Kursplan för Fysikalisk kemi

Kursplan fastställd 2022-02-09 av programansvarig (eller motsvarande).

Kursöversikt

  • Engelskt namnPhysical chemistry
  • KurskodKFK053
  • Omfattning7,5 Högskolepoäng
  • ÄgareTKKMT
  • UtbildningsnivåGrundnivå
  • HuvudområdeKemiteknik
  • InstitutionKEMI OCH KEMITEKNIK
  • BetygsskalaTH - Mycket väl godkänd (5), Väl godkänd (4), Godkänd (3), Underkänd

Kurstillfälle 1

  • Undervisningsspråk Svenska
  • Anmälningskod 53122
  • Max antal deltagare65
  • Sökbar för utbytesstudenterNej
  • Endast studenter med kurstillfället i programplan.

Poängfördelning

0106 Tentamen 6 hp
Betygsskala: TH		 6 hp
  • 18 Mar 2023 fm J
  • 07 Jun 2023 em J
  • 25 Aug 2023 fm J
0206 Laboration 1,5 hp
Betygsskala: UG		 1,5 hp

I program

Examinator

  • Nikola Markovic
Gå till kurshemsidan (Öppnas i ny flik)

Behörighet

Grundläggande behörighet för grundnivå
Sökande med en programregistrering på ett program där kursen ingår i programplanen undantas från ovan krav.

Särskild behörighet

Samma behörighet som det kursägande programmet.
Sökande med en programregistrering på ett program där kursen ingår i programplanen undantas från ovan krav.

Kursspecifika förkunskaper

Allmän kemi, flervariabelanalys och linjär algebra.

Syfte

Kursen avser att ge fördjupade kunskaper i kemins teoretiska grunder och utgående från kvantmekanik och statistisk mekanik beskriva kemisk bindning, molekylspektra, dynamiska förlopp och termodynamiska egenskaper. Kursen skall också ge ökad färdighet i experimentell metodik och teknisk/vetenskaplig rapportering.

Lärandemål (efter fullgjord kurs ska studenten kunna)

  • använda grundläggande fysikaliska modeller och kvantmekaniska begrepp för att lösa relevanta problem rörande atomers och molekylers egenskaper och växelverkan
  • identifiera olika spektroskopiska processer samt kunna beräkna molekylära egenskaper från spektra, särskilt för diatomära molekyler
  • beräkna sannolikheter och termodynamiska storheter från Boltzmannfördelningen och den kanoniska tillståndssumman
  • formulera cellscheman och reaktionsformler för elektrokemiska celler för att kunna beräkna cellpotential och termodynamiska storheter
  • härleda och analysera hastighetsekvationer från en given mekanism, kunna bestämma reaktionsordning och hastighetskonstant från experimentella data samt kunna uppskatta hastighetskonstanten från grundläggande teori
  • utföra enklare laborativa mätningar samt kunna analysera, diskutera och skriftligt rapportera resultaten från dessa

Innehåll

Kursen inleds med elektrokemi, vilken fungerar som en länk tillbaka till kursen i termodynamik. Sedan följer en genomgång av grundläggande kvantmekanik där begrepp som egenvärdesproblem, de Broglievåglängd, Schrödingerekvationen, vågfunktionen och osäkerhetsrelationen diskuteras. En analys av de viktiga modellsystemen partikel i låda, harmonisk oscillator och stel rotor följer. Väteatomen behandlas ingående och det periodiska systemets struktur diskuteras. En beskrivning av molekylers elektronstruktur följer med fokus på diatomära molekyler och LCAO-MO-metoden. Polyatomära konjugerade system behandlas med Hückelmetoden. Elektroniska tillstånd för atomer och linjära molekyler beskrivs med termsymboler. Analys av vibrations- och rotationsspektra (MW, IR, Raman) för i första hand diatomära molekyler följs av en diskussion av elektroniska spektra. Utgående från de kvantmekaniskt bestämda energinivåerna följer sedan en statistiskt mekanisk beskrivning av termodynamiska samband via begreppet tillståndssumma. Intermolekylära krafter diskuteras kortfattat. Grundläggande kinetiska begrepp repeteras innan mer komplexa processer analyseras (bl.a. kedjereaktioner, fotokemiska reaktioner och Langmuirisotermen). I kursen ingår också ett avsnitt om kemisk reaktionshastighetsteori (kollisionsteori, transition-state-teori, diffusionskontrollerade processer).

Organisation

Föreläsningar, räkneövningar och fem obligatoriska laborationer:
  1. Beräkning av elektronstruktur (HyperChem)
  2. Bestämning av dissociationsenergin för I2
  3. Elektrokemisk bestämning av löslighetsprodukt och ligandtal
  4. Bestämning av hastighetskonstant för reaktionen mellan väteperoxid och jodidjon
  5. Bestämning av livslängden för singlettexciterad naftalen

Litteratur

Meddelas via kurshemsidan innan kursstart.

Examination inklusive obligatoriska moment

Skriftlig tentamen (6 hp) samt godkända laborationer (1.5 hp).

Kursens examinator får examinera enstaka studenter på annat sätt än vad som anges ovan om särskilda skäl föreligger, till exempel om en student har ett beslut från Chalmers om pedagogiskt stöd på grund av funktionsnedsättning.