Fysikaalinen kemiaLaajuus (6 op)

Osaamistavoitteet

Opintojakson suoritettuaan opiskelija ymmärtää lämpökemian ja tasapainokemian termodynaamiset perusteet ja ulkoisten olosuhteiden muutosten vaikutuksen tasapainoon. Opiskelija ymmärtää, mitkä tekijät vaikuttavat kemiallisen reaktion nopeuteen, ja ymmärtää sähkökemian peruskäsitteet. Lisäksi opiskelija tietää, miten pinta-aktiiviset aineet toimivat ja missä niitä voi hyödyntää.
Opiskelija myös tunnistaa tärkeimmät kiinteän aineen ja kiinteiden pintojen tutkimusmenetelmät ja ymmärtää, miten kiinteä aine rakentuu, mihin kiinteän aineen sähkönjohtavuus perustuu ja mitkä tekijät vaikuttavat kiinteälle pinnalle tapahtuvan adsorption määrään.
Opiskelija pystyy käsittelemään kemiallista reaktiotasapainoa ja laskemaan tasapainokoostumuksia aktiivisuus-, konsentraatio- ja osapaineskaalalla. Opiskelija myös tuntee sähkökemiallisten mittausmenetelmien soveltamismahdollisuudet omalla alallaan ja pystyy arvioimaan, minkälainen tutkimusmenetelmä soveltuu tietyntyyppisen ongelman ratkaisemiseen kiinteän aineen analytiikassa.

-----
Opintojakson suoritettuaan opiskelija pystyy termodynaamisten taulukkotietojen avulla laskemaan, onko reaktion mahdollista tapahtua ja vapautuuko vai sitoutuuko reaktiossa lämpöä. Hän osaa laskea kemiallisia tasapainoja ja laskea vahvojen ja heikkojen happojen ja emästen vesiliuosten pH:n. Lisäksi opiskelija osaa tulkita puhtaiden aineiden faasidiagrammeja, neste-höyrytasapainodiagrammeja ja tislausdiagrammeja. Hän osaa myös määrittää kemiallisen reaktion nopeuslain kokeellisen mittausdatan perusteella. Hän pystyy laskemaan elektrodipotentiaaleja ja sähkökemiallisen kennon sähkömotorisia voimia sekä osaa hyödyntää potentiaali-pH-diagrammeja materiaalien korroosiokestävyyden arvioinnissa. Lisäksi opiskelija pystyy hyödyntämään pintajännityksen käsitettä arvioidessaan pinta-aktiivisten aineiden käyttäytymistä ja osaa käsitellä adsorptiota kvantitatiivisesti adsorptioisotermien avulla.

Sisältö

Lämpökemian perusteet ja sovellukset, reaktioiden ja faasinmuutosten spontaanius, kemiallisen tasapainon käsite ja sen soveltaminen; happo-emäskäsite, puskuriliuoskäsite; liukoisuustulo; faasikäsite, puhtaan aineen ja binääristen seosten faasidiagrammit, tislauksen perusteet; reaktiokinetiikan perusteet: reaktionopeuslait, kertaluku, reaktionopeuden riippuvuus lämpötilasta; tasapainotilojen sähkökemia: sähkökemiallisten reaktioiden spontaanius, sähkömotorinen voima ja kennoreaktio, sähkökemiallinen korroosio, sähkökemialliset mittausmenetelmät; pinta- ja kolloidikemia: pintajännitys, pinta-aktiiviset aineet; kiinteät aineet ja niiden pinnat: adsorptioisotermit, kiinteän aineen ja pinnan tutkimusmenetelmät, sähkönjohtavuus, kiinteän aineen rakenne ja reaktiivisuus.


-----
Lämmön vapautumisen ja sitoutumisen riippuvuus prosessin olosuhteista, eri skaalojen tasapainovakiot, sähkömotorisen voiman riippuvuus olosuhteista, korroosio- ja redoxpotentiaali, adsorption teoreettiset perusteet, kiinteän aineen tutkimusmenetelmien periaatteet.