KD1070 Molekylär struktur 6,0 hp

Molecular Structure

Kursen behandlar experimentella och teoretiska metoder för att studera molekylära och supramolekylära system illustrerade med exempel från olika delar av kemin.

  • Utbildningsnivå

    Grundnivå
  • Huvudområde

    Teknik
  • Betygsskala

    A, B, C, D, E, FX, F

Kurstillfällen/kursomgångar

VT19 för programstuderande

VT18 för programstuderande

VT18 för programstuderande

Lärandemål

Efter godkänd kurs ska studenten kunna:

• utföra kvantmekaniska beräkningar på enklare system, såsom partiklar i en- och flerdimensionella lådor, samt utifrån beräkningarna analysera mätbara egenskaper som läge, energi, och rörelsemängd.

• relatera de mätbara egenskaperna hos enklare system till motsvarande egenskaper för komplexa atomära och molekylära system, samt uppskatta hur egenskaperna beror av systemens storlek och potentiella energifunktionen.

• beräkna energin för enklare atomära och molekylära system utifrån exakta och approximativa vågfunktioner.

• analysera den elektroniska sannolikhetsfördelningen i atomära och molekylära system.

• utföra enklare molekylorbitalberäkningar på flerelektronmolekyler.

• uppskatta molekylers stabilitet och energinivåer utifrån molekylorbitalberäkningar.

• redogöra för hur materiella egenskaper som elektrisk ledning och magnetism beror av molekylernas elektroniska struktur.

• ge en översikt över moderna kvantkemiska beräkningsmetoder och deras användningsområden.

• redogöra för de olika formerna av intermolekylär växelverkan, samt beskriva de olika formernas betydelse för gaser-vätskor-vätskekristaller-fasta ämnen egenskaper, solvatisering och biologisk igenkänning.

• analysera strukturen för enklare kristallina material från kristallografiska data bestämda med röntgen- eller neutrondiffraktion, samt kunna redogöra för de experimentella metodernas funktionssätt.

• uppskatta stabiliteten hos joniska kristaller från de ingående jonernas egenskaper.

• redogöra för grundläggande spektroskopiska begrepp, såsom stimulerad absorption, stimulerad emmission och spontan emmission, samt förklara hur dessa är relaterade till temperaturen, molekylära energinivåer och egenskaper.

• beräkna och analysera IR- och mikrovågsspektra för diatomära molekyler.

• redogöra för urvalsprinciper i IR-, mikrovåg- och Ramanspektroskopi.

• analysera IR och Ramanspektra för fleratomiga molekyler.

• redogöra för elektroniska spektroskopiformer, samt analysera elektroniska spektra utifrån Franck-Condon principen.

• beskriva laserns funktionsätt och de speciella egenskaperna hos laserstrålning samt redogöra för olika laserns användningsområden.

• ge en översikt över moderna spektroskopiformer och deras användningsområden.

• ge en molekylär beskrivning av fenomen relaterade till hållbar utveckling, såsom växthuseffekten och nedbrytningen av ozonlagret, samt kritiskt kunna granska information om kemiska ämnens miljöeffekter i relation till sådana fenomen.

Kursens huvudsakliga innehåll

  • Elementär kvantmekanik
  • Atomers elektronstruktur, atomorbitaler, periodiska systemets uppbyggnad
  • Kemisk bindning, molekylorbitaler, hybridisering, singlett- och triplettillstånd, tillämpningar av bindningslära på organiska, oorganiska och biologiska molekyler
  • Orientering om moderna kvantkemiska beräkningsmetoder
  • Intermolekylära krafter, gaser-vätskor-vätskekristaller-fasta ämnen, supramolekylära strukturer t. ex. biomembraner
  • Spektroskopiska metoder som IR, Raman, UV/VIS, NMR, MS, ESCA
  • Diffraktionsmetoder
  • Strukturkemi
  • De flesta av de experimentella metoderna och användandet av kvantkemiska beräkningsmetoder exemplifieras med laborationer.

Behörighet

Grundläggande behörighet samt Matematik E, Fysik B och Kemi A

Särskild behörighet
Matematik motsvarande åk 1 på civilingenjörsprogrammet i Teknisk kemi/ Kemivetenskap samt följande kurser:

  • KD1020 Inledande kemi / KE1140 Teknisk kemi
  • KD1090 Organisk kemi 1 / KD1230 Organisk kemi, grundläggande koncept och praktik
  • KD1040 Kemisk termodynam / KE1160 Termodynamik
  • eller motsvarande kurser

Rekommenderade förkunskaper

Envariabelanalys SF1625, Flervariabelanalys SF1626, Algebra och Geometri SF1624 eller motsvarande kurser.

Samt dessa kurser:
- KE1140 Teknisk kemi/KD1020 Inledande kemi
- KD1230 Organisk kemi, grundläggande koncept och praktik/ KD1090 Organisk kemi1
- KE1160 Termodynamik/ KD1040 Kemisk termodynamik
eller motsvarande.

Litteratur

Atkins and de Paula, Atkins' Physical Chemistry, 10th Oxford University Press 2014, ISBN: 978-0-19-969740-3

Examination

  • LAB1 - Laborationer, 1,5, betygsskala: P, F
  • TEN1 - Tentamen, 4,5, betygsskala: A, B, C, D, E, FX, F

Krav för slutbetyg

Tentamen 4,5 hp
Laborationskurs 1,5 hp

Ges av

CHE/Kemi

Examinator

Istvan Furo <furo@kth.se>

Övrig information

Ersätter 3B1731

Påbyggnad

KD2360 Kvantkemi
KD2320 Spektroskopiska verktyg inom kemi

Versionsinformation

Kursplan gäller från och med VT2016.
Examinationsinformation gäller från och med HT2007.