2017年度 化学Ⅰ(E301) (全学(34、35組:35組は学生番号末尾偶数))

講義概要

化学Ⅰでは、あらゆる物質の構成単位である原子・分子についての基礎的な理解を深め、その集合体としての物質がどのようにして物性を示すようになるか考える。原子の電子構造とそれに由来する元素の特性、化学結合の本質を学び、物質の状態と物性を支配する要因を理解する。

講義担当 太田裕道 教授(hiromichi.ohta@es.hokudai.ac.jp)
講義時間帯 金曜4講時: 14:45-16:15
キーワード 原子の構造、原子軌道、化学結合、混成軌道、物質の三態、電解質溶液
授業の目標 化学は、多種多様な物質の性質・機能や生命現象の仕組みを系統的に理解するための学問である。化学Ⅰでは、あらゆる物質の構成単位である原子・分子についての基礎的な理解を深め、その集合体としての物質がどのようにして物性を示すようになるか考える。原子の電子構造とそれに由来する元素の特性、化学結合の本質を学び、物質の状態と物性を支配する要因を理解する。また、物質の有するエネルギーと化学反応の駆動力を説明することができる。
到達目標 1.原子の構造を理解し、物質の成り立ちと光の関わりを量子力学の立場から説明できる。
2.分子の構造や性質を決める要因を説明できる。
3.原子や分子の集合体の構造や性質を調べる方法とその原理を説明できる。
4.物質の三態と相平衡の関係について、物質の有するエネルギーに基づいて説明できる。
5.物質の化学反応の駆動力の本質を理解し、反応の方向性を予測することができる。
授業計画 1.原子の構造(原子核の構成、電子の波動性、量子数、原子の電子配置、周期律)
2.化学結合と分子構造(イオン結合、分子軌道、電子配置、磁性、光の吸収)
3.分子間相互作用(配位結合、水素結合、ファン・デル・ワールス結合)
4.凝集体の性質(金属、半導体、バンド構造)
5.気体の性質(気体分子運動論、状態方程式、拡散)
6.化学反応のエネルギー(エンタルピー、エントロピー、化学ポテンシャル、相変化)
7.電解質溶液の化学反応(化学平衡、酸化還元反応、電池、反応速度論)
準備学習(予習・復習)等の内容と分量 講義の前日までに、教科書もしくは資料の該当箇所を読み、あらかじめ内容を把握してから授業に臨むこと。宿題や課題がない場合にも、その日の授業内容を復習する必要がある。定期試験の直前にのみ、まとめて復習することは望ましくない。予習と復習の自習時間は、授業時間のおよそ倍以上が目安とされる。
成績評価の基準と方法 受講状況,レポート,および試験の成績により,下記の点から総合的に評価する。1)用語を含む基礎的知識を正確に理解しているかどうか,2)化学的な事象とその原理の関係を的確に説明できるかどうか,3)講義での質問応答や課題の提出などを通して,自ら積極的に学ぶ意識を深めたかどうか。評価は相対的評価をとっており、「A+」及び「A」=5~20%,「A-」及び「B+」=20~40%,「B」及び「B-」=30~50%,「C+」及び「C」=10~20%を目安とする。
テキスト・教科書 北大の化学Ⅰ / 北大化学系教員 : 学内出版, 2017, ISBN:なし
講義指定図書 はじめて学ぶ大学の無機化学 / 三吉克彦 : 化学同人, 1998, ISBN:4-7598-0798-5

講義スケジュール

No. 月日 内容 資料
第1回 4月14日(金) イントロダクション pdf
第2回 4月21日(金) 原子の構造 1 pdf
第3回 4月28日(金) 原子の構造 2
宿題1 pdf
第4回 5月12日(金) 元素の性質と周期性 1 pdf
第5回 5月19日(金) 元素の性質と周期性 2 pdf
宿題2 pdf
第6回 6月 9日(金) 分子と化学結合 1 pdf
第7回 6月16日(金) 分子と化学結合 2 pdf
第8回 6月23日(金) 中間試験
第9回 6月30日(金) 固体の構造 1 pdf
第10回 7月14日(金) 固体の構造 2 (+光吸収) pdf
宿題3 pdf
第11回 7月21日(金) 物質の三態 pdf
宿題4 pdf
第12回 7月28日(金) 電解質溶液 pdf
第13回 8月 4日(金) 期末試験