| 1 物質の三態と材料 1 |
| 1.1 物質の三態と材料 1 |
| 1.1.1 現代社会を支える三大材料 1 |
| 1.1.2 物質の変態の実際 3 |
| 1.2 結晶性固体の構造 5 |
| 1.2.1 結晶の構造 5 |
| 1.2.2 X線回折 7 |
| 1.2.3 単結晶と多結晶―材料としての多結晶固体 9 |
| 1.3 非晶性固体 12 |
| 1.3.1 非晶性固体の生成と構造 12 |
| 1.3.2 結晶性固体と対比した非晶性固体の状態変化 16 |
| 1.3.3 結晶性固体と非晶性固体の微視的そして巨視的構造 18 |
| 1.4 固体や液体に見られる状態変化の多様性 19 |
| 1.4.1 固体の相転移 19 |
| 1.4.2 液晶 19 |
| 1.4.3 ゴム 23 |
| 【コラム】99.99999999％の高純度シリコン単結晶の誕生 11 |
| 生体と液晶 22 |
| 章末問題 27 |
| 2 化学結合と分子間に働く弱い力 29 |
| 2.1 物質の成り立ち 29 |
| 2.2 原子の構造と元素周期律 31 |
| 2.2.1 原子の構造 31 |
| 2.2.2 原子内の電子配置 32 |
| 2.2.3 イオン化エネルギーと元素周期律 37 |
| 2.3 共有結合 39 |
| 2.3.1 共有結合とは 39 |
| 2.3.2 共有結合エネルギー 40 |
| 2.3.3 分子の形を決める共有結合の方向性と混成軌道 41 |
| 2.3.4 σ結合とπ結合 44 |
| 2.3.5 電気陰性度による共有結合の判定 45 |
| 2.3.6 双極子モーメント 46 |
| 2.3.7 網目構造の共有結合性物質 47 |
| 2.4 イオン結合 48 |
| 2.4.1 イオン 48 |
| 2.4.2 陽イオンへの変化 48 |
| 2.4.3 陰イオンへの変化 48 |
| 2.4.4 イオン結合とは 49 |
| 2.4.5 結合エネルギーとイオン結合性 49 |
| 2.4.6 イオン結晶 50 |
| 2.5 金属結合 50 |
| 2.5.1 自由電子 50 |
| 2.5.2 金属の輝き 51 |
| 2.5.3 導電性と伝熱性 51 |
| 2.5.4 金属の柔軟性 51 |
| 2.5.5 結合エネルギー 51 |
| 2.6 分子間に働く弱い力 52 |
| 2.6.1 分子間力とは 52 |
| 2.6.2 分子間力の種類 52 |
| 2.6.3 誘起双極子と瞬間双極子 53 |
| 2.6.4 イオン-双極子相互作用 53 |
| 2.6.5 双極子-双極子相互作用 53 |
| 2.6.6 水素結合 53 |
| 2.6.7 イオン-誘起双極子相互作用と双極子-誘起双極子相互作用 54 |
| 2.6.8 ファンデルワールス力 54 |
| 2.7 水の科学 55 |
| 2.7.1 水の特異性 55 |
| 2.7.2 氷の構造 55 |
| 2.7.3 水の構造 56 |
| 2.7.4 疎水性相互作用 57 |
| 【コラム】ラザフォードの実験 33 |
| ネオンサイン 34 |
| 界面活性剤 57 |
| 章末問題 58 |
| 3 物質の状態変化と固体の構造 61 |
| 3.1 相律と状態図 61 |
| 3.1.1 相律 61 |
| 3.1.2 一成分系状態図 62 |
| 3.2 状態の熱力学的変化 64 |
| 3.2.1 平衡状態図と熱力学的変化 64 |
| 3.2.2 相転移現象 65 |
| 3.3 複数成分系の状態図 67 |
| 3.3.1 二成分系状態図 67 |
| 3.3.2 三成分系状態図 74 |
| 3.4 固体の原子配列と結晶構造 77 |
| 3.4.1 基本となる結晶構造 77 |
| 3.4.2 イオン半径と配位数 80 |
| 3.4.3 イオン結晶における構造決定の法則と間隙 83 |
| 3.4.4 結晶方位と結晶面 84 |
| 3.4.5 代表的な結晶構造 87 |
| 3.5 結晶性固体の不完全性と内部構造 94 |
| 3.5.1 結晶性固体の不完全性 94 |
| 3.5.2 点欠陥 94 |
| 3.5.3 線欠陥 98 |
| 3.5.4 面欠陥 100 |
| 3.5.5 バルク欠陥 104 |
| 【コラム】陽イオン/陰イオン半径比の求め方 82 |
| クレーガー-ビンクの表記法 97 |
| 参考図書 104 |
| 章末問題 105 |
| 4 物質の電気的,磁気的性質 109 |
| 4.1 物質の電気伝導と磁性 109 |
| 4.1.1 物質の電気伝導 109 |
| 4.1.2 物質の磁性と超伝導 113 |
| 4.2 金属,合金の電磁特性 118 |
| 4.2.1 金属,合金の電気伝導 118 |
| 4.2.2 金属,合金の超伝導 122 |
| 4.2.3 金属,合金の磁性 124 |
| 4.3 絶縁体と半導体の電気特性 128 |
| 4.3.1 絶縁体の誘電特性 128 |
| 4.3.2 半導体の電気特性 133 |
| 4.3.3 半導体デバイス 138 |
| 4.4 最近注目されている非晶質(アモルファス)材料 142 |
| 【コラム】セラミックスの高温超伝導体 125 |
| 磁性材料の工業上の応用 129 |
| ワイドギャップ半導体―高温に耐えるデバイスから短波長発光素子まで 142 |
| 参考図書 144 |
| 章末問題 145 |
| 5 材料の力学的性質と信頼性保証 149 |
| 5.1 材料の力学的性質とは 149 |
| 5.2 金属系材料の機械的性質 150 |
| 5.2.1 材料の応力-ひずみ曲線 150 |
| 5.2.2 降伏条件 153 |
| 5.2.3 材料の強度向上法 154 |
| 5.2.4 鋼の熱処理 157 |
| 5.2.5 材料特性の簡易評価方法 162 |
| 5.3 構造用セラミックスの強度特性 169 |
| 5.3.1 構造用セラミックス 169 |
| 5.3.2 平滑材の強度特性 170 |
| 5.3.3 破壊靱性値 175 |
| 5.3.4 亀裂材の強度特性 177 |
| 5.4 材料の破壊特性 178 |
| 5.4.1 材料の破壊様式 178 |
| 5.4.2 亀裂材の強度,破壊靱性および寿命予測 185 |
| 【コラム】重大事故からの教訓 168 |
| もろさの克服 170 |
| 堤防の破壊確率 174 |
| 使用中に亀裂が発生したら? 190 |
| 余寿命の評価例 192 |
| 【解説】よく使われる応力拡大係数の例 193 |
| 参考図書 194 |
| 章末問題 194 |
| 付録 195 |
| 表1 SI基本単位 195 |
| 表2 SI接頭語 195 |
| 表3 SI組立単位 196 |
| 表4 SIと併用される単位 196 |
| 表5 そのほかの単位 196 |
| 表6 圧力単位の換算 197 |
| 表7 エネルギー単位の換算 197 |
| 表8 原子の電子配置 198 |
| 索引 201 |
