する触媒反応プロセスを紹介するとともに、そこで用いられる触媒を題材として、構造解析や速度論解析法などについて講義する。
The class code for Google Classroom can be found on the Web site of the School of Engineering:
https://www.eng.tohoku.ac.jp/english/academics/master.html (under "Timetable & Course Description")
Effective utilization of organic resources are collecting more and more attentions, and one of the key technologies is the catalytic conversion, in particular, using heterogeneous catalysts. This course covers the conversion of petroleum, natural gas, and biomass to useful fuels and chemicals, and focuses on the characterization method of the catalysts and reaction kinetics of the reactions.
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【この講義の目標】：環境・エネルギー、先端エレクトロニクスなど幅広い分野でますます重要となっている表面の化学と工学に関する基礎的な事項を学ぶ。
【達成目標】：この授業では、主に以下のような能力を学習することを目標とする。
・表面に特有な現象とは何かについて、具体例な例を通じて、その基礎概念をしっかり理解し、将来、表面化学現象が関わる様々な化学プロセスに柔軟に応用できること。
・環境・エネルギー、先端エレクトロニクスにおける表面化学の役割を理解し、その技術の在り方を構想できること。
【概要及び方法】：不均一触媒や光触媒作用、先端デバイスの動作原理などを理解する上で、気相、あるいは真空とバルク相が接する有限な厚さを有する物質表面に特徴的な現象を明らかにすることは重要である。本講義では、そのいくつかを具体的に紹介しながら、必要な物理化学の基礎と関連する表面の合成や分析手法の原理について学習する。
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【Course Objective】
This course provides basic knowledge about chemistry and engineering of surface and interface properties of materials that has become more and more important in various R&D fields of energy, environmental, advanced electronics.
【Course Description】
In understanding the operating principles of heterogeneous- and photo-catalyses or advanced electronic devices, it would be important to investigate the phenomena characteristic to the surface and interface of materials, a region of finite thickness where two homogeneous bulk phases meet. In this course, students will learn about some basic aspects of chemical synthesis and analysis on the inerface of materials, based on the fundamental knowledge of physical chemistry, along with some examples.
Chemical kinetics, also known as reaction kinetics, is the study of the speed of chemical processes.
A study of chemical kinetics includes investigations of how experimental conditions can influence on the speed of a chemical reaction. In this class, appropriate construction of mathematical models that can describe the characteristics of a chemical reaction will be discussed. Concept of "order of reaction" and "how to determine order of reaction along with integrated rate laws" are also the most important topics of this class. Moreover, the enzymatic reaction kinetics will be introduced to understand the specific examples of chemical reaction rate determination.
On the other hand, starting from the discussion of molecular velocities in the gas phase (Maxwell-Boltzmann distribution), the relationship between molecular collisions and reaction rates will be discussed. This discussion will be continued to study the relationship between chemical reactions in the gas phase and the internal and potential energies of the reacting molecules.Through the trial to solve the problems in the textbook, the establishment of the knowledge will be achieved.
Chemical kinetics, also known as reaction kinetics, is the study of the speed of chemical processes.
A study of chemical kinetics includes investigations of how experimental conditions can influence on the speed of a chemical reaction. In this class, appropriate construction of mathematical models that can describe the characteristics of a chemical reaction will be discussed. Concept of "order of reaction" and "how to determine order of reaction along with integrated rate laws" are also the most important topics of this class. Moreover, the enzymatic reaction kinetics will be introduced to understand the specific examples of chemical reaction rate determination.
On the other hand, starting from the discussion of molecular velocities in the gas phase (Maxwell-Boltzmann distribution), the relationship between molecular collisions and reaction rates will be discussed. This discussion will be continued to study the relationship between chemical reactions in the gas phase and the internal and potential energies of the reacting molecules.Through the trial to solve the problems in the textbook, the establishment of the knowledge will be achieved.
化学反応の基礎理論である反応動力学と分子熱統計力学について学び、化学反応を分子レベルで深く理解するための基礎を固める。
また、大学院入試の化学反応論・熱統計力学の問題にチャレンジすることで理解を深める。
（物理化学概論Cを履修していることが望ましい。）
Learn about the reaction dynamics which is the fundamental theory of chemical reaction, and set the foundation for deep understanding of chemical reactions at the molecular level. Also, deepen understanding by challenging the problem of chemical reaction theory of graduate entrance examination.
(It is desirable that you take Butsuri Kagaku Gairon C)
各種素材の製錬・生成は熱力学的考察の下にプロセス設計がなされるが、実際のプロセスにおいては、これに加えて化学反応，物質移動や熱移動など速度論的な制約を受けるため、実プロセスに含まれる諸現象の中から律速段階となる過程を抽出し、これを定量的に評価する必要がある。本講義では、実際の製精錬プロセスの中で生じている現象に対して、これまで学習してきた反応速度論や移動速度論がどの様に適用されているかを紹介し、速度論による現象の表現，解析および理解の手法について学ぶ。
この科目の実施形態は、講義室の講義を想定していますが、状況によりオンライン配信を利用する場合があります。講義情報と講義資料は Google Classroom を通じて発信します。Google Classroomのクラスコードを工学研究科Webページにて確認し登録すること。
大学院シラバス・時間割・履修登録(https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-g.html)
While the fundamental concepts of the material processes are usually made based on the thermodynamics, their process designs need aspects of the kinetics, for example chemical reaction, heat transfer, mass transfer, and so on. In this course, the students learn about the several kinetic processes that are taken out from the actual smelting and refining processes.
This lecture will be given in an actual classroom. The lecture style, however, will be changed if necessary. Information and documents about this lecture will be distributed through "Google Classroom". Check the class code for Google Classroom at School of Engineering Website and register to this class.
https://www.eng.tohoku.ac.jp/english/academics/master.html (under "Timetable & Course Description")