onderwijsdoelenbeideFCcourses

11 juni 2002
Wolter Kaper
Doelen van de "Fysische chemie" studio courses
Fysische chemie practicumprojecten
Overall doelen, geformuleerd door de onderwijsdirecteur die het vak drie jaar geleden in het
leven riep:
 Vergeten onderdelen (in Amsterdam) uit de Fysische Chemie onderwijzen, vooral die
onderdelen die elders in het land wel goed in het curriculum zitten.
 Bij wijze van experiment: de theorie helemaal ophangen aan experimenten. Dus, wel een
"zware theoriecomponent" maar toch "geen hoorcolleges". Dit doel werd destijds
bevestigd door prof. Cordfunke die de eerste ronde (twee jaar geleden) heeft helpen
opzetten.
Mijn formulering:
 Het is de bedoeling kennis te maken met deelgebieden uit de fysische chemie, aan de
hand van experimenten en begeleide zelfstudie. De theoriestudie moet direct zinvol zijn in
relatie tot het experiment en moet leiden tot onder andere een passende inleiding en
discussie van resultaten in het licht van de bestudeerde theorie.
De inhoudelijke doelen verschillen per project, elk betreft een ander "vergeten deelgebied".
Per practicumproject is duidelijk te formuleren welke theorie begrepen (kennis) moet worden
en hoe die theorie zou kunnen functioneren (vaardigheden).
1) Scanning Tunneling Microscopie.
 Quantummechanica kunnen gebruiken bij het opzetten en interpreteren van een STM
experiment
 De kwaliteit van een STM-scan kunnen beoordelen en geschikte maatregelen kunnen
nemen om de kwaliteit te verbeteren
2) Bioaccumulatie
 Evenwichtsleer en kinetiek kunnen gebruiken bij opzetten en interpreteren van een
kinetische evenwichtsbepaling van de verdeling van een gifstof tussen water en een
empore disk (bedoeld als model voor een organisme)
3) Röntgendiffractie aan vaste fasen
 Fasenleer en theorie over interferentie van golven kunnen gebruiken bij opzetten en
interpreteren van poeder-diffractiepatronen
Aantekening: de vrijheid bij "interpreteren" van resultaten is groot, de vrijheid bij "opzetten"
van het experiment is minder groot, hoewel hier en daar wel geprobeerd is om enige vrijheid
in te bouwen. Die vrijheid bepaalt, in hoeverre theorie ook bij het "opzetten" van
experimenten een rol kan spelen.
Structuur van de materie 1
Doel voor de cursus als geheel:
 Het leren kennen, begrijpen en gebruiken van delen uit de mechanica, de electrostatica en
de fysische optica op zo'n manier dat de relevantie voor de chemie op ieder moment
duidelijk is. (of: ... leren kennen en gebruiken van ... in een chemische context).
Voor ieder van de verschillende delen van de cursus zijn de doelen nog weer scherper te
omschrijven. Eventueel zou het per hoofdstuk kunnen (er zijn 9 hoofdstukken), maar ik deel
de stof hier in drieën:
1) Mechanica
 Mechanica van Newton leren kennen, begrijpen en gebruiken voor het gedetailleerd
voorspellen van bewegingen van systemen van enkele moleculen.
 Eigenschappen van een macroscopische stofportie kunnen voorspellen uit de
bewegingen van een groot aantal moleculen, met Maxwell-Boltzmann statistiek
2) Electrostatica
 De termen lading, elektrische potentiaal en elektrisch veld kennen, begrijpen en
kunnen gebruiken bij het voorspellen van bewegingen van geïsoleerde moleculen
(paren), en van macroscopische materieporties (te weten, colloïdale oplossingen)
3) Fysische optica
 Polarisatie en interferentie van golven begrijpen en kunnen gebruiken bij het
beschrijven van lichtval door materialen, met nadruk op niet-isotrope materialen,
bijvoorbeeld liquid crystals.
Alle opgebouwde kennis komt samen in het practicum aan het eind, waar liquid crystals,
onder invloed van een elektrisch veld, al dan niet licht doorlaten. Hierbij spelen de
bewegingen van de moleculen, in grote aantallen (Maxwell-Boltzmann) ook weer een rol.
Onderwijsdoel van het practicum, dus:
 Het integreren van kennis uit de mechanica, electrostatica en fysische optica bij het
bestuderen van liquid crystals.