分析化学特論(8916)

科目基礎情報

学校	八戸工業高等専門学校	開講年度	2017
授業科目	分析化学特論(8916)
科目番号	0072	科目区分	専門 / 選択
授業形態	講義	単位の種別と単位数	履修単位: 2
開設学科	産業システム工学専攻マテリアル・バイオ工学コース	対象学年	専1
開設期	前期	週時間数	4
教科書/教材	教員作成資料
担当教員	中村 重人

到達目標

１．金属錯体の構造や結合理論から、磁性、光吸収、安定度などとの関係が理解できる。
２．液-液間や固-液間の物質の分配を用いた分離濃縮法の理論と応用が理解できる。

ルーブリック

	理想的な到達レベルの目安	標準的な到達レベルの目安	未到達レベルの目安
評価項目1	金属錯体の構造や結合理論から、磁性の計算や分光化学系列などの説明ができる。	金属錯体の構造や結合理論から、磁性、光吸収、安定度などとの関係が理解できる。	金属錯体の構造や結合理論の理解が不十分である。磁性、光吸収、安定度などとの関係が理解できない。
評価項目2	液-液間や固-液間の物質の分配を用いた分離濃縮法の理論と応用が理解でき、実際の分離への方法が説明できる。	液-液間や固-液間の物質の分配を用いた分離濃縮法の理論と応用が理解できる。	液-液間や固-液間の物質の分配を用いた分離濃縮法の理論が理解できない。
評価項目3

教育方法等

概要:

　分析化学において物質の分離や濃縮は重要なテーマであり、種々の方法がある。本科目では、一相内での分離に使われる金属錯体、および二相間での物質の移動に基づく分離法（溶媒抽出法等）について取り上げ、その基礎理論や応用について学ぶ。なお、金属錯体は、分離、マスキング、検出など分析化学での利用だけでなく、工業化学や材料化学における触媒や中間体、生命科学においても酵素等で重要な役割を担っていることから、結合理論など基礎的事項から学ぶ。

授業の進め方・方法:

　前半は、金属錯体の命名法、立体化学、結合に関する理論や諸物性（磁性、光吸収など）、錯体生成のしやすさについて学ぶ。後半は二相間分配に基づく分離濃縮法として重要な溶媒抽出法、固相抽出法、イオン交換法についてその理論と実際を学ぶ。演習問題を多く取り入れて、理解を深める。

注意点:

　本科の「無機化学」、「分析化学」において学んだことが基礎となる。量子化学、溶液化学などの物理化学、分析化学の知識が必要となる。分配平衡の解析など計算を用いた演習問題も行うので、電卓を用意すること。試験、小テストなどは返却し模範解答するので、自分の到達度を把握しさらに勉強すること。

授業計画

		週	授業内容	週ごとの到達目標
前期
	1stQ
		1週	金属錯体の基礎、原子軌道、酸・塩基	有機配位子における置換基による電子の吸引性、供与性に基づく、プロトンとの親和性や金属との結合力の関係が説明できる。HSAB則について説明でき、酸・塩基の結合力の推定に応用できる。
		2週	金属錯体の命名法	単純な錯体の化学式、名称(英語名、日本語名)が書ける。
		3週	錯体の異性	錯体の幾何異性体、光学異性体などの異性体を描ける。
		4週	結晶場理論、錯体の磁性	結晶場理論から導かれる、正八面体型、正四面体型、正方平面型錯体におけるｄ軌道の分裂が描ける。正八面体型錯体において、任意のｄ電子の数における高スピン型、低スピン型錯体の電子配置が描け、結晶場安定化エネルギー、不対電子の数が計算できる。
		5週	分子軌道法、吸収スペクトル	配位子における「分光化学系列」とは何か、理解している。遷移金属化合物の発色の原因（d－d遷移、CT遷移、原子価間遷移、配位子の特性吸収）が説明できる。
		6週	錯体の安定度	Irving-Williams系列とは何か、またなぜそのような順番になるか説明できる。Jahn-Teller効果とは何か説明できる。
		7週	演習、中間試験
		8週	溶媒抽出法（分配定数、分配比、有機酸の分配平衡）	溶媒抽出における、分配比と抽出率の定義がわかり、水相と有機相中の目的物質の濃度から計算できる。酸解離やプロトン化を行う有機化合物の分配挙動を説明できる。
	2ndQ
		9週	溶媒抽出法（金属イオンの抽出平衡）	金属イオンの抽出における抽出定数を求めたり、抽出定数から分配比を計算できる。
		10週	溶媒抽出法（抽出で用いられる操作）	協同効果抽出、イオン対抽出とは何か説明できる。
		11週	固相抽出法	固相抽出がどのようなものか説明できる。
		12週	イオン交換法（交換容量と選択係数）	イオン交換樹脂の交換容量と選択係数についての計算ができる。
		13週	イオン交換法（イオンの相互分離）	イオン交換樹脂を用いた分離について説明できる。
		14週	イオン交換法（その他のイオン交換体）	種々のイオン交換体について説明できる。
		15週	期末試験
		16週	期末試験の答案返却とまとめ

評価割合

	試験	合計
総合評価割合	100	100
基礎的能力	0	0
専門的能力	100	100
分野横断的能力	0	0