工業化学実験２

Experiments on Industrial Chemistry 2

9942454

42CHEXP102

永田　衞男、佐川　拓矢、橋詰　峰雄

Mineo HASHIZUME, Morio NAGATA, Takuya SAGAWA

2024年度後期

2024 Second Semester

金曜3限、金曜4限、金曜5限

Friday 3rd-5th Periods

工学部　工業化学科

Department of Industrial Chemistry, Faculty of Engineering

1.0単位

実験

Experiment

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① [対面]対面授業/ [On-site] On-site class

本実験は工業化学実験1とともに当学科における実験の入門として位置付けられ、２年次以降の各専門実験から卒業研究に至る一連の実験の端緒をなすものである。具体的には器具の取扱い、撹拌・加熱・分離・精製などの基本操作、データ処理法など、化学系実験において必要な基礎技術を含むさまざまな実験を実施する。

化学系実験において必要な基礎技術を”広く”体得するとともに、実験に対する心構え、安全対策を習得する。

化学実験の基礎を習得し、2年時以降の各専門実験に活かすことができるようになる。また他の化学に関する講義科目の内容と結びつけて化学の基礎をより深く理解できるようになる。

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/​​​

予習をして授業に臨むこと。
白衣、安全ゴーグルを用意すること。
大学の方針により授業実施形態が変更となる場合がある。

課題に対する作文　Essay／ディベート・ディスカッション　Debate/Discussion／実験　Experiments

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準備学習：テキストを熟読し、実験当日はテキストを見なくても操作を行うことができるレベルまで内容を理解し、フローチャートなどを駆使した実験ノートを作成しておくこと。
復習：レポート作成を通じて実験の意味、理論的背景、結果の解釈等について理解を深めること。
６．分子模型 についてはChemOfficeを用いて分子構造を描き、その立体構造を理解することが望ましい。

出席状況と実験操作技術（50％）、レポート（50％）により評価する。
注）出席とは、授業に積極的に参加し、質問し、議論に加わることを指す。

・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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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/

実験テキストを配付する。テキストの各項目を参照のこと。

１．ガイダンスおよび安全に関する講義
　工業化学実験2を始めるための諸注意（実験室のマナー、実験開始前の準備、事故災害の防止対策、事故発生時の対応方法）、実験ノートの書き方、レポートの作成（構成、グラフの表し方）等について理解し、以降の実験に活かすことができるようになる。
　学生実験、卒業研究等に必要な知識として、以下の項目を理解する。
○実験室の安全指針について
○試薬の分類（危険物、毒劇物の分類、安全評価法、一緒に保管してはいけないものなど）
○廃液の分類（総論的なもの、理科大独自のルールなど）
○実験室内の器具・装置の使い方
○火災・事故に対する処理方法、消火器の分類
○ガスの種類と性質、高圧ガス容器（ボンベ）の分類と取り扱い方法

２．分離と精製
　紅茶からのカフェインの抽出。
　市販の茶葉から煮出した抽出液からクロロホルムを用いてカフェインを抽出する。ゆっくりと溶媒を除去するとカフェインの薄緑白色結晶が得られる。必要に応じて再結晶（または昇華）により精製する。
　修得事項：液−液抽出、分液漏斗の使い方、再結晶（昇華）

３．比色分析
　アルミニウムはく中の鉄の定量と連続変化法による呈色錯体の組成決定。
　まず、天秤の仕組みを理解した後、実際に物質の質量を秤って天秤の取り扱いに習熟し、そのときの精確さを検証する。次に、1,10-フェナントロリン鉄錯体の各波長における、吸光度を求め、吸収曲線を描いて最適波長を決定し、検量線を作成する。この検量線を利用して、アルミニウムはく中の鉄を定量する。また、この錯体の組成を連続変化法（Jobの方法）を利用して決定する。これらの操作を通じて、体積計（測容器）の洗浄方法と取り扱い方も学ぶ。

４．電解質溶液の電気伝導度
　電解質溶液がどのようにして電流を導くかは、電気化学の最も基本的な問題である。高校で学んだ強電解質と弱電解質で電気伝導度の挙動が大きく異なることを学ぶ。
　強電解質（塩化ナトリウムなど）水溶液及び弱電解質（酢酸など）水溶液の電気伝導度を各濃度で測定し、電気伝導度挙動に関する強電解質と弱電解質の違いを比較する。また、カリウムとナトリウムの各塩のモルイオン伝導を調べ、KとNaの差がほぼ同じになることを調べる。さらに酢酸などの解離定数を算出する。

５．単一固体球の沈降速度
　自然界の現象（とくに物理現象）には、その現象を支配する方程式がある。本テーマでは、「静止液体中における球状物体の等速落下」という極めて簡単な現象を題材として、現象を支配する方程式（この場合には物体に働く力（重力、浮力、抵抗力）のバランス式）について学ぶ。
　粘度、密度などの物性と測定した落下速度を、支配方程式から導かれる無次元パラメータをもとに整理し、ある規則性が成り立つことを確認するとともに、単位の持つ意味や無次元パラメータの工学的な有用性について理解を深める。

６．分子模型
　HGS分子構造模型を実際に組み立てて、有機化合物の空間的構造を理解する。
　主として、鎖状炭化水素、環状炭化水素の種々のコンホメーションや二重結合を含む分子のシス・トランス異性体を再現し、結合のまわりの回転などによってその形が変化する場合があることを理解する。また、分子の形状とポテンシャルエネルギー等との相関を学ぶ。
　修得事項：結合距離、結合角、ひずみ、コンホメーション、ポテンシャル

７．ペーパークロマトグラフィー
　乾いたろ紙の一端から少し離れたところに試料を付着させ、その端を適当な溶媒に浸すと、スポットの移動・分離が起こる 。対象とする物質が無色の場合は適当な呈色試薬によって検出する。成分スポットの移動距離と溶媒の浸透した距離の比は Rf値と呼ばれ、成分物質の同定に利用できることを学ぶ。

８．全体のまとめ
　各実験の理論的背景、実験操作法、結果の解釈などを確認し、解説により理解する。

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