KJE104 Fysikalsk kjemi

Innhold og oppbygning

Fysikalsk kjemi er et fagfelt som befinner seg i overgangen mellom kjemi og fysikk. I fysikalsk kjemi brukes målinger av fysiske størrelser samt matematiske utledninger til å bekrefte lover og teorier. Målet med emnet er at studenten skal tilegne seg kunnskaper innen termodynamikk, kjemiske likevekter, faselikevekter, elektrokjemi og reaksjonskinetikk samt forstå sammenhengen mellom temaene. Det fokuseres også på noen anvendelsesområder. Kunnskapen skal brukes videre i andre fag og er grunnlagskunnskap for diverse industri, for eksempel prosessindustrien. Utvikling av ferdigheter i laboratoriearbeid og oppgaveløsning er viktig for å øke studentens forståelse av teorien.

Emnet omhandler:

• gasslover for ideelle og reelle gasser
• termodynamikkens lover samt termodynamiske funksjoner som indre energi U, entalpi H, entropi S og Gibbs energi G
• termodynamiske sykluser
• kjemiske likevekter
• faselikevekter og fasediagrammer for rene stoffer, binære og ternære systemer
• egenskaper for blandinger og løsninger samt termodynamiske egenskaper og kolligative egenskaper
• elektrolyttløsninger og elektrisk ledningsevne
• elektrokjemi: elektrokjemiske celler og termodynamikk for slike celler
• reaksjonskinetikk inkludert reaksjonshastigheter, hastighetslover og reaksjonsmekanismer
• overflatekjemi med overflatespenning og fukting

Læringsutbytte

Ved fullført emne KJE104 Fysikalsk kjemi skal studenten kunne:

Kunnskaper

• beskrive grunnleggende lover og begreper innen termodynamikk
• beskrive termodynamisk virkemåte for sykliske prosesser
• beskrive lover og begreper innen faselikevekter samt forklare fasediagrammer for enkomponent- og flerkomponentsystemer
• gjøre rede for ledningsevne for sterke elektrolyttløsninger
• beskrive elektrokjemiske celler og ha kjennskap til termodynamiske sammenhenger i elektrokjemi
• beskrive hastighetslover og andre begreper i reaksjonskinetikk
• gjøre rede for begrepene overflatespenning samt fuktingsegenskaper til væsker

Ferdigheter

• utføre beregninger av termodynamiske størrelser for ulike prosesser og for faseoverganger
• plotte og skissere fasediagrammer
• anvende Nernst ligning og emf-målinger til ulike beregninger
• løse enkle hastighetslover som differensialligninger og bruke uttrykkene videre i beregninger
• benytte tilnærmingen om stasjonær tilstand i reaksjonsmekanismer
• handtere aktuell laboratorieapparatur i fysikalsk kjemi og vurdere usikkerheten i eksperimentelle målinger

Generell kompetanse

• gjøre bruk av grunnleggende fysikalsk-kjemisk teori på praktiske problemstillinger
• samarbeide i grupper både med praktisk og skriftlig arbeid
• ha innsikt i forskriftsmessig håndtering av kjemikalier på grunnlag av sikkherhetsdatablader og fra laboratorieerfaring

Krav til forkunnskaper

Ingen

Anbefalte forkunnskaper

KJE100 Generell kjemi, MAT100 Grunnleggende matematikk for ingeniører/MAT110 Matematikk 1, MAT103 Videregående matematikk for kjemiingeniører/MAT201 Matematikk 2 for kjemiingeniør, KJE115 Statistikk og kjemometri og KJE113 Fysikk for kjemi.

Undervisnings- og læringsformer

Teoriundervisning med oppgaveløsning. Individuelle teoriøvinger. Laboratorieforberedelse ved laboratoriegjennomgang og quiz med flervalgsspørsmål. Praktiske laboratorieøvinger. Rapportskriving der statistiske beregninger og plott utføres ved bruk av Excel. Veiledning i forbindelse laboratorieøvinger og rapportskriving. 

Obligatorisk læringsaktivitet

5 individuelle teoriøvinger og 4 laboratorieøvinger med skriftlig grupperapport fra hver øving, må være godkjent for å få gå opp til eksamen. Laboratorieøvingene utføres gruppevis.

Alle laboratorieøvinger er obligatoriske. Det er også obligatorisk fremmøte til forelesninger med gjennomgang av laboratorieøvinger. Faglærer kan for enkelttilfeller innvilge fritak fra laboratoriegjennomgang.

Godkjente teoriøvinger er gyldige i tre påfølgende semester. Godkjente laboratorieøvinger med rapporter er gyldige i seks påfølgende semestre.

Vurderingsform

Skriftlig skoleeksamen, 4 timer.

Tid og sted for eksamen blir opplyst på Studentweb.

Karakterskala A-F, der F tilsvarer ikke bestått.

Hjelpemidler ved eksamen

Enkel kalkulator. Godkjente kalkulatorer er: Casio fx-82 (alle typer: ES, ES Plus, EX, Solar osv.).

Mer om hjelpemidler