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初歩からの化学('12)

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主任講師
髙栁 正夫 (東京農工大学教授)
放送メディア
テレビ
放送時間(平成29年度)
第1学期:(木曜)10時30分~11時15分
第2学期:(木曜)15時15分~16時00分

講義概要

物理化学、無機化学、有機化学、分析化学、高分子化学など化学のさまざまな分野について、基礎的・基本的な事項を講義する。身近に用いられている物質や反応などを例として用いたり、簡単な実験を見せたりすることにより、化学が我々の生活に密着した学問分野であることを実感してもらう。
※詳しくはシラバス

開設年度
平成24年度
科目区分
コース科目(自然と環境コース(導入科目))
〔2009年度~2015年度〕基礎科目
〔2008年度以前〕共通科目(一般科目)
科目コード
1234021
単位数
2単位
単位認定試験
試験日・時限
平成29年度 第1学期:平成29年7月30日(日曜)2時限(10時25分~11時15分)
平成29年度 第2学期:平成30年1月23日(火曜)4時限(13時15分~14時05分)
単位認定試験
平均点
(平成28年度 第1学期)70.8点
(平成28年度 第2学期)70.7点
備考
 
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授業の目標

化学を全く学んだことがない、わずかしか学んでいない、あるいは以前に学んだがほとんど忘れてしまったという受講者を主な対象とする。化学がどんな学問分野であるかを理解して、専門的な勉強を始めるためのきっかけ的な知識を身につけることを目標とする。

履修上の留意点

限られた時間で化学の主な分野を概観する講義となっているので、各分野についてさらに詳しく勉強をしたい場合には、本講義を履修後に、化学系のさらに進んだ講義を履修することを薦める。

シラバス

テーマ 内容 執筆担当講師名
(所属・職名)
放送担当講師名
(所属・職名)
1 化学の世界 身近な物品(例えば電化製品や自動車)に使われている化学製品や化学反応を紹介する。また、身の回りで起きている化学的な現象を紹介する。これらを通じて化学が身近で重要な学問分野であることを理解する。化学がどんな細目分野(物理化学、有機化学、分析化学など)から成り立っているのか、それぞれの分野がどんな内容を扱い、まためざしているのかについても述べる。

【キーワード】
身近な化学、生活と環境、材料、反応、化学の細目分野
髙栁 正夫
(東京農工大学教授)
髙栁 正夫
(東京農工大学教授)
2 空気は何からできている?
-物質の成り立ち
物質を混合物と純物質に、純物質を化合物と単体に分類し、物質の成り立ちを考える。元素とは何か、どのように発見されて周期表として整理されたのかについて述べる。原子や分子の実在がどのように確かめられて、どのような意味があるのかについても述べる。

【キーワード】
混合物と純物質、化合物と単体、元素、原子と分子、周期表
髙栁 正夫
(東京農工大学教授)
髙栁 正夫
(東京農工大学教授)
3 物質を構成する粒子Ⅰ
-原子の構造と周期律
原子の構造について述べる。原子は、原子核とその周囲を運動する電子から成る。殻や軌道への電子の配置の原理と、最外殻の電子(価電子)が原子核から受ける力を検討することにより、原子の性質や周期表の仕組みが理解できることを説明する。

【キーワード】
原子の構造、原子核、電子、殻と軌道、周期律
髙栁 正夫
(東京農工大学教授)
髙栁 正夫
(東京農工大学教授)
4 物質を構成する粒子Ⅱ
-分子の成り立ち
原子と原子が結合を作る原理について述べる。閉殻構造の完成による結合形成の考え方と、分子軌道への電子収容に伴うエネルギー低下による結合形成の考え方について述べる。σ結合とπ結合の定義とそれらの違いや、異なる種類の原子の間の結合における結合のイオン性についても述べる。

【キーワード】
化学結合、分子軌道、共有結合、σ結合とπ結合、結合のイオン性
髙栁 正夫
(東京農工大学教授)
髙栁 正夫
(東京農工大学教授)
5 金属と非金属 元素を、単体の示す性質や原子の電子構造にしたがってさまざまに分類する。特に、金属元素の単体の性質や遷移元素について、電子構造と関係づけながら説明する。また、無機化合物の成り立ちについて述べる。
【キーワード】
金属元素と非金属元素、元素の単体、遷移元素、無機化合物、配位結合
髙栁 正夫
(東京農工大学教授)
髙栁 正夫
(東京農工大学教授)
6 酸性雨の化学
-酸と塩基
環境問題となっている酸性雨の発生機構と被害を引き起こす機構に対する理解を深めることを目指し、物質の基本的な性質である酸性と塩基性について、定義、性質、中和反応について述べる。酸や塩基が示す反応の一つで、重要な物質変化の過程でもある酸化と還元についても述べる。

【キーワード】
酸性雨、酸と塩基、中和反応、酸化と還元、イオン化傾向
髙栁 正夫
(東京農工大学教授)
髙栁 正夫
(東京農工大学教授)
7 炭素がつくる化合物
-有機化合物の構造
有機化合物とは何かを定義する。身近にさまざまな有機化合物が使われていることを認識する。有機化合物の多様性の原因について述べる。有機化合物の基本骨格をなす炭素-炭素結合の仕組みについて述べる。基本骨格と官能基により有機化合物を体系的に整理する方法を概説する。

【キーワード】
有機化合物、炭化水素、混成軌道、官能基、異性体
髙栁 正夫
(東京農工大学教授)
髙栁 正夫
(東京農工大学教授)
8 薬や染料をつくる
-有機化合物の反応
生活の中で使われる多種多様の有機化合物を合成するために、様々な反応が用いられている。ここでは、有機反応を分類し、代表的な有機反応の機構を理解する。薬や染料の具体的な合成法を示し、簡単な有機合成反応の実験手順について述べる。

【キーワード】
有機反応機構、置換反応、付加反応、脱離反応、転位反応
髙栁 正夫
(東京農工大学教授)
髙栁 正夫
(東京農工大学教授)
9 プラスチックと繊維
-高分子化学
身近に用いられているプラスチックや合成繊維を紹介しながら、高分子化合物の定義や特徴について述べる。代表的なプラスチックと合成繊維の構造と合成方法を述べる。石油を原料として作られるプラスチックや合成繊維が、資源問題や環境問題とどのように関わるかを考える。

【キーワード】
高分子化合物、プラスチック、合成繊維、重合反応、連鎖反応
髙栁 正夫
(東京農工大学教授)
髙栁 正夫
(東京農工大学教授)
10 固体と液体
-分子間相互作用
分子間に働く力である分子間相互作用を理解しながら、固体と液体の特徴をまとめる。固体の中で構成粒子(原子や分子)がどのように集まっているのかを、結晶構造や粒子間に働く力から理解する。分子間相互作用の働きで形成される高次の構造や機能を持った分子集合体について述べる。

【キーワード】
固体、液体、分子間相互作用、結晶、超分子
髙栁 正夫
(東京農工大学教授)
髙栁 正夫
(東京農工大学教授)
11 物質の三態とその変化
-物質の状態
物質の三態(固体、液体、気体)および三態間の変化を、構成粒子(原子や分子)が持つエネルギー、運動の激しさと関係付けながら解説する。気体の圧力、体積、温度の間にある関係について述べ、その関係を構成粒子の運動やエネルギーの立場から解説する。

【キーワード】
物質の三態、状態変化、状態図、気体の状態方程式、理想気体と実在気体
髙栁 正夫
(東京農工大学教授)
髙栁 正夫
(東京農工大学教授)
12 エネルギーの利用
-エネルギーの保存と収支
身近に使っているエネルギーがどのように作り出されているのかを考えながら、エネルギー保存則(熱力学第一法則)について述べる。化学反応に伴うエネルギーの収支の見積もり方と、その意味を解説する。エネルギーを与えたり奪ったりしたときに気体(理想気体)が示す挙動を通じて、エネルギーと熱と仕事の関係を考える。

【キーワード】
エネルギー、エネルギー保存則、化学反応のエネルギー収支、熱と仕事、理想気体の状態変化
髙栁 正夫
(東京農工大学教授)
髙栁 正夫
(東京農工大学教授)
13 変化が進む方向
-エントロピーと自由エネルギー
物質の変化が起こる方向が、エネルギーと、乱雑さの指標であるエントロピーにより決まることを説明する。エネルギーとエントロピーの双方を考慮した自由エネルギーにより、変化の起こる方向が決まることを説明する。平衡状態と自由エネルギーの関係や、物質の変化に伴い放出あるいは吸収されるエネルギーと自由エネルギーの関係について述べる。

【キーワード】
変化の方向、エントロピー(乱雑さ)、熱力学第二法則、自由エネルギー、平衡
髙栁 正夫
(東京農工大学教授)
髙栁 正夫
(東京農工大学教授)
14 安心・安全を守るⅠ
-分析化学の基礎
我々の生活の安心・安全を守るために分析化学が果たしている役割を考える。分析化学の方法を分類し、目的に合わせた方法の選択が必要であることを説明する。基本的な定性分析および定量分析について、実例を挙げながら述べる。

【キーワード】
分析化学、定性分析と定量分析、非破壊分析、重量分析、容量分析
髙栁 正夫
(東京農工大学教授)
髙栁 正夫
(東京農工大学教授)
15 安心・安全を守るⅡ
-機器分析
身近で行われている分析を題材として、機器分析による定量分析の原理を理解する。分光分析、質量分析、クロマトグラフィーを概観し、それぞれがどのように用いられているのかについて述べる。現在の分析化学で主流となっている機器分析の長所と短所を概説する。

【キーワード】
機器分析、ランベルト・ベールの法則、分光分析、質量分析法、クロマトグラフィー
髙栁 正夫
(東京農工大学教授)
髙栁 正夫
(東京農工大学教授)
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