到達目標
1. ラウールの法則、ヘンリーの法則、ファントホッフ式が理解できる。
2. 反応ギブズエネルギー、標準反応ギブズエネルギー、平衡組成の関係が理解できる。
3. 酸定数、塩基定数、脱プロトン化率、プロトン付加率が計算 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 | ラウールの法則、ヘンリーの法則、ファントホッフ式が理解でき、関連する応用問題が解ける。 | ラウールの法則、ヘンリーの法則、ファントホッフ式が理解でき、関連する基礎的な問題が解ける。
| ラウールの法則、ヘンリーの法則、ファントホッフ式が理解できない。
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| 評価項目2 | 反応ギブズエネルギー、標準反応ギブズエネルギー、平衡組成の関係が理解でき、関連する応用問題が解ける。 | 反応ギブズエネルギー、標準反応ギブズエネルギー、平衡組成の関係が理解でき、関連する基礎的な問題が解ける。 | 反応ギブズエネルギー、標準反応ギブズエネルギー、平衡組成の関係が理解できない。 |
| 評価項目3 | 酸定数、塩基定数が理解でき、複雑な系に関する脱プロトン化率、プロトン付加率、平衡濃度、中和滴定、緩衝溶液の計算に適用できる。 | 酸定数、塩基定数が理解でき、基本的な系に関する脱プロトン化率、プロトン付加率、平衡濃度、中和滴定、緩衝溶液の計算に適用できる。 | 酸定数、塩基定数が理解できず、各種計算に適用できない。 |
学科の到達目標項目との関係
準学士課程の教育目標 B① 専門分野における工学の基礎を理解できる。
準学士課程の教育目標 B② 自主的・継続的な学習を通じて、専門工学の基礎科目に関する問題を解くことができる。
専攻科課程教育目標、JABEE学習教育到達目標 SA① 数学・物理・化学などの自然科学、情報技術に関する共通基礎を理解できる。
教育方法等
概要:
「物理化学」は化学のもとになっている物理的な原理を取扱い、原子、電子、エネルギーなどの基本的な概念によって、ものの諸性質を説明しょうとする教科であり、無機化学、有機化学、高分子化学、生物化学、化学工学、 反応工学など 化学のあらゆる分野で基本となる骨組みを構成している。4 年次では混合物の性質、化学平衡の原理・応用について学習すると共に、必要な数理的取扱いを習熟させる。
授業の進め方・方法:
講義と並行して演習を行い、理解度を深める。3 年次で学習した｢物理化学I｣「物理化学II」を復習しておくことにより授業内容をよく理解することができる。
授業の進行に対応して、自学自習にてテキスト等の演習問題を取り組ませ、授業内容の理解と数理的取扱いの習熟を図る。
注意点:
3 年次で学習した「物理化学 I」、「物理化学 II」の科目を復習しておくこと。
物理化学で現れる式や法則・概念のもつ意味を理解できていると共に、数理的取扱いができていること。
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 |
6 章 混合物の性質
混合物の熱力学的記述 (部分モル量、理想溶液、理想希薄溶液) |
混合物の熱力学的記述 (部分モル量、理想溶液、理想希薄溶液)
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| 2週 |
6 章 混合物の性質
混合物の熱力学的記述 (部分モル量、理想溶液、理想希薄溶液) |
混合物の熱力学的記述 (部分モル量、理想溶液、理想希薄溶液)
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| 3週 |
6 章 混合物の性質
束一的性質 (沸点や凝固点の変化、浸透) |
束一的性質 (沸点や凝固点の変化、浸透)
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| 4週 |
6 章 混合物の性質
混合物の相図 (揮発性液体の混合物、液体-液体及び液体-固体の相図) |
混合物の相図 (揮発性液体の混合物、液体-液体及び液体-固体の相図)
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| 5週 |
7 章 化学平衡の原理
反応ギブズエネルギー、標準反応ギブズエネルギー、平衡組成 |
反応ギブズエネルギー、標準反応ギブズエネルギー、平衡組成
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| 6週 |
7 章 化学平衡の原理
反応ギブズエネルギー、標準反応ギブズエネルギー、平衡組成 |
反応ギブズエネルギー、標準反応ギブズエネルギー、平衡組成
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| 7週 |
7 章 化学平衡の原理
反応ギブズエネルギー、標準反応ギブズエネルギー、平衡組成 |
反応ギブズエネルギー、標準反応ギブズエネルギー、平衡組成
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| 8週 |
中間試験 |
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| 2ndQ |
| 9週 |
7 章 化学平衡の原理
諸条件による平衡の移動 (触媒の存在、温度の効果、圧縮の効果) |
諸条件による平衡の移動 (触媒の存在、温度の効果、圧縮の効果)
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| 10週 |
8 章 化学平衡の応用
ブレンステッド-ロウリーの理論、プロトン付加・プロトン脱離 |
ブレンステッド-ロウリーの理論、プロトン付加・プロトン脱離
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| 11週 |
8 章 化学平衡の応用
ブレンステッド-ロウリーの理論、プロトン付加・プロトン脱離 |
ブレンステッド-ロウリーの理論、プロトン付加・プロトン脱離
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| 12週 |
8 章 化学平衡の応用
酸―塩基滴定、緩衝作用、溶解度平衡 |
酸―塩基滴定、緩衝作用、溶解度平衡
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| 13週 |
8 章 化学平衡の応用
酸―塩基滴定、緩衝作用、溶解度平衡 |
酸―塩基滴定、緩衝作用、溶解度平衡
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| 14週 |
8 章 化学平衡の応用
酸―塩基滴定、緩衝作用、溶解度平衡 |
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| 15週 |
期末試験 |
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| 16週 |
答案返却、解説 |
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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 |
| 専門的能力 | 分野別の専門工学 | 化学・生物系分野 | 物理化学 | 純物質の状態図(P-V、P-T)を理解して、蒸気圧曲線を説明できる。 | 4 | |
| 2成分の状態図(P-x、y、T-x、y)を理解して、気液平衡を説明できる。 | 4 | |
| 束一的性質を説明できる。 | 4 | |
| 蒸気圧降下、沸点上昇より、溶質の分子量を計算できる。 | 4 | |
| 凝固点降下と浸透圧より、溶質の分子量を計算できる。 | 4 | |
| 相律の定義を理解して、純物質、混合物の自由度(温度、圧力、組成)を計算し、平衡状態を説明できる。 | 4 | |
| 平衡の記述(質量作用の法則)を説明できる。 | 4 | |
| 諸条件の影響(ルシャトリエの法則)を説明できる。 | 4 | |
| 均一および不均一反応の平衡を説明できる。 | 4 | |
| 反応における自由エネルギー変化より、平衡定数・組成を計算できる。 | 4 | |
| 平衡定数の温度依存性を計算できる。 | 4 | |
| 反応速度の定義を理解して、実験的決定方法を説明できる。 | 4 | |
| 反応速度定数、反応次数の概念を理解して、計算により求めることができる。 | 4 | |
| 微分式と積分式が相互に変換できて半減期が求められる。 | 4 | |
| 連続反応、可逆反応、併発反応等を理解している。 | 4 | |
| 律速段階近似、定常状態近似等を理解し、応用できる。 | 4 | |
| 電池反応と電気分解を理解し、実用例を説明できる。 | 4 | |
評価割合
| 試験 | 発表 | 課題 | 態度 | ポートフォリオ | その他 | 合計 |
| 総合評価割合 | 80 | 0 | 20 | 0 | 0 | 0 | 100 |
| 基礎的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 専門的能力 | 80 | 0 | 20 | 0 | 0 | 0 | 100 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |