物理化学実験 （6l

Physical Chemistry Laboratory （6l

9923B3O

23CHEXP302

宮﨑　淳、関　淳志、青木　健一

Ken'ichi Aoki, Jun Miyazaki, Atsushi Seki

2024年度前期

2024 First semester

火曜6限、火曜7限

Tuesday 6th and 7th Periods

理学部第二部　化学科

Department of Chemistry, Faculty of Science Division Ⅱ

2.0単位

実験

Experiment

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① [対面]対面授業/ [On-site] On-site class

物理化学に関連する種々のテーマについて実験を行い、結果の考察、口頭および文書による結果の報告を行う。

物理化学的実験技術の習得を行うと共に、実験を通して理論の理解を深め、データの扱い方に習熟することを目的とする。また物理化学は化学現象の原理的解明を重視する分野であるため、解明した内容を他者に伝えることが重要である。口頭および文書による報告の訓練を行うことも目的とする。

種々の測定法を習得し、関連する物理化学の理論の理解を深め、ＰＣ等を用いたデータ解析技術に習熟する。また、実験結果を的確に他者に口頭で伝達する訓練をすると共に、文書による正確な報告ができるようになることを目的とする。

リンク先の [評価項目と科目の対応一覧]から確認できます（学部対象）。
履修登録の際に参照ください。
​You can check this from “Correspondence table between grading items and subjects” by following the link(for departments).
https://www.tus.ac.jp/fd/ict_tusrubric/​​​

１、必ず予習して実験に臨むこと。
２、実験室内では必ず白衣を着用し、安全メガネを装着すること。
３、第１回目の授業に出席しないと履修を認めない。
４、実験は、自ら率先して行うことが重要である。そのため、欠席・遅刻は厳しく減点する。

課題に対する作文　Essay／小テストの実施　Quiz type test／ディベート・ディスカッション　Debate/Discussion／グループワーク　Group work／実験　Experiments／実習　Practical learning

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行う実験内容について、原理、および必要な数値データ等を文献を利用して調べ、分かりやすい実験計画書を作成しておくこと。（どのような実験とデータ整理を行うのか十分にイメージできるようにしてから実験に参加すること。）また、その日行った実験内容については、良く理解したうえで十分な考察をし、誰が読んでも分かりやすい実験報告書を作成するように心がけること。

下記の通り評価を行います。

・レポート^＊1　　６０％
・実験計画書^＊2１０％
・到達度評価^＊3　３０％
　※ 上記以外に加点および減点^＊4あり。

＊１　レポート（全９回）は、各回とも１０点満点で採点し、合計点を６０点満点に換算する。
　　　指定された期日までに、オンライン提出すること。提出の遅延については、以下の通り減点を行う。

　　　レポート提出の遅刻：
　　　・１週間以内の遅刻：　得点 x 0.7
　　　・１週間〜２週間の遅刻：　得点 x 0.5
　　　・２週間以上の遅刻：　最高３点で評価
　　　・未提出：欠席と同様（−１０点／回）

＊２　実験計画書は、実験が始まる前に教卓に紙媒体で提出すること。実験中に参照したい場合は、コピーをとっておくこと。

＊３　到達度評価は、最終日の授業内で実施します（６０分、記述式）。

＊４　主な加点、減点ポイントは以下の通りです。

　加点例
　・実験中の態度（積極的な参加、実験を正確かつ円滑に行う工夫、班員へのリーダーシップ…など。）
　・実験後のディスカッションへの積極的な参加（班データのまとめ、ディスカッション中の発言…など。）
　・実験ノート内容

　減点例
　・レポートの遅延（＊１参照。）
　・遅刻、無断欠席
　　　遅刻：
　　　・　１０分以内：−３点／回
　　　・１０〜３０分：−５点／回
　　　・３０〜６０分：−７点／回
　　　・　６０分以上：ー１０点／回

　　　無断欠席：−１０点／回

　・実験中の態度（不真面目な態度、危険を伴う言動…など。）
　・レポート作成における不正行為（データ改ざん、剽窃…など。）

・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

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実験テキスト（初回ガイダンス時に配布）

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。
​https://mirai.kinokuniya.co.jp/tokyorika/​​​

It is possible to search for and purchase textbooks and certain reference materials at MyKiTS (online textbook store).
​​https://mirai.kinokuniya.co.jp/tokyorika/

授業中に適宜紹介

1 　　実験のガイダンス　　
　この実験を始めるに当たって必要となる事柄および実験を安全に行うための注意に関する説明を行う。また、実験を行う上での操作用の注意とデータ処理についての解説する。

2 　　液体の蒸気圧（１）　蒸気圧測定　　
　トルエンの蒸気圧の温度変化から蒸気圧のエンタルピー変化とエントロピー変化を求める。液体の蒸気圧を，いろいろな温度でRamsay-Youngの装置を用いて動的方法で測定し、Clausius-Clapeyronの式を用いて、蒸発のエンタルピー変化とエントロピー変化を求める。

3 　　液体の蒸気圧（２）　分子間力の影響　　
　水の蒸気圧の温度変化から蒸気圧のエンタルピー変化とエン間力の影響トロピー変化を求める。水と前回のトルエンとの比較から、分子間力が蒸発エンタルピー変化とエントロピー変化に与える影響について検討する。

4 　　単極電位とダニエル電池の起電力　　
　標準銀電極を用いて、銅と亜鉛の電位を測定し、ダニエル電池を組み立てその起電力を測定する。また、標準銀電極を用い、KCl溶液を塩橋として、銅と亜鉛の単極電位を測定し、これらの金属の電極から構成されるダニエル電池の起電力を測定する。そして、単極電位の値から得られるダニエル電池の起電力の計算値と実測地とを比較する。さらに、各金属の電極電位をネルンストの式を用いて計算し、この計算値と実測値についても比較検討する。

5 　　強電解質水溶液の部分モル体積　
　強電解質水溶液であるNaCl水溶液とKCl水溶液の部分モル体積を求め、二種類の強電解質水溶液の違いを見いだし、溶液中の溶質と溶媒の相互作用についてを理解を深める。

6 　　二原子分子の振動回転スペクトルおよび共役分子の可視吸収スペクトル　　
（１）二原子分子の気体の赤外吸収スペクトルを測定し、その回転微細構造を解析することにより、核間距離などの分子に対する知見を得る。
（２）β−カロチンの極大吸収波長を求め、一次元井戸型ポテンシャルモデルを用いて、有効分子長を計算し、電子の軌道と光との相互作用について理解する。

７　Materials Studioを用いた計算化学演習　
　芳香族分子や共役ポリエン等について、それらの分子構造をMaterials Studioを使った最適化する。また、スペクトル計算を行い、実際のスペクトル（実験データ）との比較を行う。

８　　電気伝導度滴定　
　電気伝導度の測定から酸と塩基の中和現象を学ぶ。希塩酸および希酢酸を水酸化ナトリウム水溶液を用いて滴定し、電気伝導度滴定曲線の形の違いから、滴定の各段階における溶液中の各イオンの濃度の変化および各イオン種の電気伝導度に対する寄与の違いを考察する。また、中和滴定と電気伝導度滴定との違いについても考察する。

９　　アルカリによる酢酸エチルの加水分解　
　酢酸エチルのアルカリによる加水分解速度とその活性化エネルギーを求める。酢酸エチルと水酸化ナトリウム水溶液を混合し、加水分解反応の進行にともなう溶液の電気伝導度の変化から、二次反応速度定数を求める。異なる温度で求めた反応速度定数のArrheniusプロットから反応の活性化エネルギーを求める。さらに、アイリングの式を用いて、活性化エンタルピーと活性化エントロピーを算出する。

10　　屈折率　
　いろいろの有機物液体の屈折率を測定し、原子屈折と分子屈折に加成性が成り立つことを確かめる。また、飽和鎖炭化水素系および芳香族炭化水素系それぞれについて、分子量と屈折率との関係をプロットし、関係性を考察する。さらに、２成分系（水−エタノール、トルエン−ベンゼンの２つの系）の屈折率と組成の関係について調べ、２つの系の間での分子間力の違いについて考察させる。

11　　相平衡　
　イソプロピルアルコール／ベンゼンの混合溶液について、組成−温度曲線を作成する。蒸留装置を組み立て、イソプロピルアルコールとベンゼンの種々の組成の混合溶液について、その気相と液相のモル分率を、予め求めておいた組成と屈折率との検量線より求める。つぎに相図を作成し、共沸温度および共沸組成を求める。得られた結果をもとに、分子間力と共沸現象との関係について考察する。

12〜15　まとめ　　
（１）本実験を通して学んだこと（原理、実験技術、実験結果など）について総括する。
（２）これまでの実験レポートの見直しを行う。
（３）本実験を通して学んだ知識をもとに、さらに課題解決を行う。

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ChemOffice Professional

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★ 6lクラス以外の方は、特別な事情がない限り、自分のクラスで履修すること。
★ 初回ガイダンスを無断欠席した場合、原則として履修できません。

★ その他注意事項
・実験内容が変更される場合は、初回に指示する。
・各実験は４人程度の班単位で行う。
・各班の実験の順番は初回に指示する。

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