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■化学システム工学科テーマ一覧
●応化系テーマ
 マイクロ波を用いる無機蛍光体の合成
 湿式法によるフェライトの合成
 ポリエステルの合成
 有機医薬品の精製と分析
 陰イオン交換樹脂による鉄,コバルト,ニッケルイオンの分離と検出
●化工系テーマ
 燃料電池
 結晶の生成と形態観察
 医薬品のアミラーゼ活性
 浸透圧の測定
 温度の測定


応化系テーマ1マイクロ波を用いる無機蛍光体の合成
概要家庭用電子レンジを使ってプラズマテレビ用に研究されているオレンジ色に輝く蛍光体を作る。マイクロ波照射時間、マイクロ波強度、無機試薬の混合比などを変え、比較する。得られた試料を紫外線ランプの下に置き、発光の色、強さ、残光性を観測する。
→ 無機化学,反応工学への橋渡し

応化系テーマ2湿式法によるフェライトの合成
概要室温の水溶液中でフェライト粒子の合成を行なう。学生には、水酸化ナトリウム(NaOH)、硫酸鉄等の合成試薬を使って、混合比や合成手順を変え、得られた沈殿物の観察を行なう。得られた沈殿物を磁石の近くに置き、フェライトが合成できたかの確認を行なう。
→ 無機化学,物理化学への橋渡し

応化系テーマ3ポリエステルの合成(平衡反応を進める方法)
概要高校の教科書ではポリエチレンテレフタレート(PET)の合成の化学反応式は次のように書かれている。学生にビーカーや三角フラスコ、丸底フラスコなどの中から実験器具を自分で選ばせ、実験計画を立てさせる。危険が無いことを教員がチェックした後に実験を行わせる。
化学式
→ 高分子化学,反応工学への橋渡し

応化系テーマ4有機医薬品の精製と分析(分子の性質と相互作用に関する知識を統合する)
概要高校では電気陰性度,分子の分極,シリカゲル,分子間力,有機化合物の官能基,有機溶媒について学ぶ。有機化合物を分離精製するために,これらの知識を統合する。溶媒を数種類与えて,有機医薬品をシリカゲルクロマトグラフィーにより分離する。
→ 有機化学,分離精製工学への橋渡し

応化系テーマ5陰イオン交換樹脂による鉄,コバルト,ニッケルイオンの分離と検出
概要金属イオンを錯陰イオンに変えれば,陰イオン交換樹脂に吸着させることができる。例えば,錯形成剤として塩酸を選べば,クロロ錯イオンを形成しない金属イオンと形成する金属イオンを分離することができる。ここでは,塩酸溶液中での各金属(鉄,コバルト,ニッケル)のクロロ錯イオンの安定性の差を利用して,陰イオン交換樹脂を用いてこれらの金属イオンを分離後,検出を行う。
→ 分析化学への橋渡し

化工系テーマ1燃料電池
概要アクリルパイプ、アクリル板などの素材を自分で加工して、簡単な水の電気分解装置を自分で作る。水の電気分解に必要な電圧、逆反応としての燃料電池の起電力などを自分で調べさせる。実際に物を作って理論と現実の関係を調べさせる。電圧は理論的に予測されるものと同じになるかどうか、電流はどれだけ発生できるかを発光ダイオードの発光などで実地に体験させ、反応式だけでは実用的な燃料電池ができないことを体験させる。
→ 無機化学,電気化学,反応工学への橋渡し

化工系テーマ2結晶の生成と形態観察
概要高校の化学では,結晶内の原子やイオンの配置を単位格子に基づいて学習する。このため,結晶はすべて自形を示すかのような誤った知識を持ちかねない。現実では,生成条件や成長条件によって様々な形態を持つ。自分で結晶を成長させ,その場で形態を観察させる。
→ 物理化学,移動現象論への橋渡し
角状 放射状 棒状

化工系テーマ3医薬品のアミラーゼ活性
概要                                                         

化工系テーマ4浸透圧の測定
概要高校で学ぶ浸透圧ではファントホッフの式に基づいた平衡状態での溶質濃度と浸透圧やそれに伴う液面上昇高さとの関係について学習するが,速度論的な議論はまったくない。実際には平衡状態に達するまでには時間がかかり,また,温度や濃度が変化すると浸透する速度も変化する。学生は自分で実験手法を考え,溶質の種類・濃度,温度を変化させ,また,必要に応じて装置も工夫し,速度論的検討を行う。
→ 物理化学,移動現象論への橋渡し

化工系テーマ5温度の測定(棒状温度計は正しいか)
概要化学反応の速度を決める要因として温度は重要なパラメーターであるが、その精密な測定を実際に経験することは高校ではほとんどやらない。お湯を入れたデュワービンの中に棒状温度計の先端をつけさせ温度を測らせるとともに、別の温度計(熱電対、測温抵抗体など)を使った温度計を入れさせて、その指示値の違いを見させる。指示値に違いが出たときには、どの指示値がもっとも信頼できるかについて、考えさせる。
→ 物理化学,移動現象論への橋渡し

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