2023年度/1AKB005001

【水1】生物物理化学1 <前期>

生命関連であってもすべての現象は化学反応の積み重ねで構築されている。これら現象の理解および予測のために必要な熱力学の基礎を解説する。すなわち，エンタルピー，エントロピー，ギブス ( 自由 ) エネルギー，平衡定数を中心に講義し，化学生命分野での熱力学の重要性について学習する科目である。

担当教員氏名

藤枝 伸宇

科目ナンバリング

AKBAGC21005-J1 (公大) / CAAGC2203-J1 (府大)

授業管轄部署

農学部

授業形態

講義

開講キャンパス

中百舌鳥

開講区分

週間授業

配当年次

2年 (公大) / 2年 (府大)

注意: 配当年次は学部・学科によって異なる場合があるので、UNIPAで確認してください。

単位数

2単位 (公大) / 2単位 (府大)

注意: 実際の単位数は学部・学科によって異なる場合があるので、必ずUNIPAで確認してください。

到達目標

生体物質や生命現象を物理化学的、特に熱力学の視点から理解するための基礎的能力（特に生化熱力学）を培うことにより、生命機能化学科の学部学生としての基盤を得る。「生物物理化学2」で学ぶより実践的な内容を深く理解するための基礎的な能力(以下３点)を培う。 1. 生命現象に影響する物理定数が説明できる。 2. 基本的な熱力学と生命現象を司る化学平衡論が説明できる。 3. 生命現象を化学で説明できる。

各授業回の説明

授業	授業内容	事前・事後の学習内容
第1回	ガイダンス（僕らはなぜ物理化学を学ぶのか？） 積分（積分概念＋微分方程式＋スターリングの公式+ガウス積分 )（教科書1章） 単一粒子の力学（教科書2章）	数学予習: 指数対数・微分積分 （教科書1.1-4） 講義予習: ニュートンの運動方程式（教科書2.4-7, 10） 物理量・単位と物理法則
第2回	複数粒子（気体運動論＋ボルツマン分布）（教科書2章）	数学予習: 微分（ネイピア数＋微分＋テイラー展開)（教科書1.9） 講義予習: 気体運動論（教科書2.8,11-12）
第3回	電子と光子（教科書2章） 仕事と熱 （教科書3章）	数学予習: 偏微分・全微分（教科書1.5） 電気・光子エネルギー（教科書2.13-15）
第4回	熱力学関数（教科書3章） エンタルピー（教科書3章）	講義予習: 熱力学系（教科書3.4-3.5）エンタルピー（教科書3.6-3.8） 講義予習: 予習分子量（教科書2章）
第5回	断熱過程（教科書3章） 熱から仕事（教科書4章）	講義予習: 断熱可逆膨張（教科書3.10）カルノーサイクル（教科書4.1-4.2）
第6回	エントロピー（教科書4章）	講義予習: エントロピー（教科書3.9+4.2-4.6）
第7回	中間試験	教科書1から4章をよく読みこみ、演習問題を解いておく。
第8回	中間試験解説 標準反応エントロピー	講義予習: エントロピー（教科書3.9+4.2-4.6）
第9回	熱力学基本式（教科書5章） 化学ポテンシャル（教科書5章）	講義予習: 新しいエネルギー（教科書5.1-5.5）
第10回	ヘンリーの法則ラウールの法則（教科書5章） 活量（教科書5章）	数学予習: マクローリン展開（教科書1章） 講義予習: ギブズエネルギーの圧力依存性（教科書5.7-5.8）
第11回	塩析と塩溶 化学平衡 （教科書7章）	講義予習: 平衡定数（教科書7.1-7.4）
第12回	混合のエントロピーと平衡定数（教科書7章） ルシャトリエの原理（教科書7章）	講義予習: 平衡定数（教科書7.1-7.4）
第13回	純溶媒の相平衡（教科書6章） 束一的性質（教科書6章）	講義予習: 束一的性質（教科書6.1-6.10）
第14回	緩衝能（教科書8章） 酸塩基反応の拡張（教科書8章）	講義予習: 酸塩基反応（教科書8）
第15回	期末試験	教科書1から7章をよく読みこみ、演習問題を解いておく。

成績評価方法

全4回の提出課題(40点、各回10点で、正解数および解答数で評価します。)と中間試験(30点)期末試験(30点)の点数をもって成績とします。すべての合計が60点以上であれば合格とします。C(合格)となるためには1-3の達成目標についての基本的な問題(授業中の演習問題や教科書章末問題)が解けることが必要である。

履修上の注意

講義の理解には予習・復習が必須です。各回、教科書の単元は必ず読んでから講義に臨んでください。特に簡単な数学的な処理が出てくるのでその予習をしましょう。また、必要な場合はポータルに予習教材をアップしますのでそちらをつかっても学習をお願いします。また、復習としては、教科書の章末問題に取り組むこと、必要に応じて復習教材をつかって毎回わからなかったところをはっきりさせることが重要です。かなり難易度の高い内容となりますので、予習復習の繰り返しが最終的に理解度を決めます。

教科書

たのしい物理化学1 化学熱力学・反応速度論　加納健司・山本雅博著　講談社サイエンティフィック

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参考文献

マッカーリ・サイモン物理化学（上・下）分子論的アプローチ　東京化学同人

オフィスアワー

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その他

(関連科目)生物物理化学2、構造生物学、酵素化学、有機化学2、化学A、化学B