Del

Fysisk kemi (2020)

Kursusansvarlig

Torben R Højland

Semesterplacering

Forår (13-ugers perioden)

ECTS

5

Undervisningssprog

Dansk

Kursustype

Obligatorisk

Forudsætninger

Kurserne i Almen og Organisk kemi samt Matematik 1 anbefales

Formål

Kurset er en grundlæggende indføring i energetikken i og kinetikken af kemiske reaktioner. Der lægges vægt på forhold, som er vigtige for at forstå kemiske enhedsoperationer og kemiske og fysiske analysemetoder. Kemisk energetik og kinetik behandles ydermere i biokemisk perspektiv. 

Indhold

Gasser

  • Tilstandsligning for ideale og ikke-ideale gasser
  • Kinetisk gasteori        

Væsker og faste stoffer 

  • Væskers egenskaber
  • Damptryk
  • Typer af faste stoffer
  • Fasediagrammer
  • Krystallinske stoffer        

Kemisk termodynamik

  • Energi, Enthalpi, Entropi og Gibbs fri energi
  • Enthalpiændringer ved faseovergange
  • Standardtilstande i kemi og biokemi

Kemisk ligevægt

  • Sammenhængen mellem Gibbs energi og ligevægtskonstanten
  • Koblede ligevægte
  • Ionstyrke og aktivitetskoefficienter

Fysiske ligevægte

  • Faseligevægte
  • Opløselighed
  • Gas-væske ligevægte for blandinger
  • Kolligative egenskaber (kogepunktsforhøjelse, frysepunktssænkning, osmotisk tryk mv.)        

Elektrokemi og dets sammenhæng med termodynamikken

  • Redox reaktioner og standard potentialer
  • Galvaniske celler
  • Sammenhæng mellem Gibbs fri energi og cellepotentiale  
  • Nernst ligning
  • Elektrolyse
  • Batterier          

Overgangsmetallernes kemi

  • Ligander og overgangsmetalkomplexer
  • Overgangsmetalioner i biologiske systemer 

Kinetik i kemiske reaktioner

  • Kemisk kinetik
  • Temperatur-afhængighed. Arrhenius-ligningen
  • Reaktionsmekanismer, elementarreaktioner og katalyse

Kursets laboratoriedel (svarende til 1,5 ECTS) skal illustrere og forankre de teoretiske principper gennem praktiske øvelser omfattende bl.a. kalorimetri, elektrokemi, kompleksdannelse og kinetik. 

Læringsmål

Den studerende forventes efter at have gennemført kurset at kunne: 

Viden

  • Redegøre for termodynamikkens grundlæggende lovmæssigheder inden for kursets emneområder.
  • Beskrive kemiske reaktioners hastighed
  • Kende overgangsmetallernes grundlæggende kemi i bioteknologisk perspektiv 

Færdigheder

  • Anvende og kombinere definitioner og formler fra kursets emneområder
  • Analysere kemi skrevet som tekst og omsætte det til kemiske reaktionsskemaer
  • Regne på termodynamiske tilstandsfunktioner
  • Regne på simple og koblede ligevægte omfattende redoxreaktioner, fældningsreaktioner, kompleksdannelse og syre-basereaktioner
  • Regne på Nernst ligning
  • Regne på eksperimentelle hastighedskonstanter
  • Vurdere måleusikkerheder og bruge enheder korrekt
  • Udføre simple fysisk-kemiske eksperimenter med god præcision 

Kompetencer 

  • Have de nødvendige kvalifikationer i fysisk kemi for at kunne deltage i den videre uddannelse til diplomingeniør i bioteknologi
  • Kunne knytte viden om kemisk ligevægt og elektrokemi an til bioteknologi
  • Kunne redegøre for teori og databehandling i et kemisk eksperiment
  • Kunne begrunde valg af simple eksperimentelle teknikker
  • Kunne bruge IT i form af regneark til behandling og afrapportering af egne resultater
  • Vide at udvise god laboratoriepraksis med vægt på sikkerhed

Undervisningsform

Holdundervisning, opgaveregning og laboratorieøvelser.  

Forudsætninger for prøvedeltagelse

  • Deltagelse i laboratorieøvelser samt godkendelse af afleveringsopgaver i forbindelse med disse.

Alt udføres og afleveres efter retningslinjer angivet af den kursusansvarlige.

Prøve og hjælpemidler

Skriftlig prøve. Prøvens varighed: 4 timer.

Tilladte hjælpemidler: Lærebøger, noter, laboratorierapporter samt regne-/matematikprogram. Ingen internetadgang.

Prøveformen ved et 3. prøveforsøg kan adskille sig fra det ovenfor beskrevne.

Censur

Ekstern

Bedømmelse

7-trinsskalaen