Faglig innhold

Grunnleggende kjemiske begreper: stoffmengde, konsentrasjon og støkiometri. Regler for navnsetting av kjemiske forbindelser. Fundamentale resultater fra kvantemekanikken: atomorbitaler og prinsippet for oppbygningen av det periodiske system. Gassers egenskaper: trykkenheter, damptrykk av væsker, ideell gasslov, Daltons lov. Kjemisk likevekt: massevirkningsloven, syre- baselikevekter, bufferløsninger, løselighet og felling, kompleksdannelse. Grunnleggende termokjemi og kjemisk termodynamikk: arbeid og varme, indre energi, entalpi, entropi og Gibbs' energi. Elektrokjemi: Galvaniske celler, standardpotensiale, Nernst ligning og sammenhengen mellom elektrokjemi og termokjemi, korrosjon og introduksjon til Pourbaix-diagrammer, Faradays lov og korrosjonshastigheter.

Emnet belyser generelle aspekter ved kjemifaget, og danner grunnlag for videre fordypning innen sivilingeniøremner.

Del 1:

• Gasser (ideell gasslov og Daltons lov)
• Molbegrepet
• Balansere reaksjonsligninger
• Periodesystemet og periodiske trender
• Kjemiske forbindelser
• Navnsetting
• Atomets oppbygging
• Bindinger (både intra- og intermolekylære), inkludert elektronegativitet, Lewis-strukturer, polaritet og VSEPR-modellen
• Organisk kjemi
• Miljøkjemi

Del 2:

• Kjemisk likevekt
  • Massevirkningsloven og likevektskonstanten
  • Syre og base (inkludert pH og bufferløsninger) som et spesialtilfelle av kjemisk likevekt
  • Løselighet
• Termokjemi og termodynamikk
  • Varmekapasitet og kalorimetri
  • Spontanitet, entalpi, entropi og Gibbs' energi
  • Clausius-Clapeyron og van't Hoff relasjonene
• Elektrokjemi
  • Galvaniske celler
  • Elektrolyseceller
  • Nernsts ligning
  • Pourbaix-diagram, korrosjonshastighet
  • Batterier

Læringsutbytte

Etter å ha gjennomført emnet, er kandidaten i stand til å:

• Bruke regler for kjemisk nomenklatur til å sette navn på kjemiske forbindelser.
• Balansere kjemiske reaksjonsligninger og utføre støkiometriske beregninger.
• Forklare hva kjemisk likevekt er, og bruke likevektskonstanter til å beregne sammensetning ved likevekt for ulike reaksjonstyper, inkludert beregninger av løselighet, løselighetsprodukt og pH-beregninger.
• Beregne endring i entalpi, entropi og Gibbs' energi for en kjemisk reaksjon, og sette dette i sammenheng med kjemisk likevekt og spontanitet.
• Forstå prinsippet for galvaniske celler og elektrolyseceller. Forstå sammenhengen mellom likevektskonstanten, endring i Gibbs' energi og cellepotensialet for en elektrokjemisk celle. Se sammenhengen mellom elektrokjemi, termodynamikk og arbeid.
• Kunne bruke Pourbaix-diagram og forutsi korrosjon.
• Kjenne til prinsippene for grønn kjemi og anvende disse til å belyse kjemiens og kjemisk industri sin rolle i et bærekraftig samfunn.

Læringsformer og aktiviteter

Forelesninger (56 timer) og øvinger (48 timer). 96 timer selvstudium. Det vil være 12 øvinger i faget, der fire (4) av de seks (6) første, og fem (5) av de seks (6) siste må være godkjent for å ta eksamen.

Obligatoriske aktiviteter

• Øvinger

Anbefalte forkunnskaper

Første del av emnet tilsvarer en repetisjon av grunnleggende kjemiske begreper fra naturfag i ungdomsskole og videregående skole, samt Fysikk 1 fra videregående skole. Resten av emnet bygger på dette. NTNUs forkurs i kjemi anbefales sterkt for kandidater som ikke har bakgrunn tilsvarende Kjemi 1 fra videregående skole.

Forkunnskapskrav

The course requires acceptance to an engineering study program, and physics from high school.

Kursmateriell

Oppgis ved semesterstart.

Studiepoengreduksjon