Kurs-PM

LKT053 LKT053 Fysikalisk kemi lp3 VT22 (9 hp)

Läsår:          Vårterminen 2022, läsperiod 3-4

För:              Kemiteknik högskoleingenjör  Åk 1

 

Kontaktuppgifter

Examinator

Henrik Leion                       tel. 031-772 2818,              leion@chalmers.se

 

Lärare

Henrik Leion, LP3                                                         leion@chalmers.se

Maths Karlsson, LP3                                                     maths.karlsson@chalmers.se
Christian Ekberg                                                            che@chalmers.se

Jesper Liske, LP4                                                          jesper.liske@chalmers.se

 

Handledare

Rasmus Lavén, LP4                                                       rasmus.laven@chalmers.se

Niklas Hansson LP4                                                      nikhans@chalmers.se 

 

 

Kursens syfte

Kursen skall ge grundläggande kunskaper om främst fysikaliska men även kemiska egenskaper hos gaser, vätskor, (fasta ämnen), lösningar och blandningar. Vidare skall kursen ligga som grund för fortsatta studier i de kemitekniska ämnena. Laborationskursen skall som förberedelse för yrkeslivet ge träning i ansvarstagande, planering, instruktion och kommunikation.

 

Schema

TimeEdit

 

Förkunskapskrav

För att vara behörig att delta i kursen Fysikalisk kemi LKT053 är kravet att du har läst Allmän och Oorganisk kemi LKT032.

 

Lärandemål (efter fullgjord kurs ska du kunna)

-Redogöra för begrepp och modeller, samt att beskriva och reflektera över de begränsningar och antaganden under vilka dessa gäller.

-Förklara och kommunicera fysikaliska begrepp.

-Ur ett ämnesmässigt perspektiv analysera applikationsnära fysikaliska processer.

-Formulera och utforma laborationer och att genomföra dem i praktiken.

-Kritiskt granska texter inom ämnesområdet.

 

Schematider, tentamen och kursförändringar

Schemat för kursen finns i TimeEdit och under läsperiod 4 kommer det att förekomma vissa avvikelser från ordinarie schemat när vi arbetar tillsammans med extern partner (troligtvis Universeum). Tyvärr kan dessa tider inte anges när detta KursPM publiceras.

Tentamen kommer ske i tentaveckan förläsperiod 3. För tentamensdatum se studentprotalen.

Inga väsentliga förändringar av kursens innehåll är planerade sedan föregående år men kursen måste givetvis anpassas om pandemin förvärras. Samarbetet med Universeum kommer att diskuteras tidigt under kursen och beror på praktiska omständigheter och hur pandemin utvecklas.

 

 Innehåll och organisation

Kursen är uppdelad i två block, ett teoretiskt och ett laborativt:

 Teoretisk del med lektioner och övningar  – Läses under läsperiod 3

-    Lektioner och övningar som behandlar grundläggande fysikalisk kemi.

 Laborations- och projektdel – Läses under läsperiod 4

-    Det laborativa arbetet består i att ta fram intressanta och publikvänliga presentationer eller laborationer i samarbete med Universeum som i slutet av laborationskursen kommer att ges för allmänheten på någon publik arena. Arbetet bedrivs i projektgrupper. För godkänt betyg på laborationskursen krävs närvaro, aktivt deltagande, god dokumentation samt redovisning av utfört arbete.

 

Teoretisk del - Fysikalisk kemi (läsperiod 3)

Följande kursmoment kommer att presenteras under kursen:

 Intermolekylära krafter: Krafter mellan partiklar (atomer, molekyler, joner) – Henrik Leion

1. Gasers egenskaper – Henrik Leion
2. Vätskors egenskaper – Christian Ekberg
3. Blandningar och kolligativa egenskaper I – Christian Ekberg
4. Blandningar och kolligativa egenskaper II – Christian Ekberg
5. Termokemi – Maths Karlsson
6. Fasdiagram – Maths Karlsson
7. Entropi och Gibbs energi – Maths Karlsson
8. Gibbs energi och kemisk potential – Maths Karlsson
9. Aktiviteter – Maths Karlsson
10. Jämvikt – Maths Karlsson
11. 12. Elektrokemi I – Maths Karlsson
12. Elektrokemi II – Maths Karlsson
13. Övrigt + repetition – Christian Ekberg, Maths Karlsson

 

 

Följande typ av övningsuppgifter är centrala inom kursen och anknyter till respektive moment:

 

Moment	Typ av uppgift
Intermolekylära krafter	Polarisering Dipolmoment
Gaser	Partialtryck/molbråk (PC-typ)
Vätskor	Ångtryck-droppar-Kelvins ekv.  (PC-typ) Partiell molvolym (PC-typ)
Blandningar och kolligativa   egenskaper	Fryspunktssänkning (CHP-typ) Dissociationsgrad Osmos (CHP-typ)
Termokemi	Kalorimetri (CHP-typ) Bindningsentalpier (CHP-typ) Born-Haber cykeln (CHP-typ)
Fasdiagram	Molbråk och ämnesmängd i vätske- och gasfas för systemet H2O/MeOH, bubbel-punktskurva. (PC-typ)
Entropi och Gibbs energi	Reaktionsentalpi, entropi, Gibbs energi samt termodynamisk jämviktskonstant (CHP/PC-typ
Gibbs energi och aktiviteter	Fasövergångstemperaturer, Gibbs energi -Sönderfallstemperatur -Kokpunkter (CHP-typ)
Aktiviteter	Jonlösningar
Jämvikter	Salters löslighet med hänsyn tagen till jonaktiviteter (PC-typ) Gasjämvikter, löslighetsjämvikter (CHP-typ)
Elektrokemi	Normalpotentialer, redoxreaktioner (CHP-typ), Gibbs energi från cellpotentialen (CHP-typ) Elektrolys (CHP-typ)

 CHP:   Chemical Principles av Atkins

PC:      Physical Chemistry av Atkins

OBS!  Innehållet är preliminärt och kan eventuellt ändras. Kom på allt så missar du inget!

 

Laborationsprojekt i Fysikalisk kemi (läsperiod 4)

 

Under laborationskursen kommer demonstration/workshop-laborationer att tas fram och visas upp för allmänheten på en publik arena. Vissa förberedelser för detta kan göras redan under läsperiod 3. Tanken är att du ska ha goda teoretiska kunskaper med dig när du utarbetar laborationerna! Vi startar kursen med en introduktion. Det finns sedan en stor frihet i hur projektgrupperna planeras sin tid och lägger upp sitt arbete. Alla grupper har dock en mentor som kan stötta i olika frågor. Observera dock att gruppen själva skall organisera och leda sitt arbete, mentorn ger stöd och guideleding.  Kursen avslutas med att vi visar upp våra laborationer.

 

I den inledande kursen i ”Allmän och oorganisk kemi” har du arbetat laborativt med teknikträning. Laborationerna har till stor del varit traditionella d.v.s. att du följt en färdigskriven laborationshandledning och utfört laborationer enligt ”recept”. Detta är viktigt att göra i ett inledningsskede av utbildningen för att du skall få god laborativ vana.

I denna laborationskurs i Fysikalisk kemi kommer du själv utforma ditt arbete. Det kommer inte att finnas några färdigskrivna laborationshandledningar utan du kommer att samla kunskap som skall ligga som grund för att formulera dina laborationsuppgifter. Du kommer alltså själv att utforma  en laboration som är intresseväckande för allmänheten. Tanken med detta är att ta ett ytterligare steg för att utveckla dina laborativa färdigheter och genom reflektioner över ditt öka förståelsen för ditt lärande, och att presentera kemiska begrepp för andra är ett av de viktigaste lärandemålen i den laborativa kursen. Att kunna arbeta självständigt och själv definiera vad som måste göras inom ett projekt är en viktig förutsättning för att du skall lyckas i din yrkesroll som kemiingenjör. Under denna kurs ges tillfälle att träna sig i detta!

 

Du kommer under kursen att i projektgrupper ta fram laborationer. Varje laboration skall kunna fungera för en publik. Glöm inte att tänka på säkerheten!!

 

Som stöd till ert arbete i projektgruppen ges även några presentationer och övningar i gruppdynamik.

 

Förslag på arbetsgång under laborationskursen:

 

Planering I – Ni får en uppgift och gör en planering. Denna skall ligga  som grund för det fortsatta arbetet. (detta arbete kan börja redan i läsperiod 3).

 

Inläsning – Ni tolkar och definierar er uppgift. Inläsning på området börjar. Det är viktigt att arbeta aktivt med att samla in material som skall ligga som grund för på ett bra sätt att kunna definiera en laborationsuppgift.            

 

Planering II - Ni planlägger hur arbetet skall utföras och vilka försök som skall

göras. Till er hjälp finns egen litteratur och material, instrumentbeskrivningar och mentor.

 

Preparativa tillfällen – Ni förbereder ert. Ni gör också en laborationshandledning/manus, så att det finns möjlighet för andra att utföra laborationen.. Vid dessa tillfällen är mentorn tillgänglig på kurslaboratoriet om så behövs. Glöm inte att ta reda på säkerhetsrisker med kemikalier och utrustning och gör riskbedömningar!

 

Utförande–  Se till att all utrustning och alla kemikalier som behövs finns på plats.

 

Efterarbete - Består av att sammanställa era laborationskamraters resultat och utvärderingar.

 

Laborationsseminarium/presentation – Efter utförda laborationer kommer vi att ha ett laborationsseminarium där vi diskuterar laborationerna. Ni gör också en personlig reflektion över ert arbete där frågor av typen ”vad var lätt/svårt”? mest/minst nöjd med?” ”vad kunde vi gjort annorlunda/vad gjorde vi bra? ”vad var bra/dåligt?” o.s.v. diskuteras.

 

 

”OBS! VIKTIGT MED SKRIFTLIG DOKUMENTATION

UNDER PROJEKTET!”

 

 

Övrigt

 

- Reflektionstillfällen där egna lärandemål sätts upp före och efter kursen är obligatoriska för att erhålla slutbetyg.

 

- Under kursen kommer det vara en Alumniträff med möjlighet att ställa frågor till yrkesaktiva som läst kemiteknik högskoleingenjör. I samband med detta förekommer  obligatoriska reflektionstillfällen.

Litteratur

 

• P. Atkins Chemical Principles, - The Quest for Insight, 6:th edition, Macmillan.
  • P. Atkins, Physical Chemistry, 10^th edition, Oxford University Press.          
• G. Aylward och T. Findlay, SI Chemical Data, Wiley, London.

 

 

Examination

 

Betyg i skala 3-5 ges på teoridelen baserat på resultatet på den skriftliga tentamen (6 hp). Betyg (G) ges på laborationskursen  (3 hp) vid godkänd närvaro (100%), godkänt genomförande och godkända laborationsredovisningar.

 

 

Slutbetyg i skala 3-5 ges på kursen i Fysikalisk kemi 9 hp. Laborationskursen måste också vara godkänd samt obligatoriska moment och reflektioner.

 

 

Hjälpmedel vid skriftlig tentamen: Miniräknare med tömt minne, mm-papper, G. Aylward och T. Findlay, SI Chemical Data, Wiley, London. De tillåtna hjälpmedel skall vara utan anteckningar!

 

 

 

 

Länk till kursplanen i Studieportalen Studieplan