化学実験

Experiments in Chemistry

9962394

62ONCHE203

山本　一樹、服部　寛之、寺島　千晶

TERASHIMA, Chiaki; YAMAMOTO, Kazuki; HATTORI, Hiroyuki

2024年度前期

2024 First Semester

水曜3限、水曜4限、水曜5限、水曜6限

Wednesday/3-6th

創域理工学部　先端物理学科

Department of Physics and Astronomy, Faculty of Science and Technology

2.0単位

実験

Experiment

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① [対面]対面授業/ [On-site] On-site class

本講座は、化学に基づく現象や実験操作を経験することより、実践的な化学の学習を行う。化学に興味を持つ者、教職課程を履修する者を対象に、化学の基礎となる次の事項、陽イオンの系統分析（一属，二属）、立体化学、各種滴定、二元系状態図、固体表面、有機化合物の合成及び有機定性等の実験を行う。
この科目は、本学科で定めるポリシー「物理学と一般教養科目を学ぶことで培った多面的に物事を俯瞰する能力を使い、科学技術や環境・社会における諸問題を発見することができる」、「積極的な行動によりデータと情報を集め、物理学・一般教養科目の修得の過程で培った論理的・批判的な思考によってその信頼性を判断し、整理・分析して問題解決に貢献する」を実践する力を習得し、「修得した物理学・一般教養科目の土台のもと、個々の専門分野におけるキャリア形成のために必要な知識・技能を自ら学び続けていく自己管理能力」を養う。

化合物の性質や反応を定性的・定量的に評価する方法を学ぶとともに、化学の基本原理や操作を身につけられるようになる。
これは本学科のディプロマ・ポリシーに定める「物理学と一般教養科目を学ぶことで培った多面的に物事を俯瞰する能力を使い、科学技術や環境・社会における諸問題を発見することができる」、「論理的・批判的な思考によってデータと情報の信頼性を判断し、整理・分析して問題解決に貢献する」および「修得した物理学・一般教養科目の土台のもと、個々の専門分野におけるキャリア形成のために必要な知識・技能を自ら学び続けていく自己管理能力」に関連する科目である。

１．実験器具の適切な使用方法を習得する。
２．基礎的な定性分析、定量分析、合成法を習得する。
３．適切なデータ処理手法を習得し、実験レポートを作成できる。

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/​​​

・ケガや事故を予防するために、事前の体調管理にも気をつけ、適切な服装（保護メガネ・白衣・デッキシューズの着用）で実験に臨むこと。
・実験室内への荷物の持ち込みは必要最低限とし、実験台は常に整理整頓するように心がけ、集中して実験に取り組むこと。

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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毎回の実験の前には、教科書や配布資料をもとに実験ノートを作成すること。適宜、参考書等を活用して内容（実験ノート）の充実を図るとともに、実験の原理を充分に理解しておくことが必須である。実験後は得られた結果を整理し、実験の目的・原理・方法（操作）・結果・考察を網羅したレポートを作成する。

平常点（予習状況・実験態度・レポート提出の状況）（50％）、レポート（40%）および理解度確認テスト（10%）による総合評価。
なお、本実験の評価は、「決められた授業時間内の実験参加および主体的実験の実施」かつ「実験で得られた観察および結果をレポートとして期日までに提出すること」の条件を満たすことを前提としている。
従って、やむを得ない事情を除き「著しい遅刻や無断欠席の場合」あるいは「すべてのレポートを期日までに提出しない場合」は評価不能とし単位の取得はできない。
【フィードバックの方法】
一部のレポートについては提出されたものを一度添削し、その後の授業中に返却・講評する。履修者は、講評に基づき加筆・修正し再度提出する。
また、全実験テーマにおいて、 内容不十分のレポートと判断された場合は、修正点をアドバイスした上でレポートを返却し、再提出を指示する。

・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/

下記は安全に実験を行うための参考書であり、事前に通読することを強く推奨する。
「新版 総合化学実験」郡司 天博 他著, 丸善出版(2023), ISBN:978-4-621-30899-8
「研究のためのセーフティサイエンスガイドーこれだけは知っておこう」東京理科大学 安全教育企画委員会編 (朝倉書店), 2012, ISBN978-4-254-10254-3

実験によっては配布プリントがある。

１．ガイダンス
化学実験の単位を取得する意義およびレポートの作成方法を理解する。
また、実験を安全に行うための諸注意を与える。

2．実験器具・試薬の使用法と、立体化学
化学実験を実施する上で必要な基礎知識を実際に学ぶとともに、模型作製によりこれから取り扱う化学物質の立体構造への理解を深める。
実験器具・試薬の使用法：主にガラス器具やガスバーナーなどの基本的な実験器具の使用方法と、試薬の取り扱い方や器具の洗浄などの実験操作を修得する。
立体化学：無機化合物では金属結合、イオン結合等に基づく種々の結晶構造模型を、有機化合物では共有結合に基づく数種の分子模型を作製する。

３．第一〜第二属陽イオンの系統分析
無機陽イオンの系統的な定性分析を行い、金属塩の溶解度の違いによる分離法についての理解を深める。特に、溶解度積の概念を理解する。

４．第一〜第二属陽イオンの未知試料の検出
未知試料の検出について実験を行い、基本操作が正しく行われているか確認する。

５．ペーパークロマトグラフィー
本法はガラス管と濾紙で、簡単に高感度の分離定性が行える分析方法である。Fe(III)、Co(II)、Ni(II)、Cu(II)を分離する。

６．中和滴定
ビュレット及びpHメーターを用いて中和滴定を行う。
滴定の理論・緩衝作用について学ぶ。

７．水の硬度定量（EDTAによるCa，Mgの定量）
水中に微量に含まれる金属イオンを定量する方法として、キレート試薬による選択滴定法を習得する。また、水の硬度の概念を理解する。

８．二元系状態図
状態図の作成実験はGibbsの相律を始め、無機・物理化学に関する多くの事項の習得、理解が含まれる。
ここでは毒性が少なくやけどの恐れの少ないDiphenylamine−naphthalene系について実験を行い共融点、てこの原理などを学習する。

９．固体表面
プラスチック表面に金属薄膜を形成させる「めっき」の原理と技術を習得する。

１０．有機導入実験
油脂と塩基から石けんの作製を通じて、基本的な有機反応である加水分解を理解するとともに、初歩的な有機合成操作を習得する。

１１．有機合成及び有機定性分析
アセトアニリドを合成し、融点などの測定を行って有機合成化学の基礎を学ぶ。
また、生成物の定性分析をする。

１２．理解度の確認
実験のまとめとして、記述式のテスト（理解度確認テスト）を行う。

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