2025年度後期基礎化学

曜日・時限 月曜日1時限 期別 後期 週時間数 2
ナンバリング HT120201
開講学科等 総合情報学部-情報学科
教員名 畑田 研二
畑田 研二
職務履歴

目的

化学とは、量子力学と統計力学に基づいて物質中の電子のふるまいを探索・研究する学問です.コンピュータは、金属、半導体、磁性体、液晶、電池などの物質から作られたハードウェアにより構成されています.そして、コンピュータは、物質の中の電子を制御することで、情報を記憶したり、数値計算を行っています.この講義では、物質の中で電子がどのようにふるまうかをエネルギーと量子の観点から学びます.将来、コンピュータを構成する新しいハードウェアに遭遇しても、興味を持って知見を得ることができるようになります.

授業計画

授業回 形式 学修内容 学修課題
1 面接授業:A,C オリエンテーション
安定な元素
(原子核、原子)
事前学修 シラバスと教科書序章「見えない世界」と第1章
を読んでくること:3時間
事後学修 授業中に解いた問題を復習すること:2時間
2 面接授業:A,C 周期表
(電子、電子のエネルギー、電子配置、イオン)
事前学修 教科書第2章と3章を読んでくること:3時間
事後学修 授業中に解いた問題を復習すること:2時間
3 面接授業:A,C 原子のつながり合い
(イオン結合、共有結合、金属結合)
事前学修 教科書第4章を読んでくること:3時間
事後学修 授業中に解いた問題を復習すること:2時間
4 面接授業:A,C 分子の形
(電子軌道の形、メタン分子、アンモニア分子、水分子、二酸化炭素分子)
事前学修 教科書第5章を読んでくること:3時間
事後学修 授業中に解いた問題を復習すること:2時間
5 面接授業:A,C モル
(化学は個数、原子量、分子量)
事前学修 教科書第6章を読んでくること:2時間
事後学修 授業中に解いた問題を復習すること:3時間
6 面接授業:A,C 中間学習到達度確認と解説 事前学修 第1回~第5回の事後学習を再度行うこと:4時間
事後学修 中間学習達成度確認問題を再度解くこと:1時間
7 面接授業:A,C 熱と温度
(理想気体と状態方程式)
事前学修 教科書第7章を読んでくること:3時間
事後学修 授業中に解いた問題を復習すること:2時間
8 面接授業:A,C 化学反応の向き、進み方、化学平衡
(ギブズエネルギー、エンタルピー、エントロピー)
事前学修 教科書第8,9章を読んでくること:2時間
事後学修 授業中に解いた問題を復習すること:2時間
9 面接授業:A,C 電池
(電位とエネルギー、酸化還元)
事前学修 教科書第12章を読んでくること:2時間
事後学修 授業中に解いた問題を復習すること:2時間
10 面接授業:A,C 半導体
(半導体の特性、半導体素子)
事前学修 教科書第4章を読んでくること:1時間
事後学修 授業中に解いた問題を復習すること:3時間
11 面接授業:A,C マクスウェルの悪魔
(シラード・エンジン、シャノンエントロピー)
事前学修 教科書第7,8章を読んでくること:1時間
事後学修 授業中に解いた問題を復習すること:3時間
12 面接授業:A,C 量子コンピュータ
(量子ビット、量子もつれ、量子テレポーテーション)
事前学修 教科書第2,3章を読んでくること:1時間
事後学修 授業中の講義内容を復習すること:3時間
13 面接授業:A,C 最終学習到達度の確認と問題演習 事前学修 第7回~第12回の事後学修を再度行うこと:4時間
事後学修 学習達成度確認問題を再度解くこと:1時間

授業形式記号

  • A:一斉授業(通常の講義)
  • B:問題発見・解決学習、プロジェクト学習
  • C:体験、実験、実習、演習など
  • D:調査 分析、解析など
  • E:ものづくり、作品制作
  • F:グループワーク(ディスカッション・ディベートを含む)
  • G:プレゼンテーション
  • H:地域・企業 連携型学習
  • I:その他

到達目標

<授業目標>[JABEE学習・教育目標:B]
(1)物理量と単位について理解している.
(2)物質の構成要素について理解している.
(3)原子の構造、分子の構造を理解している.
(4)元素の周期表を理解している.
(5)熱と温度の関係を理解している.
(6)エネルギーの観点から化学反応を理解している.
(7)エントロピーの考え方を理解している.
(8)基礎化学の応用(電池、半導体、量子コンピュータ)についての知識がある.

先修条件科目:なし
先修が望まれる科目:なし
関連科目:なし
注意事項:
 ・欠席が3週以上の場合は、未受験になるので注意すること.
 ・30分以上の遅刻は,欠席扱いとする.遅刻は0.5回欠席に換算する.
 ・授業の出欠席は,当日の講師配布の出席票とMoodle小テストの受講の有無で判断する.

<評価基準>以下の評価項目(a)~(h)の配点に従い、100点満点で60点以上を合格とする.
評価項目(対応する授業目標)[配点]…評価内容
(a)(1)物理量と単位[10]…式の意味を理解し、正しく計算ができ、結果を吟味できる.
(b)(2)物質の構成要素[10]…化学量論に基づき、種々の物理量を計算できる.
(c)(3)元素周期表[10]…元素の周期的特性を理解している.
(d)(4)原子・分子構造[20]…量子力学に基づき、原子の電子配置や分子結合を理解している.
(e)(5)熱と温度[15]…熱力学に基づき、圧力・温度・体積の関係を理解している.
(f)(6)化学反応[15]…エネルギーの観点から化学反応のしくみを理解している.
(g)(7)化学反応[10]…エントロピーの考え方を理解している.
(h)(8)応用知識[10]…電池、半導体、量子コンピュータについての基礎知識がある.

<評価方法>授業中の小テストと中間及び最終学習到達度の確認により総合評価する.

科目に関連するディプロマポリシー項目
〇2024年度以降入学生
下記、記載のカリキュラムマップを参照。
https://www.osakac.ac.jp/about/policy/faculty/
※各学科名称のカリキュラムポリシー下段の
 「カリキュラムマップ」よりご確認ください。

〇2023年度以前の入学生
 習得する資質・能力:知識・理解力、応用力【DP-T-1-1】

評価方法と評価観点

評価方法 配点合計知識・理解力応用力コミュニケーション力態度・志向性創造力 合計
定期試験またはレポート試験 0%
小テスト、小論文 100% 70% 30% 100%
グループワーク 0%
プレゼンテーション 0%
レポート、宿題 0%
授業での姿勢(ノート、質疑など) 0%
作品、パフォーマンス(実技、実演) 0%
その他1(具体的に: 0%
その他2(具体的に: 0%
100% 70% 30% 0% 0% 0% 100%

教科書・参考書

教科書:「高校で教わりたかった化学」(大人のための科学),渡辺正・北條博彦著,日本評論社

オフィスアワー

授業中に解いた演習問題を後で自力で解けるか追跡してください.
もし解けなければ質問してください.
質問がある場合、授業終了後、Moodleで対応します.

その他

実務経験のある教員による授業科目