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

N/A

Oppimateriaalit

Material given by the teacher and material found on the Internet (open stax material)

Opetusmenetelmät

Lectures, compulsory homework assignments

Harjoittelu- ja työelämäyhteistyö

N/A

Tenttien ajankohdat ja uusintamahdollisuudet

No exams

Kansainvälisyys

N/A

Toteutuksen valinnaiset suoritustavat

N/A

Opiskelijan ajankäyttö ja kuormitus

Guided lessons 48 h
Exams - h
Homework 30 h
Self study 57 h
Total: 135 h

Sisällön jaksotus

Part 1:
Energy transfer in chemical reactions and phase changes.
Spontaneity and equilibrium of a chemical reaction.
Equilibrium reactions, phase equilibria, crystallization, extraction and distillation, colligative properties.
Part 2:
Factors affecting the rate of a chemical reaction and reaction kinetics.
Basics of surface chemistry: dispersions, colloids, surfactants and viscosity
Fundamentals of electrochemistry and analysis techniques

Lisätietoja opiskelijoille

Lessons may be recorded in order to enable more flexible studies.

The use of artificial intelligence is permitted in homework assignments, but the use must be mentioned and it must be specified what was done with artificial intelligence.

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

Percentages based on the maximum 50 points given during the course.
Homework assignments
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