KE529: Matematiske metoder i kemi og nanovidenskab (5 ECTS)

STADS: 10013301

Niveau
Bachelorkursus

Undervisningsperiode
Kurset er placeret i forårssemesteret.

Ansvarlige undervisere
Email: kongsted@sdu.dk
Email: mortennp@sdu.dk

Skemaoplysninger
Vis hele skemaet
Vis personligt skema for dette kursus.

Indgangskrav:
Kurset kan ikke tages af studerende på anvendt matematik og matematik.

Faglige forudsætninger:
Studerende, der følger kurset, forventes at:

• Have kendskab til kemi og matematik svarende til 1. års niveau
• Kunne anvende kemi og matematik svarende til 1. års niveau

Formål
Formålet med kurset er at indføre matematisk notation og matematiske metoder til brug for analyse af kemiske problemstillinger. Der vil blive lagt vægt på praktiske / regnemæssige aspekter af de i kurset behandlede matematiske metoder. Kurset giver også en introduktion til brugen af Maple for analyse af mere matematisk komplicerede kemiske problemstillinger.

Kurset bygger oven på den viden, der er erhvervet i 1. års kurserne i kemi og matematik, og giver et fagligt grundlag for at studere mange emner som eksempelvis kvantekemi, spektroskopi og fysisk kemi der er placeret senere i uddannelsen.

I forhold til uddannelsens kompetenceprofil har kurset eksplicit fokus på at gøre den studerende i stand til at kunne analysere problemstillinger indenfor kemi med en matematisk indgangsvinkel samt at udføre beregninger på typiske matematisk-kemiske problemstillinger.

Målbeskrivelse
For at opnå kursets formål er det læringsmålet for kurset, at den studerende demonstrerer evnen til at:

1. Beskrive typiske matematiske problemstillinger indenfor kemi ved hjælp af matematik samt udvise overblik over grundlæggende begreber indenfor de matematiske metoder der anvendes i kemi.
2. Opskrive og reformulere typiske matematiske modeller i kemi til beskrivelse og analyse af kemiske problemstillinger.
3. Vælge beregningsmetode og udføre grundlæggende praktiske beregninger på matematisk-kemiske problemstillinger.

Indhold
Kurset indeholder følgende faglige hovedområder:

1. Analyse af kemisk relevante matematiske funktio-ner af en eller flere variable samt deres partielle af-ledede og total differentialer.
2. Integration af kemisk relevante funktioner med an-vendelser indenfor især termodynamik og kvante-kemi.
3. Serier og rækkeudviklinger med speciel fokus på brug af Taylorrækkeudviklinger indenfor kemi.
4. Introduktion til komplekse funktioner.
5. Differentialligninger med anvendelse indenfor ke-miske problemstillinger som for eksempel kemisk reaktionskinetik, den harmoniske oscillator og par-tiklen i en kasse.
6. Linear algebra (vektorer, matricer, løsning af linea-re ligningssystemer, determinanter, eigenværdier samt eigenvektorer) og dennes anvendelse indenfor kemi og herunder specielt kvantekemi, spektro-skopi og symmetri.

Litteratur

• Erich Steiner: The Chemistry Maths Book, Oxford University Press, 2. Udgave.

Kursets hjemmeside
Dette kursus benytter e-learn (blackboard).

Forudsætningsprøver

1. Afleveringsopgaver (3 sæt). Bestået/ikke-bestået, intern censur ved underviser. Forudsætningsprøven gælder eksamenselement a). ( 0013312).

Eksamen- og censurform:

1. Mundtlig eksamen. Intern censur, karakter efter 7-skalaen (5 ECTS). Den mundtlige eksamen består i fremlæggelse af et af emnerne fra emneoversigten samt fremlæggelse af et miniprojekt. (10013302).

Eksamensformen ved reeksamen kan være en anden end eksamensformen ved den ordinære eksamen.

Vejledende timetal
På naturvidenskab er undervisningen tilrettelagt efter trefasemodellen dvs. intro, trænings- og studiefasen.
Introfase: 12 timer
Træningsfase: 44 timer, heraf:
 - Eksaminatorie: 28 timer
 - Laboratorieøvelser: 16 timer

Aktiviteter i studiefasen

• Læsning af lærerbogens materiale
• Opgaveløsning
• Miniprojekt
• Videogennemgang af lærebogens mate-riale

Undervisningsform
Introfasen vil bestå af 2 elementer: 1) En video (ca. 15 min. varighed) som giver en introduktion til emnet der skal arbejdes med. Det antages at de studerende har set denne video før introtimen. 2) I selve introtimen vil der være mulighed for at stille spørgsmål til videoen. Der skal ellers arbej-des med uddybende spørgsmål/opgaver som understøtter materialet gennemgået i videoen.

Træningsfasen vil også være delt i to elementer: 1) Træning i opgaveregning som skal gøre det muligt for den studerende at vælge beregningsme-tode og udføre grundlæggende praktiske beregninger. 2) Give en introduktion til Maple som hjælpeværktøj når beregninger på matematisk-kemiske problemstillinger udføres.

Sprog
Dette kursus undervises på dansk eller engelsk, afhængigt af underviseren.

Bemærkninger
Kurset kan ikke tages af studerende på anvendt matematik og matematik.

Kursustilmelding
Se tilmeldingsfrister.

Pris for åben uddannelse
Se priser for enkeltkurser.

Denne kursusbeskrivelse var gyldig fra 1. februar 2018 til 31. januar 2019.