Huomaa! Kurssikuvaus vahvistetaan kahdeksi lukuvuodeksi kerrallaan ja esimerkiksi osaamistavoitteet, arviontimenetelmät ja keskeinen sisältö pysyvät pääsääntöisesti samana. Kullakin toteutuskerralla voidaan kuitenkin kurssiesitteen avulla tarkentaa ja muuttaa kurssin toteutustapaa, kuten kontaktiopetuksen järjestämistapaa, arviointimenetelmien painotusta tai materiaaleja.
OSAAMISTAVOITTEET
Oppimistaitojen osalta opiskelija
- kehittää ongelmanratkaisutaitojaan ja pystyy ratkaisemaan myös tavallista avoimempia ongelmia.
- rutinoituu perehtymään kurssimateriaaliin ennen lähiopetusta. Opiskelija oppii tarkkailemaan omaa lukemistaan ja pystyy selittämään mikä luetussa tekstissä on haastavaa.
- kehittää taitojaan raportoida numeerisia tuloksia ja teoreettista tietoa.
- syventää taitojaan kriittisesti arvioida omia ja muiden opiskelijoiden töitä.
Kvanttimekaniikan perusteiden osalta kurssin suoritettuaan opiskelija
- tuntee kvanttimekaniikan keskeisimpiä käsitteitä ja ilmiöitä, kuten Schrödingerin yhtälö, aaltofunktio, kvantittuminen, Heisenbergin epätarkkuusperiaate, ja spin sekä osaa soveltaa näitä kvalitatiivisella ja kvantitatiivisella tasolla kemian ongelmiin.
II Atomien ja molekyylien rakenteeseen liittyen opiskelija
- pystyy käyttämään yksinkertaisia kvanttimekaanisia malleja (esim. hiukkanen laatikossa, harmoninen värähtelijä, pyörimisliike) hiukkasten käyttäytymisen kuvaamiseen ja osaa soveltaa näitä malleja spektroskopisten ilmiöiden tarkastelussa.
- hahmottaa yksinkertaisimman atomimallin (vetyatomi) välityksellä, miten kvanttimekaniikan periaatteet näkyvät atomien rakenteessa ja jaksollisessa järjestelmässä.
- tutustuu kvanttimekaaniseen kemiallisen sidoksen malliin (molekyyliorbitaaliteoria) ja osaa tämän teorian puitteissa selittää kemiallisen sidoksen muodostumista kvalitatiivisella tasolla. Opiskelija pystyy myös vertaamaan molekyyliorbitaaliteorian sidoskuvaa aikaisemmin opittuihin kemiallisen sidoksen malleihin ja hahmottamaan näiden mallien puutteita.
III Spektroskopian alalla opiskelija
- tuntee eri spektroskopian lajeja ja osaa soveltaa kvanttimekaanista kuvaa atomeista ja molekyyleistä säteilyn ja aineen vuorovaikutuksen kuvaamiseen. Opiskelija pystyy luokittelemaan eri spektroskopialajit vuorovaikutuksen tyypin ja säteilyn energian mukaan (molekyylien pyöriminen, värähtely sekä elektroniset siirtymät).
- osaa yksinkertaisissa systeemeissä yhdistää spektroskopista dataa kvanttimekaniikan teoriaan kemiallisesti mielenkiintoisten ominaisuuksien, kuten sidospituuksien ja dissosioitumisenergioiden selvittämiseksi.
Laajuus: 5
Aikataulu: 11.01.2021 - 18.02.2021
Vastuuopettaja (voimassa 01.08.2020-31.07.2022): Lauri Partanen
Vastuuopettaja (koskee tätä kurssikertaa): Lauri Partanen
Kurssin yhteystiedot (voimassa 18.12.2020-21.12.2112):
Kysymyksiä voi laittaa vastuuopettaja Lauri Partaselle (lauri.partanen@aalto.fi)
Kurssin CEFR-taso (koskee tätä kurssikertaa):
Opetuskieli ja suorituskielet (voimassa 01.08.2020-31.07.2022):
Opetuskieli: suomi
Suorituskielet: suomi, ruotsi
SISÄLTÖ, ARVIOINTI JA KUORMITTAVUUS
Sisältö
Voimassa 01.08.2020-31.07.2022:
Kvanttikemian perusteet, yksinkertainen atomimalli, molekyyliorbitaaliteoria sekä pyörimis- värähdys ja elektronispektroskopia.
Koskee tätä kurssikertaa:
Ks. oppimistavoitteet.
Toteutus, työmuodot ja arvosteluperusteet
Voimassa 01.08.2020-31.07.2022:
Monimuoto-opetus, harjoitukset ja välikokeet/tentti.
Koskee tätä kurssikertaa:
Kurssin arvosana perustuu opiskelijan itsearvioon kurssilla jaettavan arviointimatriisin perusteella. Itsearviointi pohjautuu kurssin harjoitustehtävistä ja kokeesta saatuihin pisteisiin.
Työmäärä toteutustavoittain
Voimassa 01.08.2020-31.07.2022:
5 op = 135 h
Sisältö: Monimuoto-opetus, harjoitukset, laskutuvat, laskennallinen projektityö, välikokeet/tentti ja itsenäinen opiskelu.
Koskee tätä kurssikertaa:
Kuormittavuuslaskenta on opiskelijakohtainen ja määräytyy sen mukaan, mitä kurssin valinnaisista tehtävistä opiskelija tekee. Esimerkkejä toimivista tehtäväyhdistelmistä päivitetään kurssin MyCourses-sivuille kurssin alussa.
PERUSTIETOJA
Oppimateriaali
Voimassa 01.08.2020-31.07.2022:
T.Engel and P. Reid: Thermodynamics, Statistical Thermodynamics & Kinetics , 3rd ed. (Pearson) tai T.Engel and P. Reid: Physical Chemistry , 3rd ed. (Pearson). Myös vanhemmat painokset käyvät.
Koskee tätä kurssikertaa:
Kaikki opiskelijat saavat oppimateriaalin ekirjaversion kurssin Perusall-alustalta.
Korvaavuudet
Voimassa 01.08.2020-31.07.2022:
PHYS-A2140 Aineen rakenne (CHEM)
Esitiedot
Voimassa 01.08.2020-31.07.2022:
Kemiallinen rakenne ja sitoutuminen (CHEM-A1200), Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 (CHEM) (MS-A0107) ja Differentiaali- ja integraalilaskenta 2 (CHEM) (MS-A0207) tai vastaavat kurssit. Suositellaan kurssia Kemiallinen reaktio (CHEM-A1210).
SDG: Kestävän kehityksen tavoitteet
4 Hyvä koulutus
13 Ilmastotekoja
15 Maanpäällinen elämä
17 Yhteistyö ja kumppanuus
LISÄTIETOJA
Kurssin aikataulu
Koskee tätä kurssikertaa:
Kurssin viikottaiset tehtävät. Näiden tarkat palautuspäivämäärät ilmoitetaan kurssin alussa.
- Perusall-lukupaketit
- Viikko-ongelmat
- Oppimisspektaakkelit
- Stack-tehtävät