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.
Litteraturhenvisninger:
N.E. Henriksen and F.Y. Hansen, Theories of Molecular Reaction
Dynamics (Oxford University Press) og noter om statistisk
mekanik.
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.
