環境触媒化学特論I(第8回/2022年6月9日)感想/質問/回答《21人出席・35人メール送信》
「光触媒がわかれば化学がわかる・化学がわかれば光触媒がわかる」と大胆なテーマでやる環境触媒化学特論I(おそらく環境物質科学専攻開講講義のうちで「化学」がはいっている2つのうちの1つ(もうひとつは「環境触媒化学特論II」))の最終年度の講義を受講していただきありがとうございました.光触媒だけではなく,化学の根幹である熱力学と速度論(動力学)のエッセンスをすこしでも伝えられたかなと思っています.おおくの受講生にとって「キラーカード」ということばが印象にのこったようです.「研究とはじぶんの主張に対するキラーカードをつぶすこと」というのはある意味で真理です.なお,「キラーカード」というのはわたしの造語で,論理学では「反証(contrary (counter) evidance)」であることをおわすれなく.では,みなさんがいい修士論文を完成されることを祈っています.
《K》 今回までの内容で,光反応は活性化エネルギーには依存しないことや反応速度式を導出するための考え方がわかりました.(基本的に光触媒反応をふくむ光反応は効率です.それは「光束(=速度)」をどれだけ効率よく利用するかが,反応の速度をきめているからです)
《唐澤 貴洋》 Today I learn the system kinetics of photocatalysts. Basing on [Based on] Langmuir adsorption and steady-state approximation we calculated the formula of reaction rate (r) and draw the curve line of it. After that we deduced the quantum efficiency r= lΦnkeh[e-h][S]/(keh[e-h][S]+kr)= lΦkehSKC/{kehSKC+kr(1+KC)}. According to that ,we can deduce 2 circumstances which behave like first-order kinetics and their differences.(【The lecture code is "pc20220609".】Photocatalytic reaction rates do not always follow the first-order kinetics.) ▼My question is does the kinetic can only be applied to one-layer adsorption because it uses Langmuir adsorption model. ▲The multilayer adsorption is rarely reported for the ordinary reaction systems.
《マクフライ》 Fickの法則を今日初めて知りました.拡散を考える上でとても分かり易い法則でした.(いやいや,「拡散」を化学反応とむすびつけるのがむずかしいのです)
《Sihao》 Thanks for today's lecture. About the relationship bettween rate of reaction and surface concentration, I need to study it carefully. I feel that my math foundation is not good, and it is difficult to understand today's content. Thanks to this class, I found my weakness.(I don't think it necessary to have mathematical sense for understanding the topic in the lecture) ▼Taking the direction of photocatalysis as an example, is it necessary to review a lot of basic chemical knowledge before starting research? ▲No, you should learn the basics when you find it difficult to interpret your reseacrh results.
《NT-D》 今日は,拡散の起こる仕組みについて学びました.文字を見て式を理解できたように感じたので自分では良かったと思いました.(いえいえ,拡散がおこるしくみじゃなくて,拡散方程式です)
《りん》 ヘンリーの法則が成り立つから反応が一定に見えると言うのはこじつけっぽく聞こえました.(せやろ) ▼被表面積[ママ]が大きいから反応速度が大きいのか,反応効率がいいから反応速度が大きいのかを見分けるにはどうすればいいですか. ▲比(=specific)表面積です...そんなの簡単じゃないです...ってはなしをこれからあとの講義でやります.
《けろっぴ》 今回の光触媒の内容はかなり難しかったです.普通の一次反応(orゼロ次反応)に光触媒の要素が入ることでここまで複雑になるとは思いませんでした.(せやろか)
《きゅうり》 通常,光触媒反応の速度は溶液中の濃度に依存しないものであるが,多くの論文では溶液中の濃度が光照射時間とともに減少している.これは吸着量が濃度に比例している場合と表面濃度が低く,かつ反応が早い時,濃度が0になるため,拡散が起こり,表面に到達した速度が反応速度になる場合が考えられる.これらは光強度の依存性によって区別される.(...って単なるまとめやんか.もとめているのは「なにをまなんだか」)
《コーカサスオーカブヌシ》 (《コメントは必須です...ということは,このメールでは出席あつかいにはなりません》)
《Kenny》 Today I learned steady state approximation, quantum efficiency. I used to think the reaction rate must be related with concentration, but now I understand that in some cases r is not proportional to c. I hope that the knowledge of quantum efficiency can be used in future research.(【The lecture code is "pc20220609".】You will use it in the future.)
《Alarm Clock》 Today we have calculated a formula for the reaction rate (r) and plotted it based on Langmuir adsorption and the steady state approximation.I think Langmuir adsorption is the study of gas adsorption on solid surfaces. First, the solid surface is extremely complex, with countless defects, ridges, corners, etc.; Secondly, the interaction between gas molecules and the surface is also diverse. Therefore, it is almost impossible to express the adsorption process of various gas-solid phases with one equation, for example, to find the quantitative relationship between the adsorption amount and the gas partial pressure. In order to simplify the complex problem, langmuir makes assumptions about the adsorption of gas-solid phase: the solid surface is simulated as a uniform small lattice, and the gas molecules are equivalent to small spheres, thereby establishing the adsorption isotherm. The practical application of this isotherm is also very limited. Most of the adsorptions are quite different from the experimental results, and can only fit individual adsorptions (such as the adsorption of N2 on the surface of molecular sieves). But the establishment process of this isothermal formula is extremely important and groundbreaking, that is, it gives a simple quantitative expression to the super complex system. 1.I think the first order reaction principle can observe this.(【The lecture code is "pc20220609".】Who are we? The reality is almost all the gas-solid and liquid-solid adsorptoin can be interpreted by using Langmuir isotherm, even if you think it difficult.)
《New bee》 Today we learnt how to calculate the efficiency of quantum, and I knew that the reaction rate must depend on concentration of substrate and why depend on it. And also the larger adsorbed substrate, the higher the activity.(Who are we?)
《Red》 I learned quantum efficiency today, which is the measure of the effectiveness of an imaging device to convert incident photons into electrons. And the reaction in Henry fashion, the reaction rate is proportional to the concentration of the reactant , and it is light-intensity dependence.(That's too simplified.)
《ぶぁーふぁ》 ほとんどの論文で濃度に比例してる形を取った反応速度のグラフがあるってことは,実験の濃度範囲が相当広かったことが示唆される.(なんでそうなるかな..)
《かなこ》 光触媒における非平衡な一次反応は化学反応でなく物理的作用により,拡散律速となる.そして反応速度が光強度に影響されないことがわかりました.(いやいや,「そういうこともある」ってことです)
《ごつもり共和国》 後半2つの質問が私には難問でした.次回からのadvanceな内容に戦々恐々です.(そうかな...ふつうにわかるかと)
《Sean》 In today's lecture, I learned about quantum efficiency, reaction order and the kinetics in photocatalytic reactions, and Fick's law of difussion.(That's just a summary, not a comment.) ▼My question is, my understanding is that it is useful to use Fick's law to describe the effect of surface area in liquid or gas photocatalytic reaction, but it is not so appropriate to use it in solid situation, is that correct? ▲Do you think nothing is transferred in the solids?
《8人っ子政策》 回を重ねるごとに光触媒について少しずつではあるが理解してきている.(さよかーーー)
《chocolate》 光触媒反応だけでなく段階的な反応においても,反応速度を考える際にどうしても化学反応式で表される部分のみを考えてしまっていたため,拡散律速などの考えも頭に入れておく必要があると感じました.(そうなんですよ,化学者はなんでもかんでも化学反応の「せい」にしようとするもんなぁ)
《瓜》 不均一反応の反応速度は固体(粒子)の比表面積に比例することがイメージできました.(いやいや,「不均一系光触媒反応」において「そんな場合もある」ってはなしです)
《Aditya》 I just know about the kinetics theory for photocatlytic reaction and it' s really different from the basic kinetics for general reaction. I also learned about the use of the steady-state approximation besides for the inorganic complex reaction. Because I already know how to calculate the kinetics of some inorganic complex reactions using steady-state approximation.(No, not limited to inorganic reactions.)
《亮平》 反応における濃度変化に影響するものがどのように影響するのかが分かりました.(...といいますと..)
《コリ栗の島8.0》 Thanks for today's lecture. I learned quantum efficiency today,in photocatalysis, the quantum efficiency is usually used to express the efficiency of photon utilization.(Yes, that's right.)
《ヌメロン》 反応の条件(酵素反応や光触媒反応)で濃度が比例する条件も異なることをおさえていきたい.(どうぞ.だけど「おさえる」だけではなーー)
《Xishan》 実習で量子効率を求める実験をしたことがあるが,測定後ソフトが自動で量子効率算出したため,あまり理解できていなかったが今回の講義で学ぶことができた.(ひえーーー.そんなソフトウェアがあるのか)
《黒猫ヤマト》 式は濃度に比例していないのに,実際は比例したようなグラフになる.この原因として表面吸着量が濃度によって決まっているから,表面に着いた瞬間反応する為に拡散速度に比例するからという2つの理由が考えられるということだった.そして拡散速度は表面積の大きさに比例するということを知った.グラフの形が拡散速度に関係している,という点が少し難しかった.(「グラフのかたちが拡散速度に関係している」って言ったっけ)
《Sさん》 今回の内容は式が多くて,非常に難しく感じた.(じぶんで誘導したら簡単です)
《そーめん》 今回の講義は特に難しかったので復習して次回の講義に備えたい(【講義コードは「pc20220609」です】で,復習しましたか,実際に)
《み》 光触媒について重要な理論を学びました.(理論というか「概念」だね) ▼物質の拡散についてなにかおすすめの本はありますか. ▲「ボール物理化学 第2版(下)」(化学同人/2016)ですね.798〜803ページにくわしく解説されています.残念ながら,この章はわたしが訳したものではないけどね.
《フロンターレ川崎》 今回は質問が難しかったです.(さよかー)
《にょ》 最後の方のクイズが難しかったです.拡散律速を考えは[ママ]必要があることを知りました.(化学者は反応ばっかりかんがえて,拡散のような物理過程をみおとすことが多いです)
《ねぎ》 Fickの法則について初めて聞きましたが,分かり易かったです.拡散速度が粒子の大きさだけに関係しているかもしれないというのがなるほど...と思いました.(せやろ)
《黒ヤギ》 Recently , my professor gave me an article for me to learn molecular photochemistry . Today's study gave me a good understanding of the content of quantum efficiency. I also learned about the mechanism of diffusion, and I feel that I have learned new knowledge.(To understand photochemistry, a concept of quantum efficiency is indispensable.)

《流し満貫》 Fickの法則は初めてききましたが授業でなんとなく理解できました.(「理解した」というのは「ひとに説明できる/納得させることができる」ことですので..)
《す》 光強度によって,拡散速度が変わり式の区別ができるということが分かったが,二つの式の違いがまだ理解しきれていない.(【講義コードは「pc20220609」です】反応によって速度がきまっているか,反応基質の拡散によって速度がきまっているかのちがいです)