物理化学実験 （5j

Physical Chemistry Laboratory （5j

9923E3B

23CHEXP302

Le　Van　Khoa、市川　秀寿、佐々木　健夫

Takeo Sasaki, Khoa Van Le, Shuji Ichikawa

2024年度前期

2024 First Semester

金曜6限、金曜7限

Friday 6th Period, Friday 7th Period

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

概要：　
物理化学実験の目的は、過去に学んだ物理化学の基礎的な理論や現象を実際に確かめること、およびその過程で、実験器具や幾つかの装置の取り扱い方を習得することである。また、実験データの処理法も併せて学ぶ。さらに、これらの実験を通して、自己が経験した物理的・化学的現象を正確に表現し、他人に知らせること、即ち、“報告書”の書き方にもある。このような訓練を通して、自然界の現象・法則を自らの手で抽出することの出来る能力を養う。本学部学科のポリシー、専門性のあるキャリア形成、学士力や社会人基礎力の涵養、等を具体的に実現するための科目である。

講義で扱う内容項目について十分に理解し、さらにそれらを実際の実験で適切に応用する能力を身につけることを目的とする。

物理化学分野での実験において、データのとり方や数値の取り扱いに習熟する。

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/​​​

必ず予習して実験に臨むこと。 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。第１回目の授業に出席しないと履修を認めない。

課題に対する作文　Essay／ディベート・ディスカッション　Debate/Discussion／グループワーク　Group work／プレゼンテーション　Presentation／実験　Experiments

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内容理解に必要な基礎事項の確認や予習・復習を各自十分に行うこと。一般的な目安として、１単位の授業科目の標準学修時間は、45時間とされている。

報告書、試験、実験ノート、実験計画書、出席回数などにより総合的評価を行う。

・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

N

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

It is possible to search for and purchase textbooks and certain reference materials at MyKiTS (online textbook store).
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1 　　実験のガイダンスと前半の　　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
　　実験の解説 　　全に行うための注意に関する説明を行う。また、前半の実験
　　 　　の理論的背景および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　　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
　　圧測定 　　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させる。

3 　　液体の蒸気圧（２）　分子　　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Daniel電池の起　　標準甘汞電極を用いて、銅と亜鉛の電位を測定し、Daniel電
　　電力 　　池を組み立て、その起電力を測定する。
　　 　　デジタルマルチメーターの使い方を修得させる。また、標準
　　 　　甘汞電極を用い、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Daniel電池
　　 　　の起電力を測定させる。そして、単極電位の値から得られる
　　 　　Daniel電池の起電力の計算値と実測地とを比較させる。さら
　　 　　に、各金属の電極電位をNernstの式を用いて計算し、この計
　　 　　算値と実測地についても比較検討させる。

5 　　電池の熱力学 　　電池の起電力の温度変化から、この電池内における可逆的化
　　 　　学反応の熱力学的諸量を求める。
　　 　　クラーク電池を用いて、0→50℃ヘの昇温過程および0←50℃
　　 　　への降温過程における、各温度での起電力を測定させる。各
　　 　　過程で起電力と温度との関係から、熱力学的諸量を求め、反
　　 　　応の可逆性について検討させる。

6 　　二原子分子の振動回転スペ　　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
　　クトルおよび共役分子の可　　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
　　視吸収スペクトル 　　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させる。

7 　　前半の実験の講評と後半の　　前半の実験の結果を考察し、よりよき実験を行うためにはど
　　実験の解説 　　のようにすべきか指導する。また後半の実験の理論的背景お
　　 　　よび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。

8 　　分光法によるメチルレッド　　酸塩基指示薬は、溶液のpH変化に伴い、解離度が変化して可
　　の酸解離定数の決定-1 　　視領域の吸収帯に大きな変化が生じる。この際の吸光度測定
　　 　　から、酸塩基指示薬であるメチルレッドの酸解離定数を求め
　　 　　る。
　　 　　分光光度計を用いて、メチルレッドの酸型と塩基型それぞれ
　　 　　の極大吸収波長におけるモル吸光係数を求めさせる。

9 　　分光法によるメチルレッド　　つぎに、pH既知の溶液中で測定した各波長における吸光度の
　　の酸解離定数の決定-2 　　値から、酸型と塩基型の濃度を求め、メチルレッドの酸解離
　　 　　定数を計算させる。これらの操作により、多成分系における
　　 　　各成分の濃度が吸光度測定により求められる原理を理解させ
　　 　　る。

10　　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させる。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させる。

11　　アルカリによる酢酸エチル　　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
　　の加水分解 　　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
　　 　　速度定数を求めさせる。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させ
　　 　　る。さらに、Eyring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求めさせる。

12　　屈折率 　　いろいろの液体有機化合物の屈折率を測定し、原子屈折と分
　　 　　子屈折に加成性が成り立つことを確かめ、また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る。
　　 　　Abbe屈折計の使い方を習得させる。また、いろいろの液体有
　　 　　機化合物について原子屈折と分子屈折に加成性が成り立つこ
　　 　　とを確かめさせる。そして、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
　　 　　ロットさせ、その関係の違いについて考察させる。さらに、
　　 　　上記２成分系について、屈折率と組成の関係を調べ、２つの
　　 　　系の間での分子間力の違いについて考察させる。

13　　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させ
　　 　　る。つぎに、相図を作成し、共沸温度および共沸組成を求め
　　 　　させる。分子間力と共沸現象との関係について考察させる。

14　　「CAcheによる分子モデリ 　　分子構造を計算しシミュレートする分子モデリング・ソフト
　　ングとスペクトル解析」 　　「CAche（キャッシュ）」を使った計算機化学実験。簡単な
　　 　　芳香族分子や共役ポリエン等について、分子構造の生成、構
　　 　　造最適化、およびスペクトル計算を行い、実験的に観測され
　　 　　るスペクトルとの比較を行う。

15　　後半の実験の講評およびレ　　後半の実験の結果を考察する。また、実験レポートの作成は
　　ポート指導 　　、実験結果の報告やデータに基づいた考察を行う上で重要な
　　 　　作業である。実験レポートやデータのまとめ方には数々の基
　　 　　本的な約束事があり、それらについて指導する。また、実験
　　 　　誤差や統計処理などのデータの取扱方について説明する。場
　　 　　合により試験を行う。

キャリアも視野に入れ、研究職・技術職・教職等に必要となる知識・教養や技術等を学習する。
　授業改善アンケートをふまえて、ペースやレベルについてこられるように、各回の講義内容範囲の予習ならびに、知識の定着や演習問題等の復習につとめる。また参考書等の併用も推奨する。

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Discovery Studio, Materials Studio

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各回の実験は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。

本科目についての教職に関する科目の扱いは、念のため学修簿を確認すること。
　オフィスアワーについては、都合による変更等もありうるので、講義時などに直接教員に問い合わせること。

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