Web Syllabus(講義概要)
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物質化学概論
英文名 Introduction to Material Chemistry
科目概要 化学科 1年 3群科目 必修 2単位 前期 15 コマ 講義 週1コマ 火3限
科目責任者 弓削 秀隆、長谷川 真士
担当者 弓削 秀隆長谷川 真士
備考 科目ナンバリング:SC301-Ch12

教員免許取得のための必修科目

科目 教科に関する専門的事項(中・高 理科)
施行規則に定める科目区分
  • 化学

授業の目的

高校化学の内容の確認と大学での化学を学んでいくための基礎事項の充実を図る。特に高校では定性的にしか学んでいない事項についても、定量的な方法を用いることによって理解を深めることを目的とする。

DPとの関連

SC1SC2

教育内容

無機化合物、有機化合物の構造と性質の初歩的理解に必須の結合論を学び、酸と塩基について定量的な方法によって理解を深める。有機化合物の中でも基礎的な炭化水素について構造と性質を概説する。

教育方法

教科書とプリントまたはGoogle Classroom 上の資料を用いて講義を展開する。

授業内容

項目 内容 担当者
1 原子構造と周期表 原子の構造をもとに周期表を概観する。 弓削 秀隆
2 分子構造と結合(1) オクテット則に基づいたルイス構造の描写について解説する。 弓削 秀隆
3 分子構造と結合(2) 共鳴を用いたルイス構造と各極限構造における形式電荷およびVSEPRモデルに基づいた分子の形の推定について解説する。 弓削 秀隆
4 分子構造と結合(3) 熱力学的実測値に基づいたポーリングの電気陰性度の定義について解説する。電気陰性度の応用例として、ケテラーの三角形を用いた二元系化合物の結合の種類(共有結合/イオン結合/金属結合)の予測、化合物を構成する各原子の酸化数の見積について解説する。 弓削 秀隆
5 酸と塩基(1) 酸と塩基についての基本概念であるアレニウス、ブレンステッド・ローリー、ルイスの酸・塩基の定義について解説する。 弓削 秀隆
6 酸と塩基(2) オキソ酸の強さと共鳴、ポーリングの規則とその適用について、化学反応とルイス酸、塩基の関係、酸・塩基のかたさ、やわらかさについて解説する。 弓削 秀隆
7 単純な固体の構造 結晶における単位格子と最密充填、金属の原子半径およびイオン半径について解説する。 弓削 秀隆
8 有機化合物の結合と構造1 有機化合物の結合と構造について解説する。形式電荷や共鳴構造式の書き方について解説する。 長谷川 真士
9 有機化合物の結合と構造2 アルカンやカルボカチオン、カルボアニオン、ラジカルの構造と性質について解説する。化学構造式から実際の構造がイメージできるように解説する。 長谷川 真士
10 有機化合物の結合と構造3 原子軌道の混成(sp、sp²、sp³)**の概念について解説する。混成状態と分子形状、結合角との関係を理解し、有機分子の構造を合理的に説明する基礎を身につける。 長谷川 真士
11 有機分子の表記法 有機分子の構造を表すための基本的な表記法について学ぶ。線結合構造式を用いて、分子骨格や官能基を簡潔かつ正確に記述する方法を身につける。 長谷川 真士
12 共鳴構造と電子の動き 有機分子における共鳴構造の考え方について学ぶ。
共鳴による電子の非局在化を理解し、電子の動きを巻き矢印で記述する方法を身につける。
長谷川 真士
13 有機化合物の酸塩基 有機化合物における酸・塩基の概念について学ぶ。共役塩基の安定性に着目し、分子構造や置換基効果が酸性度に与える影響を議論する。 長谷川 真士
14 アルカン、ハロアルカンの命名と構造 アルカンおよびハロアルカンの体系名(IUPAC命名法)について学ぶ。分子構造と名称の対応関係を理解し、名称から正確な構造を描けるようにする。
アルカンの構造と結合の回転について学ぶ。Newman投影図を用いて、分子の配座と安定性の関係を理解する
長谷川 真士
15 まとめ 全体の確認と復習 弓削 秀隆
長谷川 真士
No. 1
項目
原子構造と周期表
内容
原子の構造をもとに周期表を概観する。
担当者
弓削 秀隆
No. 2
項目
分子構造と結合(1)
内容
オクテット則に基づいたルイス構造の描写について解説する。
担当者
弓削 秀隆
No. 3
項目
分子構造と結合(2)
内容
共鳴を用いたルイス構造と各極限構造における形式電荷およびVSEPRモデルに基づいた分子の形の推定について解説する。
担当者
弓削 秀隆
No. 4
項目
分子構造と結合(3)
内容
熱力学的実測値に基づいたポーリングの電気陰性度の定義について解説する。電気陰性度の応用例として、ケテラーの三角形を用いた二元系化合物の結合の種類(共有結合/イオン結合/金属結合)の予測、化合物を構成する各原子の酸化数の見積について解説する。
担当者
弓削 秀隆
No. 5
項目
酸と塩基(1)
内容
酸と塩基についての基本概念であるアレニウス、ブレンステッド・ローリー、ルイスの酸・塩基の定義について解説する。
担当者
弓削 秀隆
No. 6
項目
酸と塩基(2)
内容
オキソ酸の強さと共鳴、ポーリングの規則とその適用について、化学反応とルイス酸、塩基の関係、酸・塩基のかたさ、やわらかさについて解説する。
担当者
弓削 秀隆
No. 7
項目
単純な固体の構造
内容
結晶における単位格子と最密充填、金属の原子半径およびイオン半径について解説する。
担当者
弓削 秀隆
No. 8
項目
有機化合物の結合と構造1
内容
有機化合物の結合と構造について解説する。形式電荷や共鳴構造式の書き方について解説する。
担当者
長谷川 真士
No. 9
項目
有機化合物の結合と構造2
内容
アルカンやカルボカチオン、カルボアニオン、ラジカルの構造と性質について解説する。化学構造式から実際の構造がイメージできるように解説する。
担当者
長谷川 真士
No. 10
項目
有機化合物の結合と構造3
内容
原子軌道の混成(sp、sp²、sp³)**の概念について解説する。混成状態と分子形状、結合角との関係を理解し、有機分子の構造を合理的に説明する基礎を身につける。
担当者
長谷川 真士
No. 11
項目
有機分子の表記法
内容
有機分子の構造を表すための基本的な表記法について学ぶ。線結合構造式を用いて、分子骨格や官能基を簡潔かつ正確に記述する方法を身につける。
担当者
長谷川 真士
No. 12
項目
共鳴構造と電子の動き
内容
有機分子における共鳴構造の考え方について学ぶ。
共鳴による電子の非局在化を理解し、電子の動きを巻き矢印で記述する方法を身につける。
担当者
長谷川 真士
No. 13
項目
有機化合物の酸塩基
内容
有機化合物における酸・塩基の概念について学ぶ。共役塩基の安定性に着目し、分子構造や置換基効果が酸性度に与える影響を議論する。
担当者
長谷川 真士
No. 14
項目
アルカン、ハロアルカンの命名と構造
内容
アルカンおよびハロアルカンの体系名(IUPAC命名法)について学ぶ。分子構造と名称の対応関係を理解し、名称から正確な構造を描けるようにする。
アルカンの構造と結合の回転について学ぶ。Newman投影図を用いて、分子の配座と安定性の関係を理解する
担当者
長谷川 真士
No. 15
項目
まとめ
内容
全体の確認と復習
担当者
弓削 秀隆
長谷川 真士

到達目標

物質の構造、性質の理解に必須な結合論の初歩について理解し、酸と塩基について定量的な扱いができるようになること。
結合論をもとに、炭化水素の構造と性質を理解し、単純な固体の構造の記述について把握すること。

評価基準

中間試験(弓削担当分;50%)、期末試験(長谷川担当分;50%)による総合的評価。

準備学習(予習・復習)

【授業時間外に必要な学習時間:1 コマあたり4 時間】
高校化学での履修内容を十分把握して、あいまいな点は高校の教科書で確認しておくこと。(1 時間)前回の内容を教科書の演習問題や授業中配布された練習問題を解いて確実に理解すること(3 時間)。

実務経験のある教員情報

該当しない

関連科目

無機化学Ⅰ、無機化学Ⅱ、有機化学Ⅰ、有機化学Ⅱ

その他

高校の「化学基礎」「化学」の関連事項はマスターできていることを前提に話が進んでいきます。理解が曖昧な場合は、高校の教科書を開いて、再確認しながら学習を進めて下さい。「化学」未履修者は事前に相談して下さい。定期試験に関連した演習問題とその解説をGoogle Classroom 上に掲載し、各自に講義内容を再認識してもらう形でフィードバックを行います。

教材

種別 書名 著者・編者 発行所
教科書 <弓削担当分>
シュライバー・アトキンス無機化学 (上)(下)第6版
M. Weller, T. Overton,
J. Rourke, F. Armstrong
東京化学同人
教科書 <長谷川担当分>
クライン有機化学(上)
David R. Klein 東京化学同人
参考書 (なし)
教科書
書名
<弓削担当分>
シュライバー・アトキンス無機化学 (上)(下)第6版
著者・編者
M. Weller, T. Overton,
J. Rourke, F. Armstrong
発行所
東京化学同人
教科書
書名
<長谷川担当分>
クライン有機化学(上)
著者・編者
David R. Klein
発行所
東京化学同人
参考書
書名
著者・編者
発行所