Programma Chem4All

Het aanbod voor scheikunde bestaat uit 11 cursussen van 3 of 6 EC. Zie onderstaande tabel.

 

Semester 1

Semester 2

    Wiskunde voor Chemici (premaster, 6 EC)

x

 

    Fysische Chemie & Thermodynamica (6 EC)

 x

    Organische chemie (3 EC)

x

 

    Atoom- en Molecuulbouw / Kwantumchemie (6 EC)

x

 

    Biochemie (6 EC)

 x

    Katalyse (3 EC)

 x

    Anorganische chemie (6 EC)

 

x

    Macromoleculaire chemie (3 EC)

 

x

    Groene chemie & technologie (3 EC)

 

x

    Analytische chemie (3 EC)

 

x

    Industriele chemie (6 EC)

 

x

Jaarrooster

Alle cursusbijeenkomsten vinden plaats op vrijdagen.

Download jaarrooster 2017-18

Download hier het jaarrooster van het vorige cursusjaar 2016-17

Vakantie: de periode van kerst en oud & nieuw en goede vrijdag zijn onderwijsvrij. In 2018 zijn er geen bijeenkomsten op Koningsdag. In de overige (school)vakanties gaan de bijeenkomsten door.

 

Cursusbeschrijvingen

Wiskunde voor Chemici (premaster)

Docent(en)

Regien Stomphorst

Inhoud

Het doel van deze cursus is de wiskundekennis van scheikundestudenten te versterken en op het vereiste ingangsniveau te brengen voor deelname aan andere chem4all cursussen. Er wordt speciale aandacht geschonken aan wiskunde denk- en werkwijzen, met gebruikmaking van wiskundige gereedschappen die gebruikt worden in de chemie.

Leerdoelen

  1. Lineaire Algebra (bijvoorbeeld vectoren/matrices; eigenwaarden)
  2. Calculus
  3. Groepentheorie (bijvoorbeeld rotatie, spiegeling, symmetrie)
  4. Differentiaalvergelijkingen
  5. Statistiek (vooral beschrijvend)

Studiematerialen

  1. M. de Gee Wiskunde in werking deel 2 (Analyse toegepast) Epsilon 2009 ISBN 978-90-5041-110-3.
  2. WolframAlpha app Wolfram Group LLC via apple store of google play.
  3. Er wordt verwezen naar het hoofdstuk Molecular Symmetry uit Peter Atkins en Julio de Paula Physical Chemistry Oxford University Press, 2014, ISBN 978-0-969740-3 (of een oudere druk). Dit boek wordt gebruikt bij het vak Chem4All Fysische Chemie en Thermodynamica. Als de student dit vak niet gaat volgen, neem dan contact op met de docent.
  4. Twee syllabi van Boswell-Beta (Calculus en Elementaire Statistiek). Deze krijgt de student tijdens de bijeenkomst.
  5. Materiaal van de vorig jaar (inclusief youtube filmpjes) zal beschikbaar zijn via Moodle.
  6. Online materiaal via Moodle

Tentaminering

Schriftelijk tentamen.

 

Fysische chemie & thermodynamica

Docent(en)

Gerrit ten Brinke (RUG)

Inhoud

In deze cursus worden de belangrijkste uitspraken van de thermodynamica behandeld. We zullen zien hoe de eerste en tweede hoofdwet ons in staat stellen om het gedrag van macroscopische systemen te begrijpen en te voorspellen. De eerste hoofdwet is in essentie de wet van behoud van energie. Centraal hierbij zijn de begrippen arbeid en warmte als twee verschillende vormen van energieoverdracht. De tweede hoofdwet geeft de richting van spontane processen/veranderingen aan op basis van de bijbehorende entropieverandering. Op basis van deze beide wetten wordt het begrip vrije energie (Gibbs en Helmholtz) geïntroduceerd. Elk spontaan proces kan in principe worden gebruikt om een hoeveelheid arbeid te verrichten die onder specifieke condities gelijk is aan de vrije energie (Gibbs of Helmholtz) verandering. We beginnen met de introductie van het ideale gas dat in het verdere verloop van de cursus regelmatig als model systeem zal worden gebruikt om de abstracte thermodynamische begrippen toe te lichten. Kennis van de thermodynamica maakt het eenvoudig mogelijk om de spontane richting van chemische reacties aan te geven en hoeveel warmte daar bij vrijkomt of wordt opgenomen. Tijdens de lessen is er gelegenheid om oefenopgaven te maken. Daarnaast is zelfstudie heel belangrijk.

Leerdoelen

  1. Ideaal gas, afwijking van ideaal gedrag, kritiek punt, Van der Waals vergelijking.
  2. Arbeid, warmte, inwendige energie, enthalpie, standaard toestand, thermochemie, toestandsfuncties
  3. Tweede hoofdwet, derde hoofdwet, Carnot kringloop, entropie, absolute entropie, spontane processen, Gibbs en Helmholtz vrije energie.
  4. Fasediagrammen van zuivere stoffen, fasegrenzen.

Onderwijsmaterialen

  1. Peter Atkins | Julio de Paula "Physical Chemistry" 10th Edition, Chapters 1-4. Oxford University Press, 2014, ISBN 978-0-19-969740-3

Tentaminering

Schriftelijk tentamen.

 

Organische chemie

Docent(en)

Jan van Maarseveen (UvA)

Inhoud

Koolstof is het centrale atoom van de levende natuur. Organische chemie ofwel koolstofchemie heet daarom ook wel de chemie van het leven. Organisch chemici spelen een belangrijke rol bij het medicijnenonderzoek maar ook bij de ontwikkeling van kunststoffen en elektronische materialen. Daarnaast zal de organische chemie een grote spelen in de overstap naar duurzame energie en grondstoffen. In een 5-tal bijeenkomsten zullen de grondslagen van de organische chemie behandeld worden waarbij ook de nieuwe onderdelen van de VWO-examenstof aan bod komen. In de laatste bijeenkomst kijken we naar de sleutelrol die CO2 al meer dan 3 miljard speelt in de levende natuur, de problemen veroorzaakt door de antropogene uitstoot en of wellicht CO2 ook een rol kan spelen bij mogelijke oplossingen. De bijeenkomsten zullen bestaan uit een hoorcollege en daarna het gezamenlijk maken van opgaven. Het college wordt afgesloten met een schriftelijk tentamen.

Leerdoelen

  1. Atomic structure and properties, Diatomic molecules & Valence bond theory for polyatomic molecules.
  2. Isomerism and stereochemistry.
  3. Organic reaction mechanisms.
  4. Halogenoalkanes: substitution and elimination reactions.
  5. De chemie van energie en grondstoffen in de toekomst.

Onderwijsmaterialen

  1. - Chemistry, introducing inorganic, organic and physical chemistry. Auteurs: Burrows, Holman, Parsons, Pilling en Price. Uitgever: Oxford University Press.
  2. Groene groei, naar de maatschappij van 2040. Auteurs: Bruggink, van der Hoeven en Reinshagen. Uitgever: Biobased Press, Amsterdam

Tentaminering

Schriftelijk tentamen.

 

Atoom- en molecuulbouw

Docent(en)

Rene de Gelder (RUN)

Inhoud

In deze cursus wordt een eerste inzicht gegeven in de manier waarop chemische bindingen in moleculen kunnen worden beschreven. Allereerst wordt ingegaan op de vraag wat de kwantummechanica ons (in kwalitatieve zin) leert over de elektronenstructuur van de elementen en hoe je hiermee kunt verklaren waarom het periodiek systeem periodiek is en waarom de elementen hun specifieke eigenschappen bezitten. Daarna wordt de kennis over het atoom aangewend om de bindingen tussen atomen te begrijpen en te voorspellen. Verschillende praktische modellen voor het verklaren en voorspellen van moleculaire bindingen en moleculaire structuur zullen worden behandeld. Ook wordt er ingegaan op moleculaire symmetrie en op interacties die tussen moleculen kunnen bestaan. De bijeenkomsten zullen bestaan uit hoorcolleges, het gezamenlijk maken van opgaven en het oefenen met computermodules. Zelfstudie is een belangrijk onderdeel van deze cursus.

Leerdoelen

  1. Golffuncties, kwantisering, Bohr model, kwantumgetallen, orbitalen, elektronenconfiguraties, Aufbau principe, trends in het Periodiek Systeem
  2. Lewis-structuren, octetregel, formele lading, oxidatiegetal, resonantie, VSEPR, moleculaire geometrie
  3. Valence bond theorie, hybridisatie, MO theorie, MO schema’s, LCAO methode, bondorder, HOMO/LUMO, para- en diamagnetisme, puntsymmetrie van moleculen
  4. Kristalveldtheorie, Van der Waals bindingen, waterstofbruggen, dipolen...

Onderwijsmaterialen

  1. Weller, Overton, Rourke, Armstrong: Inorganic Chemistry, Sixth Edition, Oxford University Press, 2014, ISBN 978-0-19-964182-6.
  2. Studiehandleiding “Atoom- en Molecuulbouw”, R. de Gelder.

Tentaminering

Schriftelijk tentamen.

 

Biochemie

Docent(en)

Stefan Dekker (VU)

Inhoud

De enorme verscheidenheid van levensvormen die we kennen roept in eerste instantie twijfel op aan het bestaan van algemene moleculaire principes voor de structuur en het functioneren van levende organismen. Onder de enorme uiterlijke verscheidenheid van levende organismen gaat een opmerkelijke mate van uniformiteit schuil. De kennis van het DNA, de genetische code van het leven, van steeds meer organismes laat overduidelijk de verwantschap tussen mens, dier, gist en zelfs bacterie zien. Met de ontrafeling van het menselijk genoom en de vooruitgang binnen de levenswetenschappen komen we steeds meer te weten over de rol van verschillende biomoleculen in belangrijke cellulaire processen. In dit vak wordt aandacht besteed aan de opbouw van macromoleculen in de cel, genen en genexpressie en (het functioneren van) verschillende klassen van eiwitmoleculen die betrokken zijn bij belangrijke cellulaire processen zoals cellulaire communicatie, het metabolisme en membraantransport. Waar biologen inzoomen op de functie, proberen chemici de eigenschappen op macroniveau te verklaren vanuit de deeltjes op microniveau. Dit vak vervult daarin een brugfunctie waarbij je zult zien dat we soms tot op atomair niveau kunnen aanwijzen waarom een bepaald biologisch proces verloopt. Tot slot zullen er een aantal biochemische technieken worden behandeld die gebruikt kunnen worden om deze processen te bestuderen.

Leerdoelen

  1. De opbouw van een cel
  2. De structuur, functie en werking van eiwitten
  3. De opbouw van genen, replicatie, transcriptie, translatie en reparatie van DNA
  4. Membranen in een cel en het transport van moleculen en signalen over deze membranen
  5. Katabolisme en fotosynthese
  6. Biochemische technieken

Onderwijsmaterialen

  1. Essential Cell Biology (4th edition). Authors: B. Alberts, D. Bray, K. Hopkin, A.D. Johnson, J. Lewis, M. Raff, K. Roberts en P. Walter.
  2. Online materiaal aangeboden via moodle

Tentaminering

Collectie opdrachten en een schriftelijk tentamen.

 

Macromoleculaire chemie

Docent(en)

Katja Loos (RUG)

Inhoud

Macromoleculaire Chemie omvat de chemie van het synthetiseren van macromoleculen, die dankzij hun grote ketenlengte de basis vormen voor plastics, coatings, lijmstoffen en rubbers. Het tot in het kleinste detail beheersen van de chemische samenstelling en de ketenarchitectuur van deze macromoleculen is bepalend voor de eigenschappen die deze materialen krijgen na verwerking. Daarmee worden ook de materiaaleigenschappen vastgelegd, die uiteraard bepalen voor welke toepassingen de diverse polymere materialen geschikt zijn. Deze cursus heeft de intentie een introductie in de polymeerchemie – synthese, eigenschappen, karakterisatie en verwerking- te geven.

Leerdoelen

Na de cursus beschik je over de volgende kennis:
  1. hoe polymeren van andere materialen verschillen
  2. welke polymeerklassen bestaan en hoe je ze kunt identificeren
  3. de verschillende microstructuren en de daaraan gerelateerde eigenschappen en toepassingen van het gevormde polymeer
  4. welke reactie typen er zijn om polymeren te synthetiseren
  5. welke reacties polymeren kunnen ondergaan
  6. hoe je polymeren kunt karakteriseren
  7. welke processen gebruikt worden om polymeren te verwerken en hoe deze processen de eigenschappen van het materiaal kunnen beïnvloeden

Tentaminering

Schriftelijk tentamen.

 

Katalyse

Docent(en)

Pieter Bruijnincx (UU)

Inhoud

Katalyse is overal. Katalysatoren zijn o.a. te vinden in ons lichaam (enzymen zijn essentieel voor het leven), in auto's (om uitlaatgassen te reinigen), in waspoeders (om voedselresten op je vuile kleren af te breken) en in de chemische, voedings- en procesindustrie (geen benzine, plastic, bier, brood of wijn zonder de juiste katalysator). Deze cursus beoogt om je inzicht te vergroten in chemische omzettingen en stoffen die dergelijke processen kunnen katalyseren. De algemene theorie van de katalyse, waarbij energiediagrammen, substraatbinding/adsorptie en elementaire reactiestappen aan bod komen, alsook de kinetiek van katalytische processen. Aandacht gaat hierbij naar de verschillende uitvoeringsvormen van katalyse, meer specifiek de homogene katalyse (overgangsmetaalkatalyse, organokatalyse, asymmetrische katalyse), heterogene katalyse (zeolieten, gedragen metaalkatalysatoren, adsorptie) en biokatalyse (zuur/base-katalyse, covalente katalyse). Duurzaamheid speelt een belangrijke rol in deze cursus.

 

Anorganische chemie

Docent(en)

Harry Bitter (WUR)

Inhoud

Anorganische stoffen zijn niet meer weg te denken uit onze samenleving. Ze worden ondermeer gebruikt in displays, LCD en plasma schermen, katalysatoren, geneesmiddelen. De moleculaire structuur en opbouw van dergelijke stoffen bepalen in grote mate hun eigenschappen. Dit bepaalt het doel van deze colleges: we gaan uitzoeken hoe de eigenschappen van anorganische verbindingen afhangen van hun opbouw en structuur. Om dat te bereiken zullen een aantal concepten rond atoom/molecuul bouw zoals atomaire en moleculaire orbitalen geïntroduceerd worden. Daarna gaan we dieper in op de eigenschappen en reaktiviteit van verschillende anorganische verbindingen.

Leerdoelen

De onderwerpen die aan bod komen zijn:
  1. binding in moleculen: atomaire orbitalen, moleculair orbitalen
  2. Coördinatie verbindingen: naamgeving, opbouw, chiraliteit, complex vorming
  3. d-metaal complexen: structuur, eigenschappen
  4. reactie van metaal complexen
  5. banden theorie

Onderwijsmaterialen

  1. Weller, Overton, Rourke, Armstrong: Inorganic Chemistry, Sixth Edition, Oxford University Press, 2014, ISBN 978-0-19-964182-6.
  2. Handouts.

Tentaminering

Schriftelijk tentamen.

 

Groene chemie & technologie

Docent(en)

Katalin Barta & Peter Deuss (RUG)

Inhoud

This course is an introduction to Green Chemistry. Green chemistry (GCh) is defined as the design of chemical products and processes that reduce or eliminate the use and generation of hazardous substances. The 12 principles of Green Chemistry provide a set of guideline principles for design at the molecular level. During this course, the principles of Green Chemistry are explained, and case studies are provided. The main definitions in the field are explained and calculation of green matrices on case studies is presented. Furthermore, most important focus areas are alternative solvents, catalysis in biphasic systems and heterogeneous catalysis for the conversion of renewable resources. The course also aims to enable future generation of chemists to actively use knowledge of green chemistry when transitioning to positions in academia or industry. Therefore, during the course reading assignments are given and discussion about the most important topics encouraged. At the end of the course, the students are asked to prepare a power point presentations about a selected research paper, critically evaluate the environmental impact of the process presented and suggest possible improvements.

Leerdoelen

After the course, the student will be able to:
  1. Provide the definition of: Green Chemistry, Sustainability, Risk, Hazard, Exposure, Atom Economy, E-Factor, Toxiciy, Greenhouse gas, renewable resources
  2. Briefly summarize the 12 principles of Green Chemistry and explain to what end they have been created; Identify and explain the main drivers of sustainable development
  3. Calculate the E-factor and Atom economy for a given reaction, compare the environmental impact of reactions based on these metrics
  4. Describe the physical and chemical properties of alternative reaction media discussed during the course (scCO2, water,fluorocarbons); explain how these alternative solvents can be implemented for a given reaction or case study
  5. Describe the principles of "catalysis in biphasic systems" , identify the benefits of this concept related to green chemistry, and explain how this concept can be implemented for a given reaction
  6. Construct simple reaction schemes related to the conversion of renewable resources to useful chemicals
  7. Critically view (or evaluate) a given process (catalyst, solvent, starting materials, products) in terms of environmental impact and propose (design) appropriate improvements to make the process 'greener'

Onderwijsmaterialen

  1. Lancaster Green Chemistry: An Introductory Text
  2. Collection of papers and powerpoint given ahead of or during the lectures.

Tentaminering

Select papers, evaluate papers in terms of green chemistry. Give 15 minutes power point presentation. Answer question of peers and teacher. Several suitable papers are selected.

 

Analytische chemie

Docent(en)

Henk Lingeman (VU)

Inhoud

In deze cursus wordt er ingegaan op verschillende analysetechnieken, waarmee men stoffen kan duiden en/of de concentratie ervan kan bepalen in een mengsel. Hierbij denken we aan onder andere spectroscopische methoden zoals infrarood (IR) kernspinresonantie (NMR). Waar er gekeken wordt hoe moleculen zijn opgebouwd. Daarnaast is er ook aandacht voor methoden die gebruikt worden om mengsels te scheiden en daar kwantitatieve analyses aan uit te voeren. Een mooi voorbeeld hiervan is “high-performance” vloeistofchromatografie (HPLC). Het mag duidelijk zijn dat het verfijnen van deze zuiverings- en detectietechnieken veel toepassingen heeft in allerlei gebieden van de scheikunde. Denk bijvoorbeeld aan het probleem van waterzuivering of de productie van medicijnen, maar ook doping in sport en de keuring voedsel behoren tot de onderzochte terreinen. In deze cursus zal er naast theoretische beschouwingen over het vakgebied ook tijd ingeruimd worden om “hands on” te werken met een aantal technieken.

Tentaminering

Practicum (identificatiedag) op lokatie (VU).

 

Industriele chemie

Docent(en)

Guido Mul, Louis van den Ham en Nieck Benes (UT)

Inhoud

Het doel van deze cursus is om de deelnemers bekend te maken met de basisprincipes van de chemische procestechnologie. Gedurende de cursus zal een ontwerp worden gemaakt van (bestaand) industrieel chemisch proces, op basis van informatie die wordt aangereikt tijdens de colleges en de open literatuur. Hierbij wordt ingegaan op industriële chemische reactoren en scheidingstechnieken. Het industriële proces wordt vereenvoudigd om vervolgens met massa en energiebalansen hieraan te kunnen rekenen. Uiteindelijk zal er een technisch en economisch evaluatie van het ontwerp worden gedaan.

Leerdoelen

Na afloop van de cursus kan de student:
  1. globaal verschillende bestaande grote industriële chemische processen beschrijven, evenals mogelijke toekomstige (duurzame) alternatieven voor deze processen.
  2. Balansen voor massa en energie opstellen over een geheel proces, en over de verschillende 'unit operations' binnen dat proces.
  3. globaal beschrijven welke chemische reactoren er in de chemische industrie worden gebruikt, en voor de basisreactoren een kwantitatieve beschrijving geven.
  4. de concepten evenwicht- en snelheid gebaseerde moleculaire scheiding uitleggen, en eenvoudige berekeningen hieraan uitvoeren.
  5. de socio-economische aspecten van chemische processen inschatten, onder andere met betrekking tot veiligheid en efficiëntie.

Onderwijsmaterialen

  1. Chemical Technology: An Integral Textbook. Andreas Jess, Peter Wasserscheid. ISBN: 978-3-527-30446-2

Tentaminering

Deelnemers schrijven een individueel verslag over het procesontwerp waaraan zij gedurende de cursus hebben gewerkt. De uiteindelijke tentaminering zal bestaan uit een mondeling tentamen over de behandelde theorie en het verslag.