Doelstellingen

De algemene doelstelling van de cursus Algemene en Technische Scheikunde is het aanleveren van de basisconcepten van anorganische scheikunde met veel aandacht voor de (ingenieurs)technische toepassingen in het dagdagelijkse leven. Hierbij worden de aangeleerde concepten zo snel mogelijk toegepast op industrieel relevante problemen en procédés met minder nadruk op laboratoriumtoepassingen. De cursus beoogt het stimuleren van het technisch-chemisch denken door een ingenieursvisie op het gedrag van de materie aan te kweken. Hoewel het vak hierdoor een duidelijk en specifiek venster naar de chemische industrie biedt, wordt een goede mix beoogd met a-specialistische chemische kennis die ook nuttig is voor elektronici, materiaalkundigen, bouwkundigen ... enz.

De specifieke doelstellingen worden onderverdeeld volgens de drie grote blokken in de cursus, zijnde materie, chemische reacties en chemisch evenwicht, waarbij deze laatste twee blokken gezamenlijk behandeld worden.


 Als specifieke doelstellingen voor het deel materie moeten de studenten

• de (sub)atomaire structuur van materie kennen (tot op het niveau van de kern met protonen en neutronen en de omringende elektronenwolk);
• vanuit die (sub)atomaire structuur van materie
  - de opbouw van de Tabel van Mendelejev begrijpen;
  - periodiek variërende eigenschappen zoals atoomstraal, elektronegativiteit, … kunnen verklaren en voorspellen;
  - de verschillende chemische bindingstypes (ionische, covalente, metallische) en hun eigenschappen begrijpen en voorspellen;
  - Lewisstructuren kunnen tekenen en de symmetrie en geometrie van moleculen kunnen afleiden;
  - intermoleculaire deeltjeskrachten en -interacties begrijpen en voorspellen;
  - macroscopische eigenschappen van materie zoals oplosbaarheid, polariteit en hardheid verklaren en voorspellen.

   Op basis van het voorgaande moeten de studenten

• het gedrag van zuivere stoffen (gassen, vloeistoffen en vaste stoffen) begrijpen en kwantificeren (bijvoorbeeld ideale gaswet);
• het gedrag van homogene mengsels (gas en vloeistof) begrijpen en kwantificeren (bijvoorbeeld: Wet van Dalton, Wet van Raoult); hieronder vallen ook de colligatieve eigenschappen (zoals kookpuntsverhoging, vriespuntsverlaging, …). Ook destillatie van een vloeistofmengsel, één van de belangrijkste scheidingsprocessen in de chemische industrie, wordt geïntroduceerd;
• het gedrag van heterogene mengsels (mengsels van gassen, vloeistoffen en/of vaste stoffen) begrijpen en kwantificeren (bijvoorbeeld: Wet van Raoult).  

Als specifieke doelstellingen voor het deel chemische reacties en evenwicht moeten de studenten

• chemische omzettingen kunnen beschrijven en kwantificeren via de bijhorende stoechiometrie (i.e., balanceren van reacties)
• begrippen zoals de vorderingsgraad, en de verschillende soorten opbrengsten kunnen toepassen;
• de criteria voor spontaneïteit van processen, afgeleid uit de Gibbs vrije energie, kennen, kunnen berekenen en kunnen toepassen (e.g., ook voor voorbeelden van explosieven).
• de empirische benadering en thermodynamische fundering van de Wet van Guldberg en Waage (Masswerking) begrijpen in verband met het chemisch evenwicht;
• het belang inzien van mengingsentropie waardoor alle chemische reacties evenwichtsreacties worden;
• het begrip evenwichtsconstante en reactiequotiënt kennen en kunnen toepassen;
• het principe van Le Chatelier-Braun kennen en kunnen toepassen;
• het productieproces van ammoniak kennen en in de context kunnen plaatsen van de toepassing(en) van het principe van Le Chatelier-Braun;
• de T- en P- afhankelijkheid van het evenwicht (o.a. Wet van Van 't Hoff) kennen en kunnen toepassen.

De principes van chemisch evenwicht zijn hierboven geïntroduceerd en voornamelijk geïllustreerd aan de hand van gasvormingsreacties. Het laatste deel van de cursus past de evenwichtsprincipes toe op reacties in waterig milieu. Hiertoe moeten de studenten de volgende aspecten beheersen:

• zuur-base reacties: 
  • de verschillende zuur-base theorieën kennen en kunnen toepassen;
  • de pH-formule kunnen afleiden maar vooral kunnen berekenen van alle soorten mengsels (i.e., enkelvoudig zuur of base, meervoudige zuren of basen, zouten en zuur-base neutralisaties waaronder buffers en titratiesreacties);
  • zuur-base toepassingen kennen en herkennen.
• neerslag- en complexvormingsreacties:
  • de twee tabellen van oplosbaasheid perfect beheersen;
  • begrijpen op welke manier de oplosbaarheid van zouten kan beïnvloed worden en dit zelf kunnen toepassen;
  • kwantitatief kunnen werken met (combinaties van) neerslag-, zuur-base en complexvormingsreacties (welke reacties gaan in welke mate op) aan de hand van de respectievelijke stabiliteitsconstanten;
  • de gegeven voorbeelden kunnen bespreken en de onderliggende principes ook in andere voorbeelden kunnen herkennen of toepassen.
• redoxreacties: 
  • de oxidatietrap van alle elementen in een molecule of ion kunnen bepalen;
  • elke voorgeschotelde redoxreactie via het gegeven stappenplan kunnen balanceren
  • de meeste courante oxidatie- en reductiemiddelen kennen met een aantal toepassingen
  • het werkingsprincipe van een galvanische cel (en batterijen) en een elektrolysecel kennen;
  • kunnen voorspellen welke redoxreactie(s) er zullen opgaan in een bepaald milieu aan de hand van een gegeven tabel van standaard reductiepotentialen;
  • de wet van Nernst begrijpen en kunnen toepassen;
  • het verband tussen de wet van Nernst en de Gibbs vrije energie en de evenwichtsconstante K kennen en kunnen gebruiken;
  • de gegeven voorbeelden en productieprocessen begrijpen en de onderliggende principes ook in andere voorbeelden kunnen herkennen of toepassen.
• gasvormingsreacties:
  • gasvormingsreacties kunnen herkennen, kunnen voorspellen en begrijpen dat dit vermoedelijk aanleiding zal geven tot goed opgaande reacties;
• geïntegreerde toepassingen:
  • de gegeven voorbeelden (hard water / kalksteengrotten – productie van Mg – oplossen van goud) kunnen bespreken en de onderliggende principes ook in andere voorbeelden kunnen herkennen of toepassen.

Begintermen

Elementaire begrippen over scheikunde - normale voorkennis vanuit het A.S.O.

De opleidingsonderdelen van de opleiding Bachelor in de ingenieurswetenschappen kunnen enkel gevolgd worden indien men over een deelnamebewijs aan een ijkingstoets beschikt . Klik hier voor meer info.

Volgtijdelijkheidsvoorwaarden

Dit opleidingsonderdeel is een voorwaarde voor het opnemen van volgende opleidingsonderdelen:
H01K9A : Toegepaste chemische thermodynamica
G0W53A : Mineralogie
H0H53A : Technologie van bouwmaterialen

Plaats in het onderwijsaanbod

• Voorbereidingsprogramma: Master in de nanowetenschappen, nanotechnologie en nano-engineering (Leuven) 60 sp.
• Bachelor in de ingenieurswetenschappen (Leuven) 180 sp.