KEM040, Fysikalisk kemi, 15 högskolepoäng

Institutionen för kemi
KEM040, Fysikalisk kemi, 15 högskolepoäng
Grundnivå
KEM040, Physical Chemistry, 15 higher education credits, basic level.
1. Fastställande
Kursplanen är fastställd av Institutionen för kemi 2007‐05‐30. Kursplanen gäller fr.o.m.
2007‐09‐01 (och reviderades 2010‐09‐21). Kursen ersätter kurs KEN040 och kurserna
kan inte tillgodoräknas samtidigt i en examen. Institutionen för kemi ansvarar för kursen
som ligger inom utbildningsområdet Naturvetenskap.
2. Inplacering
Kursen är inplacerad på nivån 30‐60 högskolepoäng för kandidatexamen och kan dessutom
läsas som fristående kurs.
3. Förkunskapskrav
För tillträde till kursen krävs godkänt resultat på kurs KEM011 Grundläggande kemi 1
(15 hp) och KEM021 Grundläggande kemi 2 (15 hp), eller motsvarande kunskaper. Matematikkunskaper
motsvarande minst kurs MMGK10, Naturvetarmatematik A (15 hp)
förutsätts och ger tillsammans med kurs MMGK20 ett gott stöd för teori och beräkningar
i KEM040.
4. Innehåll
Kursen är uppdelad i två halvor med motsvarande oberoende kunskapskontroll. Del
TKT innehåller termodynamik, kinetik och kemiska reaktioner. Del QSM innehåller
kvantmekanik, spektroskopi och statistisk termodynamik. Till dessa delar hör motsvarande
obligatoriska laborationer. En mer utförlig beskrivning av kursinnehållet följer.
Termodynamik:
Energi i form av arbete och värme enligt första huvudsatsen. Entropi och fri energi
enligt andra huvudsatsen. Flerkomponentsystem, blandningar och lösningar, kemisk
potential, icke‐ideala system, aktivitet, jonlösningar, fasjämvikt, kemisk jämvikt.
Flerfassystem, ytfaser och fasövergångar. Elektrokemi.

2 (3)
Reaktionskinetik:
Reaktionsordning, tidsutveckling. Komplexa reaktioner. Gasfasreaktioner, reaktioner
i lösning, jonreaktioner, snabba reaktioner och relaxationsteknik. Enzymatisk
katalys enligt Michaelis‐Menten. Aktiverat‐komplex teori. Molekylär reaktionsanalys.
Kvantmekanik:
Kvantisering av ljus och partikelrörelse. Våg‐partikel dualitet. Osäkerhetsprincipen.
Schrödingerekvationen: partikel i låda, harmonisk oscillator, stel rotor, tunnling.
Kvalitativ kvantmekanik.
Kvantkemi:
Väteliknande system, större atomer. Lewis, VSEPR och VB‐modeller för molekyler.
Jonisk och kovalent kemisk bindning. Molekylorbitaler (linjärkombination av atomorbitaler),
vätemolekyljonen, vätemolekylen, eten och större molekyler. Hückelteori
för plana konjugerade kolvätemolekyler.
Spektroskopi:
Molekylär rörelse relaterad till tillåtna och förbjudna spektroskopiska övergångar.
Rotations‐, vibrations‐, och elektronspektra från tvåatomiga och små fleratomiga
molekyler, fluorescens och fosforescens, utsläckningsmekanismer, kvantutbyte, Einsteinskoefficienter,
stimulerad emission och lasrar med pulsning i nano‐ och pikosekundområdet.
Statistisk termodynamik:
Mikrotillstånd, ensembler, Boltzmannfördelningen, tillståndssumma; inre energi,
entropi, fri energi, värmekapaciteter och jämviktskonstanter beräknade ur tillståndssummor,
ideala och reala gaser.
5. Mål
Kursens syfte är att ge grundläggande kunskaper i kvantkemi och statistik mekanik
och fördjupade kunskaper i termodynamik, spektroskopi och reaktionskinetik. Stor
vikt läggs vid en molekylär tolkning av kemiska fenomen.
Efter genomgången kurs skall den studerande kunna:
• redovisa, tillämpa i enklare beräkningar och på en elementär nivå förstå de
grundläggande fysikaliska lagar som bestämmer strukturer och styr förändringar
hos kemiska system
• förstå begreppet spontanitet i ett kemiskt förlopp och de molekylära drivkrafter
och egenskaper som bestämmer riktning och jämvikt
• använda termodynamikens huvudsatser och statistisk termodynamik för att analysera
gaser, vätskor och lösningar i jämvikt
• använda kvantmekanik för att analysera molekylär translation, vibration och rotation
samt elektronstruktur och bindningsmekanismer i atomer och molekyler;
• förutsäga molekylers geometri och förstå dess fysikaliska egenskaper utgående
från elementär kvantkemi
• förstå spektroskopiska mätmetoder i molekylära termer, känna till sambanden
mellan vågtal, våglängd och frekvens samt förstå begreppet stimulerad emission
och dess tillämpning i lasrar
• mekanistiskt analysera och med enkla teorier uppskatta kemiska reaktionshastigheter
• utföra fysikalisk kemiska mätningar, t ex inom spektroskopin, kinetiken och termodynamiken,
samt diskutera och tolka resultaten ur ett molekylärt perspektiv

3 (3)
6. Kurslitteratur
Se separat litteraturlista.
7. Former för bedömning
Kunskapskontroll sker genom skriftliga tentamina och genom redovisningar. För godkänt
på hela kursen krävs godkända resultat på såväl skriftliga tentamina och rapporter
som obligatoriska moment. Student äger rätt till byte av examinator efter att ha underkänts
två gånger på samma examination, om det är praktiskt möjligt. En sådan begäran
ställs till institutionen och skall vara skriftlig.
8. Betyg
Skriftligt prov anordnas vid kursens slut. Betygskalan omfattar betygsgraderna Underkänd
(U), Godkänd (G) och Väl godkänd (VG). För studerande som ej blivit godkänd
vid ordinarie prov erbjuds ytterligare provtillfällen. För att erhålla betyg över hel
kurs krävs dessutom att ingående laborationer och obligatoriska moment godkänts.
Över hel kurs meddelas betygen Underkänd (U), Godkänd (G) och Väl godkänd (VG)
på de teoretiska delarna och betygen Underkänd (U) och Godkänd (G) på laborationerna.
Angående tillämpning av ECTS‐skalan för betyg se Rektors beslut 2007‐05‐28,
dnr G 8 1976/07.
9. Kursvärdering
Kursen utvärderas och resultaten blir föremål för diskussion mellan lärarna på kursen
och representanter för studenterna. Minnesanteckningar från denna diskussion, tillsammans
med skriftlig kursvärdering, rapporteras till studieexpeditionen för kemi där
den är tillgänglig som allmän handling.
10. Övrigt