At udbygge forståelsen for sammenhængen mellem en molekylær beskrivelse af stofferne og deres termodynamiske egenskaber og reaktionskinetik, for derved at sætte deltagerne i stand til at gennemføre teoretiske beregninger af termodynamiske stofegenskaber og reaktionsforløb, herunder hastighedskonstanter.
Læringsmål:
En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:
Redegøre for indholdet i den statistiske mekaniks aksiomer og for betydningen af ensembler.
Redegøre for sammenhængen mellem termodynamiske funktioner og partitionfunktionen (tilstandssummen).
Bestemme partitionfunktioner (tilstandssummer) for simple systemer der beskrives kvantemekanisk eller ved den klassiske mekanik.
Bestemme partitionfunktionen (tilstandssummen) for et generelt system, der beskrives ved den klassiske mekanik.
Forklare betydningen af entropien med udgangspunkt i den atomare beskrivelse.
Foretage beregninger af termodynamiske funktioner for ideale gasser af mono- og polyatomige molekyler samt af ligevægtskonstanter for kemiske ligevægte i gasfasen.
Redegøre for beskrivelsen af kemiske elementarreaktioner på atomart niveau.
Redegøre for baggrunden for og betydningen af potentialenergiflader.
Foretage beregninger af hastighedskonstanter for bimolekylære reaktioner baseret på transition-state teorien.
Foretage beregninger af hastighedskonstanter for unimolekylære reaktioner ved såvel en given total energi samt en given temperatur.
Forklare indflydelsen af opløsningsmidlet, når en kemisk reaktion finder sted i en kondenseret fase.
Kursusindhold:
Grundbegreber i klassisk mekanik og kvantemekanik. Ensemble begrebet, tilstandssummer og disses anvendelse til beregning af ligevægtstermodynamiske størrelser. Gastilstanden og beregning af ligevægtskonstanter for kemiske reaktioner. Krystaltilstanden. Kemiske elementarreaktioner. Atomare og molekylære vekselvirkninger, potential energiflader. Dynamik for uni- og bi- molekylære reaktioner. Transition state teori og beregning af hastighedskonstanter for uni-(RRKM teori) og bi-molekylære reaktioner. Fortolkning af aktiveringsenergi. Teori for reaktioner i opløsning. Eksperimentelle metoder i den mikroskopiske beskrivelse af kemiske reaktioner, herunder femtosekundkemi.
Bemærkninger:
Kurset giver det molekylære grundlag for termodynamik og reaktionskinetik. Det omfatter en generel del, statistisk mekanik, som danner forbindelsen mellem en termodynamisk makroskopisk beskrivelse og en molekylær mikroskopisk beskrivelse af systemer i ligevægt og uligevægt samt af systemer, hvori der foregår kemiske reaktioner. Kurset omfatter også en mikroskopisk beskrivelse af kemiske elementarreaktioner både under forhold, hvor der hersker termisk ligevægt og hvor dette ikke er tilfældet.
