基幹概念:化学序論

学問上の要請を満たすために化学の研鑽に励まれることもあるでしょう。しかし、日々の営みを省みれば、より深い理由からこの主題に興味を抱かれるに違いありません。実のところ、皆様が一日の中で行い、あるいは遭遇する事象のほとんどすべてに、化学の諸原理が関わっております。珈琲を淹れること、卵を茹でること、そしてパンを焼くことさえも、すべては化学的な操作に他なりません。 石鹸や乳液といった日用品、身に纏う織物、世界との繋がりを保つ電子装置、さらには愛車を動かす燃料に至るまで、これらすべては化学物質と化学プロセスに関わっております。自覚の有無にかかわらず、化学は皆様の日常の一部として不可欠なものです。本講義では、現代生活の化学を支える多くの重要な原理を学んでまいります。

文脈の中の化学

本モジュールを修了すると、学生は以下のことが可能となります:化学という科学の起源からの歴史的進展を記述すること;日常生活における化学の深い重要性を示す例を挙げること;科学的方法の教義を詳説すること;仮説、理論、および科学的法則を精密に区別すること;科学におけるマクロ、ミクロ、および記号的領域を例示すること。

物質の状態と分類

本セクションの終了時に、学生は以下のことが可能となります:物質の各物理的状態(すなわち、固体、液体、および気体)に特有の基本性質を解明すること;原子と分子を定義し、適切な例を提示すること;物理的状態と組成に留意し、物質を元素、化合物、または混合物(均一または不均一)に分類すること;質量と重量の概念を厳密に区別すること;質量保存の法則の適用を実証すること。

物理的および化学的性質

本セクションの終了時に、学生は以下のことが可能となります:物質の様々な性質や変化が物理的なものか化学的なものかを見極めること;物質の量への依存性に基づき、示量性(extensive)と示強性(intensive)の性質を区別すること。

測定

本セクションの終了時に、学生は以下のことが可能となります:定量的比較の手段としての測定の基本プロセスを解説すること;物理量の三つの不可欠な構成要素を特定すること;長さ、質量、体積、密度、温度、および時間の属性と標準単位を記述すること;メートル法およびその他の確立された測定体系内での基本計算と単位換算を実行すること。

測定の不確かさ、正確さと精密さ

本セクションの終了時に、学生は以下のことが可能となります:実験観察における正確さと精密さの概念を明確に定義すること;確定した数値と不確かさを伴う数値を区別すること;有効数字を慎重に用いることで、量に固有の不確かさを適切に表現すること;計算によって導き出されるすべての量に対し、確立された丸めの規則を適用すること。

測定結果の数学的処理

本セクションの終了時に、学生は以下のことが可能となります:物理量を含む数学的計算を行うための体系的な手段として、次元解析(単位因子法)を詳説すること;次元解析の原理を用いて特定の属性の単位換算を行い、二つ以上の異なる性質が関わる計算を遂行すること。