無機化学
開講学科：応用化学科
開講時期：2022年度後期
担当：森本樹
スクーリング：日時未定（１回）
授業概要
周期表上の様々な元素を理解するために、量子論によって原子の構造を理解することからはじめる。これを基にして、各原子・イオンの諸性質、化学結合、また、それらから成る無機化合物の構造、物性、酸性・塩基性や酸化還元特性について統一的・系統的に理解・学習する。この講義を通じて、分子の構造・性質・反応を理解する上で必要となる各原子の特性を、統一的に説明できる知識が身につく。
到達目標
量子論に基づいて原子中の電子の振る舞いを捉え、原子の軌道エネルギーが量子化されていることを理解する。また、その原子軌道の形とエネルギーから、各原子・イオンのみならず、分子や固体の構造、化学結合、物性を説明できるようになる。さらに、無機化合物の酸・塩基としての性質、また酸化還元特性を定量的に議論できるようになる。
受講方法
講義動画を見て、内容をノートに書き取り、理解するように努めましょう。一緒に掲載されている、まとめ・演習プリント中の演習問題にチャレンジしてみましょう。講義内容と直接関係する問題については、その解答例を後日掲載しますので、実力をチェックしてみてください。また、高校化学と重なる部分も多くあるので、高校で学んだ知識の定着にも役立ててください。
成績評価方法
２回のレポート課題により評価します。
教科書
ハウスクロフト 無機化学（上）（東京化学同人）。ただし、教科書が手元になくても、大事な内容はすべて講義スライドに反映させていますので、必須ではありません。
参考書
基礎無機化学 第３版（東京化学同人、荻野博・飛田博実・岡崎雅明著）、基礎無機化学（東京化学同人、下井守著）。高校生の皆さんには、これらの教科書の方が最初は読みやすいかもしれません。
授業計画
第1回：基礎的な化学・物理の復習
第2回：原子の構造と量子論 - 微小な世界を理解するための考え方
第3回：原子軌道(1) - 水素型原子
第4回：原子軌道(2) - 多電子原子、貫入と遮蔽、有効核電荷
第5回：原子軌道(3) - 構成原理、原子・イオンの構造と性質
第6回：ルイス構造(1) - オクテット則
第7回：ルイス構造(2) - 形式電荷、共鳴、VSEPRモデル
第8回：原子価結合法と混成軌道
第9回：分子軌道法(1) - 等核二原子分子、結合次数と結合特性
第10回：分子軌道法(2) - 異核二原子分子、フロンティア軌道
第11回：固体の電子構造と諸性質
第12回：酸と塩基(1) - 酸解離定数と中和反応
第13回：酸と塩基(2) - pH、緩衝溶液
第14回：酸化と還元 - 酸化還元反応と標準電極電位