物質の構造と状態 (K22C)

日本大学理工学部

2021年理工学部シラバス - 応用情報工学科

設置情報

科目名	物質の構造と状態
設置学科	応用情報工学科	学年	1年
担当者	大宅　淳一	履修期	後期
単位	2	曜日時限	火曜2
校舎	船橋	時間割CD	K22C
クラス

概要

学修到達目標	物質を対象にした学問が化学であり，急速な進歩とともに多くの新物質が創造されている．高校までで学習した内容から，さらに深い実際の原子や分子像を理解できるようになる．”物質の構造と状態”では，この微視的な見方を通して，さまざま化学現象の理解も深めることができる．
授業形態及び授業方法	高等学校で化学を履修していなくとも理解できるように，基礎的な事項の解説から最近のトピックスの紹介までを行う．　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ハイブリッド型授業（対面方式での授業およびオンデマンド方式での授業を併用）する予定である．なお，出席状況は各回の課題の提出をもって判断する．(提出先はポータルサイト等を予定している) また，課題等のフィードバックについては，ポータルサイトを利用して提出物を添削する予定である．
履修条件	基礎教育科目・基礎科学分野(化学系)・選択科目

授業計画

第1回	科目概要の解説および基礎的事項の確認　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　授業の進め方，物質について(純物質と混合物など)，原資と分子，化学式について理解する．　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　【事前学習（60分）】シラバスを参照し，化学とは何か？，化学と技術の関係，化学による物事の解明の一般的な方法を予習しておくこと．　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　【事後学習（180分）】授業後，プリントとノートの内容を各自あるいは学生間で確認して理解を深める．
第2回	物質の構造・性質の理解　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　原子の構造，原子量・分子量・式量，物質量と質量，化学反応式とその作り方に関して理解する．　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　【事前学習（60分）】高校の教科書（化学，化学基礎）から，物質の分類の考え方（混合物と純物質，単体と化合物），原子量・分子量，同位体を予習しておくこと．　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　【事後学習（180分）】授業後，プリントとノートの内容を各自あるいは学生間で確認して理解を深める．
第3回	単位と有効数字，原子の構造，原子スペクトル　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　単位と有効数字，ボーアモデルと原子模型(原子模型の歴史)，線スペクトルとボーアモデルなどのミクロな世界のエネルギー準位・現在の物質の構造・性質の理解の基礎となる量子力学的な考え方と，これに基づく原子モデルについて理解する．　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　【事前学習（120分）】高校の教科書（物理）の「原子」を参照し，陰極線の実験，ラザフォードのα粒子の散乱実験などに見られる物理現象を予習しておくこと．　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　【事後学習（120分）】授業後，プリントとノートの内容を各自あるいは学生間で確認して理解を深める．
第4回	ボーアモデルと線スペクトル，量子論的原子モデル(1)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　線スペクトルとボーアモデルの関係，電子配置について　波動として説明される原子軌道（オービタル）の種類（形状・エネルギー）と軌道への電子の入り方（電子配置）のルールを理解し，各元素の電子配置・エネルギー準位・形状をイメージできるようにする．　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　【事前学習（120分）】高校の教科書（物理・物理基礎）の原子や波動を参照し，原子内の原子核と電子の間の力とエネルギーの釣り合い，波動の特性と干渉現象を予習しておくとよい．　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　【事後学習（120分）】授業後，プリントとノートの内容を各自あるいは学生間で確認して理解を深める．
第5回	量子論的原子モデル(2)，周期表　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　電子配置と周期表および波動として説明される原子軌道（オービタル）の種類（形状・エネルギー）と軌道への電子の入り方（電子配置）のルールを理解し，各元素の電子配置と周期表の関連を理解する．　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　【事前学習（120分）】原子軌道の種類と形状，エネルギー準位，電子配置の規則（構成原理）を予習しておくこと．　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　【事後学習（120分）】授業後，プリントとノートの内容を各自あるいは学生間で確認して理解を深める．
第6回	電子配置の周期性，元素の性質（イオン化エネルギー，電子親和力，原子・イオン半径）の周期性　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　元素の基本的性質が電子配置から説明できることを理解する．　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　【事前学習（120分）】電子配置と周期表の関連およびイオン化エネルギー，電子親和力について予習しておくこと．　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　【事後学習（120分）】授業後，プリントとノートの内容を各自あるいは学生間で確認して理解を深める．
第7回	元素の性質と周期表：電気陰制度，原子の大きさとイオンの大きさ，有効核電荷，化学結合(1)：化学結合の量子力学上の理論的説明の理解　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　元素の性質と電子配置の関連を理解したうえで，化学結合の量子力学上の理論的説明を理解する．　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　【事前学習（120分）】原子軌道（波）の重ね合わせ，分子軌道の形成を予習しておくこと．　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　【事後学習（120分）】授業後，プリントとノートの内容を各自あるいは学生間で確認して理解を深める．
第8回	化学結合(2)：金属結合，イオン結合　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　金属結合およびイオン結合および，それらの固体の性質について理解する．　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　【事前学習（120分）】金属結合およびイオン結合について予習しておくこと．　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　【事後学習（120分）】授業後，プリントとノートの内容を各自あるいは学生間で確認して理解を深める．
第9回	化学結合（３）：共有結合，配位結合，分子間力による結合，水素結合　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　共有結合，配位結合，分子間力による結合，水素結合について理解する．　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　【事前学習（120分）】共有結合，配位結合，分子間力による結合，水素結合を予習しておくこと．　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　【事後学習（120分）】授業後，プリントとノートの内容を各自あるいは学生間で確認して理解を深める．
第10回	化学結合（４）：ルイス構造，分子の形と軌道，混成　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ルイス構造，原子軌道と分子の形，混成軌道について理解する．　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　【事前学習（120分）】ルイス構造および原子軌道の形について予習しておくこと．　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　【事後学習（120分）】授業後，プリントとノートの内容を各自あるいは学生間で確認して理解を深める．
第11回	化学結合（５）：炭素の混成軌道，混成軌道と分子の形，極性と双極子モーメント　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　混成軌道と分子の形，極性および双極子モーメントについて理解する．　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　【事前学習（60分）】混成軌道と分子の形について予習しておくこと．　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　【事後学習（180分）】授業後，プリントとノートの内容を各自あるいは学生間で確認して理解を深める．
第12回	化学結合（6）：双極子モーメントと極性，固体の性質(導電性とエネルギーバンド理論)，遷移金属の電子配置　および　物質の三態と物質の状態(1)　気体(理想気体)の性質　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　双極子モーメントと極性，バンド理論，遷移金属元素の電子配置について理解する．また，物質の三態および気体(理想気体)の性質(アボガドロの法則，ボイルの法則，シャルルの法則など)について理解する．　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　【事前学習（120分）】金属とその性質，導体・半導体・絶縁体の違い，バンド理論を予習しておくこと．　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　【事後学習（120分）】授業後，プリントとノートの内容を各自あるいは学生間で確認して理解を深める．
第13回	物質の状態(2)：気体の性質，分子間力と分子集団の性質,液体，溶液の性質　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　分子集団において分子同士の間に働く力の種類・性質の違いを知り，これが分子集団の性質に与える影響について理解する。物質の三態(気・液・固)およびプラズマ状態，超臨界状態を，物質の状態とその変化の基礎について理解する．　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　【事前学習（120分）】ファン・デル・ワールス力，水素結合，三態を予習しておくこと．　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　【事後学習（120分）】授業後，プリントとノートの内容を各自あるいは学生間で確認して理解を深める．
第14回	物質の状態(3)：溶液の性質（束一的性質）,固体の性質，コロイド，粉体　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　溶液の性質（束一的性質）,固体の性質，コロイド，粉体について理解する．　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　【事前学習（6分）】溶液とは何か，予習しておくこと．　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　【事後学習（180分）】授業後，プリントとノートの内容を各自あるいは学生間で確認して理解を深める．
第15回	物質の性質，状態図　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　物質の三態および物質の性質について大まかに理解する．　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　【事前学習（120分）】物質の三態について予習しておくこと．　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　【事後学習（120分）】レポートなどの解答した内容がどの程度合っていたか，間違えている箇所があったとすれば，その要因を考え，各自で再度確認して理解を深める．

その他

教科書	教科書の指定はしないが，参考書の中のいずれか一つでも購入しているとよいと思います．詳細については，初回授業でアナウンスいたします．
参考書	大月　穣『基礎の化学』東京化学同人 2014年第1版 Peter Atkins, Loretta Jones, Leroy Laverman 『アトキンス一般化学（上）』東京化学同人 2014年第1版長島　弘三、富田　功『一般化学（四訂版）』裳華房 2016年第46版小林　憲司　他『化学の世界への招待』三共出版 2011年第3版姫野　貞之　他『理系学生の基礎化学』学術図書出版社 2011年第1版参考書の#2（アトキンス一般化学（上））は特に講義内容の理解を深めるのに役に立つ。
成績評価の方法及び基準	授業毎回の課題(45%：15回分)およびレポート(55％：25+30)をもとに成績評価を行う。
質問への対応	授業中および授業後または下記オフィスアワーにて質問をお受けしますが，それ以外の時間でも下記研究室に在室中であれば随時質問をお受けします。また，電子メールによる問い合わせも歓迎いたします。
研究室又は連絡先	船橋校舎８号館８１4室 ooya.junnichi※nihon-u.ac.jp (※には＠を入れてください．また，綴り間違いに注意してください.) なお，メール連絡の際には，学科名，学生番号，氏名を明示してください．
オフィスアワー	火曜船橋 12:15 ～ 13:15 船橋校舎　8号館　1階814室
学生へのメッセージ	化学的な現象や物質について大学生として知っておくような基礎学力を習得する科目です．ぜひ積極的に勉強して欲しいです．

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