化学実験（Experiments in Chemistry）[3321]

＜授業のねらい及び具体的な達成目標＞

一般教養として基礎的な化学の実験を通じ、化学理論を実験により検証し、化学変化を観察する。その上で化学の基本的素養を身につけた科学的に広い視点から物事を思慮できる人格の形成を目指す。
以下に具体的な達成目標を示す。
１）無機陽イオンの分離・確認を通して定性分析の基本を理解する。
２）中和滴定操作を通して定量分析の基本を理解する。
３）単純な無機化合物の合成を行い再結晶法による精製の原理を理解する。
４）我々の身近に存在する水を精製する方法とその純度評価方法を理解する。
５）高分子有機化合物を合成し、重合の概念を理解する。
６）実験ノートの記録と実験レポートの作成を通して、現象の観察と記述、実験データの解釈、結果の評価と報告についての基本を身につける。

（前提となる基礎知識と修得後の展開）
本科目の履修の前提となる知識・科目は特にないが、化学を得意としない学生や高校化学を履修していない学生は、授業の進行に応じて必要な基礎知識の修得に努め、学習支援センターの基礎講座と個別指導を最大限活用してほしい。さらに本科目で習得した内容の理論的背景を「化学I・II」の授業で理解することが望ましい。また、本科目で化学の基本的素養を習得することは、今後の専門科目の履修ばかりでなく工学全分野で有用である。

＜授業計画及び準備学習＞

高校で化学を十分学習していない学生に配慮し、高校化学程度の初歩的な内容から始める。実験はほとんど個人で実験で行う。実験テーマは、定性分析を主とし、未知試料の定性実験、初歩的な定量分析実験を行ない、さらに2〜3の物理化学実験、合成実験を行なう。他クラスとの進度の調整のため、以下の実験内容と順序は、やむを得ず変更あるいは省略になることがある。

第１週：実験を行なうにあたっての注意・ガイダンス。
　[学習内容]　テキスト配布、安全に関する注意、レポートの書き方、評価方法等を説明する。
　[学習準備]　特に必要ないが、履修を予定している学生は初回の授業に必ず出席すること。
第２週：無機陽イオン各個別反応１。
　[学習内容]　Ag+, Pb2+, Cu2+各イオンの化学反応を試みる。
　[学習準備]　テキストの該当箇所を熟読し、実験ノートに予習を行うこと。
第３週：無機陽イオン各個別反応２。
　[学習内容]　Al3+, Fe3+, Cr3+, Co2+, Ni2+の化学反応を試みる。
　[学習準備]　テキストの該当箇所を熟読し、実験ノートに予習を行うこと。
第４週：第一属陽イオン混合試料の分析。
　[学習内容]　Ag+, Hg22+, Pb2+イオンの混合溶液から各イオンを分離・確認する。
　[学習準備]　テキストの該当箇所を熟読し、実験ノートに予習を行うこと。
第５週：第三属陽イオン混合試料の分析。
　[学習内容]　Al3+, Fe3+, Cr3+イオンの混合溶液から各イオンを分離・確認する。
　[学習準備]　テキストの該当箇所を熟読し、実験ノートに予習を行うこと。
第６週：第一属・第三属混合試料の分析。
　[学習内容]　第一属・第三属イオンの混合溶液から各イオンを分離・確認する。
　[学習準備]　テキストの該当箇所を熟読し、実験ノートに予習を行うこと。
第７週：第一属・第三属未知試料の分析。
　[学習内容]　第一属・第三属イオンの未知試料溶液から各イオンを分離・同定する。
　[学習準備]　テキストの該当箇所を熟読し、実験ノートに予習を行うこと。
第８週：酸塩基指示薬の呈色反応。
　[学習内容]　数種の酸塩基指示薬を用い、pHの変化に伴う指示薬の色変化を観察する。
　[学習準備]　テキストの該当箇所を熟読し、実験ノートに予習を行うこと。
第９週：酸の０．１規定アルカリ標準液による定量。
　[学習内容]　濃度の分かっているアルカリ標準液を用いて、酸の濃度を滴定法で決定する。
　[学習準備]　テキストの該当箇所を熟読し、実験ノートに予習を行うこと。
第１０週：市販食酢中の酢酸成分の定量。
　[学習内容]　濃度既知のアルカリ標準液を用いて、市販食酢中の酢酸の濃度を滴定法で決定する。
　[学習準備]　テキストの該当箇所を熟読し、実験ノートに予習を行うこと。
第１１週：硫酸銅の合成と再結晶。
　[学習内容]　無機化合物である硫酸銅を合成し、再結晶法による精製を行う。
　[学習準備]　テキストの該当箇所を熟読し、実験ノートに予習を行うこと。
第１２週：蒸留水の製造と比抵抗率測定。
　[学習内容]　水道水を蒸留することにより精製し、比抵抗測定によりその純度向上を確認する。
　[学習準備]　テキストの該当箇所を熟読し、実験ノートに予習を行うこと。
第１３週：ナイロンの合成実験
　[学習内容]　有機化合物である合成高分子ナイロン-6,10を合成する。
　[学習準備]　テキストの該当箇所を熟読し、実験ノートに予習を行うこと。
第１４週：実験のまとめ。
　[学習内容]　第2-13週の実験を振り返り、必要があれば既に提出したレポートを書き直す。
　[学習準備]　第2-13週の実験ノートを見直しておくこと。
第１５週：総合試問。
　[学習内容]　化学実験の内容、レポート、課題に関する試問に答える。
　[学習準備]　実験全体を復習し、内容、理論、結果などを理解しておくこと。

＜成績評価方法及び水準＞

実験・実習系の科目であるので、毎回の出席と全てのレポート提出を評価の前提とする。欠席・遅刻・レポート未提出などは減点対象である。レポート提出は電子メールを使用する。毎回のレポート内容を数値化し、成績はそれらを総合して評価する。レポート提出要領や評価法の詳細は最初の授業の際に説明する。
冒頭の目標は、上記の基準を満たせば、達成される。

＜教科書＞

教材は初回に配布するテキストを使用する。

＜参考書＞

「化学実験　第３版」東京大学教養学部化学教室化学教育研究会編　東京大学出版会
「フォトサイエンス　化学図録」数研出版
「ダイナミックワイド　図説化学」東京書籍

＜オフィスアワー＞

質問は実験の時間中に受け付ける。その外の質問方法については初回に説明する。

＜学生へのメッセージ＞

安全に注意しつつ、興味を持って主体的に実験に取り組んでほしい。また、化学実験室では立って実験を行なうので、健康に留意し実験に臨んでほしい。実験とレポート作成の一連の作業を通して、自然現象の観察力、現象を統合・整理する能力、論理的文章の構成力などを養い、科学的に広い視点から物事を思慮できるようになってもらいたい。

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