化学・バイオ工学基礎Ⅱ
 Introduction to Applied Chemistry, Chemical Engineering, and Biochemical Engineering II
 担当教員:伊藤 和明(ITO Kazuaki)
 担当教員の所属:大学院理工学研究科(工学系)物質化学工学分野
 担当教員の実務経験の有無:
 開講学年:1年  開講学期:第2ターム  単位数:2単位  開講形態:講義
 開講対象:オンデマンド  科目区分:専門教育科目・選択必修  
【授業の目的】
2年次以降から開講される専門科目への導入であり、有機化学を学ぶにあたって必要となる基礎知識について解説する。有機化学を学ぶために必要な基礎的知識を修得する授業である。原子の軌道や電子配置の知識の確認の後、化学結合についての理解を深める。また、共有結合の極性や酸と塩基についての知識の整理を行う。有機化合物としてアルカン、シクロアルカンを取り上げ、有機化合物の構造式と命名法を学び、さらにその立体化学について理解することを目的とする。

【授業の到達目標】
この講義を履修した学生は、
(1) 化学結合についてを説明できる。【知識・理解】
(2) 混成軌道について説明できる。【知識・理解】
(3) 電気陰性度を理解し、極性共有結合について説明できる。【知識・理解】
(4) 形式電荷および共鳴について説明できる。【知識・理解】
(5) 酸と塩基およびpKa値について説明できる。【知識・理解】
(6) アルカン及びシクロアルカンについてその命名法、性質、立体構造について説明できる。
【知識・理解】
(7) 有機化合物(アルカン、シクロアルカン)と社会との関わりについて説明できる。【知識・理解】"

【授業概要(キーワード)】
原子の軌道と電子配置、化学結合、混成軌道、極性共有結合、形式電荷、共鳴、酸と塩基、pKa値、アルカン、異性体、シクロアルカン、立体化学、配座、配座解析

【科目の位置付け】
この科目は化学・バイオ工学科ではカリキュラムポリシーの主に1(2)に該当する。
2年次以降に開講される有機化学科目の基礎となる科目である。

【SDGs(持続可能な開発目標)】
04.質の高い教育をみんなに
09.産業と技術革新の基盤をつくろう

【授業計画】
・授業の方法
オンデマンドで配布した資料等をもとに講義内容の理解を深める。定期的に宿題を出すので,講義の復習として取り組むこと。
・日程
授業計画
第1回:構造と結合(原子の構造,化学結合論)
第2回:構造と結合(炭素のsp, sp2, sp3混成軌道)
第3回:構造と結合(窒素・酸素・リン・硫黄の混成)
第4回:構造と結合(化学結合の表記)
第5回:極性共有結合(電気陰性度,双極子モーメント)
第6回:極性共有結合(共鳴構造、形式電荷)
第7回:酸と塩基(ブレンステット・ローリーの定義,酸と塩基の強さ,pKa値)
第8回:酸と塩基(酸塩基反応の予測,有機酸と有機塩基,Lewisの定義)
第9回:アルカン(官能基、アルキル基)
第10回:アルカン(アルカンの命名法アルカンの性質,異性体)
第11回:アルカン(エタンの立体配座,他のアルカンの立体配座)
第12回:シクロアルカン(シクロアルカンの命名法,シスートランス異性)
第13回:シクロアルカン(環ひずみ、立体配座,アキシアルとエカトリアル)
第14回:シクロアルカン(一置換シクロヘキサンの立体配座,二置換シクロヘキサンの立体配座)
第15回:まとめと期末テスト

【学習の方法・準備学修に必要な学修時間の目安】
・受講のあり方
教科書,講義資料をもとに、講義内容の理解を深める。分からない箇所は、早めに質問すること。
・授業時間外学習(予習・復習)のアドバイス
講義で扱う問題以外の問題も解いておく。関連する練習問題を解いて復習をしておくこと。

【成績の評価】
・基準
・基準
成績評価は,課題提出と期末試験の総得点で行う.達成度評価の目安を以下に示す.
6割程度:専門用語(混成軌道、双極子モーメント、共鳴構造、形式電荷)を理解でき、アルカンおよびシクロアルカン類の名称、構造を書くことができること。
7割程度:上記に加えて、アルカンおよびシクロアルカン類の分子構造を3次元的にとらえ、配座の安定性について理解できること。
8割程度:上記に加えて、pKa値を用いて酸塩基反応を予測できること。Lewisの酸・塩基の概念を理解し,塩基反応について電子対の動きを,矢印を使って記述できること。
9割程度:上記に加えて、複雑な有機化合物について、学習した内容を用いて構造および性質について推測できること。
・方法
課題提出(50点)と期末試験(50点)の合計100点満点とし,合計得点が60点以上を合格とする。

【テキスト・参考書】
マクマリー有機化学 第9版 (上), JOHN McMURRY著, 伊東,児玉 訳,東京化学同人, (上)4600円+税、大学生協で入手可。
この教科書の問題の解答は、「マクマリー有機化学問題の解き方」として英語版で市販されています。
有機化学の教科書は、他にも良書が多く出版されており、図書館にも用意されています。ぜひ参考にしてみてください。

【その他】
・学生へのメッセージ
有機化学の持つ多様さに気が付く時,それをおもしろいと感じて学ぶか,学ぶことの多さに投げ出したくなるかは、大きな分かれ道です.複雑さと単純さを併せ持つ有機化学は実験で確かめられる実証の学問です.有機化学の楽しさがわかるまで頑張りましょう.
・オフィス・アワー
質問等がある場合には、WebClassからメールで連絡ください。

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