化学反応論-分子の変化と機能(’17)

主任講師: 安池 智一

1.化学反応の駆動力としての自由エネルギーについて理解する
2.化学反応速度に対する遷移状態理論の概要を理解する
3.典型的な化学反応のパターンに基づいて反応の分類ができるようになる
4.典型的な化学反応についてその反応の原理を理解する 検討中リストに追加

各回のテーマと放送内容

※テーマをクリックすると授業内容が表示されます。

第1回 序論:Alchemy to chemistry
人類がいかにして物質変化についての認識を深め、化学 という学問を成立させたかを概観し、化学反応論で議論すべきことの全体像をつかむ。
担当講師: 安池 智一 (放送大学准教授)
第2回 化学平衡と反応の駆動力
化学反応の駆動力の本質が、ギブズ自由エネルギー変化にあることを理解し、反応ギブズエネルギーと平衡定数の関係を導く。また、平衡近傍での系の自発的変化についてのルシャトリエの原理を理解する。
担当講師: 安池 智一 (放送大学准教授)
第3回 化学反応の速度
速度定数に対するアレニウスの式について学ぶ。ファントホッフの式と組み合わせることで反応の途中に現れる遷移状態の存在を導く。化学反応の理解には、熱力学的側面と速度論的側面の両者が重要であることを理解する。
担当講師: 安池 智一 (放送大学准教授)
第4回 酸塩基反応
酸塩基に対するブレンステッド・ローリーの定義、ルイスの定義を導入する。これらの酸塩基概念によって、従来の中和反応よりもより一般的な反応を酸塩基反応と捉え統一的な議論が可能となることを学ぶ。酸解離定数 pKa の表や HSAB 則の分類表を用いて、ある反応が進行するかどうかを判定できるようにする。
担当講師: 安池 智一 (放送大学准教授)
第5回 酸化還元反応
電子の授受過程として酸化還元反応を捉える。標準電極電位が物質の酸化力および還元力の指標であること、酸化還元反応がどちらに進むかは、半反応の標準電極電位の値から定量的に議論できることを学ぶ。また、酸化数の概念の導入によって、より広範な反応が酸化還元反応として理解できることを理解する。
担当講師: 安池 智一 (放送大学准教授)
第6回 分子軌道からみた化学反応
分子の電子状態が分子軌道でどのように表現されるかを復習し、分子間の相互作用において HOMO-LUMO 相互作用が重要となることを導く。HOMO, LUMO の形状や軌道エネルギーがどのように化学反応を支配するかを理解する。
担当講師: 安池 智一 (放送大学准教授)
第7回 有機化学1:炭素骨格の構築法
有機化合物の合成に重要なのは炭素骨格の構築である。本章では、イオン的な反応に基づく C-C 結合生成反応を学ぶ。
担当講師: 鈴木 啓介 (東京工業大学教授)
第8回 有機化学2:官能基変換
官能基は有機化合物の性質や反応性を特徴づけ、また、化合物の合成を行う上でも鍵となる。本章では、酸化度の観点から官能基を整理し、相互変換について学ぶ。
担当講師: 鈴木 啓介 (東京工業大学教授)
第9回 有機化学3:光学異性体を作り分ける
本章では、生体物質の関連で重要な分子不斉について学び、光学分割や不斉合成の基礎を解説する。
担当講師: 鈴木 啓介 (東京工業大学教授)
第10回 無機化学:金属錯体の反応
金属錯体と呼ばれる一群の化合物を HSAB 則に基づいて整理する。ルイス塩基である配位子の硬さによる中心金属の酸化数制御の原理を学び、それが生体内での電子伝達にも利用されていることを学ぶ。
担当講師: 安池 智一 (放送大学准教授)
第11回 電気化学:電池と酸化還元反応
化学反応は突き詰めると物質間の電子移動に帰着する。電極を通じた電子移動の制御によって化学反応が誘起できること、また逆に物質から電流が取り出せることを学ぶ。
担当講師: 安池 智一 (放送大学准教授)
第12回 エネルギー変換の化学
化学反応を通じて様々な形態のエネルギーを相互に変換可能であることを学ぶ。とくに、人工光合成を中心としたエネルギー変換過程における化学反応について現状を整理する。
担当講師: 安池 智一 (放送大学准教授)
第13回 触媒化学:人類を救った化学反応
窒素固定反応を題材として、速度式の取扱いと触媒反応の基礎を学ぶ。多段階反応における定常状態近似の有用性、逐次反応においては最も平衡から離れた素反応が律速段階となって全体の反応速度が決まることを学ぶ。
担当講師: 安池 智一 (放送大学准教授)
第14回 化学反応が支える生命:酵素の生化学
生体内においては、穏やかな条件下にありながら様々なタイプの化学反応が実現するのは酵素と呼ばれる生体触媒の存在による。酵素による反応制御について学び、生体内反応の特徴を理解する。
担当講師: 安池 智一 (放送大学准教授)
第15回 複雑な化学反応ネットワークの理解に向けて
開放系では非平衡定常状態として振動現象が現れる可能性があり、そのような律動の存在は生体リズムと関連して興味深い。化学反応ネットワークが示す典型的な振動系の性質について学び、振動を生み出すメカニズムの基礎を学ぶ。
担当講師: 安池 智一 (放送大学准教授)

放送メディア:

テレビ

放送時間:


2018年度 [第1学期] (水曜)
10時30分〜11時15分
2017年度 [第2学期] (金曜)
9時45分〜10時30分

単位認定試験 試験日・時限:

2018年度 [第1学期]
2018年7月29日 (日曜)
3時限 (11時35分~12時25分)

単位認定試験 試験日・時限:

2017年度 [第2学期]
2018年1月21日 (日曜)
1時限 (9時15分~10時05分)

開設年度:

2017年度

科目区分:

専門科目

科目コード:

1562800

単位数:

2単位
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