材料化学1

科目基礎情報

学校 久留米工業高等専門学校 開講年度 平成31年度 (2019年度)
授業科目 材料化学1
科目番号 3M12 科目区分 専門 / 必修
授業形態 講義 単位の種別と単位数 履修単位: 2
開設学科 材料システム工学科(2017年度以降入学生、但し、令和4年度は材料工学科を含む) 対象学年 3
開設期 通年 週時間数 2
教科書/教材 教科書:J.Mcmurry,R.C.Fay著(萩野博,山本学,大野公一訳)一般化学(上・下),東京化学同人
担当教員 清長 友和

到達目標

1. 有機化合物の性質について説明できる。
2. 原子の電子構造について説明できる。
3. 各化学結合について説明できる。
4. 配位化合物ならびにその異性体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有機化合物を命名でき、かつその性質ならびに反応性について説明することができる。有機化合物の性質を説明することができる。有機化合物の性質を説明できない。
評価項目2原子の電子構造について、その詳細を説明することができる。原子の電子構造について説明できる。原子の電子構造について説明できない。
評価項目3各化学結合について、その詳細を説明することができる。各化学結合について説明できる。各化学結合について説明できない。
評価項目4配位化合物を命名でき、かつその異性体について説明することができる。配位化合物ならびにその異性体について説明することができる。配位化合物ならびにその異性体について説明することができない。

学科の到達目標項目との関係

教育方法等

概要:
一般化学系科目、および基礎材料化学で学んだ学習内容野の発展的内容について学習する。また、付加価値の高い工業製品を製造していく上で必要な関連科目に通じる基礎的な内容について学習する。
授業の進め方・方法:
教科書に沿って講義を行う。
物理化学やセラミックス材料学などの科目とも深く関連しているので、予習復習を十分行うことを強く勧める。また、1、2年生で学んだ化学Ⅰ、化学Ⅱ、および基礎材料化学とも深く関連しているので、分からない点がある場合は、必要に応じて再度見直しすることを望む。
注意点:
到達目標に記載した項目の基礎的な内容と理解度、およびその活用度を評価基準とする。
定期試験(計4回、配分は同等) 70%、課題レポートを30%として評価し、60点以上を合格とする。
再試験は実施しない。

授業計画

授業内容 週ごとの到達目標
前期
1stQ
1週 有機化合物の分類と分析(1) 炭化水素を分類することができ、化合物の例を示すことができる。
2週 有機化合物の分類と分析(2) 官能基により有機化合物を分類することができ、化合物の例を示すことができる。
3週 飽和炭化水素 アルカンを命名することができる。
4週 不飽和炭化水素 アルケンおよびアルキンを命名することができる。
5週 アルコールと関連化合物 アルコール・エーテル・アルデヒド・ケトン等を命名することができ、その性質について説明することができる。
6週 芳香族化合物 芳香族化合物の種類ならびにその性質について説明できる。
7週 演習問題1 1~6週において学んだ知識を用いて、有機化合物の構造を書くことができ、またそれらの性質について説明することができる。
8週 中間試験 有機化合物を分類でき、またその性質について説明することができる。
2ndQ
9週 原子の周期性と電子構造(1)電磁波のエネルギーと原子の線スペクトル バルマーの公式を用いて、水素の線スペクトルの波長を計算できる。
10週 原子の周期性と電子構造(2)電磁波のエネルギーの粒子性 光のエネルギーと波長の関係を用いて、各種計算を行うことができる。
11週 原子の周期性と電子構造(3)有効核電荷 有効核電荷を計算することができる。
12週 原子の周期性と電子構造(4)波動関数と量子数 主量子数、方位量子数ならびに磁気量子数について説明できる。
13週 原子の周期性と電子構造(5)軌道のエネルギー準位 リュードベリの公式を用いて、軌道間のエネルギー差を計算することができる。
14週 原子の周期性と電子構造(6)多電子原子の電子配置 スピン磁気量子数、パウリの排他原理ならびにフントの規則を用いて、多電子原子の電子配置を決めることができる。
15週 演習問題2 9~15週において学んだ内容について説明することができ、各種計算等を行うことができる。
16週
後期
3rdQ
1週 イオン結合と主要族元素の化学(1)イオンの電子配置 イオンの電子配置やイオン半径について説明できる。
2週 イオン結合と主要族元素の化学(2)イオン化エネルギーと電子親和力 イオン化エネルギーや電子親和力、イオン化合物の種類等について説明できる。
3週 共有結合と分子構造(1)分子と共有結合 共有結合の強さについて説明することができる。
4週 共有結合と分子構造(2)点電子構造 点電子構造を記述することができる。
5週 共有結合と分子構造(3)共鳴ならびに形式電荷 共鳴ならびに形式電荷について説明できる。
6週 共有結合と分子構造(4)分子の形 原子価結合理論等を用いて分子の形を説明できる。
7週 演習問題3 1~6週において学んだ内容について説明することができる。
8週 中間試験 イオンの電子配置、点電子構造ならびに分子の形等を説明することができる。
4thQ
9週 主要族元素 水素、酸素および水 水素等の製造や用途等について説明することができる。
10週 主要族元素 13族、14族 アルミノケイ酸塩等について説明することができる。
11週 主要族元素 15族、16族 リン化合物ならびにハロゲンのオキソ酸について説明することができる。
12週 遷移元素と配位化学:電子配置 遷移元素の電子配置を説明することができる。
13週 遷移元素と配位化学:配位化合物 配位化合物の名称と化学式の関係を説明することができる。
14週 遷移元素と配位化学:異性体 配位化合物の異性体について説明することができる。
15週 演習問題4 9~15週において学んだ内容について説明することができる。
16週

モデルコアカリキュラムの学習内容と到達目標

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)原子の構造(原子核・陽子・中性子・電子)や原子番号、質量数を説明できる。4前11,前13,前14,前15,後1,後2,後4,後5,後6,後7,後8,後9,後15
原子の電子配置について電子殻を用い書き表すことができる。4前9,前10,前11,前12,前13,前14,前15,後1,後7,後8
価電子の働きについて説明できる。4後1,後2,後4,後5,後6,後7,後8,後10,後11,後15
原子のイオン化について説明できる。4後1,後2,後7,後8
代表的なイオンを化学式で表すことができる。4後1,後2,後7,後8
原子番号から価電子の数を見積もることができ、価電子から原子の性質について考えることができる。4後1,後2,後4,後5,後6,後7,後8,後10,後11,後15
元素の性質を周期表(周期と族)と周期律から考えることができる。4後1,後2,後6,後7,後8
イオン式とイオンの名称を説明できる。4後1,後2,後7,後8
イオン結合について説明できる。4後1,後2,後7,後8
イオン結合性物質の性質を説明できる。4後2,後7,後8
イオン性結晶がどのようなものか説明できる。4後1,後2,後7,後8
共有結合について説明できる。4後3,後4,後5,後6,後7,後8,後10,後15
構造式や電子式により分子を書き表すことができる。4後4,後5,後6,後7,後8
化学反応を反応物、生成物、係数を理解して組み立てることができる。4後13,後15
化学反応を用いて化学量論的な計算ができる。4後13,後15
イオン化傾向について説明できる。4後1,後2,後8
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。4後1,後2,後8
専門的能力分野別の専門工学材料系分野有機材料有機物が炭素骨格を持つ化合物であることを説明できる。4前1,前3,前4,前5,前6,前7,前8
代表的な官能基を有する化合物を含み、IUPACの命名法に基づき、構造と名前の変換ができる。4前2,前5,前7,前8
σ結合とπ結合について説明できる。4前3,前4,前6,前7,前8
混成軌道を用い物質の形を説明できる。4後6,後10,後15
ルイス構造を書くことができ、それを反応に結びつけることができる。4後4,後5,後8
炭化水素の種類と、それらに関する性質および代表的な反応を説明できる。4前1,前3,前4,前5,前6,前7,前8
分子の三次元的な構造がイメージでき、異性体について説明できる。4後14,後15
構造異性体、幾何異性体、鏡像異性体などについて説明できる。4後14,後15
代表的な官能基に関して、その構造および性質を説明できる。4前2,前5,前7,前8
それらの官能基を含む化合物の合成法およびその反応を説明できる。2前2,前5,前6,前7,前8
代表的な反応に関して、その反応機構を説明できる。2前5,前6,前7,前8
無機材料パウリの排他原理、軌道のエネルギー準位、フントの規則から電子の配置を示すことができる。4前14,前15,後12,後15
価電子について理解し、希ガス構造やイオンの生成について説明できる。4後1,後7,後8
元素の周期律を理解し、典型元素や遷移元素の一般的な性質について説明できる。4後9,後10,後11,後12,後13,後14,後15
イオン化エネルギー、電子親和力、電気陰性度について説明できる。4後2,後7,後8
化学結合の初期理論としてのオクテット則(八隅説)により電子配置をルイス構造で示すことができる。4後3,後4,後5,後7,後8,後9,後15
原子価結合法により、共有結合を説明できる。4後6,後7,後8,後10,後11,後15
イオン結合の形成と特徴について理解できる。4後1,後2,後7,後8

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70000300100
基礎的能力3000015045
専門的能力3000010040
分野横断的能力100005015