基礎化学実験 (Q51B)

日本大学理工学部

2023年理工学部シラバス - 教養教育・外国語・保健体育・共通基礎

設置情報

科目名	基礎化学実験
設置学科	一般教育	学年	1年
担当者	伊藤・大宅　他	履修期	年間
単位	2	曜日時限	金曜1･2
校舎	船橋	時間割CD	Q51B
クラス	土木工学科，交通システム工学科
履修系統図	履修系統図の確認

概要

学修到達目標	目前の化学現象に対する観察力を十分に養う。さらに、物質の変化や性質を原子、分子、イオン（ひいては電子状態）のミクロな視点と、物質が集団として振舞う巨視的な理解の両面から現象を思考する力を身につけることを目標とする。本授業科目は、DP1・3・4・7及びCP1・3・4・7に該当しています。本授業科目は、土木工学科および交通システム工学科が履修対象である。本授業科目は、交通システム工学科の学習・教育目標A～Iのうち、C「専門基礎学力」の達成に関与する重要な科目です。
授業形態及び授業方法	対面授業にて実施する。講義では課題を課すことがある。実験は操作を簡単に説明した後，1人にて行う。実験テーマ別に819，826，または829の各実験室にて実施する。実験レポートの提出方法は，第1回に指示する。レポート提出後にポイントを解説する。
履修条件	基礎教育科目・基礎科学分野（化学系）・選択科目。年間隔週にて行う。高校「化学」の履修経験が無い場合でも，対応できる科目である。履修を希望する過年度生の場合，設置学科以外の学生も履修できるが，事前に下記の連絡先へメールで確認を取ること。

授業計画

第1回	履修内容の説明と諸注意事後学習(120分)：終了後，配布された前期用テキストを確認し，その内容について不得意分野および理解不足と感じる項目がある場合は，基礎内容を振返り理解を深める。
第2回	化学実験に関する基本操作の解説事前学習(60分)：テキストの各実施テーマにおける器具等の扱い方に関する「基本操作」について予習しておく。事後学習(60分)：終了後，基本操作について，各自あるいは学生間で確認して理解を深める。
第3回	実験講義（香り成分(カルボン酸エステル)の合成・反応速度の測定）〇香り成分(カルボン酸エステル)の合成酸の-OHを-OR（R:アルキル基）で置換した化合物はエステルと呼ばれ、自然界には果実の香り成分、細胞組織、エネルギー物質などとして広く分布している。また、それぞれの用途に応じた合成品は、有機溶媒、加工食品中の油脂、香料成分、爆薬、高分子の可塑剤、帯電防止剤他、幅広く利用されており、この反応は重要な化学反応の一つである。ここでは、グリーンケミストリー的な観点から硫酸水素カリウムを触媒として、有機酸であるカルボン酸(R-COOH)とアルコール(R'-OH)から脱水縮合しカルボン酸エステル(R-COOR')を合成する。さらに、薄層クロマトグラフィー(TLC)を用いて香気性を示すエステル化合物を確認・同定する手法も修得する。〇反応速度反応速度と反応機構との間には密接な関係がある。ここでは、ヨウ素酸カリウム水溶液と亜硫酸水素ナトリウム水溶液との反応を行う。コンピュータを利用して反応速度と濃度との関係について解析し、反応機構を理解する。事前学習(60分)：テキストの「香り成分(カルボン酸エステル)の合成」・「反応速度」について、予習しておく。事後学習(60分)：終了後、講義内容および実験操作について、各自あるいは学生間で確認して理解を深める。
第4回	香り成分(カルボン酸エステル)の合成事前学習(60分)：実験の進め方を再度確認しておく。事後学習(60分)：終了後、テキストや実験報告書を含む内容(エステルの構造，有機化合物の分析など)について、各自あるいは学生間で確認して理解を深める。
第5回	反応速度の測定事前学習(60分)：実験の進め方を再度確認しておく。事後学習(60分)：終了後、テキストや実験報告書を含む内容(化学反応の速度と圧力、濃度、温度、触媒の影響など)について、各自あるいは学生間で確認して理解を深める。
第6回	実験講義（水溶液中に含まれる陽イオンの検出・溶存酸素（DO）の測定）〇水溶液中に含まれる陽イオンの検出試料水溶液中に含まれる陽イオンの定性分析を定性分析の体系にしたがって系統的に分離・処理し、検出・確認する．銀，銅，鉄，ニッケルについて各イオン特有の反応を利用して，4つの陽イオンを分離・検出する。〇溶存酸素（DO）の測定水に溶存する酸素の量をウィンクラー法のアジ化ナトリウム変法によって測定する．ウィンクラー法のアジ化ナトリウム変法は，水に溶解している酸素を水酸化マンガンと反応させ，生成した酸化水酸化マンガン(MnO(OH)２)をヨウ化物存在下で酸を加えることで生成したヨウ素(I2)をチオ硫酸ナトリウムで滴定する．事前学習(60分)：テキストの「水溶液中に含まれる陽イオンの検出」「溶存酸素（DO）の測定」について、予習しておく。事後学習(60分)：終了後、講義内容および実験操作について、各自あるいは学生間で確認して理解を深める。
第7回	水溶液中に含まれる陽イオンの検出事前学習(60分)：実験の進め方を再度確認しておく。事後学習(60分)：終了後、テキストや実験報告書を含む内容(陽イオンの性質など)について、各自あるいは学生間で確認して理解を深める。
第8回	溶存酸素（DO）の測定事前学習(60分)：テキストの「溶存酸素（DO）の測定」について予習レポート（２項目：目的・操作）を作成し，内容を予習しておく。事後学習(60分)：終了後，酸化還元滴定等について，各自あるいは学生間で確認して理解を深める。
第9回	実験講義（容量分析（中和滴定）・高分子の合成）〇容量分析（中和滴定））試料中の成分の量を知るために、これと反応する濃度既知の溶液（標準溶液という）を用いてその量的関係から成分量を求める方法である。中和反応を利用して、以下の2種類の溶液を定量する。　　ａ）水酸化ナトリウムの定量　　ｂ）水酸化ナトリウムおよび炭酸ナトリウム混合溶液の定量〇高分子の合成有機材料として高分子化合物（プラスチック）は種類により様々の特徴を持ち、多方面に利用され我々の生活に深く関わっている。付加重合としてポリメタクリル酸エステルの重合、さらに縮合重合としてナイロンの合成を行うことにより、それらの物性を観察する。事前学習(60分)：テキストの「容量分析（中和滴定）」「高分子の合成」について、予習しておく。事後学習(60分)：終了後、講義内容および実験操作について、各自あるいは学生間で確認して理解を深める。
第10回	容量分析（中和滴定）事前学習(60分)：実験の進め方を再度確認しておく。事後学習(60分)：終了後、テキストや実験報告書を含む内容(酸と塩基の性質など)について、各自あるいは学生間で確認して理解を深める。
第11回	高分子の合成事前学習(60分)：実験の進め方を再度確認しておく。事後学習(60分)：終了後、テキストや実験報告書を含む内容(高分子化合物など)について、各自あるいは学生間で確認して理解を深める。
第12回	実験講義（海砂中の含有塩分の定量・水の硬度）〇海砂中の含有塩分の定量コンクリート、モルタルに使用する細骨材は河川砂から海砂に移行する傾向がある。砂中の塩化物イオンの定量を沈殿滴定法で試み、その精度を検討する。〇水の硬度キレート反応を利用したキレート滴定法により水に含まれるCa2+とMg2+の濃度の定量を行い、さらにその水の硬度を測定する。事前学習(60分)：テキストの「海砂中の含有塩分の定量」「水の硬度」について、予習しておく。事後学習(60分)：終了後、講義内容および実験操作について、各自あるいは学生間で確認して理解を深める。
第13回	海砂中の含有塩分の定量事前学習(60分)：実験の進め方を再度確認しておく。事後学習(60分)：終了後、テキストや実験報告書を含む内容(沈殿滴定など)について、各自あるいは学生間で確認して理解を深める。
第14回	水の硬度（キレート滴定）事前学習(60分)：実験の進め方を再度確認しておく。事後学習(60分)：終了後、テキストや実験報告書を含む内容(キレート滴定など)について、各自あるいは学生間で確認して理解を深める。
第15回	安全教育化学物質が及ぼす危険性および安全な化学物質の取り扱い方、物質の状態によって特に注意すべき事項などについて解説する。事前学習(60分)：化学物質が及ぼす危険性について、事前に予習しておく。事後学習(60分)：終了後、薬品に関する安全講習(消防法関連、毒劇物取扱法関連、高圧ガス取り扱い法関連など)について各自あるいは学生間で確認して理解を深める。

その他

教科書	実験テキストおよび安全メガネとして使用するフェイスシールドは、無償配布する。白衣は、各自で準備して下さい。各自準備するもの等の詳細を初回に説明するので、その指示に従ってください。したがって、初回に準備するものはありません。
参考書
成績評価の方法及び基準	実習（60％）およびレポート（40％）により評価する。
質問への対応	授業中および授業終了後に対応する。メールでも対応する。
研究室又は連絡先	担当教員土木工学科，日大習志野高校CSTコース小泉(824)・村上(821)・高田・萩原交通システム工学科 (前期)　伊藤(811)・大宅(814)・高田・萩原 (後期)　伊藤(811)・平野(821)・高田・萩原　連絡先：cst.chemjk※nihon-u.ac.jp　(※には＠を入れてください．)
オフィスアワー	金曜船橋 12:10 ～ 13:15 各担当者研究室
学生へのメッセージ	少しでもわからないことがあれば，遠慮なく質問してください。

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