目次・序文

化学第2版

責任著者
ポール・フラワーズ、ノースカロライナ大学ペンブローク校
クラウス・セオポルド、デラウェア大学
リチャード・ラングレー、スティーブン・F・オースティン州立大学
ウィリアム・R・ロビンソン、博士

OpenStax
Rice University
6100 Main Street MS-375
Houston, Texas 77005

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OpenStax

OpenStax は、大学の入門コースと Advanced Placement® コース向けの無料でピアレビューされ、オープンな形でライセンスされた教科書と、学生の学習に役立つ低コストでパーソナライズされたコースウェアを提供しています。私たちは、ライス大学に拠点を置く非営利団体の教育技術イニシアティブとして、学生がコースを修了し、教育目標を達成するために必要なツールにアクセスできるよう支援しています。

ライス大学

OpenStax、OpenStax CNX、OpenStax Tutor はライス大学の取り組みです。ライス大学は、学部教育に特に注力している有力な研究大学として、先駆的な研究、比類ない教育、私たちの世界の向上に貢献することを熱望しています。ライス大学は、さまざまな人間の試みの中でリーダーを生み出すような学習と発見の多様なコミュニティーを育成することによって、この使命を果たすことを目指しています。

慈善事業によるサポート

OpenStax は寛大な慈善事業のパートナーに感謝しています。彼らは、すべての学習者にとっての教育の機会を改善するという私たちの展望を支援してくれています。

ローラ・アンド・ジョン・アーノルド財団
アーサー・アンド・カーリス・ショッカ慈善財団
アン・アンド・ジョン・ドア
ビル・アンド・メリンダ・ゲイツ財団
ジラード財団
Google Inc.
ウィリアム・アンド・フローラ・ヒューレット財団
ラスティ・アンド・ジョン・ジャガーズ
カルヴィン・K・カザニジャン経済学財団
チャールズ・コック財団
レオン・ローウェンスタイン財団
マックスフィールド財団
バート・アンド・ディーディー・マクマートリー
マイケルソン20MM財団
アメリカ国立科学財団
オープン・ソサエティ財団
ジュミー・ユーおよびデイヴィッド・E・パーク3世
ブライアン・D・パターソンUSA-インターナショナル財団
ビル・アンド・ステファニー・シック財団
ロビン・アンド・サンディー・スチュアート財団
スチュアートファミリー財団
タミー・アンド・ギレルモ・トレビーノ

第18章典型金属、半金属、および非金属
18.1 周期性
18.2 典型金属の産出と調製
18.3 半金属の構造と一般的性質
18.4 非金属の構造と一般的性質
18.5 水素の産出・調製・化合物
18.6 炭酸塩の産出・調製・性質
18.7 窒素の産出・調製・性質
18.8 リンの産出・調製・性質
18.9 酸素の産出・調製・化合物
18.10 硫黄の産出・調製・性質
18.11 ハロゲンの産出・調製・性質
18.12 貴ガスの産出・調製・性質

第19章遷移金属と配位化学
19.1 遷移金属とその化合物の産出・調製・性質
19.2 遷移金属の配位化学
19.3 配位化合物の分光学的・磁気的性質

第20章有機化学
20.1 炭化水素
20.2 アルコールとエーテル
20.3 アルデヒド、ケトン、カルボン酸、およびエステル
20.4 アミンとアミド

第21章核化学
21.1 核の構造と安定性
21.2 核反応式
21.3 放射性崩壊
21.4 変換と核エネルギー
21.5 放射性同位体の利用
21.6 放射線の生物学的影響

付録A:周期表
付録B 必須の数学
付録C:単位と変換係数
付録D:基礎物理定数
付録E:水の性質
付録F:市販の酸と塩基の組成
付録G:選ばれた物質についての標準的な熱力学的性質
付録H:弱酸のイオン化定数
付録I:弱塩基のイオン化定数
付録J:溶解度積
付録K:錯イオンの生成定数
付録L:標準電極(半電池)電位
付録M:いくつかの放射性同位体の半減期

序文

OpenStax の資料である「化学第2版」へようこそ。この教科書は、ほとんど、あるいはまったく費用をかけずに最高水準の学問的厳密性を維持しながら、質の高い学習教材への学生のアクセスを向上させるために書かれたものです。

OpenStax について

OpenStax はライス大学に拠点を置く非営利団体です。教育への学生のアクセスを改善することが私たちの使命です。私たちの最初のオープンな形でライセンスされた大学用の教科書は、2012年に出版されました。それ以来私たちの図書館は、大学とAP®コース用の25冊以上の本を備えるほどに拡大され、それらは数十万人の学生により使用されています。低コストでパーソナライズされた学習ツールである OpenStax Tutor は、全国の大学の講義で使用されています。慈善団体とのパートナーシップと他の教育リソース機関との提携を通じて、OpenStax は学習に対する最もありふれた障壁を破壊し、学生や講師の成功を促進しています。

OpenStax の資料について

カスタマイズ

化学第2版は、Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY)ライセンスのもとでライセンスされています。これはつまり、OpenStax とコンテンツの作成者に帰属を与える限りにおいて、そのコンテンツを配布、リミックス、別の作品のベースにすることができる、ということを意味しています。

私たちの本はオープンな形でライセンスされているので、あなたは書籍全体を使用したり、履修コースの必要性に最も関連する部分を選んで拾い上げたりすることが自由にできます。あなたのシラバスの中で、特定の章やセクションを好きな順で学生たちに割り当てることによって、コンテンツを自由にリミックスすることができます。あなたはシラバスに、本のセクションのウェブビューへの直接のリンクを張ることさえできます。

講師の方には、OpenStax の本のカスタマイズ版を作成する選択肢もあります。カスタマイズ版は、キャンパスの書店を通じて、低価格の印刷やデジタル形式で学生に提供することができます。詳細については、OpenStax.orgの書籍ページの講師資料セクションをご覧ください。

正誤表

OpenStax の教科書はすべて、厳格なレビュープロセスを経ています。しかしながら、専門的なレベルの教科書と同様に、誤りが発生することがあります。私たちの本はウェブベースであるため、教育的に必要と思われる時には、私たちは定期的に更新することができます。もしあなたに提案すべき修正がある場合は、OpenStax.org の書籍のページのリンクを使用して提出してください。その主題の専門家がすべての正誤表の提案をレビューします。OpenStax はすべての更新について透明性を保つことを約束しているため、あなたは OpenStax.orgの書籍のページで過去の正誤情報の変更のリストを見つけることができるでしょう。

フォーマット

この教科書には、OpenStax.orgを介してウェブビューやPDFの形式で無料でアクセスすることができます。また低コストの印刷版を利用することもできます。

化学第2版について

「化学第2版」は、2学期の一般的な化学コースの範囲と順序の要件を満たすように設計されています。この教科書は、学生が化学の核となる概念を学び、それらの概念が自分の生活や周りの世界にどのように適用されるかを理解するための重要な機会を提供しています。また、本書には、学生の学習を強化するために設計されたインタラクティブな練習問題や実世界での応用など、革新的な特徴が数多く盛り込まれています。第2版では、初版と同じ構成を維持しつつ、より明確で、より最新の、よりダイナミックな解説を組み込んだ改訂を行いました。テキストの物語性を支える図、イラスト、例題に大幅な改良が加えられています。

対象範囲と領域

私たちの「化学第2版」の教科書は、全国のほとんどの一般的な化学コースの範囲と順序に準拠しています。私たちは、学問としての化学を、学生が興味を持ち、利用しやすいものにすることを目指しています。この目的を念頭に置いて、この教科書の内容は、化学という科学の基礎からより高度な概念に至るまでの論理的な進展を提供するように開発され、配置されています。トピックは可能な限り身近な経験の文脈の中で導入され、学習者の知性を満足させるような適切な厳格さで扱われ、その後の関連する内容の議論で補強されます。この構成と教育的な特徴は、このプロジェクトに専念する化学教育者からのフィードバックをもとに開発され、検証されました。

第2版での変更点

OpenStax は、教科書の大幅な変更が必要な場合にのみ第2版に着手します。「化学第2版」の場合、利用者からのフィードバックは、私たちが以下で行ったように、いくつかの重要な分野に焦点を当てる必要があることを示していました:

明確化、および正確さのための内容の改訂。改訂の計画は、必要に応じて章ごとに異なりました。約5つの章が大幅に書き直され、他の12の章は、読みやすさと明確な言葉づかいを改善するために実質的に改訂されました。
例題と章末の練習問題。いくつかの章の例題と章末の練習問題は、厳密な正確さのチェックを受け、誤りを修正するために改訂されました。また、章の内容をより完全にサポートするために、いくつかの章に練習問題が追加されました。
挿絵と画像。多くの著者や科学専門のイラストレーター、特にアクセス面での画像の作成に精通したイラストレーターの指導の下、OpenStax チームは「化学」の初版のほとんどの挿絵に変更を加えました。この改訂には、誤りの訂正、理解を深めるための図版の再設計、全体的な一貫性のための再着色が含まれます。
アクセシビリティーの向上。すべての OpenStax の書籍と同様に、「化学」の初版はアクセシビリティーに重点を置いて作成されました。私たちは第2版で、このアプローチを強調し改善しました。特定の支援技術を必要とする利用者に対応するため、すべての代替テキストがレビューされ、包括性と明快さのために改訂されました。色のコントラストを改善するために多くの画像が改訂されました。これは視覚障害のある学生にとって重要です。全体として、OpenStax のプラットフォームはアクセシビリティーを向上させるために継続的に更新されています。

教育的な基盤および特徴

「化学第2版」を通じて、あなたは、選択されたトピックをさらに一歩進めることによって学生を科学的な探求に引き込むような囲み記事を目にするでしょう。生徒も教育者も、これらの囲み記事での議論を楽しむことができます。

「日常生活の中の化学」では、化学の概念を、生徒が生活の中で遭遇する日常的な問題や科学の現実世界への応用に結びつけます。トピックには、携帯電話、太陽熱エネルギー発電所、プラスチックのリサイクル、血圧の測定などが含まれます。

「さまざまな科学のつながり」という囲み記事では、化学と他の科学分野との相互関連という文脈の中で、化学を議論します。トピックには、神経伝達物質、温室効果ガスと気候変動、タンパク質と酵素などが含まれます。

「化学者の肖像」では、学生が化学分野の貢献者たちの「顔」を見ることができるように、そして実際の科学を見ることができるように、歴史と現代における著名な人物の短い経歴と仕事の内容を紹介します。

包括的なアートプログラム

私たちのアートプログラムは、明確で効果的なイラスト、図、写真を通じて、さまざまな概念に対する学生の理解を深めるように設計されています。

興味を引くインタラクティブ機能

「化学第2版」には、関連性のあるインタラクティブな練習問題やアニメーションへのリンクが組み込まれており、「学習へのリンク」という囲み記事を介してトピックに命を吹き込むことに役立ちます。例としては以下のようなものがあります:
PhETシミュレーション
IUPACデータとインタラクティブ
TED Talks

重要な概念を補強する学習評価

各章の中の例題では、質問を投げかけ、解答を導き出し、「学習内容の確認」の要素を使ってそのスキルの練習をしてもらうことにより、問題を通じて学生を導きます。また、各章の最後には学習評価も含まれているので、学生は問題演習を通じて学んだことを応用することができます。

その他の資料

学生および講師の資料

私たちは、学生が学び始めるためのガイド、講師向け解答マニュアル、PowerPoint スライドなど、学生と講師のための追加資料をまとめました。講師の資料には、講師の認証済みのアカウントが必要です。このアカウントは、あなたが OpenStax.orgにログインまたはアカウントを作成する際に申し込むことができます。これらの資料を活用して OpenStax の本を補ってください。

コミュニティーハブ

OpenStax は、教育における知識管理研究所(ISKME:Institute for the Study of Knowledge Management in Education)とパートナーシップを結んで、OER Commons にコミュニティーハブを提供しています。これは OpenStax の書籍をサポートするコミュニティーが作成した資料を無料で講師が共有するためのプラットフォームです。講師は私たちのコミュニティーハブを介して、追加の付属図、教材、マルチメディア、関連コースの内容などの資料について、自分の教材をアップロードしたり、自分のコースで使用するために資料をダウンロードしたりすることができます。講師の方には、コースを充実させ、他の教員と交流する機会として、あなたの教育と研究に最も関連する科目のハブに参加することをお勧めします。

コミュニティーハブにアクセスするには、https://www.oercommons.org/hubs/OpenStaxをご覧ください。

技術パートナー

私たちの技術パートナーは、高品質の学習教材を利用できるようにするため、OpenStax の書籍と統合された選択的な低価格ツールを提供しています。あなたが選んだ教科書の技術オプションにアクセスするには、OpenStax.orgの書籍ページをご覧ください。

著者について

責任著者

ポール・フラワーズ、ノースカロライナ大学ペンブローク校
ポール・フラワーズ博士は、1983年にセントアンドリューズ・プレズビティリアン・カレッジで化学の理学士号を取得し、1988年にテネシー大学で分析化学の博士号を取得しました。ロスアラモス国立研究所で1年間博士号取得後の研究員を務めた後、1989年秋にノースカロライナ大学ペンブローク校に加わりました。フラワーズ博士は一般化学と分析化学のコースを教えているほか、マイクロスケールの化学分析のための新しい装置や手法の開発を含む実験研究を行っています。

クラウス・セオポルド、デラウェア大学
クラウス・セオポルド博士(ドイツのベルリン生まれ)は、1977年にハンブルク大学で学位を取得しました。彼はその後、米国で大学院の勉強を続けることを決意し、1982年にカリフォルニア大学バークレー校で無機化学の博士号を取得しました。彼はMITでの1年間の博士号取得後の研究を経て、コーネル大学の教員に加わりました。1990年に彼はデラウェア大学に移り、現在は化学・生化学科の教授であり、同大学の触媒科学技術センターのアソシエイトディレクターを務めています。セオポルド博士は無機化学、有機金属化学の大学院コースとともに一般化学を定期的に教えています。

リチャード・ラングレー、スティーブン・F・オースティン州立大学
リチャード・ラングレー博士は、1970年代初頭にオハイオ州のマイアミ大学で化学と鉱物学の理学士号を取得し、1977年にネブラスカ大学で化学の博士号を取得しました。ラングレー博士は、アリゾナ州立大学固体研究センターで博士号取得後の研究員を務めた後、ウィスコンシン大学システムで教鞭をとり、アルゴンヌ国立研究所で研究に参加しました。ラングレー博士は、1982年にスティーブン・F・オースティン州立大学に移り、現在は化学の教授を務めています。彼の専門分野は、固体化学、合成無機化学、フッ素化学、および化学教育です。

ウィリアム・R・ロビンソン、博士

著者
マーク・ブレイザー、シャスタカレッジ
サイモン・ボット、ヒューストン大学
ドナルド・カーペネッティ、クラヴェン・コミュニティーカレッジ
アンドリュー・エクルンド、アルフレッド大学
エマッド・エル-ギア、ルイジアナ大学モンロー校
ドン・フランツ、ウィルフリッド・ローリエ大学
ポール・フッカー、ウェストミンスターカレッジ
ジェニファー・ルック、マーサー大学
ジョージ・カミンスキー、ウースター工科大学
キャロル・マルティネス、セントラルニューメキシコ・コミュニティーカレッジ
トロイ・ミリケン、ジャクソン州立大学
ヴィッキ・モラヴェク、トリーン大学
ジェイソン・パウエル、フェラムカレッジ
トーマス・ソレンセン、ウィスコンシン大学ミルウォーキー校
アリソン・ソウルト、ケンタッキー大学

レビュアー
ケイシー・エイキン、カレッジ・ステーション・インディペンデント・スクール・ディストリクト
ララ・アル-ハリリ、マサチューセッツ大学アマースト校
サハル・アトワ、ルイジアナ大学モンロー校
トッド・オーステル、ノースカロライナ大学チャペルヒル校
ボビー・ベイリー、メリーランド大学ユニバーシティカレッジ(現メリーランド大学グローバルキャンパス)
ロバート・ベイカー、トリニティーカレッジ
ジェフリー・バーツ、カラマズーカレッジ
グレッグ・バクスレー、クエスタカレッジ
アシュレイ・ビーズリー・グリーン、アメリカ国立標準技術研究所
パトリシア・ビアンコーニ、マサチューセッツ大学
リサ・ブランク、ライム・セントラル・スクール・ディストリクト
ダニエル・ブラナン、コロラド・コミュニティーカレッジシステム
ドリアン・カネラス、デューク大学
エマニュエル・チャン、ヨークカレッジ
キャロリン・コリンズ、カレッジ・オブ・サザンネヴァダ
コリーン・クレイグ、ワシントン大学
ヤスミン・ダニエルズ、モントゴメリーカレッジ・ジャーマンタウン校
パトリシア・ドッカム、グランド・ラピッズ・コミュニティーカレッジ
エリック・フオコ、リチャード・J・デイリーカレッジ
アンドレア・ゲイヤー、セント・フランシス大学
ダニエル・ゴーバート、アラバマ大学
ジョン・グッドウィン、コースタル・カロライナ大学
ステファニー・グールド、オースティンカレッジ
パトリック・ホルト、べラミン大学
ジョージ・A・カミンスキー、ウースター工科大学
ケヴィン・コラック、クイーンズボロー・コミュニティーカレッジ
エイミー・コヴァック、ロバーツ・ウェズリアンカレッジ
ジュディト・コヴァックス・ビーグル、デイトン大学
クルジストフ・クゼーラ、カンザス大学
マーカス・レイ、ジョージア大学
パメラ・ロード、セント・フランシス大学
オレグ・マクシモフ、エクセルシオカレッジ
ジョン・マットソン、ヴァージニア工科大学
カトリーナ・ミランダ、アリゾナ大学
ダグラス・マルフォード、エモリー大学
マーク・オット、ジャクソンカレッジ
アドリエンヌ・オクスレー、コロンビアカレッジ
リチャード・ペニントン、ジョージア・グウィネットカレッジ
ロドニー・パウエル、コースタル・カロライナ・コミュニティーカレッジ
ジェニータ・プリチェット、モントゴメリーカレッジ・ロックヴィル校
アヘダ・セイバー、イリノイ大学シカゴ校
レイモンド・サデガイ、テキサス大学サンアントニオ校
ニルマラ・シャンカル、ラトガース大学
ジョナサン・スミス、テンプル大学
ブライアン・シュピーゲルバーグ、ライダー大学
ロン・スターンフェルズ、ローン州立コミュニティーカレッジ
シンシア・ストロング、コーネルカレッジ
クリス・バラーゾ、フランシス・マリオン大学
ヴィクター・ヴィルチズ、ヴァージニア州立大学
アレックス・ウォーターソン、ヴァンダービルト大学
ジュカオ・ヤン、イースタンニューメキシコ大学
ムスタファ・ヤティン、セイラム州立大学
横山和重、ニューヨーク州立大学ジェネセオ校
カーティス・ザレスキ、シッペンズバーグ大学
ウェイ・ツァン、コロラド大学ボールダー校

この訳文は元の本のCreative Commons BY 4.0ライセンスに従って同ライセンスにて公開します。問題がありましたら、可能な限り早く対応いたしますので、ご連絡ください。また、誤訳・不適切な表現等ありましたらご指摘ください。この本は、https://openstax.org/details/books/chemistry-2eで無料でダウンロードできます。