化学概論第一(クラス10)

なし

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。

高校「化学基礎」「化学」「物理基礎」「物理」

高校「化学基礎」「化学」「物理基礎」「物理」

[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

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。
資料の配布などを行うため、受講者はあらかじめGoogle Classroomに登録しておくこと。

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:現代社会の問題や技術革新に化学が果たす役割
第3回:原子の構造 ― エネルギー量子と原子スペクトル
第4回:原子の構造 ― ボーアの水素原子モデル
第5回:原子の構造 ― パウリの排他律とフント則
第6回:原子の構造 ― 電子の波動性
第7回:原子の構造 ― シュレディンガー方程式
第8回:原子の構造 ― 電子配置と元素の周期律
第9回:原子の構造 ― 特性X線と元素の発見
第10回:化学結合 ― イオン化エネルギーと化学結合の種類
第11回:化学結合 ― 共有結合と分子軌道法の初歩
第12回:化学結合 ― 共有結合の方向性と混成軌道
第13回:化学結合 ― 分子の分極
第14回:化学結合 ― 物質のなりたち
第15回:化学概論第一のまとめ
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・ 復習は欠かさないこと。

(予習・復習等) 授業の予習として教科書を読み、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こと。 疑問点を明確にしておき、授業時に質問すること。担当教員から紹介された参考書・配布資料を読み進めて理解の助けとすること。

(a) 評価方法:小テストやレポート、期末試験の結果をもとに評価する。
最終成績評価=(小テスト/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。

火曜5限(授業後)
その他の時間については、Google Clasroomでの質問やコメント、メールでのアポイントメントが可能。

高等学校の物理で学んだ原子の構造や熱力学は、物質を取り扱う化学の基礎概念である。原子の存在を理解するに至った経緯やそれに続く量子論の誕生は、科学史としても大変興味深い。先人達の発想や、どのような実験を行い、それらの結果からどのように理論を構築して行ったかを学んで欲しい。また、これらの基礎概念を学習することで、化学が論理的に考える学問分野であることも理解して欲しい。 人類は今、環境やエネルギー問題など様々な課題に直面している。これらの問題は複雑かつ深刻なものが多く解決は容易ではない。これらの問題を理解し解決して行くには、実際に物質を扱う「化学」の視点はとりわけ重要である。この講義で「化学の基礎」を学び、物質に対する多角的視点を持つ一助として欲しい。

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