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化学概論１

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令和２年度以降入学者 化学概論１
令和２年度以降入学者 化学概論１（物理学科学科専門科目）
教員名 木屋幸蔵
単位数    2 学年 1～4 開講区分 文理学部
科目群 コース科目
学期 前期 履修区分 選択
授業形態 対面授業
授業の形態 毎回（全15回）の【講義】（対面授業および各授業毎のCanvasLMS上での【演習】の提出）
Canvas LMSコースID・コース名称 U225311N8　2024化学概論１／化学概論１（物理学科学科専門科目）（木屋幸蔵・前・火1）
授業概要 理工系大学生に必要な物質の構造や性質に関する基礎知識を、高校の学習内容を随時確認しつつ、主に物理化学の側面から説明する。講義では量子化学の考え方なども取り入れて解説する他、様々な化学結合、結晶の構造についても解説する。
授業のねらい・到達目標 大学理工系学部における基礎教育レベルの『一般化学』を学習する。特に、化学の基本である電子を中心とした原子構造の捉え方を学んだ上で、分子その他の構成粒子による物質の成立過程を理解・説明できることを目的とする。（A-1-1）

なお，新カリキュラム（令和２年度以降の入学者）では，この科目は文理学部のディプロマポリシーDP1及びカリキュラムポリシーCP1に対応しています。
・学修から得られた豊かな知識と教養に基づいて，科学技術，とりわけ化学の果たす役割を説明することができる(A-1-1)。
授業の形式 講義、演習
授業の方法 （１）各回、対面授業を時間割通りの時刻に開始する。
（２）毎回の授業１週間前の火曜日午後6時までにCanvasLMS上で授業資料を公開するので、授業該当日までに参照し学習しておくこと。また授業はその授業資料をプロジェクターを用い解説・補足説明する形で進行する。
（３）毎回の課題研究（事後学習）として、CanvasLMS上でその回の【演習】の問題公開および提出指示をする。提出はCanvasLMS上で行い、その提出期限は該当する授業当日の午後11時00分とする。
履修条件 （１）理系大学受験レベルの三角関数・指数関数・微積分の計算知識は必須である。
（２）新年度、第1回授業までにCanvasLMSの登録をすること。また第1回授業において成績評価・授業の出席の仕方・毎回の学習方法を説明するので必ず参加すること。
授業計画
1 原子の構造と原子軌道の形　　電子の配置の仕方　　量子数の表し方　　フントの規則　　パウリの排他原理（A—1）
【事前学習】原子の構造・電子配置について高校の学習内容をもう一度確認する。 （2時間）
【事後学習】『演習』を提出する。 （2時間）
2 プランクの量子仮説　　アインシュタインの光量子仮説　　物質波の考え方　　ボーアの量子条件　　前期量子論での電子の運動とエネルギーの考え方　　ボーア半径（A—1）
【事前学習】授業資料中の式の変形・誘導を確認しておく。 （2時間）
【事後学習】『演習』を提出する。 （2時間）
3 元素の周期律と周期表　　色々な元素の電子配置　　同族元素とその性質　　遷移元素と典型元素　　物質量　　化学における濃度の表し方（ppm・質量パーセント濃度・モル濃度）（A—1）
【事前学習】授業資料を元に、様々な元素について各電子軌道へ入る順番を確認してみる。モルの考え方やモル濃度の計算方法について高校の学習内容をもう一度確認する。 （2時間）
【事後学習】『演習』を提出する。 （2時間）
4 化学結合の成り立ち（イオン結合・金属結合・ファンデルワールス力・水素結合・共有結合・配位結合）　　ＳＩ単位系　　単位換算のやり方（A—1）
【事前学習】物理学科・地球科学科で学習したＳＩ単位系の成り立ちを復習しておく。 （2時間）
【事後学習】『演習』を提出する。 （2時間）
5 イオン化エネルギー　　電子親和力　　電気陰性度　　分子の極性　　共有結合性・イオン結合性　　双極子モーメント　　結晶構造と単位格子の表し方（A—1）
【事前学習】分子式・イオン式・組成式の表し方について高校の学習内容をもう一度確認する。 （2時間）
【事後学習】『演習』を提出する。 （2時間）
6 金属結晶・イオン結晶・共有結合性結晶・分子性結晶　　面心立方格子・体心立方格子・六方最密充填　　充填率（A—1）
【事前学習】授業資料を元に構成粒子の配置の仕方の特徴を確認しておく。アボガドロ数・モル質量について高校の学習内容を復習しておく。 （2時間）
【事後学習】『演習』を提出する。 （2時間）
7 波動関数　　波の表し方　　古典論での波動方程式　　量子論の考え方　　シュレディンガーの波動方程式（演算子・波動関数・エネルギー固有値）　　井戸型ポテンシャル（A—1）
【事前学習】第1回・第2回の授業内容を復習しておく。 （2時間）
【事後学習】『演習』を提出する。 （2時間）
8 直交座標系と極座標系　　水素原子および水素類似原子・ヘリウムイオンの波動方程式・波動関数・エネルギー固有値（A—1）
【事前学習】第1回・第2回の授業内容を復習しておく。 （2時間）
【事後学習】『演習』を提出する。 （2時間）
9 ヘリウム原子・水素分子イオンの波動方程式・波動関数・エネルギー固有値　　有効核電荷　　しゃへい効果（A—1）
【事前学習】授業資料を確認しておく。 （2時間）
【事後学習】『演習』を提出する。 （2時間）
10 分子軌道の成立と表し方（LCAO近似）：分子軌道法の初歩　　結合性軌道と反結合性軌道の成立　　ポテンシャル曲線　　結合解離エネルギー　　水素分子の波動方程式・波動関数・エネルギー固有値　　　簡単な等核二原子分子・二原子イオンの分子軌道とエネルギーダイアグラム（A—1）
【事前学習】授業資料を確認しておく。 （2時間）
【事後学習】『演習』を提出する。 （2時間）
11 等核二原子分子にける分子軌道（σ結合とπ結合の成り立ち）　　Ｂ₂・Ｃ₂・Ｎ₂の分子軌道（エネルギーダイアグラムと結合次数）（A—1）
【事前学習】共有結合について第4回の授業内容および高校の学習内容をもう一度確認する。 （2時間）
【事後学習】『演習』を提出する。 （2時間）
12 異核二原子分子のエネルギーダイアグラムと結合次数　　オクテット則・原子価結合法（分子軌道法との比較）　　炭素原子の混成軌道　　炭化水素の成り立ち（σ結合とπ結合）（A—1）
【事前学習】有機化合物の構造式の表し方について高校の学習内容をもう一度確認する。 （2時間）
【事後学習】『演習』を提出する。 （2時間）
13 窒素原子・酸素原子の混成軌道　　多原子分子（NH₃・H₂O）中の結合　　原子価殻電子対反発理論（VSEPR理論）　　結合角　　分子の形（A—1）
【事前学習】CH₄・NH₃・H₂Oの結合角について高校の学習内容をもう一度確認する。 （2時間）
【事後学習】『演習』を提出する。 （2時間）
14 分子の色　　吸収スペクトル　　井戸型ポテンシャルの考え方（復習）　　分子分光学の基礎（A—1）
【事前学習】授業資料を元に「目に見える色」と「補色」の関係を理解しておく。 （2時間）
【事後学習】『演習』を提出する。 （2時間）
15 授業内試験とその解説
【事前学習】すべての『演習』を総復習する。 （2時間）
【事後学習】授業内試験で解答できなかった問題をもう一度調べ直す。 （2時間）
その他
教科書 『なし』
参考書 植田一正・梅本宏信・平川和貴・山田眞吉 『基礎から学ぶ　　大学の化学』 培風館 2011年 第1版
◎特に事前学習の際に役に立つと思います。
成績評価の方法及び基準 レポート:【演習】(10%)、授業内テスト(80%)、授業参画度:授業への参加状況(10%)
以下の場合は原則として成績の査定は行わない。（１）授業への参加回数・演習の提出回数が全授業回数の３/５に満たない場合　（２）毎回の演習の提出内容・レベルに著しく問題がある場合（剽窃・その他不正行為を含む）
オフィスアワー 授業終了後教室で質問を受け付けます。またメールによる質問も受け付けます。

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