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Life + Chemistry

化学の講義録+大学を楽しく面白い学びの場に変える試みの記録 (北里大学・野島 高彦)

看護学部の化学講義(2)原子〜この世界を形作っている材料〜

看護2014

キーワード

K殻,L殻,M殻,SI単位,温度,価電子,原子,原子核,原子番号,元素,元素記号,光度,最外殻,時間,時限,質量,質量数,速度,体積,単位,同位体,中性子,電子,電子殻,電子配置,電流,長さ,物質量,物理量,閉殻構造,陽子

講義内容の要約

  • 分子をバラすと原子になる.
  • 原子は電子と原子核から組み立てられている.
  • 原子核は陽子と中性子から組み立てられている*1
  • 陽子の数が同じで中性子の数が異なる原子どうしが同位体.
  • 同位体を意識して区別しなければならない場面は,医療に関係する範囲では診療放射線のあたり*2
  • 原子の中で電子がどのようにレイアウトされるのかにはキマリがある: とりあえず太陽の周りを惑星が回転しているようにイメージしておいてOK; 内側の軌道から2個,8個,18個,2n2個の電子が収納されて行く*3
  • 物理量をあらわす国際ルールがSI単位系.
  • この世界のすべての物理量は7種類の基本的な次元とSI単位を組み合わせて表わせる: たとえば速度の次元は「長さ/時間」で,SI単位ではm s-1を用いる.
  • 単位換算計算や接頭語の変換には楽勝なやり方がある.

おまけ:非SI単位「スムート」

f:id:takahikonojima:20130423132536j:plain
出展:http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/7b/100_Smoot_mark.JPG
半世紀前,マサチューセッツ工科大学の学生が,スムートという学生を単位に橋の長さを測りました.橋の長さは364.4 スムート+1 耳.スムート君は卒業後,国際標準化機構(ISO)の会長,全米規格協会(ANSI)の会長もつとめました.2008年には「スムート単位誕生50周年記念式典」まで行われました.事実は小説より奇なり.

意外とできない数値計算

小学生の算数レベルなのになぜか理系の大学生が間違ったり混乱したりする計算問題.微積もベクトルも使わないのにね!

出席者の声:みんなはこういうことを考えている/感じている/知りたいと思っている

●単位の計算は丸暗記だと思っていたけれど,理論的にできるんだと今日思いました.スムート君,なんか素敵ですね!
●今までの学校で習ったような計算方法とはまったく違ったやり方で驚きました.今までは原理がよくわからないままの計算があったりしましたが,これからは計算に悩むことは減って行きそうです.
●単位の変換は苦手です.でも1 L=10-3 m3を求めるやり方に感動しました!!
●単位の計算,小学校の頃から苦手でした.いまだに嫌いなのは恥ずかしいですけど,なかなかできるようにならずつらいです.
●私は計算問題はたくさんやらないとできるようにならないのでがんばります.2がわかりませんでした.
●単位換算まだスムーズにできないですが,これからちゃんとマスターしたいです! スムート君のペイント見に行ってみたいです(笑)
●授業ではわかったのに,問題を解いてみたら全然わからなくて焦りました.1はわからなくて途中です.ごめんなさい.
●数値計算苦手ですが当たってるかなー.早くマスターできて幸せになれるように頑張ります! 結局,化学にすることにしました.よろしくお願いします♪
●数値計算苦手なので練習して頑張ります.
●化学を履修していないうえに数学が苦手(特に単位変換と速さは超苦手)なので苦戦しました.
●単位の分野は苦手なところなので復習します.
●基本的なことも細かく教えてもらえたし,はっきりわかっていなかったこともしっかり理解できたので本当によかったです! 野島先生めちゃくちゃわかりやすかったです!
●高校ではあやふやであまり覚えていなかった内容も,先生の講義のおかげでやっときちんと分かりました! 単位換算や接頭語の変換のやり方を早くマスターできるようになりたいです!(^o^)/
●cm3 = mLですか? 家でできる復習プリントがあると嬉しいです.またはそれは過去問にありますか? 計算自信ないです!
●もう一度家で復習したいです.
●授業を聞いて計算の仕方が簡単だと優越感にひたっていたけど,実際,自力でやってみるとむずかしくてわからなかった.
●計算苦手なので難しい! 家で復習してできるようにします.
●Lからm3に変換するのが小学校から苦手だったのでそれを思い出しました.接頭語の変換がとてもわかりやすかったです.
●意外と理解できなかったのでしっかり復習してきます.
●機械的にしか計算していませんでしたが,単位変換をよく考えると,そのようなやり方があるのだと分かって良かったです.
●先生の話をきいていると今まで難しく見えていた計算式などがすごく簡単に見えてなんだか楽しかったです.次回も楽しみにしてます.
●単位変換ずっと苦手です.なれるようにします.
●聞いて分かったつもりでも問題になると解けない.帰って復習したいと思う.
●計算をするのは好きなのですが,数字がたくさん出てくるとパニックになってしまいます.
●単位の変換苦手なので問題が難しかったです.
●こういう計算大嫌いです.できるようになりたいと思います.
●単位換算がどうしても苦手だったのですが,先生のおかげで今までより簡単に考えることができました.次の授業も楽しみにしています.
●大前提となるやり方さえ覚えてしまえば,あとは計算すれば良いだけなのでとても楽だなと思いました!
●1 Lが何 cm3かわかりません.でも速度の計算はすごく分かりやすかったです.化学っぽくなくてすこしうつおもしろくなってきました.最後のほうにはさんでいるひとやすみの話が面白いです.今は計算方法を教えていただいたばかりだから,やり方も覚えているけれど,時間が経つと忘れるのでもっと問題したいと思いました.
●今日の講義もわかりやすく,おもしろかったです.単位換算は小学校の頃から苦手意識があったので,今回で少しは理解できたと思い良かったです.これから練習をしていき,苦手意識を完全にとりのぞいて行きたいです.
●一度換算を覚えても忘れてしまうので定期的に復習して記憶に定着させられるよう頑張ります.
●単位の換算などややこしいことがたくさんあったが,ひとつひとつを明確に示すことによって徐々に分かってきた.頭の中がすっきりしたひらめきは学んでいて楽しく思った.
●しっかり復習が必要だと感じました.
●単位の換算はとても苦手でしたが,1つ1つ表し方を変えたら少し分かるような気がしました.セッ氏温度はどのようなときに使うことが多いですか?
●計算,地道に頑張ってまいります.もう泣きません!
●最後のテストは手こずりましたが授業は理解できました.
●数値計算むずかしいです・・・・・.慣れるよう頑張ります.
●計算プリント,できそうでいてできなくてちょー悔しい!!!瞬殺で解けるようになるために頑張りたい.計算もんだいのプリント&解答setでたくさんほしいです笑

●2 m/s = 2 m s-1となんで変えられるのかわからなかった.なんでs-1とすると大丈夫になるんですか? でも今日の授業で少しだけ単位に対する苦手意識はなくなった気がします.

単位も数学の記号と同じ.分母に書く代わりに分子に載っけてマイナス累乗表記OK. マイナス使って累乗表記すればスラッシュ(/)使わなくて済む.スラッシュ使うと,スラッシュの前後のどっちにそれぞれの単位を置くか悩むことになるし分母に複数の単位が来るとカッコで括る手間が生じる.

出席者数推移

(1)89→(2)89

次回予告

「(3)化学とエネルギー」を学びます.教科書にはエネルギーについて書いてないので,配布物を読んで予習してくること.コレを読んでわからなければ,学習サポートセンター(ASC)の化学あるいは物理学のチューターから指導を受けること.

教科書

はじめて学ぶ化学

はじめて学ぶ化学

*1:水素-1を除く.

*2:講義第20回で扱う.

*3:講義第7回「原子軌道と分子の形」でこの考え方をひっくり返す.