Faglig innhold

Krystallstrukturer og symmetrielementer. Deskriptiv krystallkjemi. Kjemisk binding i faste stoffer. Defekter og ikke-støkiometri. Røntgen- og nøytrondiffraksjon. Overflatespenning, fukting og kapillaritet. Termodynamikk for overflater. Dispersive systemer og kolloider. Overflaters elektriske egenskaper. Grenseflater mellom faste stoff og løsninger, korrosjon.

Læringsutbytte

Viktige kunnskaps- og ferdighetsmål er at studentene etter gjennomført kurs kan:

- Reprodusere grunnleggende definisjoner relatert til krystallgittere.
- Definere og reprodusere viktige krystallstrukturer (steinsalt, wurzitt, perovskitt m fl).
- Beskrive bruk av ioneradier og prinsipper for binding i ioniske krystaller.
- Forklare eksistens og konsekvenser av energibånd i krystallinske materialer (metaller kontra isolatorer).
- Beskrive produksjon og karakteristiske trekk ved Røntgenstråling og utstyr.
- Forklare det grunnleggende prinsipp for Røntgendiffraksjon som konstruktiv interferens.
- Utlede Braggs lov fra antagelsen om gitterplan.
- Forklare hvorfor atomer sprer Røntgenstråler anisotropt/definere atomformfaktor.
- Forklare termodynamiske forutsetninger for dannelsen av defekter.
- Definere overflatespenning, kontakvinkel, adsorpsjon, overflateaktive stoffer.
- Gjøre rede for det elektriske dobbelsjikt og frastøtende vekselvirkning mellom elektriske dobbelsjikt.
- Beskrive tiltrekkende vekselvirkning mellom kolloidale partikler i løsning.
- Vurdere kolloidal stabilitet.
- Vurdere et metalls stabilitet under gitte kjemiske forhold (vandige løsninger) for gitt Pourbaix-diagram og kunne forklare Galvanisk korrosjon.
- Gjøre rede for anodisk og katodisk beskyttelse.
- Utføre kvantitative beregninger/vurderinger knyttet til begrepene ovenfor: påvise symmetrier, beregne gitterenergier og dannelsesentalpier (Born-Haber-syklus), beregninger med strukturfaktorer, indeksere enkle diffraktogrammer, beregninger knyttet til kapillaritet og fukting (Laplace- og Kelvin-ligningene), beregne overflatekonsentrasjon fra data for overflatespenning som funksjon av surfaktantkonsentrasjon, beregne aktiveringsenergi for kolloidal koagulering for et elektrisk stabilisert kolloid, massetap fra et korroderende metall.

Læringsformer og aktiviteter

Forelesninger, øvinger og lab. En obligatorisk laboratorieøving inngår i kurset. 2/3 av regneøvingene kreves godkjent for adgang til eksamen. Ved utsatt eksamen (kontinuasjonseksamen) kan skriftlig eksamen bli endret til muntlig eksamen.

Obligatoriske aktiviteter

• Øvinger

Anbefalte forkunnskaper

Basiskunnskaper i generell kjemi og fysikk.

Kursmateriell

A. R. West, Basic Solid State Chemistry, John Wiley & Sons, New York (2005), ISBN 0-471-98756-5. R. Tunold, Korrosjon, Trondheim (1993). Lærebok i overflatekjemi vil bli kunngjort senere.