Thermodynamics and Surface Chemistry

Antal poäng: 7.0. Obligatorisk för: W2. Kursansvarig: Peter Sellers. Peter.Sellers@fkem2.lth.se Prestationsbedömning: Skriftlig tentamen och godkänd laborationskurs. Webbsida http://www.lth.se

Målbeskrivning

Kursens mål är att ge grundläggande kunskaper om termodynamik, reaktionskinetik och ytkemi samt deras tillämpningar inom naturvetenskap och teknik. Kursen vill också ge en ökad förståelse för växelverkan mellan molekyler och möjliggöra tolkningar av kemiska och fysikaliska fenomen i molekylära termer.

Laborationskursen syftar till att ge grundläggande färdigheter i fysikalisk-kemisk laborationsteknik samt i insamling, behandling och presentation av mätdata.

Innehåll

Kursen är uppdelad i tre huvudavsnitt:

Termodynamik

Termodynamikens första och andra huvudsatser. Inre energi, entalpi och entropi. Värmekapacitet. Isoterma, isobara och adiabatiska processer. Värmemaskiner, värmepumpar. Fri energi och kemisk potential. Jämviktskriterier och de termodynamiska förutsättningarna för processers spontanitet. Kemisk jämvikt i homogena system; tryck- och temperaturberoende. Fasjämvikter i enkomponentsystem (smältning, förångning och sublimering). Termodynamik för blandningar - ideala och icke-ideala system. Destillation. Osmos. Partiella molära blandningsentalpier. Kemisk jämvikt i heterogena system.

Reaktionskinetik

Reaktionskinetikens grunder, begreppen reaktionsordning och molekylaritet. Hastighetsuttryck för 1:a, 2:a och högre ordningens enkla och sammansatta reaktioner. Hastighetskonstantens temperaturberoende, aktiveringsenergi. Introduktion till reaktionsmekanismer; steady-state approximationen. Enzymreaktioners kinetik. Adsorptionsisotermer.

Ytkemi

Avsnittet syftar till att ge en introduktion till yt- och kolloidkemi, ett områd med många tillämpningar inom biologi, grundläggande kemi och kemiteknik.

Vätsekytor: ytspänning (-energi); experimentella metoder att mäta ytspänning. Adsorption av molekyler vid vätskeytor. Gibbs adsorptionsisoterm. Ytaktiva ämen. Miceller; metoder att mäta kritisk micell koncentrationen (CMC). Solubilisering. Filmer; ytvåg. Fenomen vid krökta ytor. Egenskaper hos laddade ytskikt; DLVO-teorin. Emulsioner.

Fasta ytor: fysikalisk och kemisk adsorption. Termodynamiken för adsorption. Olika adsorptionsisotermer. Vätningsfenomen.

Flytande kristallina faser: översikt av olika typer av molekylära system som ger upphov till flytande kristaller. Fasstruktur-lamellära, hexagonala, kubiska, osv.

Litteratur

Alberty, R.A. and Silbey, R.J.: Physical Chemistry, 2nd ed., Wiley, 1997.

Övningskompendium i Fysikalisk kemi, Fysikalisk kemi 2, 1999.

Litteraturen till Ytkemiavsnittet meddelas senare.