化学Ｂ

Chemistry B

994517I

45FUCHE102

有村　隆志

有村　隆志

2026年度後期

2026年度

②Second semester

火曜1限

火曜日1限目

工学部　機械工学科

Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering

2.0単位

講義

Lecture

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① [対面]対面授業/ [On-site] On-site class

有機化合物は人間の生活・生命活動に深い関連性を有しています。生活を豊かにしている種々の工業製品も有機反応でつくられており、生命の営みも有機反応に基づいています。そこで、有機化学の入門として、有機化合物の構造・命名法・反応性に関して基礎的な解説をします。また、機械などのシステム設計においてエネルギー効率を考慮する場合、化学熱力学は重要な基礎知識です。本講義では、圧力、温度などのマクロな物理量や、化学ポテンシャル・内部エネルギー・マックスウェルなどの諸関数の相互関係を説明し、私たちの周りで起こる熱現象を偏微分などの方程式を用いて解説します。

基礎的な有機化合物の構造・命名法を学び、反応性との関係を理解する。機械システム設計で必須な基礎知識である化学熱力学における種々の熱力学関数を、状態変数を取り入れた偏微分や微分方程式で理解する。

脂肪族飽和炭化水素、アルケンおよびアルキンなどの不飽和炭化水素の構造・命名法を習得し、化合物の示す性質との構造相関性が理解できる。エントロピーやエンタルピーを基礎に置き、新たな状態変数である自由エネルギー・化学ポテンシャルなどの熱力学関数を理解し、相変化やマックスウェル関係式などの発展的事項を習得できる。また、習得した基礎知識を具体的な熱現象として適用できるためのアクティブドリルを毎回受けることで、知識を実践・深化できる。

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/​​​

講義に係る教科書の代替として、パワポで作成したハンドアウトを配布する。リモート講義の場合は、講義前に、LETUSからダウンロードすること。ハンドアウトは、重要なキーワードあるいは文章がブランクになっているので、講義中に、講義内容を聴講しながら、書き取り理解を深めること。なお、講義形態は、ハンドアウトの完成版をPCからデイスプレイに投影して行います。書き取る部分は、赤字にハイライトしています。

学術としての物質組成やその相互作用に興味を持ちつつ、最新の化学技術をマスコミや出版物から知識を広く取り入れるように日頃から心がけてほしい。毎回のアクティブドリルの模範解答は、次回の講義で説明するので、ノートをとり、質問などをするようにしてほしい。

質問・意見などは、メイルで常時受け付けます。

小テストの実施　Quiz type test

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講義内容については十分な復習をすることが望ましい。また、毎回のアクティブドリルについては、基礎知識の実践・応用につながるので理解度を十分に高めること。

到達度評価（アクティブドリルレベル）：70％、平常点（演習点）を兼ねたアクティブドリル：30％

・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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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://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/​​​

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

講義に使用するハンドアウトでは、理論・式の導出など詳細に説明しているので、参考書は必ずしも必要でない。講義内容の理解のためのアクティブドリルおよびハンドアウトのみの理解で、十分な達成度は可能である。しかし、更なる深い啓蒙を必要とするのであれば、以下の参考書が適している。

高橋博彰ら著　「現代の基礎化学」　朝倉書店　ISBN ： 4-254-14039-8 （有村）
磯直道ら著　「物質とは何か」　東京教学社　ISBN ： 4-8082-3023-2 （有村）
国友正和著　「基礎熱力学」共立出版株式会社　ISBN: 4-320-03349-3　（有村）

以下の授業計画を原則とするが、毎回のアクティブドリルなどによって、受講者の理解度と到達度を確認しながら、進度を適宜調整する。

1：　炭素と水素
（準備学習）有機化合物のIUPAC命名法を調査学習する。[2時間]
生命に必要な元素として炭素と水素の役割を理解し、飽和炭化水素の構造式の書き方、命名法、反応を理解する。具体例：温室効果。

2：不飽和炭化水素
（準備学習）アルケン類のシストランス異性体を調査学習する。[1時間]
炭素と水素からなるアルケンとアルキンの構造式の書き方、命名法、異性体、反応を理解する。具体例：フェロモン。

3：環式不飽和炭化水素
（準備学習）SP3及びSP2混成軌道の違いを理解する。[1時間]
環式炭化水素、芳香族炭化水素の性質、命名法、異性体、反応について理解する。具体例：がんと殺虫剤。
（復習）イソプレン骨格を単位とした天然物の生理活性を理解する。[2時間]

4：平衡過程における準静的過程
準静的過程及び可逆過程におけるエントロピーの基礎を理解する。
（復習）氷が解ける場合のエントロピー量を計算できる。[1時間]

5：クラウジウス・クラペイロンの不等式
平衡系熱化学におけるクラウジウス・クラペイロンの不等式、及び可逆と不可逆の違いを理解する。
（復習）熱量の異なる物質の混合エントロピー量を計算できる。[1時間]

6：熱力学のおける状態量と状態変数
熱力学関数の独立変数を学び、反応を決める因子を理解する。
（復習）異なる異相の混合エントロピー量を計算できる。[2時間]

7：示強変数としての化学ポテンシャル
示量変数と示強変数の違い、更に示強変数としての化学ポテンシャルを理解する。
（復習）定積比熱を用いて化学ポテンシャルを評価できる。[1時間]

8：温度と圧力の関数としての化学ポテンシャル
ギブスの自由エネルギーを学び、化学ポテンシャルを理解する。
（復習）ギブスの自由エネルギーから化学ポテンシャルを導くことができる。[1時間]

9：相平衡
多成分系の相平衡、個液平衡を理解する。
（復習）気体、溶液、固体間での相図を理解できる。[1時間]

10：相転移
1次相転移、２次相転移、超流動現象を理解する。
（復習）相変化におけるエントロピー及びエンタルピーの不連続な変化を理解する。[1時間]

11：クラウジウス・クラペイロンの不等式の導出方法
化学ポテンシャルを用いてクラウジウス・クラペイロンの不等式を証明し、蒸発熱とエントロピーの関係を理解する。
（復習）理想気体の分離プロセスの自由エネルギー変化を計算できる。[2時間]

12：相律と化学平衡
ギブスの相律を証明し、化学平衡を理解する。
（復習）ギブスの相律方程式を導出・理解できる。[2時間]

13：熱力学関数の独立変数
熱力学関数の独立変数の相関を理解するために、マックスウェルの関係式をの導出方法を学ぶ。
（復習）比熱とマックスウェルの関係式の相関を理解する。[2時間]

14：マックスウェルの関係式
内部エネルギー、エンタルピー、ギブスの自由エネルギーをルジャンドル変換し、それぞれから誘導されるマックスウェルの関係式を理解する。
（復習）ヘルムホルツの自由エネルギー変化関数からマックスウェルの関係式を算出する。[1時間]

15：総括
当該講義における学習目標の達成度を評価するための試験を行う。その後、講義科目内容の総括を行う。

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新型コロナ感染症への対処状況（非常事態宣言等）により、講義形態は変わります。

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