Fysikaalinen kemia (5 op)

Tavoitteet

1. Energian ja faasisiirtymien ymmärtäminen.
2. Spontaaniuden ja tasapainon määrittäminen.
3. Kemiallisen ja faasitasapainon tutkiminen.
4. Reaktiokinetiikan tutkiminen.
5. Johdatus pintakemiaan.
6. Sähkökemian ja analyysitekniikan perusteet.
7. Ongelmanratkaisu ja kriittinen ajattelu.

Saavuttamalla tavoitteet opiskelijat saavat vahvan perustan fysikaalisesta kemiasta ja sen sovelluksista. Kurssin suoritettuaan opiskelijalla on tarvittavat taidot ja tiedot jatko-opintoja tai työelämää varten kemian ja lähialojen parissa.

Sisältö

1. Energian siirtyminen kemiallisissa reaktioissa ja faasinmuutoksissa.
2. Kemiallisen reaktion spontaanisuus ja tasapaino.
3. Tasapainoreaktiot, faasitasapainot, kiteytys, uutto ja tislaus, kolligatiiviset ominaisuudet.
4. Kemiallisen reaktion nopeuteen vaikuttavat tekijät ja reaktiokinetiikka.
5. Pintakemian perusteet: dispersiot, kolloidit, pinta-aktiiviset aineet ja viskositeetti.
6. Sähkökemian perusteet ja analyysitekniikat

Aika ja paikka

Lukujärjestykssä ilmoitettuna aikona ja luokkatiloina

Oppimateriaalit

Opettajan jakama materiaali ja internetistä löytyvä materiaali (avoin Stax-materiaali, linkit löytyvät luentomuistiinpanoista).

Opiskelijat voivat käyttää apuna myös mitä tahansa fysikaalisen kemian oppikirjaa, asiaankuuluvia lukuja (vaihtelevat oppikirjasta riippuen).

Opetusmenetelmät

Luennot, pakolliset kotitehtävät

Harjoittelu- ja työelämäyhteistyö

-

Tenttien ajankohdat ja uusintamahdollisuudet

Ei tenttejä. Kotilaskuja ei voi uusia

Kansainvälisyys

-

Toteutuksen valinnaiset suoritustavat

-

Opiskelijan ajankäyttö ja kuormitus

Oppitunnit 48 h
Tentit - h
Kotitehtävät 30 h
Itseopiskelu 57 h
Yhteensä: 135 h

Sisällön jaksotus

Osa 1:
Energiansiirto kemiallisissa reaktioissa ja faasimuutokset.
Kemiallisen reaktion spontaanisuus ja tasapaino.
Tasapainoreaktiot, faasitasapainot, kiteytyminen, uutto ja tislaus, kolligatiiviset ominaisuudet.
Osa 2:
Kemiallisen reaktion nopeuteen ja reaktiokinetiikkaan vaikuttavat tekijät.
Pintakemian perusteet: dispersiot, kolloidit, pinta-aktiiviset aineet ja viskositeetti.
Sähkökemian perusteet ja analyysitekniikat.

Lisätietoja opiskelijoille

Oppitunteja voidaan tallentaa joustavamman opiskelun mahdollistamiseksi.

Tekoälyn käyttö on sallittua kotitehtävissä, mutta käytöstä on mainittava ja on eriteltävä, mitä tekoälyllä on tehty.

Arviointiasteikko

0-5

Arviointikriteerit, tyydyttävä (1)

Opiskelija osoittaa perusymmärryksen energiansiirrosta ja faasimuutoksista.
Opiskelija osaa selittää spontaaniuden ja tasapainon perusperiaatteet, mutta hänellä voi olla vaikeuksia niiden soveltamisessa.
Opiskelija osaa määritellä kemiallisen tasapainon, mutta tasapainovakion laskemisessa voi olla ongelmia..
Opiskelija ymmärtää reaktiokinetiikan perusteet.
Opiskelija osaa määritellä pintakemian käsitteet.
Opiskelija ymmärtää sähkökemian ja analyyttisten tekniikoiden perusteet, mutta hänellä voi olla vaikeuksia edistyneempien käsitteiden kanssa.

Arviointikriteerit, hyvä (3)

Opiskelija osoittaa hyvää ymmärrystä spontaaniudesta ja tasapainosta ja osaa soveltaa termodynaamisia käsitteitä.
Opiskelija osaa laskea tasapainovakioita ja osoittaa hyvää ymmärrystä faasitasapainosta ja kolligatiivisista ominaisuuksista.
Opiskelija osaa analysoida reaktionopeuteen vaikuttavia tekijöitä ja soveltaa kinetiikan periaatteita reaktiokäyttäytymisen ennustamiseen.
Opiskelija selittää hyvin pintakemian käsitteet ja niiden merkityksen reaalimaailman ilmiöissä.
Opiskelija ymmärtää hyvin sähkökemiaa ja analyysitekniikoita, mukaan lukien redox-reaktiot ja perusanalyysimenetelmät.
Opiskelija osoittaa hyviä ongelmanratkaisu- ja kriittisen ajattelun taitoja soveltaessaan fysikaalisen kemian käsitteitä käytännön tilanteisiin.

Arviointikriteerit, kiitettävä (5)

Opiskelija ymmärtää erinomaisesti energiansiirtoa ja faasisiirtymiä ja osaa soveltaa käsitteitä monimutkaisiin ongelmiin.
Opiskelija ymmärtää erinomaisesti spontaaniutta ja tasapainoa ja soveltaa termodynaamisia periaatteita kemiallisten järjestelmien analysointiin.
Opiskelija ymmärtää erinomaisesti kemiallista ja faasitasapainoa ja osaa soveltaa näitä käsitteitä erilaisiin kemiallisiin prosesseihin.
Opiskelija ymmärtää erinomaisesti reaktiokinetiikkaa ja osaa ratkaista monimutkaisia nopeusyhtälöitä ja selittää reaktiomekanismeja.
Opiskelija osoittaa ymmärtävänsä erinomaisesti pintakemiaa ja kykenee analysoimaan ja soveltamaan näitä käsitteitä erilaisten fysikaalisten ja kemiallisten käyttäytymistapojen selittämiseksi.
Opiskelija ymmärtää erinomaisesti sähkökemiaa ja analyysitekniikoita, mukaan lukien edistyneet aiheet ja niiden soveltamisen.
Opiskelija osoittaa erinomaista ongelmanratkaisu- ja kriittistä ajattelukykyä analysoimalla tehokkaasti monimutkaisia fysikaalisen kemian ongelmia.

Arviointikriteeri, hyväksytty/hylätty

-

Arviointimenetelmät ja arvioinnin perusteet

Prosenttiosuudet perustuvat kurssin aikana annettuun 50 pisteeseen.

Kotitehtävät
40 % = 1 (20 p)
52 % = 2 (26 p)
64 % = 3 (32 p)
76 % = 4 (38 p)
88 % = 5 (44 p)

Esitietovaatimukset

Kemian perusteet 1,
Kemian perusteet 2,
Kemiallisen analytiikan matematiikka ja fysiikka