概要:
本講義では、物質を構成する原子・分子・イオンの基本概念をはじめ、化学結合、物質の状態、化学反応とその量的関係、水溶液の性質など、化学の基礎を体系的に学ぶ。これにより、自然界や身の回りの現象を化学的に理解するための基礎力を養い、工学系専門科目の学習に必要となる化学の基盤を形成する。また、実験や計算を通して、論理的思考力・データの扱い方・安全な作業態度を身につけることを目的とする。
本科目は「数理・データサイエンス・AI 教育プログラム」のリテラシーレベルに対応した科目である。
本科目は「半導体教育プログラム」に対応した科目である。
授業の進め方・方法:
(i)授業の方法
【授業の進め方】教科書・授業プリントを中心に用いて、講義形式で実施する。また、学習内容に対する理解を深めるために、実験を適宜行う。なお、理数探究基礎(数研出版)は主に実験・レポート作成の際に用いる。
【授業を受ける際には…】
準 備：教科書、問題集、ノート、ファイル・バインダー(授業/演習プリントの整理のため)、関数電卓
予 習：教科書を読み、内容の概略をつかんでから授業に臨んで下さい。
復 習：授業で学習した範囲を演習プリントや問題集を用いて確認する習慣を付け、内容の理解、知識の定着を図ってください。
その他：必要な用語、化学式、元素記号、周期表を理解していないと、授業の理解が深まりませんので、必要な知識は早い段階で覚え、使えるようにして下さい。
・関連科目
関連科目：物理(1年)、地球と生命(1年)
後関連科目：化学2(2年)、物理A ・B(2年)、応用物理I(3年)、化学と人間生活(専攻科)
(ii)成績評価
【成績評価】：シラバスに定める評価割合に基づき 100 点法で評点を算出し、「学業成績の試験・評価に関する内規」に従い、60 点以上を合格とする。
【成績評価の詳細】：本科目では、定期試験、小テスト、レポート(実験報告書)にて評価を行う。
【成績評価の実施条件】：指定したレポート(実験報告書)が全て提出されていること
【課題提出期限】：各実験を実施した直近の定期試験実施日
【期限超過時】：当該課題の評価は0点として取り扱う。
【中間評価】：評価割合に準ずる
【再試験評価】
【再試験合否 】：不合格者には補習を行った後、再試験を行い60点以上を合格とし、評点を60点とする。
【再試験の実施条件】：指定したレポート(実験報告書)が全て提出されていること
注意点:
事前に行う準備学習：講義の冒頭で予習・復習内容を説明する．
化学は，目視できない原子や分子について学ぶ科目ですが、原子や分子が変化することによって、日常生活での様々な現象が発生しています。ミクロな原子・分子の動きとマクロな日常生活での様々な現象を結びつけて、理解を深めて下さい。
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 前期 |
| 1stQ |
| 1週 |
１ ガイダンス、化学と人間生活の関わり |
日常生活や社会を支える物質の性質、用途について説明できる。
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| 2週 |
２ 物質の性質と分離 |
混合物の分離について、適切な分離法を選択できる。
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| 3週 |
３ 物質の成分、物質の三態 |
単体と化合物の意味と具体例が説明できる。
物質の三態とその状態変化を説明できる。
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| 4週 |
４ 原子の構造 |
原子の構造や原子番号、質量数を説明できる。
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| 5週 |
５ 実験1 混合物の分離 |
混合物を適切な分離手法を用いて、分離することができる。
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| 6週 |
６ 電子配置・元素の周期表 |
原子の電子配置について電子殻を用いて表すことができる。
元素の性質を周期表と周期律から考えることができる。
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| 7週 |
７ まとめ・演習 |
原子やその構造，性質に関する問題を解くことができる。
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| 8週 |
前期中間試験:実施する |
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| 2ndQ |
| 9週 |
８ イオン |
イオンについて説明ができ、化学式で表すことができる。
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| 10週 |
９ イオン結合 |
イオン結合とイオン結晶の性質について説明できる。
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| 11週 |
１０ 分子と共有結合① |
共有結合がどのようなものか説明できる。
構造式や電子式により分子を表すことができる。
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| 12週 |
１１ 分子と共有結合② |
分子からなる物質の性質について説明できる。
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| 13週 |
１２ 実験2 同位体の性質 |
同位体の性質について理解することができる。
測定と測定値の取り扱いについて理解することができる。
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| 14週 |
１３ 金属結合と金属結晶、物質の構成粒子と物質の分類 |
金属結合や金属の性質について説明できる。
物質を分類し、それぞれの性質について説明できる。
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| 15週 |
１４ まとめ・演習 |
イオンや分子，結合に関する問題を解くことができる。
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| 16週 |
前期期末試験:実施する |
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| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
１５ 原子量、分子量、式量、物質量① |
原子量を理解し、分子量、式量の意味を説明できる。
物質量について説明できる。
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| 2週 |
１６ 物質量② |
物質量に関する計算ができる。
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| 3週 |
１７ 溶液の濃度 |
質量パーセント濃度、モル濃度の計算ができる。
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| 4週 |
１８ 化学反応式 |
化学反応を反応物、生成物、係数を理解して表現することができる。
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| 5週 |
１９ 実験3 化学反応の量的関係 |
化学反応式から化学反応の化学量論的な関係を理解することができる。
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| 6週 |
２０ 化学反応式の量的関係 |
化学反応式から化学反応の化学量論的な関係を理解して、計算ができる。
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| 7週 |
２１ まとめ・演習 |
物質量。濃度や化学反応式に関する問題を解くことができる。
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| 8週 |
後期中間試験:実施する |
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| 4thQ |
| 9週 |
２２ 酸と塩基、酸と塩基の強さ |
酸と塩基の定義が説明できる。
電離度から酸と塩基の強弱について説明できる。
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| 10週 |
２３ pH，中和反応と塩 |
pHが説明でき、水素イオン濃度の計算ができる。
中和反応について説明できる。
中和反応によって生じる塩の性質について説明できる。
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| 11週 |
２４ 中和滴定 |
中和の量的関係に関する計算ができる。
中和滴定に関する計算ができる。
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| 12週 |
２５ 実験4 中和滴定 |
中和滴定の操作が行える。
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| 13週 |
２６ 酸化と還元 |
電子の授受の観点から酸化還元反応を説明できる。
酸化数の変化を理解し、酸化還元反応を説明できる。
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| 14週 |
２７ 金属の酸化還元反応(金属のイオン化傾向) |
酸化剤・還元剤の働きを説明できる。
イオン化傾向について説明できる。
金属の反応性についてイオン化傾向に基づき説明できる。
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| 15週 |
２８ まとめ・演習 |
酸・塩基、pH，中和反応，酸化還元反応に関する問題を解くことができる。
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| 16週 |
後期期末試験:実施する |
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| 分類 | 分野 | 学習内容 | 学習内容の到達目標 | 到達レベル | 授業週 |
| 基礎的能力 | 自然科学 | 化学(一般) | 化学(一般) | 化学と現代の社会課題との関連性について説明できる。 | 3 | 前1,前7 |
| 物質が原子からできていることについて説明できる。 | 3 | 前4,前7 |
| 単体と化合物について説明できる。 | 3 | 前3,前7 |
| 同素体について説明できる。 | 3 | 前3,前7 |
| 純物質と混合物の区別について説明できる。 | 3 | 前2,前5,前7 |
| 混合物の分離法について理解し、適切な分離法を選択できる。 | 3 | 前2,前5,前7 |
| 物質を構成する分子・原子が常に熱運動していることについて説明できる。 | 3 | 前3,前7 |
| 水の状態変化について説明できる。 | 3 | 前3,前7 |
| 物質の三態とその状態変化について説明できる。 | 3 | 前3,前7 |
| 原子の構造（原子核・電子）や原子番号、質量数について説明できる。 | 3 | 前4,前7 |
| 同位体・放射性同位体について説明できる。 | 3 | 前4,前7,前13 |
| 原子の電子配置について電子殻を用いて書き表すことができる。 | 3 | 前6,前7 |
| 価電子の働きについて説明できる。 | 3 | 前6,前7 |
| イオン化エネルギーと電子親和力について説明できる。 | 3 | 前9,前15 |
| 代表的なイオンを化学式で表すことができる。 | 3 | 前9,前15 |
| 原子番号と価電子の数との関係について考えることができる。 | 3 | 前4,前7 |
| 元素の性質について価電子と周期律から考えることができる。 | 3 | 前6,前7 |
| イオンの化学式とイオンの名称について説明できる。 | 3 | 前9,前15 |
| イオン結合について説明できる。 | 3 | 前10,前15 |
| イオン結晶の性質について説明できる。 | 3 | 前10,前14,前15 |
| 共有結合について説明できる。 | 3 | 前11,前14,前15 |
| 極性と水素結合について説明できる。 | 3 | 前12,前15 |
| 構造式や電子式により分子を書き表すことができる。 | 3 | 前12,前15 |
| 自由電子と金属結合について説明できる。 | 3 | 前11,前14,前15 |
| 金属の性質について説明できる。 | 3 | 前11,前14,前15 |
| 原子の相対質量と原子量について説明できる。 | 3 | 後1,後7 |
| 物質量（mol）を用い物質の量を表すことができる。 | 3 | 後1,後2,後7 |
| 分子量・式量について説明できる。 | 3 | 後1,後2,後7 |
| 気体の体積と物質量の関係について説明できる。 | 3 | 後1,後2,後7 |
| 化学反応式について反応物、生成物、係数を理解し、組み立てることができる。 | 3 | 後4,後5,後6,後7 |
| 化学反応式を用いて化学量論的な計算ができる。 | 3 | 後4,後5,後6,後7 |
| 電離について説明でき、電解質と非電解質の区別ができる。 | 3 | 前9,前15 |
| 質量パーセント濃度について説明でき、質量パーセント濃度の計算ができる。 | 3 | 後3,後7 |
| モル濃度について説明でき、モル濃度の計算ができる。 | 3 | 後3,後7 |
| 酸・塩基の定義（アレニウスの定義、ブレンステッド・ローリーの定義）について説明できる。 | 3 | 後9,後15 |
| 酸・塩基の化学式と酸・塩基の価数について説明できる。 | 3 | 後9,後15 |
| 電離度と酸・塩基の強弱について説明できる。 | 3 | 後9,後15 |
| pHについて説明でき、pHと水素イオン濃度の計算ができる。 | 3 | 後10,後15 |
| 中和反応を化学反応式で表すことができる。 | 3 | 後10,後11,後12,後15 |
| 中和滴定の計算ができる。 | 3 | 後10,後11,後12,後15 |
| 酸化還元反応について説明できる。 | 3 | 後13,後14,後15 |
| イオン化傾向について説明できる。 | 3 | 後14,後15 |
| 金属の反応性についてイオン化傾向に基づき説明できる。 | 3 | 後14,後15 |
| 化学実験 | 化学実験 | 実験器具（電子天秤やガラス器具など）を目的と精度に応じて選択し正しく使うことができる。 | 3 | 前5,前13,後5,後12 |
| 試薬（粉体及び液体）の取扱いができる。 | 3 | 前5,前13,後5,後12 |
| 整理整頓により実験環境を適切に保ち、手順に従って安全に実験ができる。（物理実験と共通） | 3 | 前5,前13,後5,後12 |
| 事故への対処の方法（薬品の付着、引火、火傷、切り傷など）を説明できる。 | 3 | 前5,前13,後5,後12 |
| 実験条件やデータなどを正確に記録できる。（物理実験と共通） | 3 | 前5,前13,後5,後12 |
| 実験結果を表やグラフなどに見やすく整理できる。 | 3 | 前5,前13,後5,後12 |
| 適切な有効数字及び単位を用いて物理量を表すことができる。（物理実験と共通） | 3 | 前5,前13,後5,後12 |
| 観察・実験結果を座学などで学んだ内容と関連付けて説明できる。（物理実験と共通） | 3 | 前5,前13,後5,後12 |
| 工学基礎 | 工学実験技術(各種測定方法、データ処理、考察方法) | 工学実験技術(各種測定方法、データ処理、考察方法) | 目的に応じて適切な実験手法を選択し、実験手順や実験装置・測定器等の使用方法を理解した上で、安全に実験を行うことができる。 | 2 | 前5,前13,後5,後12 |
| 実験テーマの目的を理解し、適切な手法により取得したデータから近似曲線を求めるなど、グラフや図、表を用いて分かり易く効果的に表現することができる。 | 2 | 前5,前13,後5,後12 |
| 必要に応じて適切な文献や資料を収集し、実験結果について説明でき、定量的・論理的な考察を行い、報告書を作成することができる。 | 2 | 前5,前13,後5,後12 |
| 個人あるいはチームとして活動する際、自らの役割を認識して実験・実習を実施することができる。 | 2 | 前5,前13,後5,後12 |