先端化学実験

Experiment in Advanced Chemistry

9972419

72CHEXP202

板垣　昌幸、藤本　憲次郎、坂井　教郎、有光　晃二、四反田　功、酒井　健一、近藤　剛史、北村　尚斗、寺島　千晶、中山　泰生、石橋　千晶、渡辺　日香里、郡司　天博

GUNJI, Takahiro; ITAGAKI, Masayuki; FUJIMOTO, Kenjiro; SAKAI, Norio; ARIMITSU, Koji; SHITANDA, Isao; SAKAI, Kenichi;  KONDO, Takeshi; KITAMURA, Naoto; NAKAYAMA, Yasuo; ISHIBASHI, Chiaki; AOKI, Daisuke;  HATTORI, Hiroyuki

2024年度後期

2024 Second Semester

木曜2限、木曜3限、木曜4限、木曜5限

Thursday/2-5th

創域理工学部　先端化学科

Department of Pure and Applied Chemistry, 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

化学の各専門分野における実践的な実験を行い、1年次と2年次に履修した各専門科目、および3年次と4年次に履修する各専門科目の理解度向上に資する。
この科目では、本学科で定めるポリシー「化学分野の基礎学力と、その上に立つ専門知識」を習得し、それをもとに「自ら課題を発見し、解決する能力」、「論理的・批判的に思考し、積極的に取り組むことのできる判断力・行動力」、「他者とコミュニケーションをとり、国際的な視野を持って活躍できる能力」ならびに「専門分野に応じたキャリアを形成し、自己を管理する能力」を養う。

化学の各分野における実践的な実験を経験することで、幅広い知識と技能を習得する。この科目で経験する実験はいずれも、卒業研究で行う内容に関連するものであり、専門的なキャリア形成の基盤となる。
実験はグループで協力し行うため、コミュニケーション能力とチームワーク能力を身につけることもできる。

１　化学の各専門分野における実践的な知識と技能を習得する。
２　実験操作を安全に行い、正しい手法で物質の合成や物性の測定ができるようになる。
３　実験ノートの作成を通じて、実験を適切に計画できるようになる。
４　レポートの作成を通じて、実験事実や考察を適切に報告できるようになる。

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/​​​

１　「化学実験」および「分析化学実験」を習得していること。
２　白衣、安全メガネ、実験用シューズを着用すること。

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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準備学習：　各回の実験内容を十分に予習し、実験ノート（目的・原理・操作・試薬の物性と危険性・結果の予想等を記載）を作成、提出すること。
復習：　実験結果を解析・考察の上、レポートとして提出すること。

平常点（45％）とレポートの成績（55％）で評価する。
平常点は予習ノートの成績と実験態度（主体的かつ安全に実験を行うこと）により評価する。

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]
提出された実験ノートおよびレポートについて、適宜、講評する。
また、実験中に行う試問について、理解度が不十分の場合には補足説明する。

・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/

実験テキストを配布する。

１　ガイダンス【対面授業】
先端化学実験の進め方・履修上の注意点を説明する。
また、安全教育を実施する。

２　定常分極曲線の測定・サイクリックボルタンメトリー【対面授業】
電気化学測定の基礎である定常分極曲線の測定法と、サイクリックボルタンメトリーの原理と測定法を学ぶ。

３　リチウムイオン電池用電極材料の結晶構造と充放電特性　【対面授業】
典型的な電極材料であるスピネル型酸化物の合成と充放電特性の評価を行う。また、化学的なリチウム脱離を行い、X線回折測定によりリチウム脱離による結晶構造の変化を調べる。

４　結晶の対称性・点群　【対面授業】
木製結晶モデル（樹脂製を使うこともある）およびデジタルツールを活用することで、三次元結晶の結晶系・対称性・点群を理解する。

５　非イオン性界面活性剤によるエマルションの調製　【対面授業】
非イオン性界面活性剤を乳化剤として添加することで、水中油滴（O/W）型のエマルションを調製する。また、三成分系相図の作成を通じて、乳化系と可溶化系の違いについても学習する。

６　金属ポルフィリン錯体の合成とスペクトル測定　【対面授業】
テトラフェニルポルフィリンの亜鉛錯体の合成および軸配位子の導入を行い、錯体合成の基礎を学ぶ。紫外可視吸収スペクトルや蛍光スペクトルの測定を行い、分子構造や電子状態について理解する。

７　光反応性高分子の合成と光パターニング　【対面授業】
ポリビニルアルコールと桂皮酸クロリドからポリ桂皮酸ビニルを合成する。さらに、[2+2]光二量化反応に伴うポリマーの溶解性変化を観測することにより、光二量化反応機構と高分子の溶解性変化について理解する。

８　アセチルアセトナト亜鉛を触媒とするポリウレタンの合成　【対面授業】
アセチルアセトナト亜鉛を酸化亜鉛とアセチルアセトンから合成し、融点測定と構造解析を行う。また、アセチルアセトナト亜鉛を触媒としてポリウレタンを合成し、反応速度定数を算出し、反応機構との関連を考察する。

９　フェロセンの合成と構造解析　【対面授業】
塩化鉄(II)とシクロペンタジエンからフェロセンを合成し、単離精製と構造解析を行なう。また、一連の実験を通して、有機合成化学における基本的な操作や、有機金属化合物の特徴について学ぶ。

１０　分子軌道法　【対面授業】
大規模分子へも比較的容易に拡張が可能な半経験的分子軌道法の一種である「MOPAC」を用い、分子の構造、振動状態、および電子状態を計算する手法を修得することを目的とする。

１１　光触媒材料のセルフクリーニング性能試験　【対面授業】
自然の太陽光を利用したセルフクリーニング性能を応用した光触媒製品が多数開発されている。光照射下で、酸化・還元作用によって汚染物質の分解・除去、脱臭、抗菌、セルフクリーニングなどの諸機能を発現する光触媒材料について学習する。

１２　Auto CADによる実験器具製図法の習得および3Dプリンタによる器具作製　【対面授業】
AutoCADを使用する意義や活用法について理解する。実際にAutoCADを使用して製図する。また、3Dプリンタを用いて製図したものを造形することで、3D製図についての理解を深める。

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ChemOffice Professional／Discovery Studio, Materials Studio

ChemBioOffice Ultra, Materials Studio, Gaussian09/Gaussian View, AutoCAD, MOPAC2016, Winmostar

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