Fundamentals in chemistry

Studiewijzer 2023/2024

Globale inhoud

Alles om ons heen is opgebouwd uit atomen en moleculen en met kennis over de (bindings)eigenschappen hiervan kunnen we nieuwe materialen, medicijnen en energiedragers en processen ontwikkelen. Vele dingen in het leven (incl. het leven zelf) zijn afhankelijk van chemie. Om de scheikunde te begrijpen, is een solide basis van fundamentele kennis hierover essentieel. In dit college wordt deze basis gelegd, waarbij je de kennis opdoet voor onderdelen in de scheikunde die in de komende jaren tijdens de opleiding aan de orde komen. Het vak dient ook om de verschillen in voorkennis te vereffenen. De nadruk van het college ligt op de opbouw van atomen, de relatie tussen de elektronische structuur van de afzonderlijke atomen en de chemische eigenschappen van een gegeven molecuul alsmede op reactievergelijkingen en -mechanismen en de achterliggende kinetiek. Het college begint met een inleiding in de structuur van atomen en de experimentele waarnemingen die ten grondslag liggen aan de kwantumwereld. Hieruit vloeit de opbouw van het periodiek systeem en de interacties tussen atomen, leidend tot de vorming van ionogene of covalente chemische bindingen. Het gaat verder met het beschrijven van reacties, reactieordes en reactiemechanismen en wat de meest belangrijke factoren hierbij zijn. Als laatste gaat het college in op het verloop van de reactie en hoe deze beïnvloed kan worden.

Het college omvat een inleiding in: i) de chemische eigenschappen van de elementen; ii) de structuur en reactiviteit van de meest voorkomende (organische) stoffen; iii) intermoleculaire interacties bijvoorbeeld waterstofbruggen en ion-dipool wisselwerkingen; iv) elementaire reacties tot reactiemechanismen; en v) welke factoren het verloop van reacties bepalen. De hoorcolleges zullen een interactieve component bevatten en actuele ontwikkelingen binnen de scheikunde met impact op ons dagelijks leven zullen worden belicht.

De leerstof omvat de volgende hoofdstukken (of delen ervan) uit het boek van Atkins, Jones en Laverman (7th edition):

• Focus 1: Atoms p. 1-66
• Focus 2: Molecules p. 67-144
• Focus 6: Reactions p. 445-508 (6A-6G)
• Focus 7: Kinetics p. 587-642

De inhoud van de volgende secties uit Fundamentals wordt als bekend verondersteld.

Fundamentals:

• Section A: Matter and energy
• Section B: Elements and Atoms
• Section C: Compounds
• Section E: Moles and Molar Masses
• Section H: Chemical Equations
• Section J: Acids and Bases
• Section K: Redox
• Section L: Reaction Stoichiometry
• Section M: Limiting Reactants 

Studiemateriaal

Literatuur

• Chemical Principles: The Quest for Insight, Peter Atkins, Loretta Jones, Leroy Laverman, seventh edition, Macmillan, 2016

Leerdoelen

• De begrippen golffunctie, atoom-orbitaal en elektronenconfiguratie onderscheiden en omschrijven.
• De golffunctie en de vier kwantumgetallen benoemen en gebruiken om het “deeltje in een doos” (particle in a box), het waterstofatoom en de elektronische structuur van de elementen te kunnen beschrijven.
• De relatie leggen tussen de elektronische structuur van de elementen en de opbouw van het periodiek systeem.
• De verschillende vormen van chemische bindingen (ionogene, covalente en metaalbindingen) onderscheiden en omschrijven op basis van eigenschappen zoals elektronegativiteit van de elementen.
• De valentiebindingstheorie, het begrip molecuulorbitaal en de molecuulorbitaaltheorie toepassen in de theoretische beschrijving van covalent gebonden chemische stoffen en MO diagrammen.
• De theoretische beschrijving van covalente verbindingen (valentiebindingstheorie, molecuulorbitaaltheorie) relateren aan hun eigenschappen en reactiviteit.
• De Lewisstructuur van eenvoudige moleculen tekenen, op basis van het VSEPR-model hun ruimtelijke structuur voorspellen en bepalen in hoeverre deze een dipoolmoment heeft.
• De relatieve Lewis en Brønsted zuur- en base-sterktes op grond van moleculaire structuur bepalen.
• Beschrijven welke factoren de kinetiek en reactiesnelheden kunnen beïnvloeden en op welke wijze.
• Wiskundige formules en modellen toepassen voor het beschrijven en voorspellen van reactieordes, reactiesnelheden, concentraties en reactietijden.

Onderwijsvormen

• Hoorcollege
• Werkcollege
• Zelfstudie
• Begeleiding/feedbackmoment
• Huiswerkopdrachten

Verdeling leeractiviteiten

Aanwezigheid

Aanwezigheidseisen opleiding (OER-B):

• Van elke student wordt actieve deelname verwacht aan het onderdeel waarvoor hij staat ingeschreven.
• Als een student door overmacht niet aanwezig kan zijn bij een verplicht onderdeel van het onderdeel, dient hij dit zo snel mogelijk schriftelijk te melden bij de betreffende docent. De docent kan, eventueel na overleg met de studieadviseur, besluiten om de student een vervangende opdracht op te leggen.
• Het is niet toegestaan om verplichte onderdelen van een onderdeel te missen als er geen sprake is van overmacht.
• Bij kwalitatief of kwantitatief onvoldoende deelname, kan de examinator de student uitsluiten van verdere deelname aan het onderdeel of een gedeelte daarvan. Voorwaarden voor voldoende deelname worden van te voren vastgelegd in de studiewijzer en/of op Canvas.

Aanvullende eisen voor dit vak:

• De student is verplicht om 9 uit de 12 werkcolleges bij te wonen. Wanneer niet aan deze verplichting wordt voldaan, wordt er geen eindcijfer geregistreerd.

Toetsing

Inzage toetsing

De manier van inzage wordt via Canvas gecommuniceerd.

Opdrachten

De studenten leveren 4x uitgewerkte Huiswerkopdrachten in, welke worden beoordeeld met een cijfer. Een opdracht bestaat uit 3-4 opgaven. De opdrachten worden kort besproken tijdens de werkcolleges. Tijdens de werkcolleges werk je aan opgaves uit het boek.

Fraude en plagiaat

Dit vak hanteert de algemene 'Fraude- en plagiaatregeling' van de UvA. Hier wordt nauwkeurig op gecontroleerd. Bij verdenking van fraude of plagiaat wordt de examencommissie van de opleiding ingeschakeld. Zie de Fraude- en plagiaatregeling van de UvA: http://student.uva.nl

Weekplanning

Rooster

Het rooster van dit vak is in te zien op DataNose.

Contactinformatie

Coördinator

• dr. ir. Annemieke Petrignani

Docenten

• dr. ir. Annemieke Petrignani
• dr. René Williams