Kursplan för Fysikalisk kemi

Kursplan fastställd 2022-02-06 av programansvarig (eller motsvarande).

Kursöversikt

  • Engelskt namnPhysical chemistry
  • KurskodKFK163
  • Omfattning7,5 Högskolepoäng
  • ÄgareTKBIO
  • UtbildningsnivåGrundnivå
  • HuvudområdeBioteknik, Kemiteknik
  • InstitutionKEMI OCH KEMITEKNIK
  • BetygsskalaTH - Mycket väl godkänd (5), Väl godkänd (4), Godkänd (3), Underkänd

Kurstillfälle 1

  • Undervisningsspråk Svenska
  • Anmälningskod 48123
  • Max antal deltagare70
  • Sökbar för utbytesstudenterNej
  • Endast studenter med kurstillfället i programplan.

Poängfördelning

0115 Laboration 1,5 hp
Betygsskala: UG		1,5 hp
0215 Tentamen 6 hp
Betygsskala: TH		6 hp
  • 25 Okt 2022 fm L
  • 03 Jan 2023 em J
  • 16 Aug 2023 fm J

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, statistisk mekanik och klassisk termodynamik 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
  • härleda samband för slutna system utgående från termodynamikens huvudsatser och använda dessa för beräkning av tillståndsändringar och fysikaliska så väl som kemiska jämvikter, i förekommande fall med hänsyn tagen till icke-ideala effekter
  • härleda och analysera en kemisk reaktions hastighetsekvation 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 en genomgång av grundläggande kvantmekanik där begrepp som de Broglievåglängd, Schrödingerekvationen, vågfunktionen och osäkerhetsrelationen diskuteras. De tre viktiga modellsystemen partikel i låda, harmonisk oscillator och stel rotor beskrivs. Lösningen till väteatomen presenteras 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. Intermolekylära krafter diskuteras kortfattat. Analys av vibrations- och rotationsspektra (MW, IR) 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. Termodynamikens huvudsatser repeteras och används för att härleda samband som utnyttjas för beräkning av tillståndsändringar samt fysikaliska och kemiska jämvikter. Kursen avslutas med kinetisk gasteori, reaktionskinetik och kemisk reaktionshastighetsteori (steady-state-approximationen, Arrhenius ekvation, kollisionsteori, diffusionskontrollerade reaktioner).

Organisation

Föreläsningar, räkneövningar, två obligatoriska inlämningsuppgifter och tre obligatoriska laborationer:
  1. En gasjämvikts temperaturberoende
  2. Bestämning av hastighetskonstant för reaktionen mellan väteperoxid och jodidjon
  3. Beräkning av elektronstruktur (HyperChem)

Litteratur

Meddelas via kurshemsidan innan kursstart

Examination inklusive obligatoriska moment

Skriftlig tentamen (6 hp) samt godkända inlämningsuppgifter och 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.