先端界面化学特論Ａ

Advanced Interfacial Chemistry A

997B308

72CHPHC604

酒井　健一

Kenichi Sakai

2024年度前期

2024 First Semester

月曜3限

Monday 3rd, Period

創域理工学研究科　先端化学専攻

Department of Pure and Applied Chemistry, Graduate School of Science and Technology

2.0単位

講義

Lecture

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① [対面]対面授業/ [On-site] On-site class

学部の授業（応用界面化学）で学習してきた内容を物理化学的な観点から発展させ、界面化学を学術的かつ実践的に学習する。本専攻のディプロマ・ポリシーに定める「各専門分野に応じた高度な専門知識」を身につけるための科目である。

Content in lectures is developed from a physiochemical perspective, and students learn both academic and practical aspects of interfacial chemistry. The objectives of the course are to acquire high-level expert knowledge in each specialized field within the Department of Pure and Applied Chemistry stipulated by the diploma policy of the Department.

すべての「もの」には必ず界面が存在する。界面の性質を理解しそれを能動的に制御することができれば、環境問題の解決や高い付加価値を有する商品の開発に貢献できる場合がある。本講義では、現代社会から望まれているこのような要望に応える目的で、界面化学を学術的かつ実践的に学習し、研究者・技術者としての素養を高めていく。

All objects have “interfaces.” By understanding and actively controlling the nature of interfaces, we can contribute to solving environmental issues and developing high-value-added products. In this course, students learn interfacial chemistry academically and practically and therefore strengthen their background as researchers/technicians.

界面でおこる現象を定性・定量の両面から考察し、物理化学的な観点からそれを説明できるようになる。

Students will be able to explain phenomena that occur at interfaces from the perspective of physical chemistry through qualitative and quantitative inquiry.

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/​​​

学部で学習する物理化学1（化学熱力学）・物理化学2（化学平衡論）・物理化学3（反応速度論）の内容を復習しておくこと。また、応用界面化学を学部時代に履修していることが望ましい。

Review the content of physical chemistry 1, 2, and 3 taught during the undergraduate course.
Ideally, applied interface chemistry was taken during the undergraduate course.

課題に対する作文　Essay／小テストの実施　Quiz type test

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以下に示す参考書等を利用し、準備学習と復習を実施することが講義内容の理解に資する。
（準備学習と復習を合わせて4時間程度を目安とする。）
具体的な事項については、授業の中で指示する。

Use the following materials for preparation and review, as these contribute to an understanding the lecture content. (Combined preparation and review should take about four hours.)

Preparatory schoolwork and review will be designated during class.

授業時間内に行う複数回の小レポート（70 %）と最終回に行う理解度の確認結果（30 %）により評価する。

[フィードバックの方法]
小レポートの解答例は、次回の授業時に解説する。
理解度の確認結果については、最終回の授業時間内に講評する。

Students will be evaluated through a number of small reports during class sessions (70%) and through a final assessment that will test their understanding (30%).

[Feedback]
Answers to small report assignments will be provided during the following class session.
The results of the final assessment will be reviewed during the final class session.

・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).
​​https://mirai.kinokuniya.co.jp/tokyorika/

講義の参考資料（LETUSあるいは紙媒体で配布予定）

カステラン物理化学（上）（目黒謙次郎・田中公二・今村喜夫：東京化学同人）1986, ISBN 4-8079-0259-8
ブット・グラフ・カペル　界面の物理と化学（鈴木祥仁・深尾浩次：丸善出版）2016, ISBN 978-4-621-30079-4
トコトンやさしい界面活性剤の本（阿部正彦・坂本一民・福井寛：日刊工業新聞社）2010, ISBN 978-4-526-06526-2
現場で役立つコロイド・界面現象の測定ノウハウ（阿部正彦：日刊工業新聞社）2016, ISBN 978-4-526-07561-2
コロイド・界面化学−基礎と応用−（尾関寿美男・岩橋槇夫：オーム社）2018, ISBN 978-4-274-22259-7
界面と界面活性剤‐基礎から応用まで‐（河合武司他：日本油化学会）2020, ISBN 978-4-931249-05-9
界面活性剤評価・試験法　改訂第2版（加藤直他：日本油化学会）2002, ISBN 4-931249-00-0
Principles of Colloid and Surface Chemistry (3rd Eds.) (P. C. Hiemenz, R. Rajagopalan, Marcel Dekker)1997, ISBN 0-8247-9397-8

第１回：　ガイダンス
この講義で学習する内容・履修上の注意等

第２回：　界面活性剤の機能概説１
界面活性剤の分類と応用例、ならびに臨界ミセル濃度の定義と測定法について学習する。

第３回：　界面活性剤の機能概説２
表面張力の定義と測定法について学習する。

第４回：　界面活性剤の機能概説３
界面活性剤の基本的な性質として、クラフト点と曇点の違いを学習する。
界面活性剤の可溶化を相図と関連づけて学習する。
さらに、界面活性剤の化学構造と物性の相関性についても学習する。

第５回：　界面活性剤の応用機能１
レオロジーの基礎について学習する。

第６回：　界面活性剤の応用機能２
界面活性剤二成分混合系の非理想性について学習する。
また、ひも状ミセルのレオロジー挙動について学習する。

第７回：　界面活性剤の応用機能３
αゲル（α型水和結晶）の構造と性質について学習する。

第８回：　界面活性剤の応用機能４
界面活性剤と水溶性高分子の相互作用について学習する。

第９回：　ミセル形成の熱力学
ギブスエネルギー・化学ポテンシャル・キブスヘルムホルツの式・理想溶液・活量など、平衡論に基づく基本的な考え方を復習する。
また、質量作用モデルおよび相分離モデルに基づき、ミセルの形成を熱力学的に考察する。

第１０回：　界面現象の評価技術１
気／液、液／液、固／液の各界面に対する界面活性剤の吸着現象を定性的観点から学習する。

第１１回・第１２回：　界面現象の評価技術２・３
水晶振動子マイクロバランス法の原理と研究事例について学習する。

第１３回：　界面現象の評価技術４
原子間力顕微鏡法の原理と研究事例について学習する。

第１４回：　界面現象の評価技術５
両親媒性物質が気／液界面に形成する分子吸着膜の性質を体系的に学習する。
また、気／液界面や液／液界面でのレオロジー挙動について学習する。

第１５回：　総括（理解度の確認と解説）

1. Guidance
2. Basic function of surfactant 1 (Classification of surfactant, Critical micelle concentration)
3. Basic function of surfactant 2 (Surface tension)
4. Basic function of surfactant 3 (Krafft point, Cloud point, Solubilization and phase diagram, Structure-performance relationship)
5. Application of surfactant 1 (Basis of Rheology)
6. Application of surfactant 2 (Non-ideality of surfactant binary mixtures, Rheology of wormlike micelle)
7. Application of surfactant 3 (Structure and property of α-gel (α-form hydrated crystal))
8. Application of surfactant 4 (Surfactant-polymer interaction)
9. Thermodynamics of micelle formation (Gibbs energy, Chemical potential, Gibbs-Helmholtz equation, Ideal solution, Activity, Mass action model, Phase separation model)
10. Measurement technology of interfaces 1 (Adsorption of surfactant at air/liquid, liquid/liquid, and solid/liquid interfaces)
11, 12. Measurement technology of interfaces 2, 3 (Quartz crystal microbalance with dissipation monitoring technique)
13. Measurement technology of interfaces 4 (Atomic force microscopy)
14. Measurement technology of interfaces 5 (Gibbs film, Langmuir film, Foams, Interfacial rheology)
15. Review and Examination

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