KJM2300 Analytical Chemistry I Course description

The students shall acquire basic knowledge of the use of quantitative methods in analytical chemistry. The course includes training in relevant analytical techniques and instrumentation methods for the recording and processing of measurement data. Handling of errors, uncertainty estimates and quality assurance in quantitative analytical chemistry will also be addressed.

Alle trykte og skrevne hjelpemidler tillatt. Håndholdt kalkulator som ikke kommuniserer trådløst og som ikke kan regne symbolsk.Stikkprøver kan foretas.

Approved laboratory course in KJPE1300 General Chemistry, KJM1400 Organic Chemistry and KJM1500 Physical Chemistry, or corresponding qualifications.

After completing the course, the student is expected to have achieved the following learning outcomes defined in terms of knowledge, skills and general competence:

Knowledge

The student knows the principles that form the basis for:

• Data processing and statistical analysis of measurement data
• quantitative methods with the use of internal and external standards and standard addition
• acid and base equilibria, preparation of buffer solutions
• molecular spectroscopy techniques such as UV-VIS and fluorescence spectroscopy
• atom spectroscopy techniques such as flame spectroscopy and ICP
• detection limit determination, sources of noise in spectroscopy and chromatography
• chromatographic separation, descriptions of column efficiency and separation ability
• chromatographic techniques such as gas chromatography and liquid chromatography
• quality control and quality assurance in a chemical laboratory

Skills

The student is capable of:

• performing quantitative analyses in accordance with specific procedures
• calibrating and adjusting common measurement instruments
• assessing sources of error and calculating the uncertainty in analytical measurements
• choosing the appropriate laboratory equipment and using it correctly
• using different chromatographic and spectroscopic techniques and using the instrumentation correctly to produce reliable measurement data
• using software to aquire and process data from chemical instrumentation
• using Excel and other relevant software packages in data processing and interpretation

General competence

The student:

• has basic knowledge of quality requirements in a chemical laboratory
• is capable of performing quantitative analyses using different quantification techniques and separation and measurement methods
• has insight into statistical methods for the processing of chemical measurement data
• has knowledge of how accuracy and precision in measurement results are affected by sources of error and uncertainty in instrumentation, procedures and work techniques
• has insight into the application, limitations and functioning of spectroscopic and chromatographic methods

The teaching is organised as lectures, exercises and laboratory instruction.

The following coursework is compulsory and must be approved before the student can sit the exam:

• 1-day laboratory workshop, no written assignments (4 h, groups of 10-15 students)
• 3-day laboratory course with 3 written assignments (one individual and two in groups of 2-4 students, 10-20 pages per assignment)
• Some exercise sessions related to the laboratory course will be compulsory. These sessions will be announced separately.

Ved å arbeide med emnet, vil studentene opparbeide innsikt i deler av matematikken som står sentralt når man skal modellere tekniske og naturvitenskapelige systemer og prosesser. Temaene som tas opp inngår i ingeniørutdanninger over hele verden. Temaene er nødvendige for at ingeniører skal kunne faglig kommunisere effektivt og presist, og for at de skal kunne delta i faglige diskusjoner. Arbeidet med emnet vil gi øvelse i å bruke matematisk programvare for å gjøre studentene i stand til å utføre beregninger i jobbsituasjon.

Ingen forkunnskapskrav.

Etter å ha gjennomført dette emnet har studenten følgende læringsutbytte definert i form av kunnskap, ferdigheter og generell kompetanse:

Ferdigheter

Studenten kan

• anvende den deriverte til å modellere og analysere dynamiske systemer
• stille opp og beregne størrelser hvor integraler inngår
• drøfte ideene bak noen analytiske og numeriske metoder som brukes for å løse første ordens differensiallikninger
• sette opp og løse differensiallikninger for praktiske problemer
• drøfte numeriske metoder for å løse likninger
• løse likninger med komplekse koeffisienter og komplekse løsninger

Kunnskap

Dette krever at studenten kan

• regne ut eksakte verdier for den deriverte og den antideriverte ved å bruke analytiske metoder
• ta utgangspunkt i definisjonene til å bestemme tilnærmede numeriske verdier av den deriverte og av det bestemte integralet og vurdere nøyaktigheten av disse verdiene
• bruke den deriverte og deriverte av høyere orden til å løse optimaliseringsproblemer, problemer med koblede hastigheter og til å regne ut lineære tilnærminger og taylorpolynomer
• forklare hvordan man kan bruke det bestemte integralet til å regne ut størrelser som areal, arealmoment, volum og buelengde
• løse separable og lineære differensiallikninger ved hjelp av antiderivasjon
• gjøre rede for hvordan retningsfeltet til en førsteordens differensiallikning kan brukes til å visualisere løsninger til likninger
• finne numeriske løsninger av initialverdiproblem ved hjelp av Eulers metode
• løse likninger ved for eksempel halveringsmetoden og Newtons metode
• regne med komplekse tall

Generell kompetanse

Studenten kan

• overføre et praktisk problem fra eget fagområde til matematisk form, slik at det kan løses analytisk eller numerisk
• skrive presise forklaringer og begrunnelser til framgangsmåter, og demonstrere korrekt bruk av matematisk notasjon
• bruke matematiske metoder og verktøy som er relevante for sitt fagfelt
• bruke matematikk til å kommunisere om ingeniørfaglige problemstillinger
• vurdere resultater fra numeriske beregninger og forstå grunnleggende numeriske algoritmer som bruker tilordning, for-løkker, if-tester, while-løkker og liknende, og forklare sentrale begreper som iterasjon og konvergens
• gjøre rede for at endring og endring per tidsenhet kan måles, beregnes, summeres og inngå i likninger

Undervisningen organiseres i timeplanlagte arbeidsøkter. I arbeidsøktene skal studentene øve på fagstoff som blir presentert. Noe av undervisningen vil foregå som øving i problemløsing, hvor bruk av numerisk programvare naturlig vil inngå. Innholdet i øvingene omfatter diskusjoner og samarbeid, samt individuell øving i å løse oppgaver. Mellom de timeplanlagte arbeidsøktene er det nødvendig å arbeide individuelt med oppgaveregning og litteraturstudier.

Følgende arbeidskrav er obligatorisk og må være godkjent for å fremstille seg til eksamen:

• Minst tre individuelle innleveringer basert på bruk av programvare.

Gradert skala A-F.