2 年: 4 つの柱を学ぶ

2 年では、化学の柱になる専門科目が一気に始まります。千葉大学の化学科では、2 年に化学統計熱力学・量子化学・無機化学・分析化学・有機化学と、蛋白質・核酸化学などの生化学の科目が並びます。実験も、物理化学・無機・分析化学・有機化学・生化学の 4 つに分かれます。

東京理科大学の化学科では、2 年前期の有機化学 2 が週 2 回の授業です。シラバスには、授業の進み方が 1 年の有機化学 1 の 2〜4 倍の速さになると書かれています。予習と復習に、それぞれ授業と同じくらいの時間をかけることが求められます。

下の図は、2 年生の前期の 1 週間の例です。科目の名前や曜日は大学によって異なります。講義の数が増えるうえ、午後いっぱいの学生実験も続くので、時間の使い方がいっそう大切になります。

高校の有機化学では、エステルができる反応やベンゼンの置換反応を、反応ごとに覚えてきました。大学では、電子の多い所から少ない所へ曲がった矢印を引き、反応の筋道を説明します。東京理科大学の有機化学 2 も、「電子の流れ」と分子の軌道から反応のしくみを理解することを目標にしています。

この見方が身につくと、初めて見る反応でも、どこで何が起こるかを予想できます。同じ大学の化学科の 4 年生は、大学案内で 3 年の有機化学の授業を振り返っています。反応を覚えるだけでなく、新しい反応に知識を応用して理解する力が求められたそうです。

有機化学 2 では、分子の形を調べる道具の原理も学びます。質量分析・赤外分光・紫外分光・核磁気共鳴(NMR)のスペクトルから、化合物の構造を読み解く練習をします。分子を「見る」道具は、3 年の実験で実際に使います。

2 年の学生実験は、分野ごとに専門的になります。東京理科大学の化学科では、前期に一般化学実験があります。有機化合物の合成と蒸留、3 種類のコバルト錯体の合成、反応熱の測定など、基本の実験を幅広く行います。

後期の無機及分析化学実験では、塩化銅(II) の溶液 1 つを、4 種類の滴定で調べます。塩化物イオンを沈殿の反応で、銅(II) イオンを酸化還元・キレート・中和の反応で、それぞれ量を求めます。続けて、銅とニッケルの合金を、沈殿の重さ・光の吸収・電気分解・原子吸光で分析します。

シラバスには、初心者が不必要と考えがちな手の込んだ操作を、あえて各所に入れてあると書かれています。面倒な操作が正確な分析値に欠かせないことを、実際に手を動かして学ぶためです。同じ答えに、違う道から何度もたどり着くことで、測った値をどこまで信じてよいかが分かってきます。

レポートは、自分の文で自分の考えを書くことが求められます。他人のレポートを写すと、単位が取り消される場合もあります。

2 年でつまずきやすいのは、科目の数と情報量が一度に増えることです。東京理科大学の有機化学 2 のシラバスは、1 年と同じ姿勢で臨むと内容についていくのが難しいと、はっきり書いています。授業の前に教科書を読み、分からない所に印をつけてから授業に出ると、理解が速くなります。

量子化学では、複素数や微分方程式など、数学の道具がほぼ毎回出てきます。物理化学 2A のシラバスも、高校物理の波動や静電気、高校数学の複素数を復習しておくことを勧めています。つまずいたら、高校の教科書に戻るのも近道です。

学生実験では、ほかの班と値がずれることがよくあります。ずれの理由を操作や器具から考え、次の実験で確かめることが、分析の力を育てます。