Fysische chemie I : chemische thermodynamica

Studiefiche
Vanaf academiejaar 2016-2017
Fysische chemie I : chemische thermodynamica (C003078)
Cursusomvang
(nominale waarden; effectieve waarden kunnen verschillen per opleiding)
Studiepunten 5.0
Studietijd 150 u
Contacturen
58.5 u
Aanbodsessies en werkvormen in academiejaar 2016-2017
A (semester 2)
hoorcollege
22.5 u
werkcollege: geleide oefeningen
36.25 u
Lesgevers in academiejaar 2016-2017
Hens, Zeger
WE06
Aangeboden in onderstaande opleidingen in 2016-2017
Bachelor of Science in de chemie
Verantwoordelijk lesgever
stptn
5
aanbodsessie
A
Onderwijstalen
Nederlands
Trefwoorden
Thermodynamica, Evenwichtsvoorwaarden, Fysisch evenwicht, Chemisch evenwicht,
Oppervlakken
Situering
Het vak 'fysische chemie, chemische thermodynamica' is een basisvak. Het beoogt een
grondige kennis van (1) de hoofdwetten van de thermodynamica en de belangrijkste
thermodynamische toestandsfuncties in een chemische context, (2) de toepassing van
de thermodynamica in de chemie, in het bijzonder op fysische evenwichten, chemische
evenwichten en de rol van oppervlakken en fasengrenzen en (3) het verband tussen
thermodynamische grootheden en de moleculaire structuur van de materie. De nadruk
ligt hierbij op de kennis van de concepten van de chemische thermodynamica en
inzicht in de link tussen fysica en chemie.
Inhoud
• Werkwijze van de thermodynamica.
• Gassen en intermoleculaire interacties: het ideaal gas - de kinetische gastheorie • intermoleculaire interacties - het vanderWaals-gas.
• Energie: de eerste hoofdwet van de thermodynamica - veranderingen van inwendige
• energie en enthalpie bij fysicochemische processen - thermochemie.
• Entropie: de tweede hoofdwet van de thermodynamica - entropie van gassen en
• gasmengsels - entropieverandering bij fysicochemische processen - de derde
• hoofdwet van de thermodynamica.
• Vrije enthalpie: specifieke vormen van de tweede hoofdwet - vrije
• enthalpieverandering bij fysicochemische processen - de chemische potentiaal • evenwicht in fysicochemische systemen.
• Evenwicht bij zuivere stoffen: het fasendiagram - thermodynamica van
• evenwichtslijnen - de koelkringloop - vloeistofdruk en dampdruk.
• Binaire mengsels: ideale mengsels - ideaal verdunde mengsels - het roostermodel
• Oplosbaarheid: gassen in vloeistoffen - vaste stoffen in vloeistoffen
• - vloeistof/vloeistof evenwicht - hydrofoob effect
• Fasendiagramma: de fasenregel - druk/samenstelling en temperatuur
• samenstellingsdiagram van het ideaal binair mengsel - vloeistof/vloeistof diagram
• - eutectisch diagram • Niet-idealiteit: niet-ideale gassen, fugaciteit - niet-ideale vloeibare mengsels, activiteit
• - vloeistof-vloeistof evenwicht - azeotropie.
• Chemisch evenwicht: formele behandeling van het chemisch evenwicht - chemisch
• evenwicht in homogene fasen - heterogeen chemisch evenwicht - gekoppelde
• evenwichten - manipulatie van het chemisch evenwicht.
(Goedgekeurd)
1
• Oppervlakken en fasegrenzen: oppervlaktespanning - thermodynamische
• beschrijving van fasegrenzen - thermodynamica van druppels en bellen • oppervlakactieve stoffen - adsorptie aan oppervlakken.
Begincompetenties
De studenten die de tweede bachelor aanvatten hebben de thermodynamica vanuit
een fysische invalshoek gekregen en bezitten een basiskennis chemie (m.i.v.
organische chemie). Dit vormt het noodzakelijk startpunt om de doelstellingen van het
vak te bereiken: het toepassen van de thermodynamica in een chemische context. Dit
vereist dat de studenten de nodige credits behaald hebben voor de volgende vakken uit
de opleiding chemie of voor vakken met een gelijkwaardige inhoud uit andere
opleidingen (te staven aan de hand van credits): “Wiskunde I: fundamentele
methoden”, “Wiskunde II: fundamentele methoden in wiskunde en statistiek”, “Fysica I:
mechanica”, “Fysica II: golven, optica en thermische fysica”, “Algemene Chemie I:
opbouw van de materie” en “Algemene Chemie II: veranderingen in materie”.
Eindcompetenties
1 De student heeft inzicht in de samenhang tussen thermodynamica, chemie en de
1 moleculaire structuur van de materie.
2 De student heeft inzicht in fasenevenwichten bij zuivere stoffen en binaire mengsels.
3 De student kan chemische evenwichten analyseren en in verband brengen met de
1 thermodynamica van een chemische reactie.
4 De student begrijpt welke invloed oppervlakken kunnen hebben op
1 thermodynamische evenwichten.
5 De student is in staat chemische problemen op te lossen door te redeneren vanuit
1 een fysische/thermodynamische invalshoek.
Creditcontractvoorwaarde
Toelating tot dit opleidingsonderdeel via creditcontract is mogelijk mits gunstige beoordeling
van de competenties
Examencontractvoorwaarde
Dit opleidingsonderdeel kan niet via examencontract gevolgd worden
Didactische werkvormen
Hoorcollege, werkcollege: geleide oefeningen
Toelichtingen bij de didactische werkvormen
Classroom Online (https://minerva.ugent.be) voor uitwisseling van documenten,
lesagenda, FAQ, discussieforum en links.
Leermateriaal
Nederlandstalig cursusboek en afzonderlijk oefeningenboek
Achtergrondteksten en links op Minerva.
Referenties
'Physical Chemistry' van P.W. Atkins
Vakinhoudelijke studiebegeleiding
Werkcolleges: het inoefenen van de leerstof door het semi-zelfstandig oplossen van
vraagstukken en de mogelijkheid tot het stellen van vragen.
Interactief discussieforum op minerva.
Evaluatiemomenten
periodegebonden evaluatie
Evaluatievormen bij periodegebonden evaluatie in de eerste examenperiode
Schriftelijk examen met open vragen, openboekexamen, mondeling examen
Evaluatievormen bij periodegebonden evaluatie in de tweede examenperiode
Schriftelijk examen met open vragen, openboekexamen, mondeling examen
Evaluatievormen bij niet-periodegebonden evaluatie
Tweede examenkans in geval van niet-periodegebonden evaluatie
Niet van toepassing
Toelichtingen bij de evaluatievormen
Zowel over hoorcolleges (mondeling met schriftelijke voorbereiding) als over
werkcolleges (schriftelijk, open boek).
Inhoud: de ondervraging toetst het inzicht in de fysische achtergrond en het vermogen
om thermodynamische kennis toe te passen op chemische problemen en te
interpreteren op basis van de moleculaire structuur van de materie.
(Goedgekeurd)
2
Eindscoreberekening
Theorie-examen: 12/20
Oefeningexamen: 8/20
(Goedgekeurd)
3