Dnr: FAK2 2010/15:5
Fakulteten för teknik- och naturvetenskap
Kemi
Kursplan
Beslut om inrättande av kursen
Kursplanen är fastställd av Fakultetsnämnden vid Fakulteten för teknik- och naturvetenskap, 2010-04-30 och
gäller från höstterminen 2008 vid Karlstads universitet.
Kurskod: CKGB3A
Grundläggande kemi - struktur och beräkningar, 30 hp
(Chemistry - Structure and Calculations, 30 ECTS Credits)
Utbildningsnivå: grundnivå
Successiv fördjupning: G2F (Grundnivå, har minst 60 hp kurs/er på grundnivå som förkunskapskrav)
Undervisningsspråk
Undervisningen sker på svenska.
Behörighetskrav
Ingenjörsvetenskap, CBGA01 30 hp och Fysikaliska modeller, CBGA02 30 hp, eller motsvarande.
Huvudområde
KEA (Kemi)
Lärandemål
Kursens syfte är att studenten skall förvärva grundläggande kunskaper inom matematik och delar av kemin
relevant för kemiteknik. Laborationskursen syftar till att genom praktiska övningar åskådliggöra och förklara de
moment som teoretiskt behandlas.
Matematik, 6hp
Efter avslutad kurs ska studenten kunna:
- beräkna och tolka divergensen och rotationen av ett vektorfält;
- använda Greens formel och Stokes sats för beräkning av kurvintegraler;
- använda Gauss divergenssats för beräkning av flödesintegraler;
- beräkna Fourierkoefficienter och bestämma Fourierserier;
- ställa upp PDE, inklusive begynnelse- och randvillkor, till våg- och värmeledningsproblem;
- tolka randvillkor av Dirichlet-, Neumann- och Robintyp fysikaliskt;
- avgöra om en PDE är linjär eller ej;
- förklara superpositionsprincipen för lösning av homogena PDE;
- förklara grundläggande principer för finita elementmetoden och hur diskretisering av en differentialekvation
ger ett algebraiskt system.
Termodynamik, 6hp
Efter avslutad kurs ska studenten kunna:
- ur huvudsatser och definitioner härleda temperatur-, tryck-, och volymberoenden för inre energi, entalpi,
entropi, arbetsfunktionen, samt Gibbs fria energi, vid isobara, isokora, isoterma och isentropa betingelser;
- utnyttja egenskaperna hos reversibla processer och tillståndsfunktioner för att beräkna skillnaden i de
termodynamiska storheterna inre energi, entalpi, samt entropi, vid tillståndsändringar i temperatur, tryck och
volym, genom att delstegsuppdela processerna;
- beräkna tillfört och bortfört värme och arbete över systemgränser;
- visa kännedom om egenskaper hos rena ämnen, ideala och rena gaser och hur de kan mätas, samt betydelsen
av omvandlingar mellan ämnens olika faser;
- redogöra för vad som avses med standardtillstånd, och särskilt kunna räkna om tabellvärden givna för
standardtillståndet hos en ideal gas, till sökt storhetsvärde för en realgas.
Kemi, 15hp
Efter avslutad kurs ska studenten kunna:
- namnge organiska föreningar enligt IUPAC-reglerna med en rak eller monocyklisk huvudkedja med maximalt
2 funktionella grupper, maximalt 4 andra substituenter och maximalt 2 kirala kolatomer.
- namnge några vanliga organiska föreningar med trivialnamn (enligt utdelad lista)
- förklara enkla samband mellan strukturen hos en organisk molekyl och fysikaliska egenskaper såsom
smältpunkt, kokpunkt, syra- eller basstyrka.
- beskriva molekyler med olika strukturrepresentationer (wedged and dashed formler, Newman- och
Fischer-projektioner)
- göra konformationsanalyser av substituerade butaner och disubstituerade cyklohexaner.
tillämpa mekanismen för elektrofil addition till alkener och alkyner.
- tillämpa SN1- och SN2-mekanismerna för nukleofil substitution och E1- och E2-mekanismerna för
eliminering i alkylhalider.
- tillämpa Hückels regel för att avgöra om en förening är aromatisk.
- förklara mekanismen för elektrofil aromatisk substitution
- ange några oxidationsmedel för oxidation av alkoholer och aldehyder.
- tillämpa mekanismen för reduktion av aldehyder, ketoner och karboxylsyror med hydridreagens.
- beskriva framställningen av Grignardföreningar och tillämpa mekanismen för Grignardföreningars reaktioner
med aldehyder och ketoner.
- tillämpa mekanismen för hydrolys av estrar, amider och nitriler.
- använda korrekta enheter och korrekt antal värdesiffror vid kemiska beräkningar;
- balansera en kemisk reaktionsformel samt definiera skillnaden mellan molekylär reaktionsformel, jonisk
reaktionsformel samt netto jonisk reaktionsformel, samt beräkna empirisk formel och molekylformel, beräkna
utbyte för en kemisk reaktion
- beräkna jämviktskonstanter och jämviktskoncentrationer för kemiska jämvikter vilka kan behandlas som
dynamiska jämvikter;
- förklara hur ändring av koncentration, tryck, temperatur samt gemensam reaktant påverkar en
jämviktsreaktion, samt använda reaktionskvot för att bestämma om jämvikt har ställt in sig för ett system;
- förklara begreppen pH, pOH, pKa, pKb och pKw, deras förhållande till varandra, samt räkna på vattnets
autoprotolys;
- beräkna pH vid olika punkter under en syra-bas titrering, samt utifrån dessa beräkningar välja lämplig
indikator för denna titrering;
- beräkna pH-ändringar i en buffertlösning, samt veta hur en buffertlösning tillverkas;
- redogöra för skillnaden mellan löslighetsprodukt och löslighet, samt använda dessa begrepp vid beräkningar;
- beräkna enkla komplexjämvikter och elektrolysproblem;
- bestämma reaktionsordning och hastighetskonstant för en reaktion samt använda Arrheniusekvationen för att
beräkna aktiveringsenergi och frekvensfaktor.
- redogöra för pro- och eukaryota cellstrukturers uppbyggnad och funktion;
- redogöra för aminosyrors fysikalisk-kemiska egenskaper samt namnge aminosyror utifrån deras struktur;
- redogöra för struktur och funktion av makromolekylgrupperna: proteiner, nukleinsyror, kolhydrater och
lipider;
- beskriva uppbyggnad, egenskap och funktion hos biologiska membran samt redogöra för olika typer av
transport över biologiska membran;
- beskriva några vanliga biokemiska analys- och reningsmetoder;
- redogöra för grundläggande begrepp inom enzymatisk katalys och enzymkinetik samt använda mätdata för att
bestämma kinetiska parametrar för en reaktion som följer Michaelis-Menten kinetik;
- redogöra för de generella mekanismerna för replikation och transkription av DNA samt processning och
translation av RNA;
- förklara sambandet mellan genstruktur och proteiners funktion;
- beskriva några genteknologiska metoder;
- redogöra för reaktionerna i glykolysen, glukoneogenesen, glykogenesen, glycogenolysen, citronsyracykel samt
den mitokondriella elektrontransportkedjan;
- förklara principerna för substratnivåfosforylering och oxidativ fosforylering;
Kemiska laborationer, 3hp
Efter avslutad kurs ska studenten kunna:
- utföra enklare synteser och använda enhetsoperationerna extraktion, filtrering, omkristallisation och
destillation i småskaligt laboratoriearbete;
- beräkna koncentration efter en spädning, samt bestämma koncentration genom titrering;
- utföra enklare biokemiskt laboratoriearbete.
- med ett vetenskapligt förhållningssätt dokumentera och muntligt eller skriftligt presentera syfte, utförande och
resultat av experimentellt arbete.
- utföra enklare risk- och säkerhetsbedömningar gällande kemiskt laboratoriearbete
Kursens huvudsakliga innehåll
Kursens huvudsakliga innehåll
Kursens undervisningsformer är föreläsningar, övningar och laborationer.
Matematikdelen innehåller:
- talserier.
- gradient-, divergens- och rotationsoperatorerna med fysikaliska tolkningar.
- Greens formel.
- Gauss divergenssats.
- Stokes sats.
- allmänna Fourierserier, samt sinus- och cosinusserier.
- introduktion till vågekvationen och värmeledningsekvationen i såväl en som flera dimensioner.
- tolkning av enklare begynnelse- och randvillkor.
- introduktion till finita elementmetoden.
Termodynamikdelen innehåller:
- temperaturbegreppet.
- energiomvandlingar.
- termodynamikens huvudsatser.
- egenskaper hos rena ämnen.
- ideala och reala gaser.
- omvandlingar mellan ämnens olika faser.
- slutna och öppna system.
- entalpi.
- entropi.
- termodynamiska kretsprocesser
- tekniska tillämpningar, värmemotor, värmepump och rakinecykel.
- tillståndsfunktioner.
- termodynamisk jämvikt.
- reversibla och irreversibla processer.
- Carnotprocess.
- termodynamiska potentialer.
Kemidelen innehåller:
- Kort repetition av bindningslära.
- Kolföreningars struktur och reaktioner grupperade efter funktionell grupp med tillhörande
reaktionsmekanismer. De ämnesklasser som behandlas är alkaner, alkener, alkyner, aromater, alkylhalider,
alkoholer, etrar, karbonylföreningar och aminer. De reaktioner som behandlas är addition, substitution,
elimination och omlagring. Stor vikt läggs vid stereokemi och strukturrepresentation av molekyler.
- IUPAC:s nomenklatursystem för vanligt förekommande molekyler från olika ämnesklasser.
-Stökiometri tar upp kemiska beteckningar och grundbegrepp som är nödvändiga för att genomföra vanligen
förekommande kemiska beräkningar av grundläggande art.
- Jämviktsläran omfattar beskrivningar av och beräkningar på olika kemiska förlopp, vilka kan behandlas som
dynamiska jämvikter. Delmomentet berör även grundläggande begrepp inom termodynamiska, kinetiska och
våtkemiska analysmetoder.
- pro- och eukaryota cellstrukturer,
- makromolekylerna proteiner, kolhydrater, lipider och nukleinsyror,
- biokemiska separationsmetoder,
- enzymer och enzymkinetik,
- den genetiska informationens flöde med replikation, transkription och translation,
- DNA-teknologi,
- ämnes- och energiomsättning med glykolys, glukoneogenes, glykogenes, glycogenolys, citronsyracykel, den
mitokondriella elektrontransportkedjan samt oxidativ fosforylering.
Kurslitteratur och övriga läromedel
Se separat dokument.
Examination
Studenten avlägger individuella prov, muntligt och skriftligt. Laborationer examineras fortlöpande under
kursens gång via rapporter och protokoll.
Betyg
Kursen bedöms enligt betygsskalan U (Underkänd), 3 (Godkänd), 4 (Icke utan beröm godkänd) eller 5 (Med
beröm godkänd).
Kvalitetsuppföljning
Under och efter kursen sker en uppföljning av måluppfyllelse och förutsättningar för lärande i kursen. Dess
främsta syfte är att bidra till förbättringar. Studenternas erfarenheter och synpunkter är ett av underlagen för
granskningen, och inhämtas med hjälp av skriftlig kursvärdering och/eller kursvärderingsdiskussioner.
Studenterna informeras om resultaten och eventuella beslut om åtgärder.
Kursbevis
Kursbevis erhålls på begäran av studenten.
Övrigt
Studenter som påbörjat en utbildning enligt den studieordning som började gälla 1993-07-01 skall fullfölja sina
studier enligt den utbildningsplan de är antagna till.
Om de vid studiernas slut vill få ut ett kursbevis eller examensbevis enligt den nya studieordningen, som trädde
i kraft 2007-07-01, skall de prövas mot de kriterier som karaktäriserar denna studieordning.
Kurserna KEGAOO, KEGAKB, KEGABB och CBGB3A får ej samtidigt med kursen CKGB03 ingå i examen.
Regler för utbildning på grundnivå och avancerad nivå vid Karlstads universitet reglerar studenters och
anställdas skyldigheter och rättigheter.
Kursen är obligatorisk på civilingenjörsprogrammet i kemiteknik.
Karlstads universitet 651 88 Karlstad
Tfn 054-700 10 00 Fax 054-700 14 60
[email protected] www.kau.se
