化学1‐B及び演習のシラバス情報

科目名称
Course title(Japanese)
化学1‐B及び演習 科目番号
Course number
72CHBAC102
科目名称(英語)
Course title(English)
Chemistry 1‐B with Exercises
授業名称
Class name
化学1‐B及び演習
教員名 藤本 憲次郎,板垣 昌幸,近藤 剛史,北村 尚斗,寺島 千晶,中山 泰生,相見 晃久,石橋 千晶,渡辺 日香里
Instructor
開講年度学期 2022年度 後期
Year/Semester
曜日時限 月曜2限 木曜1限
Class hours
開講学科
Department
理工学部 先端化学科
外国語のみの科目
(使用言語)
Course in only foreign
languages (languages)
-
単位
Course credit
3.0 授業の主な実施形態
Main class format
対面授業/On-site class
概要
Descriptions
学生は専門課程への導入の基礎として、一般化学(基礎化学)を勉強する。前期は物質の構造と状態、さらに化学反応の基礎を中心に勉強し、後期は原子および分子の構造、性質、化学結合等を主として勉強する。また、量子論の初歩的内容を理解する。さらに、学生は演習を通して大学の化学を学んで行くための基礎的概念を身につけられるようにする。特に、演習では、毎回、前回の内容についての小テストにより理解の程度を確かめる。
目的
Objectives
大学の化学と高校(受験)の化学とのギャップを埋めるのがこの講義の目的である。
さらに、本学科が定めるポリシーにおける専門知識の滋養、研究者・技術者の育成実現等のための物理化学・化学工学分野の選択科目の一つでもある。
到達目標
Outcomes
本学科が定めるポリシーの基礎学力の習得、研究者・技術者への実現等に向けて、物質の構造と状態、さらに化学反応の基礎、量子論の初歩、原子および分子の構造、性質、化学結合等を大学的な考え方で体系的に整理し、理解して、2年以降のこの分野の授業に付いていけるようになる。
履修上の注意
Course notes prerequisites
・充分な「予習(準備学習)」、「授業」を聞くこと、「復習」は、講義内容を理解し、説明できるようになるための前提条件である(予習と復習の総時間は授業の2倍の時間をかけることが求められている)。なお、高校学校の教科書を予習に役立てる等、常に基礎に立ち返って勉学する態度も大事である。 
・ノートを用意すること。ノートには、必要に応じて予め配られるプリント等を貼り付け、さらに板書等を書き写す余白を確保すること。これにより、分かり易い自分なりのオリジナルなノートを作成すること。
・予習(準備学習)では、教科書や必要に応じて事前に配布プリントを見た上で、高等学校で習った知識を復習し、教科書の当該箇所を熟読しておくこと。 
・授業中においては、板書を書き写し、説明を理解するように努めること。
・可能な限り当日の内に復習を行い、習ったことを体系的に理解しておくこと。例えば、プリント、板書した内容を見直すだけでなく、行間に含まれる内容を整理し、自分なりのオリジナルノートを作成すること。
・講義中の退席は認めない。講義中の食事禁止。講義の撮影、録音も禁止。
アクティブ・ラーニング科目
Teaching type(Active Learning)
課題に対する作文
Essay
- 小テストの実施
Quiz type test
ディベート・ディスカッション
Debate/Discussion
- グループワーク
Group work
-
プレゼンテーション
Presentation
- 反転授業
Flipped classroom
-
その他(自由記述)
Other(Describe)
-
準備学習・復習
Preparation and review
(準備学習)各回の授業前に「1時間程度」、教科書あるいは事前配布資料の対応する部分を読み、理解を深めておくこと。
(復習)各回の講義内容を「3時間程度」復習する。講義時に行う例題、演習で実施した問題を繰り返し解き、講義内容および計算法を理解すること。
成績評価方法
Performance grading
policy
{(進度の確認(100))+(到達度評価試験(100))+(演習の小テストの平均点(100))}÷ 3
注:上記の( )内の数値はその評価の重み。
【フィードバックの方法】
震度の確認、到達度評価試験、小テスト等の質問、解説等は、その後の授業内・授業後、オフィスアワー内での研究室等において対応する。
学修成果の評価
Evaluation of academic
achievement
・S:到達目標を十分に達成し、極めて優秀な成果を収めている
・A:到達目標を十分に達成している
・B:到達目標を達成している
・C:到達目標を最低限達成している
・D:到達目標を達成していない
・-:学修成果の評価を判断する要件を欠格している

・S:Achieved outcomes, excellent result
・A:Achieved outcomes, good result
・B:Achieved outcomes
・C:Minimally achieved outcomes
・D:Did not achieve outcomes
・-:Failed to meet even the minimal requirements for evaluation
教科書
Textbooks/Readings
・教科書を使用する場合は、MyKiTS(教科書販売サイト)から検索・購入可能ですので以下のURLにアクセスしてください。
https://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/
 
・Search and purchase the necessary textbooks from MyKiTS (textbook sales site) with the link below.
https://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/
参考書・その他資料
Reference and other materials
1.関 集三、千原秀昭、桐山良一、ポーリング 一般化学 (原著第3版) 上、岩波書店 (1974)、
2.白井道雄、実教理工学全書 物理化学 (改訂版)、実教出版 (1975)、
3.乾 利成、中原昭次、山内 脩、吉川要三郎、改訂 化学 - 物質の構造、性質および反応 -、化学同人 (1981)、
4.木下 實、岩本振武、阿部明廣、大島泰郎、ベッカー 一般化学 (上)、東京化学同人 (1983)、
5.杉森 彰、富田 功、Catch Up 大学の化学広義 - 高校化学とのかけはし -、裳華房 (2005)、
6.立屋敷哲、ゼロからはじめる化学、丸善 (2008)、

など、これらに限らず一般化学の本。
授業計画
Class plan
注意事項
演習は第1回から第14回の内容について、木曜2時限目に「化学2B の演習」と隔週で行う。

1① はじめに
化学1-Bについて、授業内容等を学習する。

1②~3 物質・原子のための基礎物理
本章の1②~3回目の授業において、化学1-Bに関係する物質・原子のための基礎物理を学習し、例題を交えて理解を深める。

1②(1)原子の構造
  (2)物体の運動
(3)ニュートンの運動の第二法則と運動方程式
(4)エネルギー
(5)線運動(直線運動)と円運動(回転運動)
原子の構造、等速度運動、等加速度運動、運動の第二法則、運動方程式、エネルギー、エネルギー保存の法則、円運動(回転運動)、線運動と円運動等。
(復習での着目点)原子の構造で使用される力学的運動、エネルギー等について理解を深める。

2 (6)点電荷とクーロンの法則
  (7)電場(電界)と電位
  (8)重力場と電場の比較
点電荷、クーロンの法則、クーロン力、クーロンエネルギー、電場(電界)、電位、電位差、重力場と電場の比較等。
(復習での着目点)原子の構造等で使用される電荷、クーロン力、クーロンエネルギー、電場等について理解を深める。

3 (9)波動(波)
(10)波動の表し方,波動の式および用語
(11)定常波
波動(波)、波動の種類と特徴、波動の表し方,波動の式および用語、重ね合わせの原理、干渉、反射、定常波等。
(復習での着目点)原子の構造等で波動の表し方、波動の式、定常波等について理解を深める。

4~6 物質の構造
本章の4~6回目の授業において、物質についての基本的な定義、分類、構造等、さらにはその中の原子の素粒子である電子や陽子、電子の電荷、原子核等の発見につながる実験等について学習し、例題を交えて理解を深める。

4 (1)原子,元素および単体とは...
  (2)原子の構造
  (3)単体,化合物,混合物とは...
  (4)分子の構造
原子の構造、原子番号・質量数・元素記号、同位体・原子量、単体・同素体、分子の構造、分子、化合物、混合物、イオン等。
(復習での着目点)上記のキーワード等を理解を深める。

5 (5)電子の発見
真空放電、陰極線、熱電子の発生・加速、トムソンの実験、電子の比電荷、荷電粒子の運動等。
(復習での着目点)トムソンの実験を通して電子の発見、電子の比電荷等の理解を深める。

6 (6)電子の電荷の決定
  (7)陽極線と陽子
  (8)原子核の発見
ミリカンの油滴実験、電子の電気量(素電荷)、電子の質量、陽極線、陽子の質量、ラザフォードの実験、有核原子模型等。
を深める。ミリカンの油滴実験を通して電子の電気量、ラザフォードの実験を通して原子核の発見等の理解を深める。

7、9~12 原子の構造
本章の7、9~12回目の授業において、原子の構造を粒子性と波動性(二重性)、水素原子のスペクトルとエネルギー準位、水素原子のボーア模型等の例から検討し、最終的に量子力学(量子化学)に基づいた体系の基礎について学習する。また、例題を交えて理解を深める。

7 (1)はじめに
  (2)粒子性と波動性:光,X線,電子等を例に
原子の構造、量子力学(量子化学)、粒子性と波動性(二重性)、光電効果、ブラックの反射条件、コンプトン散乱、ドブロイの仮説、物質波、電子波等。
(復習での着目点)光,X線,電子等の粒子性と波動性について理解を深める。

8 当該授業の前半部分;1②~7回目までの授業内容について理解を深める。
(準備学習)1②~7回目までの授業についてのプリント、板書き、例題等をまとめたオリジナルなノートを十分に理解、復習し、進度の確認のため、学習する。[この場合は1時間程度ではなく、十分に学習して万全を期すこと]

9 (3)原子スペクトルとエネルギー準位
  (4)水素原子のスペクトルとエネルギー準位
原子スペクトル、エネルギー準位、励起、水素原子のスペクトル・スペクトル系列、水素原子のエネルギー準位、リュードベリ式と定数等。
(復習での着目点)水素原子のスペクトル系列、水素原子のエネルギー準位、リュードベリ式と定数等の理解を深める。

10 (5)水素原子のボーア模型
水素原子のボーア模型、定常状態条件、量子条件、振動数条件、ボーア半径、定常波、水素原子のエネルギー準位、イオン化エネルギー、9と10のまとめ等。
(復習での着目点)水素原子のボーア模型とその意義の理解を深める。さらに、前回の授業9と今回の授業10との関連性も理解する。

11 (6)量子論
   (7)電子の粒子性と波動性(ドブロイ波)
   (8)ハイゼンベルグの不確定性原理
   (9)電子の存在確率
量子論、量子力学(量子化学)、電子の粒子性と波動性(ドブロイ波)、ハイゼンベルグの不確定性原理、存在確率(電子雲)等。
(復習での着目点)電子の粒子性と波動性(ドブロイ波)、ハイゼンベルグの不確定性原理、電子の存在確率等に関する基礎(初歩的な内容)を理解する。

12 (10)シュレディンガーの波動方程式
波動関数、シュレディンガーの波動方程式、井戸型ポテンシャル、エネルギー準位,波動関数、確率密度分布、水素類似原子の波動関数、量子数、多電子電子系と有効核電荷等。
(復習での着目点)一次元のシュレディンガーの波動方程式に関する基礎(初歩的な内容)を理解する。

13~14 原子の性質
本章の13~14回目の授業において、原子の性質の周期性や化学結合性の本質を理解するために先ず原子中の電子の振る舞い(電子配置等)を学習し、そしてそれに基づく原子の周期性(周期律や元素周期表の特徴)、さらにイオン化エネルギー、電子親和力、電気陰性度等について学習、理解する。また、例題を交えて理解を深める。

13 (1)量子数
   (2)電子配置とパウリの排他律・フントの規則
   (3)X線スペクトルとモーズリーの法則
   (4)元素周期表
量子数、主量子数、方位量子数、磁気量子数、スピン量子数、原子の電子配置、パウリの排他律、フントの規則、モーズリーの法則、特性X線、(元素)周期表、周期表からの元素の性質の一般的特徴、周期表に見られる傾向等。
(復習での着目点)量子数、電子配置、パウリの排他律、フントの規則等を理解し、周期表からの元素の性質の一般的特徴、周期表に見られる傾向等の理解を深める。

14 (5)イオン化エネルギーと電子親和力
   (6)マリケンの電気陰性度とポーリングの電気陰性度
   (7)原子半径とイオン半径
イオン化エネルギー、電子親和力、電気陰性度、原子半径、イオン半径、有効核電荷等。
(復習での着目点)イオン化エネルギー、電子親和力、電気陰性度、原子半径、イオン半径等の定義、それらの周期性および有効核電荷の影響等の理解を深める。

15 到達度評価
当該授業の後半部分;9~14回目までの授業の内容について、当該授業における到達度を到達度を到達度評価試験により確認する。その後、授業として当該授業科目の内容の総括を行う。
教職課程
Teacher-training course
実務経験
Practical experience
藤本:国立研究所(現在の国⽴研究開発法人)において研究員(無機化学・材料化学)の実務経験 
教育用ソフトウェア
Educational software
-
備考
Remarks
講義:藤本が担当
演習:板垣、寺島、中山、藤本、北村、近藤、相見、石橋、渡辺の9名が担当(同じ内容で9クラスに分けて行う)
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