化学結合と構造

Google Classroomを使用します。クラスコード:3inmsybn

(a) 主題
現在の物質文明において、我々は様々な物質を利用し役立てている。それぞれの物質は種々の化学結合から成り立っており、そこでは原子やイオンの結びつきに電子が重要な役割を果たしている。このような化学結合を「量子論」という概念を土台として理解することにより、その性質を定量的に説明し、予測することができるようになる。このような量子論に立脚した化学結合の概念は現代の物質科学の基礎となっている。この授業の前半では、物質中の電子の振る舞いに着目し、化学結合の本質について考えることにする。
後半の一部の回では、現在のエネルギー問題に関連し、その基礎となる知識を得るため、核エネルギーや電池の化学を扱う。

(b) 達成目標
物質を構成する原子の構造、分子を構成する化学結合の原理を理解する。

高等学校の物理、化学を履修しておくことが望ましい。

高等学校の物理、化学を履修しておくことが望ましい。

教科書:学術図書「化学 物質エネルギー環境」 浅野・荒川・菊川 共著

理数基礎科目である「化学結合と構造」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、一部の内容を変更をする場合があります。)
第1回:本授業ガイダンス、講義内容
第2回:原子の構造、原子スペクトル
第3回:ボーアの水素原子モデル
第4回:電子の波動性, ド・ブロイ波
第5回:水素原子の原子軌道
第6回:原子の電子配置
第7回:元素の周期律
第8回:イオン化エネルギーと電子親和力
第9回:イオン結合
第10回:共有結合と分子軌道法
第11回:混成軌道
第12回:分子の分極、その他の結合
第13回:原子核反応と核エネルギー
第14回:電気化学
第15回:電池の化学
期末試験

講義以外に演習あるいは宿題を課す。
授業中にも演習を行うこともある。

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。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:小テストやレポート, 期末試験の結果をもとに評価する。
(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こと。
(2)物質の構造を理解するために, 量子論の基礎, 原子の構造, 化学結合の原理やそれにもとづいて分子の構造を理解していること。

金曜7限の授業後にお願いします。

現代では一つの技術の発展には様々な分野が関わり合っている。そこでは化学の寄与も重要である。例えば電気電子系、機械系ならば、新しい電子機器や装置を開発するために物質や材料に関する正しい知識を持つことが必要である。またエネルギー工学の分野では熱力学の知識は欠かせない。ほかにも環境、食糧、医療など我々が直面する諸問題において化学の果たすべき役割は大きい。これからの人間社会をより豊かで安全なものにするためにも学生諸君(化学以外の分野に進むとしても)一人一人が化学の知識を備えておくことは大切である。将来各自の分野を通してエネルギーや環境などの問題の解決に何らかの形で関与することがあるかもしれない。そのような局面におかれても正しい考え方ができるよう化学の基礎を身につけておいていただきたい。

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