更新：2008.9.19 |
|
| 物性化学II |
担当 吉村一良 中西和樹 |
| 講義内容 | |
| さまざまの有機および無機物質が示す物性、機能および現象(主に、電気伝導性、超伝導性、 磁性、相転移）を、化学結合の種類や形態、原子や分子の配列、配向やそれらの間の距離、 電子状態や電子相関、次元性等をパラメーターとして解説する。分子機能物質の物性および 物質開発の基礎を講義する。講義順は、以下に従わないことがある。 | |
| 講義予定 | |
|
１章．物性化学と結合、結合形態（さまざまの物質、現象、結合形態の例） ２章． 2-1 van der Waals結晶 van der Waals力 (分散効果、誘起効果、配向効果）、分子間ポテンシャルエネルギー、 結晶中の分子（原子）充填、 van der Waals半径（Pauling, Bondi） 2-2 水素結合 プロトン、水素原子、ハイドライド、水素結合と多形、水素結合距離、結合エネルギー 2-3 酸と塩基 Bronsted−Lowryのacid, base, pKa, pKb, Lewisのacid, base vs. Mullikenの electron donor, acceptor, PearsonのHSABと有機物、両性配位能 2-4 Hammettのσ ３章．イオン結晶 3-1 格子エネルギー Madelungエネルギー、Madelung定数と配位数、 岩塩型、塩化セシウム型、閃亜鉛鉱型、 ウルツ鉱型、Cu2O型、ホタル石型 3-2 最密構造（立方最密構造、面心立方（ｆｃｃ）、六方最密構造（ｈｃｐ）） 最密充填の隙間の種類、 ＮａＣｌ型、 Ｃ６０、 ＣｓＣｌ型、ＣｕＣｌ型、ＺｎＯ型、β-タングステン（Ａ１５）型とその例（おもに超伝導体） 3-3 反発エネルギーと格子エネルギー Born-Lande式、Born指数、圧縮率とBorn指数 3-4 Born-Haberサイクルと格子エネルギー 3-6 イオン半径 熱化学的イオン半径、イオン半径、配位数と結晶構造 ４章．共有結合結晶 4-1 混成（sp, sp2, sp3, sp3 d2） イオン性、 Paulingの電気陰性度、Mullikenの電気陰性度 4-2 結晶 ＩＶ属、ＩＩ−ＶＩ化合物、 ＩＩＩ−Ｖ化合物,充填率、解離エンタルピー、結合エネルギー、 共有結合＋vander Waals結合（黒鉛、黒燐、ボラジン、ポリアセチレン、（ＳＮ）x） 4-3 共有結合半径 ５章．電荷移動相互作用 5-1 Mulliken理論 電荷移動吸収エネルギーとイオン化電位、電子親和力、酸化還元電位、固体中での 電荷移動吸収エネルギー 5-2 電荷移動量とMcConnell, Hoffman, Metzger式 電子の非局在による効果、積層形態による効果、 イオン性-中性の判定図、organic metalの判定図 5-3 complex isomerism（錯体異性現象）とorganic metal 単変的錯体異性、互変的錯体異性、中性−イオン性相転移、ソリトン、ドメインウオール 5-3 partial charge transfer、混合原子価 電荷移動量と電気伝導性、 on-site Coulomb repulsion (U)と電気伝導性、Mott絶縁体と Mott criterion,Ｕに対する隣接分子の効果、分極性成分の効果 5-4 格子変形と電気伝導性 5-5平衡定数と安定化エネルギー Benesi-Hildebrand式 ６章．層状構造と層間化合物 6-1単体、黒鉛層間化合物、ハロゲン化金属、水酸化金属、遷移金属ダイカルコゲナイド 6-2層状化合物超伝導体、層間化合物超伝導体 ７章．金属電子論 7-1 tight-bindingモデル HOMO軌道、位相と波数ｋ，Bloch軌道、軌道エネルギー、バンド、Brillouin zone, 軌道の位相と軌道エネルギー分散,有効質量、正孔（ホール）と電子、フェルミ準位、 状態密度、フェルミ分布関数、化学ポテンシャル、次元性と状態密度、状態密度と物性 7-2 ３次元結晶 波動関数とｋ空間、エネルギーと等エネルギー面、フェルミ面、軌道の位相とエネルギー分散、 電気伝導度、移動度 7-3 nearly-free-electronモデル 周期格子による結晶ポテンシャル, ブラッグの回折条件、逆格子ベクトル、 還元ゾーンと拡張ゾーン ８章．金属の特性、半導体の特性 8-1 金属中の磁化率（Pauli常磁性） 8-2 熱電能 8-3電子比熱 8-4絶縁体、半導体の電気伝導性 ボルツマン分布関数、半導体特性 ９章．低次元金属 9-1 例； ＫＣＰ、（ＳＮ）ｘ、ＴＴＦ−ＴＣＮＱの結晶構造、電気伝導の異方性、 光スペクトル（プラズマ端）、熱電能、磁性、バンド充填、フェルミ面 9-2 低次元物質での金属ー絶縁体転移機構 密度応答関数、パイエルス転移 １０章．格子振動と結晶の熱的性質 10-1 アインシュタインの比熱式 10-2 アインシュタインの特性温度、Dulong-Petitの法則 10-3 格子振動 一次元単原子分散曲線、音波, 一次元２原子分散曲線、光学モード、音響モード三次元、 状態密度、phonon分散 10-4 音響型フォノンと比熱、デバイの比熱式 デバイ近似、デバイ温度、デバイ関数,金属の比熱、格子比熱と電子比熱 １１章．超伝導（概説） 半期の講義で、ほぼ１〜８章を行う（時には、９、１０章まで進むことがある）。 ９、１０、１１章については、大学院講義（特論、有機物性論）に引き継がれるが、 適宜１〜８章の中で概説する。 |
|
| 成績評価の方法 | |
| 期末試験と出席点の総合評価による | |
| 教科書 | |
| 「固体化学」田中勝久著 東京化学同人 2004年 3500円 ISBN:4-8079-0583-X | |
| 参考書 | |
|
「現代無機材料科学」足立吟也・南努 編著 化学同人(2007) 2800円 ISBN:978-4-7598-1074-5 |
|