Overordnede kursusmål
At udbygge forståelsen for sammenhængen mellem en molekylær
beskrivelse af kemiske forbindelser 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
termodynamik.
Bemærkninger
Kurset (tidligere navn: Videregående Fysisk Kemi) 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.
Kurset giver også et fundament for anvendelse af de ovenfor nævnte
emner i forskellige områder af kemien samt for kurser som:
Molekylær Dynamik Simulering og Machine Learning (26255) og
Statistical Thermodynamics for Chemical Engineering (28917).
Sidst opdateret
02. maj, 2024