化学概論第一(クラス9)

「遠隔授業に関する情報」を参照

物質の構造やエネルギーを対象とする化学の基本的概念や原理を学ぶ。主題として、
1. 物質を構成する原子や分子の構造と電子配置について修得する
2. 化学結合の基礎を学び、物質や材料の成り立ちについて修得する
この2つを到達目標及びテーマとする。

量子論に基づいた原子構造や分子軌道法による化学結合の考えは、半導体の電子構造とバンド理論につながる基礎概念である。半導体材料や電子回路設計を扱う工学分野においても十分に理解しておくべき内容である。

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[教科書]「理工系学生のための化学基礎」(第7版) 野村浩康・川泉文男 共編 学術図書出版
[参考書]「FRESHMAN 化学」(第2版)浅野努・上野正勝・大賀恭 共著 学術図書出版
上記教科書の理解を補えるよう比較的易しく記述してある。

理数基礎科目である「化学概論第一」は専門を学ぶための基礎であると同時に、化学の基礎となる概念や理論を学習し、自然を理解するための最も基本的な考え方を学ぶものである。この学習を通して理工系の基礎的な能力を養い、学ぶ力を身につけることが望まれる。

授業予定(各項目の順番や時間配分の変更をする場合がある)
第1回:化学概論第一の講義内容と高校化学からの接続の説明
第2回:原子の構造 ― エネルギー量子と原子スペクトル
第3回:原子の構造 ― ボーアの水素原子モデル
第4回:原子の構造 ― パウリの排他律とフント則
第5回:原子の構造 ― 電子の波動性
第6回:原子の構造 ― シュレディンガー方程式
第7回:原子の構造 ― 電子配置と元素の周期律
第8回:原子の構造 ― 特性X線と元素の発見
第9回:化学結合 ― イオン化エネルギーと化学結合の種類
第10回:化学結合 ― 共有結合と分子軌道法の初歩
第11回:化学結合 ― 共有結合の方向性と混成軌道
第12回:化学結合 ― 分子の分極
第13回:化学結合 ― 物質のなりたち
第14回:化学概論第一のまとめ
第15回:現代社会の問題や技術革新に化学が果たす役割ー私の研究における化学
期末試験(統一試験を兼ねる)

この授業に限らないが、授業理解のためには自分で問題を解くことが必須である。そのため、講義以外に演習および宿題を課す。授業中にも演習を行うこともあるので予習・復習は欠かかさないこと。

毎回の出欠を、スマートフォン等を利用したクイズを実施して集計する。
講義で用いたスライド、クイズ、宿題、配布物などは授業関連Webページに掲載する。

授業の予習としてスライド予告版を参考にして教科書の対応箇所を読み, 復習として教科書の例題や演習問題や別途出題される演習問題を解き進める。疑問点を明確にしておき、授業時に質問する。
担当教員から紹介された参考書を読み進めて理解の助けとする。

(a) 評価方法:クイズやレポート、期末試験の結果をもとに評価する。
最終成績評価=(クイズ/レポート) : (期末試験の成績)=30:70である。
(b) 評価基準:
(1) 化学の基礎として、物理量の単位系を理解し換算できる。
(2) 量子論の基礎に基づいた原子の構造や電子の軌道について理解している。
(3) 化学結合の原理と分子の基本構造を理解している。

水曜日第5時限
その他の日時でも随時質問などに対応するが、あらかじめメールなどで連絡をしておいてほしい。
Google Classroomでのコメント、メールでの質問も受け付ける。

高等学校では物理で学んだ量子論、原子の構造が、物質を取り扱う化学の基礎となる概念であることをここで知ることになる。先人たちが, 失敗を重ねながらどのような実験をし, またそれらの結果からどのように理論や考え方を構築して行ったかを学んで欲しい。これらの基礎概念を学習することで、化学が単なる暗記モノではないことを理解してほしい。
人類は今, 環境, エネルギー問題をはじめ, 大きな課題に直面している。これらの問題は解決が困難であり, 複雑かつ深刻なものが多い。これらの問題を理解し解決していくには多角的な視点が必要である。その中でも実際に物質を扱う「化学」の視点はとりわけ重要である。ぜひこの講義で「化学の基礎」を学び, 多角的視点を持つ一助としてほしい。

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