コロイド・界面化学

Colloid and Interface Chemistry

994225K

42CHPHC303

近藤　行成

Yukishige Kondo

2024年度前期

First semester, 2024

月曜2限

Second-period every Monday

工学部　工業化学科

Department of Industrial Chemistry, Faculty of Engineering

2.0単位

講義

Lecture

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① [対面]対面授業/ [On-site] On-site class

表面・界面は至る所に存在する。我々が目にしているものはすべて実は表面である。とくに、コロイド分散系を取扱う場合、そこには必ず広い界面（比界面積）が存在する。そのため、コロイド分散系は、それを構成する材料のバルク（塊）物性とは異なった性質を示す。
　本講義では界面自由エネルギーを定義した後、界面制御剤である界面活性剤溶液の物理化学的性質、さらにはコロイド粒子の生成及び分散・凝集理論、ぬれについて話す。これらの知識がコロイド分散系である化粧品、洗浄剤、塗料、インキ等の製造ばかりでなく、先端技術への応用へ繋がることを目標としている。

表面・界面は至る所に存在し、あらゆる材料開発で表面・界面の制御が重要であることを理解し。とくに、コロイド分散系では、それらの制御が系の物性を支配していることを理解することを目的とする。

本講義を通して、それまでの「もの」の見方が変わることを目標とする。具体的には、すべての材料に表面・界面があり、多寡はあるものの、表面・界面の制御が材料や製品開発に重要であることを理解することを目標とする。

リンク先の [評価項目と科目の対応一覧]から確認できます（学部対象）。
履修登録の際に参照ください。
​You can check this from “Correspondence table between grading items and subjects” by following the link(for departments).
https://www.tus.ac.jp/fd/ict_tusrubric/​​​

「物理化学基礎」及び「物理化学1」を修得していることが望ましい。

小テストの実施　Quiz type test／反転授業　Flipped classroom

数回の授業で1回程度の頻度で、授業終了前に、クイズを出す

その日の授業で講義する内容と同じ内容の動画を視聴してもらう場合があります。同じ性質であっても、動画と講義では、異なる説明をする場合があります。これにより、皆さんの習熟度の向上を図ります。

授業中のクイズ　40%
到達度評価　60%（中間テストの成績を30%、到達度評価試験の成績を30%）

・S：到達目標を十分に達成し、極めて優秀な成果を収めている
・A：到達目標を十分に達成している
・B：到達目標を達成している
・C：到達目標を最低限達成している
・D：到達目標を達成していない
・-：学修成果の評価を判断する要件を欠格している

・S：Achieved outcomes, excellent result
・A：Achieved outcomes, good result
・B：Achieved outcomes
・C：Minimally achieved outcomes
・D：Did not achieve outcomes
・-：Failed to meet even the minimal requirements for evaluation

N

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教科書および一部の参考書は、MyKiTS (教科書販売サイト) から検索・購入可能です。
​https://mirai.kinokuniya.co.jp/tokyorika/​​​

It is possible to search for and purchase textbooks and certain reference materials at MyKiTS (online textbook store).
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北原文雄著、『界面・コロイド化学の基礎』（講談社サイエンティフィック）
池田勝一著、『コロイド化学』　（裳華房）
妹尾　学、辻井　薫著、『界面活性の化学と応用〜日本化学会編』（大日本図書）

第1回 「講義の概要」
　　　 コロイド化学・界面化学は身の回りのあらゆるところに存在することを理解することができる。また、本講義が材料開発において重要であることが理解できる。
　　
第2回　「表面張力と界面張力(1)」
　　　 表面張力・界面張力とは何か、何故これらの力は生じるのかを理解することができる。また、これらの力と分子間力の関係について理解することができる。

第3回　「表面張力と界面張力(2)」
　　　 表面張力が、“力”であるとともに“表面自由エネルギー”であることを理解できる。

第4回　「表面張力・界面張力が関わる事象」
　　　　曲面の表面張力、表面張力の関わる現象として、ラプラス圧、並びにKelvin-Ostwaldの式を理解することができる。

第5回　「界面活性剤(1)」
　　　 界面活性剤の分類、生産量、需要量、並びに働きについて理解することができる。

第6回　「界面活性剤（2）」
　　　 界面活性剤は何故、水の表面張力を下げるのかについて理解することができる。また、フッ素系界面活性剤が界面活性剤の中で最も水の表面張力を下げるのかを理解することができる。

第7回 「界面活性剤分子集合体(1)」
　 界面活性剤が水中で形成する分子集合体について学び、分子集合体のかたちが臨界充填パラメータに基づいて決定されるかを理解することができる。また、Tanfordの式を理解することができる。

第8回 「界面活性剤分子集合体(2)」
　 臨界充填パラメータを算出するために必要な分子占有面積の求め方を理解することができる。また、ギブス吸着等温式を理解することができる。

第9回　「界面活性剤の物性」
　　　　　界面活性剤の相図を理解することができる。また、界面活性剤の水溶性の尺度、すわなち、Krafft点と曇点を理解することができる。

第10回　「界面活性剤の物性測定(1)」
　　　　　界面活性剤ミセルの粒子径測定法、会合数測定法について学び、理解することができる。

第11回　「界面活性剤の物性測定(2)」
　　　　　界面活性剤ミセルの粒子径、及び会合数を測定する方法として、核磁気共鳴法を使ったものについて理解することができる。

第12回　「可溶化」
　　　 可溶化とな何か、可溶化に影響を及ぼす因子、可溶化限界量、可溶化の型について理解することができる。

第13回　「乳化」
　　　　　乳化の型を学び、乳化系が何故、熱力学的不安定系であるかについて理解することができる。また、この不安定化のプロセス、すなわち、クリーミング現象とオストワルド熟成について理解することができる。

第14回　「ぬれ」
　　　　　ぬれの種類、Young-Laplase式、Cassie-Baxter式について理解することができる。濡れない表面をより濡れなくさせる方法、濡れる表面をより濡れる表面にする方法を理解することができる。

第15回　「吸着」
　　　　　吸着の型、その機構を理解することができる。Freundlich式、及びLangmuir式を理解することができ、BET吸着についても理解することができる。

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