Transcript 講義資料
化学I (Chemistry Ｉ) 講義ホームページ http://ch.ce.nihon-u.ac.jp/haruki/lecture/chem1/chem1.htm 科学技術の実践・発展 →物質が材料・素材として，必ず関わってくる 化学は物質の科学 →科学技術者にとって不可欠 技術の活用・進歩 →いかなる材料を用いればよいか，その性質，特性は どうかを考える必要が生じる 化学入門 科学的方法，物理量とSI単位，単位の換算，測定と有効数字 物質の分類 元素と化合物 原子の構造 構成粒子と電気素量，原子番号と質量数， 原子の種類と同位元素 同位体，元素の定義と元素記号，原子の質量，原子量，モル概念 原子論 ボーアの原子モデル，電子軌道とエネルギー準位，電子殻，電子軌道の種類と形，量 子数，原子の電子配置，イオン 化学結合 イオン結合，共有結合，水素結合，金属結合，分子軌道の形成、分子の形成と分子 性化合物，配位結合，結合 エネルギー，分子の構造，結合距離と結合角，分子の形 元素の周期律 周期表 周期表，元素の分類，物理・化学的性質の周期性，イオン化エネルギー，電子親和力 化学量論・化学方程式 化学反応と反応式，物質量，モル質量，分子量，式量 化学量論計算 「化学」とは 世の中のものは，生物も含めてすべて物質でできている →どのように成り立っているか 物質は変化したり，他の物質と結びついたりする →化学反応 例えば燃える 食物を食べてエネルギーを得る 極めて多様 しかし，まったくでたらめに起こっているわけではな い→法則性をみつける 化学の応用→新たな物質を作り出すことができる プラスチック，医薬品など 形状記憶合金，水素吸蔵合金などハイテク産業を支えている http://www.be.asahi.com/be_s/20050410/041006.html 機械工学との関わり 目的にあった材質を使用 →強度，耐久性などの情報が必要 どういう力がかかると折れやすいか →分子構造に依存 純粋の鉄は柔らかい 日本刀は焼き入れして炭素を混ぜて固くする ガソリンエンジン ガソリンの沸点低い 混合ガスを点火爆発してピストンを動か す →CO2排出は多いが、Nox排出は少ない ディーゼルエンジン 軽油の沸点高い→空気を圧縮加熱して燃料に吹き付けて燃焼 →燃費が良くCO2排出は少ないが，炭素微粒子排出が多い Nox排出量が多く酸性雨の原因となる http://www.isuzu.co.jp/semi/diesel_1/merit/04.html http://www.isuzu.co.jp/semi/diesel_1/merit/05.html http://www.isuzu.co.jp/semi/diesel_1/merit/06.html 化学を応用するためには、物質の構造がわかっている必要がある 物質の構造は直接見れない →物質の性質を調べ、その結果から推測 物質の成り立ち 超ひも→クオーク→素粒子→原子→分子→（分子集合体）→物質 10-35 m 10-15 m 10-10 m 物理学 化学 階層構造 →単純なものを組み合わせることにより，多様な性質をもつ物質 ができる 物理は物体の状態を調べる 原子や分子の振る舞い →物理学の領域 化学反応も物理的性質から説明される 化学の功罪 便利なプラスチック →廃棄物・環境汚染 →リサイクル技術・生分解性プラスチックの開発 農薬→食料増産 環境汚染・生物濃縮 DDT 科学的方法 1) 実験と観察を重ね多くの事実を知る 2) これらの事実に共通の事柄を記述する→法則 体積と圧力が反比例→ボイルの法則 同じ条件では、同じ結果になる→再現性 科学の大前提 新しい現象が発見されれば、それにあわせて法則も改訂する 必要がある 例 質量保存の法則→エネルギー保存の法則 モデル（模型）＝理論や仮説を分かりやすく絵等により説明し たもの 確立した模型＝理論 確立していない模型＝仮説 教科書 p.7-11 有効数字 4.43g→4.43±0.005g 有効数字３桁 小数点以下の右端にならぶ０→有効数字 1.000 有効数字４桁 小数点以下の位取りを示す０→有効数字ではない 0.001 有効数字1桁 整数の右端にならぶ０→有効数字ではない 1000 有効数字1桁 有効数字をはっきりさせるために指数表示にする 1.0×103 有効数字2桁 教科書 p.14-16 有効数字と計算 加減：小数点以下の桁数の少ない方にあわせる 1.1+2.22=3.3 乗除：総桁数の少ない方にあわせる 1.1×2.22=2.4 ただし、係数の有効数字は十分大きいとしてよい 12 (g)×2個=24(g) 教科書 p.17-19 係数単位法 ジュース１缶=150円 750円で何缶買えるか？ 係数=1缶/150円 → 求めたいほうを分子にする 750円× 1缶/150円=5缶 ジュース100缶でいくらになるか？ 係数=150円/1缶 100缶×150円/1缶=15000円 係数を間違えると 750円×150円/1缶=112500円2/1缶？？？ →無意味 単位が正しいかどうかで判断できる 教科書 p.19-22