東京理科大学　研究者情報データベース　

先端化学実験のシラバス情報

科目名称 Course title(Japanese)	先端化学実験	科目番号 Course number	72CHEXP202
科目名称（英語） Course title(English)	Experiment in Advanced Chemistry
授業名称 Class name	先端化学実験

教員名	坂井　教郎，郡司　天博，湯浅　真，板垣　昌幸，藤本　憲次郎，有光　晃二，四反田　功，酒井　健一，近藤　剛史，北村　尚斗，中山　泰生，山本　一樹，青木　大亮，石田　健人
Instructor

開講年度学期	2022年度後期
Year/Semester

曜日時限	木曜2限木曜3限木曜4限木曜5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	2.0	授業の主な実施形態 Main class format	対面授業/On-site class

概要 Descriptions	化学の各専門分野における実践的な実験を行い、1年次と2年次に履修した各専門科目、および3年次と4年次に履修する各専門科目の理解度向上に資する。この科目では、本学科で定めるポリシー「化学分野の基礎学力と、その上に立つ専門知識」を習得し、それをもとに「自ら課題を発見し、解決する能力」、「論理的・批判的に思考し、積極的に取り組むことのできる判断力・行動力」、「他者とコミュニケーションをとり、国際的な視野を持って活躍できる能力」ならびに「専門分野に応じたキャリアを形成し、自己を管理する能力」を養う。
目的 Objectives	化学の各分野における実践的な実験を経験することで、幅広い知識と技能を習得する。この科目で経験する実験はいずれも、卒業研究で行う内容に関連するものであり、専門的なキャリア形成の基盤となる。実験はグループで協力し行うため、コミュニケーション能力とチームワーク能力を身につけることもできる。
到達目標 Outcomes	１　化学の各専門分野における実践的な知識と技能を習得する。２　実験操作を安全に行い、正しい手法で物質の合成や物性の測定ができるようになる。３　実験ノートの作成を通じて、実験を適切に計画できるようになる。４　レポートの作成を通じて、実験事実や考察を適切に報告できるようになる。
履修上の注意 Course notes prerequisites	１　「化学実験」および「分析化学実験」を習得していること。２　白衣、安全メガネ、実験用シューズを着用すること。

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：　各回の実験内容を十分に予習し、実験ノート（目的・原理・操作・試薬の物性と危険性・結果の予想等を記載）を作成、提出すること。復習：　実験結果を解析・考察の上、レポートとして提出すること。
成績評価方法 Performance grading policy	平常点（45％）とレポートの成績（55％）で評価する。平常点は予習ノートの成績と実験態度（主体的かつ安全に実験を行うこと）により評価する。なお、すべてのレポートを期日までに提出しなければ、成績を評価しない。 [フィードバックの方法] 提出された実験ノートおよびレポートについて、適宜、講評する。また、実験中に行う試問について、理解度が不十分の場合には補足説明する。
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	実験テキストを配布する。

授業計画 Class plan	１　ガイダンス【対面授業】先端化学実験の進め方・履修上の注意点を説明する。また、安全教育を実施する。２　定常分極曲線の測定・サイクリックボルタンメトリー【対面授業】電気化学測定の基礎である定常分極曲線の測定法と、サイクリックボルタンメトリーの原理と測定法を学ぶ。３　リチウムイオン電池用電極材料の結晶構造と充放電特性　【対面授業】典型的な電極材料であるスピネル型酸化物の合成と充放電特性の評価を行う。また、化学的なリチウム脱離を行い、X線回折測定によりリチウム脱離による結晶構造の変化を調べる。４　結晶の対称性・点群　【対面授業】木製結晶モデル（樹脂製を使うこともある）およびデジタルツールを活用することで、三次元結晶の結晶系・対称性・点群を理解する。５　非イオン性界面活性剤によるエマルションの調製　【対面授業】非イオン性界面活性剤を乳化剤として添加することで、水中油滴（O/W）型のエマルションを調製する。また、三成分系相図の作成を通じて、乳化系と可溶化系の違いについても学習する。６　金属ポルフィリン錯体の合成とスペクトル測定　【対面授業】テトラフェニルポルフィリンの亜鉛錯体の合成および軸配位子の導入を行い、錯体合成の基礎を学ぶ。紫外可視吸収スペクトルや蛍光スペクトルの測定を行い、分子構造や電子状態について理解する。７　光反応性高分子の合成と光パターニング　【対面授業】ポリビニルアルコールと桂皮酸クロリドからポリ桂皮酸ビニルを合成する。さらに、[2+2]光二量化反応に伴うポリマーの溶解性変化を観測することにより、光二量化反応機構と高分子の溶解性変化について理解する。８　アセチルアセトナト亜鉛を触媒とするポリウレタンの合成　【対面授業】アセチルアセトナト亜鉛を酸化亜鉛とアセチルアセトンから合成し、融点測定と構造解析を行う。また、アセチルアセトナト亜鉛を触媒としてポリウレタンを合成し、反応速度定数を算出し、反応機構との関連を考察する。９　フェロセンの合成と構造解析　【対面授業】塩化鉄(II)とシクロペンタジエンからフェロセンを合成し、単離精製と構造解析を行なう。また、一連の実験を通して、有機合成化学における基本的な操作や、有機金属化合物の特徴について学ぶ。１０　分子軌道法　【対面授業】大規模分子へも比較的容易に拡張が可能な半経験的分子軌道法の一種である「MOPAC」を用い、分子の構造、振動状態、および電子状態を計算する手法を修得することを目的とする。１１　光触媒材料のセルフクリーニング性能試験　【対面授業】自然の太陽光を利用したセルフクリーニング性能を応用した光触媒製品が多数開発されている。光照射下で、酸化・還元作用によって汚染物質の分解・除去、脱臭、抗菌、セルフクリーニングなどの諸機能を発現する光触媒材料について学習する。１２　Auto CADによる実験器具製図法の習得および3Dプリンタによる器具作製　【対面授業】 AutoCADを使用する意義や活用法について理解する。実際にAutoCADを使用して製図する。また、3Dプリンタを用いて製図したものを造形することで、3D製図についての理解を深める。

授業計画
Class plan

１　ガイダンス【対面授業】
先端化学実験の進め方・履修上の注意点を説明する。
また、安全教育を実施する。

２　定常分極曲線の測定・サイクリックボルタンメトリー【対面授業】
電気化学測定の基礎である定常分極曲線の測定法と、サイクリックボルタンメトリーの原理と測定法を学ぶ。

３　リチウムイオン電池用電極材料の結晶構造と充放電特性　【対面授業】
典型的な電極材料であるスピネル型酸化物の合成と充放電特性の評価を行う。また、化学的なリチウム脱離を行い、X線回折測定によりリチウム脱離による結晶構造の変化を調べる。

４　結晶の対称性・点群　【対面授業】
木製結晶モデル（樹脂製を使うこともある）およびデジタルツールを活用することで、三次元結晶の結晶系・対称性・点群を理解する。

５　非イオン性界面活性剤によるエマルションの調製　【対面授業】
非イオン性界面活性剤を乳化剤として添加することで、水中油滴（O/W）型のエマルションを調製する。また、三成分系相図の作成を通じて、乳化系と可溶化系の違いについても学習する。

６　金属ポルフィリン錯体の合成とスペクトル測定　【対面授業】
テトラフェニルポルフィリンの亜鉛錯体の合成および軸配位子の導入を行い、錯体合成の基礎を学ぶ。紫外可視吸収スペクトルや蛍光スペクトルの測定を行い、分子構造や電子状態について理解する。

７　光反応性高分子の合成と光パターニング　【対面授業】
ポリビニルアルコールと桂皮酸クロリドからポリ桂皮酸ビニルを合成する。さらに、[2+2]光二量化反応に伴うポリマーの溶解性変化を観測することにより、光二量化反応機構と高分子の溶解性変化について理解する。

８　アセチルアセトナト亜鉛を触媒とするポリウレタンの合成　【対面授業】
アセチルアセトナト亜鉛を酸化亜鉛とアセチルアセトンから合成し、融点測定と構造解析を行う。また、アセチルアセトナト亜鉛を触媒としてポリウレタンを合成し、反応速度定数を算出し、反応機構との関連を考察する。

９　フェロセンの合成と構造解析　【対面授業】
塩化鉄(II)とシクロペンタジエンからフェロセンを合成し、単離精製と構造解析を行なう。また、一連の実験を通して、有機合成化学における基本的な操作や、有機金属化合物の特徴について学ぶ。

１０　分子軌道法　【対面授業】
大規模分子へも比較的容易に拡張が可能な半経験的分子軌道法の一種である「MOPAC」を用い、分子の構造、振動状態、および電子状態を計算する手法を修得することを目的とする。

１１　光触媒材料のセルフクリーニング性能試験　【対面授業】
自然の太陽光を利用したセルフクリーニング性能を応用した光触媒製品が多数開発されている。光照射下で、酸化・還元作用によって汚染物質の分解・除去、脱臭、抗菌、セルフクリーニングなどの諸機能を発現する光触媒材料について学習する。

１２　Auto CADによる実験器具製図法の習得および3Dプリンタによる器具作製　【対面授業】
AutoCADを使用する意義や活用法について理解する。実際にAutoCADを使用して製図する。また、3Dプリンタを用いて製図したものを造形することで、3D製図についての理解を深める。

教職課程 Teacher-training course
実務経験 Practical experience	-
教育用ソフトウェア Educational software	ChemBioOffice Ultra, Materials Studio, Gaussian09/Gaussian View, AutoCAD, MOPAC2016, Winmostar

備考 Remarks

9972419