KJE104 Fysikalsk kjemi

Innhold og oppbygning

Fysikalsk kjemi er et fagfelt som befinner seg i overgangen mellom kjemi og fysikk. Fagfeltet har stor betydning for mange områder innen både kjemi og fysikk, som f. eks. organisk kjemi, overflatekjemi, prosesskjemi, batteriteknologi og termiske maskiner. 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. 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 fasediagram for rene stoff og binære system
• termodynamiske egenskaper til blandinger og løsninger, samt 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

Etter gjennomført emne har studenten følgende læringsutbytte definert i kunnskap, ferdigheter og generell kompetanse:

Kunnskaper

Studenten

• kan gjøre rede for grunnleggende termodynamiske lover og begrep
• kan beskrive termodynamisk virkemåte for sykliske prosesser
• kan gjøre rede for grunnleggende teori for faselikevekter for en- og flerkomponentsystem
• kan gjøre rede for grunnleggende egenskaper til sterke elektrolyttløsninger
• kan gjøre rede for virkemåten til elektrokjemiske celler og ha kjennskap til termodynamiske sammenhenger i elektrokjemi
• kan beskrive hastighetslover og andre grunnleggende begrep i reaksjonskinetikk
• kan gjøre rede for begrepet overflatespenning samt beskrive fuktingsegenskapene til væsker mot faste stoff

Ferdigheter

Studenten

• kan beregne termodynamiske størrelser for ulike prosesser og for faseoverganger
• kan plotte og tolke fasediagram for en- og flerkomponentsystem
• kan gjøre beregninger med Nernst ligning og data fra emf-målinger 
• kan løse enkle hastighetslover som differensialligninger og bruke uttrykkene i videre beregninger
• kan benytte metoden for stasjonær tilstand i vurdering av reaksjonsmekanisme for en gitt kjemisk reaksjon
• kan bruke aktuell laboratorieinstrumentering i fysikalsk kjemi og vurdere usikkerheten i eksperimentelle målinger
• kan samarbeide i grupper både med praktisk og skriftlig arbeid

Generell kompetanse

Studenten

• har innsikt i hvordan grunnleggende fysikalsk-kjemisk teori kan anvendes på praktiske problemstillinger
• har innsikt i hvordan kjemikalier håndteres forskriftsmessig på grunnlag av sikkherhetsdatablad

Krav til forkunnskaper

Ingen

Anbefalte forkunnskaper

KJE100 Generell kjemi, MAT110 Matematikk 1, MAT201 Matematikk 2 for kjemiingeniør, KJE115 Statistikk og kjemometri og KJE113 Fysikk for kjemi.

Undervisnings- og læringsformer

Forelesninger med oppgaveløsning. Digitale kunnskapstester. Individuelle innleveringsoppgaver med tilbakemelding. Obligatorisk fremmøte på forelesningene som har gjennomgang av laboratorieøvinger. Individuell digital kunnskapstest i forkant av hver laboratorieøving. Obligatorisk gjennomføring av praktiske laboratorieøvinger med veiledning. Gruppevis innlevering av laboratorierapporter med tilbakemelding.

Obligatorisk læringsaktivitet

5 individuelle teoriøvinger.

4 praktiske laboratorieøvinger utført gruppevis med skriftlig grupperapport fra hver øving.

Godkjente arbeidskrav er gyldige i seks påfølgende semestre. 

Vurderingsform

Skriftlig skoleeksamen, 4 timer.

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

Faglig overlapping

• TOK004 - Fysikalsk Kjemi - Reduksjon: 10 studiepoeng