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授業科目名
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担当教員
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応用化学実験II
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藤井 一郎／宮嶋 尚哉／柳 博／柴田 正実／キム サンウォック
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時間割番号
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単位数
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コース
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履修年次
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期別
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曜日
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時限
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| TAC307 | 3 | (未登録) | 3 | 前期 | 月／火／水 | III-V／III-V／III-V | ||||||||||||
| ［概要］ | ||||||||||||||||||
| 無機化学工業の生産方式や電気化学の基礎と応用に関する基礎的な知識・技術を取得することを目標とし，基本的な実験器具を用いて実験実習を行う．また，本実習体験を通して無機及び電気化学の一般的な工学的知見が得られるよう実験課題を組み立てた． | ||||||||||||||||||
| ［具体的な達成目標］ | ||||||||||||||||||
| 1．原子・イオンの電子構造と物性との関連を説明できる。(A1) 2．化合物の構造と分光学との関連、結晶構造と固体の性質との関連、無機生体材料と環境浄化材料について説明できる。(A2) 3．無機化学反応を利用して様々な化学関連産業を支える資源及び素材の製造プロセスを説明できる。(A3) 4．熱力学的諸量を説明し、計算できる。(D1) 5．自由エネルギーを説明し、計算できる。(D2) 6．純物質ならびに混合物の相平衡を説明し、計算できる。(D3) 7．反応速度、拡散について説明できる。(D4) 8．半導体などの材料とその物性について説明できる。(D5) 9．電解質溶液の伝導率、イオンの活量、デバイ−ヒュッケルの極限法則、起電力、電極電位を説明し、計算ができる。(F1) 10．熱力学・電磁気学・原子物理の基本的概念を説明できる。(F2) 11．電荷の存在によって生じる電界や電位、その電荷が動くことによる電流など、物質との関係を説明し、計算できる。(F3) 12．化学プロセスの基礎事項について説明し、計算できる。(G1) 13．化学実験における危険防止や正しい器具の使用方法について説明できる。(G2) |
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| ［必要知識・準備］ | ||||||||||||||||||
| 初めに無機・電気化学工学の基礎理論に基づいてそれぞれの講義項目について解説し，必要器具，薬品の取り扱いについても説明をするので，分析化学の基礎実験を理解しておくことが必要である．また，予め指導書及び実験安全マニュアルを熟読して，操作の手順と注意点をあらかじめ理解しておくことが失敗なく時間内で実験を終了させることにつながる． | ||||||||||||||||||
| ［評価方法・評価基準］ | ||||||||||||||||||
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| ［教科書］ | ||||||||||||||||||
| (未登録) | ||||||||||||||||||
| ［参考書］ | ||||||||||||||||||
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| ［講義項目］ | ||||||||||||||||||
| 1. 応用化学実験IIの概要 ・実験指導書に従って講義項目を説明するとともに，実験実習の安全教育を行う． 2. ヒドロキシアパタイトの陽イオン交換反応 ・リン鉱石や人工骨の主成分であるヒドロキシアパタイトCa(PO4)6(OH)2を合成し，その中のCa2+と水溶液中のZn2+との陽イオン交換反応の性質を調べる． 3. ミョウバンの合成と結晶構造解析 ・ソフト溶液プロセスによりミョウバンを合成し，結晶成長について学ぶ。また粉末X線回折測定によりミョウバンの結晶構造解析（結晶相の同定等）を行い，X線測定法の基礎的な技術を習得する． 4. 拡散定数の測定 ・酸塩基中和滴定によりガラスノズル内のKOHの拡散を観察し，Fickの法則を理解する． 5. 電解質溶液の電気伝導率 ・電解質溶液の電気伝導に対する各理論の特徴と導電率の測定法を理解する．また，導電率とイオン濃度の関係を応用して導電率滴定を行う． 6. 電極電位と電池の起電力 ・電極電位の概念ならびに電位と熱力学的パラメータ（ΔG，K、ΔSなど）との関係を理解し，化学電池の起電力測定法を習得する． 7. 半導体のバンドギャップ測定 ・酸化インジウムのバンドギャップを透過測定，拡散反射測定により求めることで測定・解析手法を習得する． 8. 反応熱の測定 ・反応に伴う熱の出入りを実測し，反応熱に関する理解を深めるともに反応温度の測定法を習得する． 具体的な授業計画は以下の通り． 第１回：実験ガイダンス（実験指導書による説明と安全教育） 第２回：アパタイトのイオン交換反応（１）（イオン交換反応の経時変化測定） 第３回：アパタイトのイオン交換反応（２）（イオン交換等温線の作成） 第４回：ミョウバンの合成と構造解析（１）（ミョウバン結晶の合成） 第５回：ミョウバンの合成と構造解析（２）（結晶構造解析） 第６回：KOHの拡散（１）（中和滴定の温度依存性） 第７回：KOHの拡散（２）（拡散定数の算出） 第８回：電気伝導度（１）（酸の導電率測定） 第９回：電気伝導度（２）（アルカリの導電率測定） 第１０回：電池の起電力（１）（ダニエル電池） 第１１回：電池の起電力（２）（起電力測定） 第１２回：半導体のバンドギャップ測定（１）（酸化インジウム薄膜の作製と透過法によるバンドギャップ測定） 第１３回：半導体のバンドギャップ測定（２）（酸化インジウム粉末の拡散反射法によるバンドギャップ評価） 第１４回：反応熱測定（１）（熱伝対の作製及び温度測定の仕組み） 第１５回：反応熱測定（２）（反応熱測定） |
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| ［教育方法］ | ||||||||||||||||||
| 個々の実験に立ち会って，きめ細かな指導を行う． | ||||||||||||||||||
| ［実務経験のある教員による授業科目の概要］ | ||||||||||||||||||
| 他研究所での担当構成員の実務経験を，研究者としての素養・心構えなどの教育に活かしている。 | ||||||||||||||||||
| ［JABEEプログラムの学習・教育目標との対応］ | ||||||||||||||||||
| (未登録) | ||||||||||||||||||
| ［その他］ | ||||||||||||||||||
| (未登録) | ||||||||||||||||||