到達目標
量子化学、分子構造、熱力学とその応用について理解し、具体的な事象に応用できる能力を養う。
(1) 量子化の概念を説明できる。
(2) 原子軌道を説明できる。
(3) 分子を形成する結合について説明できる。
(4) エンタルピーの計算ができる。
(5) 自由エネルギーの計算ができる。
(6) 一成分系、二成分系の相平衡について説明できる。
(7) 平衡定数について説明できる。
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 | 量子化の概念を充分に理解し説明できる。 | 量子化の概念を説明できる。 | 量子化の概念を説明できない。 |
| 評価項目2 | 原子軌道を充分に理解し説明できる。 | 原子軌道を説明できる。 | 原子軌道を説明できない。 |
| 評価項目3 | 分子を形成する結合について充分に理解し説明できる。 | 分子を形成する結合について説明できる。 | 分子を形成する結合を説明できない。 |
| 評価項目４ | エンタルピーについて充分に理解し計算ができる。 | エンタルピーの計算ができる。 | エンタルピーの計算ができない。 |
| 評価項目５ | 自由エネルギーについて充分に理解し計算ができる。 | 自由エネルギーの計算ができる。 | 自由エネルギーの計算ができない。 |
| 評価項目６ | 一成分系、二成分系の相平衡について充分に理解し説明できる。 | 一成分系、二成分系の相平衡について説明できる。 | 一成分系、二成分系の相平衡について説明できない。 |
| 評価項目7 | 平衡定数について充分に理解し説明できる。 | 平衡定数について説明できる。 | 平衡定数について説明できない。 |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
この科目は、企業等で研究開発に携わっていた教員が、その経験を活かし、量子論、化学結合、原子・分子構造、熱力学、相・化学平衡、電解質溶液について講義形式で授業を行うものである。
授業の進め方・方法:
座学
注意点:
微分・積分を問題なく出来るように復習しておくこと。
予習と復習をしっかりと行うこと。
授業の属性・履修上の区分
授業計画
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 前期 |
| 1stQ |
| 1週 |
前期量子論
黒体放射、光電効果、ド・ブロイの関係式、ボーア模型 |
黒体放射、光電効果、ド・ブロイの関係式、ボーア模型を説明できる。
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| 2週 |
量子力学（1）
不確定性原理 |
不確定性原理を説明できる。
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| 3週 |
量子力学（2）
シュレディンガー方程式 |
シュレディンガー方程式を導出できる。
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| 4週 |
量子力学（3）
１次元箱型ポテンシャル井戸の中の電子 |
１次元箱型ポテンシャル井戸の中の電子をシュレディンガー方程式で表し、その波動関数とエネルギーを求めることができる。
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| 5週 |
原子構造（1）
水素原子の軌道と量子数 |
水素原子の軌道と量子数について説明できる。
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| 6週 |
原子構造（2）
動径分布関数 |
動径分布関数を説明できる。
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| 7週 |
原子構造（3）
水素類似原子の軌道エネルギーと電子配置 |
水素類似原子の軌道エネルギーと電子配置を説明できる。
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| 8週 |
中間試験 |
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| 2ndQ |
| 9週 |
分子構造（1）
イオン結合 |
イオン結合を説明できる。
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| 10週 |
分子構造（2）
共有結合、分子軌道法（LCAO近似）、水素分子イオン |
水素分子イオンを例にして共有結合を説明できる。
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| 11週 |
分子構造（3）
パイ電子系の電子構造、エチレン |
LCAO近似によりエチレンのパイ電子軌道を求めることができる。
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| 12週 |
分子構造（4）
分子軌道法（ヒュッケル近似） |
ヒュッケル近似によりアリルラジカルの波動関数と軌道エネルギーを求め、ラジカルの反応性を説明できる。
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| 13週 |
分子構造（5）
等核２原子分子、結合次数 |
結合次数を求めることができる。
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| 14週 |
分子構造（6）
異核２原子分子、電気双極子モーメント |
電気双極子モーメントを求めることができる。
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| 15週 |
期末試験 |
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| 16週 |
分子構造（7）
多原子分子、ＶＳＥＰＲ理論、混成軌道 |
ＶＳＥＰＲ理論により分子の形を説明できる。混成軌道を説明できる。
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| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
熱力学（１）
熱力学第一法則、等温膨張 |
可逆等温膨張にともなう仕事と熱を求めることができる。
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| 2週 |
熱力学（２）
可逆変化と不可逆変化、断熱膨張 |
不可逆等温膨張にともなう仕事を求めることができる。
可逆断熱膨張にともなう圧力変化を求めることができる。
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| 3週 |
熱力学（３）
エンタルピー |
反応にともなうエンタルピー変化を求めることができる。
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| 4週 |
熱力学（４）
熱力学第二法則、エントロピー |
状態変化にともなうエントロピー変化を求めることができる。
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| 5週 |
熱力学（5）
自由エネルギー、化学ポテンシャル |
反応や状態変化にともなうギブス自由エネルギー変化を求めることができる。
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| 6週 |
相平衡（1）
相律 |
自由度を求めることができる。
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| 7週 |
相平衡（2）
クラペイロン－クラウジウスの式とその応用 |
平衡圧の温度変化を説明できる。
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| 8週 |
中間試験 |
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| 4thQ |
| 9週 |
相平衡（3）
理想溶液、ラウールの法則とその応用 |
ラウールの法則を説明できる。
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| 10週 |
相平衡（4）
分留、水蒸気蒸留、ヘンリーの法則 |
分留の原理を説明できる。
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| 11週 |
相平衡（5）
理想希薄溶液、蒸気圧降下、沸点上昇、凝固点降下、束一的性質 |
蒸気圧降下について説明できる。
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| 12週 |
相平衡（6）
浸透圧に関するファントホッフの法則 |
浸透圧を説明できる。
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| 13週 |
化学平衡（1）
自由エネルギーと平衡定数、平衡定数の温度変化 |
標準ギブス自由エネルギー変化と平衡定数の式を示すことができる。
平衡定数の温度変化を説明できる。
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| 14週 |
化学平衡（2）
不均一系の化学平衡、活量 |
不均一系の平衡定数について説明できる。
活量を説明できる。
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| 15週 |
期末試験 |
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| 16週 |
電解質溶液
電解質溶液の電気伝導、弱電解質の電離平衡 |
強電解質と弱電解質の電導度の違いを説明できる。
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評価割合
| 試験 | 発表 | 相互評価 | 態度 | ポートフォリオ | その他 | 合計 |
| 総合評価割合 | 80 | 0 | 0 | 0 | 0 | 20 | 100 |
| 基礎的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 専門的能力 | 80 | 0 | 0 | 0 | 0 | 20 | 100 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |