材料の化学１

Chemistry of Materials 1

9982405

82FSCHE201

勝又　健一

Ken-ichi Katsumata

2023年度前期

2023 First Semester

火曜2限

2nd Period on Tuesday

先進工学部　マテリアル創成工学科

Department of Materials Science and Technology, Faculty of Advanced Engineering

2.0単位

講義

Lecture

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ブレンド型授業（半数回以上を対面実施）/Blended format(over 50% classes on-site)

本講義では、化学・物理の適切な理論と実験事実を基に、主として無機化学分野の基礎が理解できるように講義する。

In this lecture, based on appropriate theories and experimental facts of chemistry and physics, lectures will be given mainly so that the basics of the field of inorganic chemistry can be understood.

本講義では無機化学の現象から理論化学および物理化学が発展し、さらに材料工学へと展開していく過程の基礎を理解することが目的である。

The purpose is to understand the basics of the process of further developing into materials engineering.

授業を通して、原子の電子構造の基礎とそれに基づく元素の性質と原子間の化学結合、さらに簡単な分子の構造が理解できるようになることが、目標である。

Through the lessons, the goal is to be able to understand the basics of the electronic structure of atoms, the properties of elements based on them, the chemical bonds between atoms, and the simple structure of molecules.

専門基礎力(知識、技能)

化学１，化学２（およびそれに該当する科目）を履修していること。 化学の大部分の内容は、具体的で取り組みやすく感じるが、本質にはとても難しいものがある。それらの基礎を徹底的に勉強して欲しい。そうすれば材料の研究に必要な化学の内容が、理解できるようになる。

Have taken Chemistry 1 and Chemistry 2 (and corresponding courses). Most of the content in chemistry feels concrete and easy to work with, but in essence it is very difficult. I want you to study those basics thoroughly. Then, you will be able to understand the contents of chemistry necessary for material research.

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授業の内容に関する資料を、LETUSを通じて配布する。授業の内容を理解するために、必ず教科書と配布資料を授業に持参すること。また、授業の予習または復習すべき内容に関する演習問題を、授業内を通じて示すので、次の授業までに解答すること。授業の内容をより深く理解するために、必ず演習問題に取り組むこと。

Materials related to the content of the lessons will be distributed through LETUS. Be sure to bring textbooks and handouts to the class to understand the content of the class. In addition, exercises related to lesson preparation or content to be reviewed will be shown throughout the lesson, so answer them by the next lesson. Be sure to work on the exercises to gain a deeper understanding of the content of the lesson.

授業にすべて出席し、授業内で実施するすべての演習に取り組んで解答し、その内容を理解していることを前提に、その他の授業内容も含めた試験またはレポート課題を出します。演習課題の解答状況や試験結果、レポート課題を基にして総合的に成績を評価する。

Attending all lessons, working on and answering all the exercises conducted in the lesson, and assuming that you understand the contents, you will be given an exam or report assignment that includes other lesson contents. Comprehensively evaluate grades based on the answer status of exercises, test results, and report assignments.

・S：到達目標を十分に達成し、極めて優秀な成果を収めている
・A：到達目標を十分に達成している
・B：到達目標を達成している
・C：到達目標を最低限達成している
・D：到達目標を達成していない
・-：学修成果の評価を判断する要件を欠格している

・S：Achieved outcomes, excellent result
・A：Achieved outcomes, good result
・B：Achieved outcomes
・C：Minimally achieved outcomes
・D：Did not achieve outcomes
・-：Failed to meet even the minimal requirements for evaluation

Y

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教科書および一部の参考書は、MyKiTS (教科書販売サイト) から検索・購入可能です。
It is possible to search for and purchase textbooks and certain reference materials at MyKiTS (online textbook store).
​https://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/​​​

LETUSを通じて資料を配布する。

Distribute materials at LETUS.

［項目と内容］
1　原子の電子構造の復習I
原子の電子構造と量子数の関係について復習する。
（準備学習）復習：教科書　1.1，1.2項　[1時間]
2　原子の電子構造の復習II
電子密度分布、Pauliの排他律、Fundの規則について復習する。
（準備学習）復習：教科書　1.1，1.2項　[1時間]
3　電子配置と周期性I
有効核電荷、遮蔽効果について理解する。
（準備学習）教科書　1.3項　[1時間]
4　電子配置と周期性II
貫入効果、構成原理、周期表の構造について理解する。
（準備学習）教科書　1.3項　[1時間]
5　電子配置と周期性III
イオン化エネルギー、電子親和力について理解する
（準備学習）教科書　2.1，2.2項　[1時間]
6　電子配置と周期性IV
電気陰性度について理解する。
（準備学習）教科書　2.3項　[1時間]
7　電子配置と周期性V
原子半径、イオン半径について理解する。
（準備学習）教科書　2.5項　[1時間]
8　化学結合
化学結合の種類、結合エネルギーについて理解する。
（準備学習）教科書　2.6項　[1時間]
9　原子価結合法I
原子価結合法、混成軌道について理解する。
（準備学習）教科書　3.1，3.2，3.3項　[1時間]
10　原子価結合法II
簡単な化合物の混成軌道について理解する。
（準備学習）教科書　3.4項　[1時間]
11　原子価結合法III
簡単な化合物の分子構造とVSEPR則について理解する。
（準備学習）教科書　3.4項　[1時間]
12　分子軌道法I
分子軌道法、LCAO法について理解する。
（準備学習）教科書　4.1項　[1時間]
13　分子軌道法II
等核2原子分子の軌道エネルギー、結合次数について理解する。
（準備学習）教科書　4.2項　[1時間]
14　分子軌道法III
異核2原子分子の軌道エネルギー、結合次数について理解する。
（準備学習）教科書　4.3項　[1時間]
15　目標の達成度を評価する試験またはレポート課題を行う。

[Items and contents]
1 Review of the electronic structure of atoms I
We will review the relationship between the electronic structure of atoms and quantum numbers.
[Extracurricular learning instructions Review: Textbooks 1.1 and 1.2]
2 Review of the electronic structure of atoms II
Review the electron density distribution, Pauli exclusion principle, and Fund's rule.
[Extracurricular learning instructions Review: Textbooks 1.1 and 1.2]
3 Electron configuration and periodicity I
Understand the effective nuclear charge and shielding effect.
[Extracurricular learning instructions: Textbook Section 1.3]
4 Electron configuration and periodicity II
Understand the penetration effect, construction principle, and structure of the periodic table.
[Extracurricular learning instructions: Textbook Section 1.3]
5 Electron configuration and periodicity III
Understanding ionization energy and electron affinity
[Instructions for extracurricular learning: Textbooks 2.1 and 2.2]
6 Electron configuration and periodicity IV
Understand electronegativity.
[Extracurricular learning instructions: Textbook Section 2.3]
7 Electron configuration and periodicity V
Understand atomic radius and ionic radius.
[Extracurricular learning instructions: Textbook Section 2.5]
8 Chemical bond
Understand the types of chemical bonds and binding energies.
[Extracurricular learning instructions: Textbook Section 2.6]
9 Valence bond method I
Understand the valence bond method and hybrid orbitals.
[Instructions for extracurricular learning: Textbooks 3.1, 3.2, 3.3]
10 Valence bond method II
Understand the hybrid orbitals of simple compounds.
[Extracurricular learning instructions: Textbook Section 3.4]
11 Valence bond method III
Understand the molecular structure of simple compounds and the VSEPR law.
[Extracurricular learning instructions: Textbook Section 3.4]
12 Molecular orbital method I
Understand the molecular orbital method and the LCAO method.
[Extracurricular learning instructions: Textbook Section 4.1]
13 Molecular orbital method II
Understand the orbital energy and bond order of equinuclear diatomic molecules.
[Extracurricular learning instructions: Textbook Section 4.2]
14 Molecular orbital method III
Understand the orbital energy and bond order of heteronuclear diatomic molecules.
[Extracurricular learning instructions: Textbook Section 4.3]
15 Conduct a test or report task to evaluate the degree of achievement of the goal.

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