Kursussøgning, efter- og videreuddannelse – Københavns Universitet

Videresend til en ven Resize Print Bookmark and Share

Kursussøgning, efter- og videreuddannelse

Naturressourcers kemi 1

Praktisk information
Studieår 2016/2017
Tidspunkt
Blok 1
Niveau Bachelor
ECTS 7,5 ECTS
Kursusansvarlig
  • Niels Agerbirk (3-726d654474706972326f7932686f)
  • Institut for Plante- og Miljøvidenskab
Kursusnummer: NPLB15004U

Engelsk titel

Natural Resource Chemistry 1

Kursusindhold

Kursets formål er at give den studerende et basalt men solidt kendskab til bio-relaterede naturressourcers kemi med henblik på at kunne forstå og analysere centrale problemstillinger for menneskets bæredygtige udnyttelse af disse (jord, vand, planter, dyr, mikroorganismer og landbrugsprodukter).

Efter to ugers generel introduktion fortsættes kurset med fem uger der undervises case-baseret. De fem cases er:

1: Makronæringsstoffers forbindelser og stofkredsløb.

2: Fedt og olie: biokemisk energi, essentielle molekylære næringstoffer og akkumulering af miljøgifte.

3: Fosfater i celler og jordbund: analyse, ligevægte (bufring og opløselighed), spontanitet og biokemisk energi.

4: Jordens kemi som basis for plantevækst og miljø: jordmineraler, ionbinding, grundstofanalyse, oxidation og reduktion, spontanitet, bufring, opløselighed.

5: Biologiske molekyler og organiske miljøgifte: struktur, egenskaber og biologisk funktion.

Kursets laboratoriedel indgår som en integreret del af de fem cases, og skal give et praktisk, personligt oplevet kendskab til naturressourcers kemi, og har som supplerende formål at give den studerende tryghed og glæde ved at arbejde sikkert og omhyggeligt i et kemisk laboratorium.

Kurset afsluttes med en uge til repetition og afrunding inden eksamensugen.

 

De to introduktionsuger sigter på opnåelse af udenads-paratviden om atomers struktur og interaktion med lys, kemiske forbindelser, det periodiske system, Lewis-teori for kemisk binding, tilstandsformer (gas/væske/fast stof), blanding og opløselighed, stofmængdemål, koncentrationsmål, kemiske reaktionstyper, støkiometri, syrer og baser (Brøndsted-definition), uorganisk nomenklatur og kemisk ligevægt. Der lægges vægt på biokemisk og miljøkemisk stofkendskab med hovedvægt på udvalgte grundstoffer: H, Na, K, Mg, Ca, Fe, Cu, Zn, Al, C, Si, N, P, O, S, F, Cl, He og deres forbindelser af biologisk og miljømæssig betydning. Den generelle atommodel forbindes desuden med moderne grundstofanalyse, og den generelle molekylteori forbindes med moderne massespektrometri af organiske molekyler.

Case 1 sigter på at belyse diversitet, struktur, reaktivitet og biologisk betydning af udvalgte jordbundskemiske og biokemiske forbindelser med fokus på de enkelte makronæringsstoffers karakteristika og stofkredsløb. Laboratorieforsøget har fokus på N og omfatter Kjeldahl-analyse (incl. titrering), betydning af pH for ligevægten mellem ammoniak og ammonium og dermed for Ns flygtighed, opløselighed og fældning, og kompleksdannelse med metalioner. Forsøget giver også den første praktiske anvendelse af beregning af koncentration, stofmængde og korrekt omgang med enheder og betydende cifre.

Case 2 introducerer biokemiske naturressourcer med én af de vigtigste af disse: fedtstoffer. Sammenhængen mellem kemisk struktur og biologisk funktion studeres, og to vigtige analysemetoder til kvalitetsbestemmelse af fedt og olie udføres i praksis (iodtalsbestemmelse og fedtsyreprofil). Miljøkemi inddrages i form af fedtopløselige miljøgifte. Den nødvendige teoretiske basis for det teoretiske pensum og laboratorieforsøget omfatter udvalgte funktionelle gruppers reaktioner, non-kovalente kemiske bindinger og afstemning af redox-reaktioner. Laboratorieforsøget styrker kendskabet til titrering og redox-kemi og introducerer en moderne instrumentel metode: gaskromatografi.

Case 3 omfatter jordbunds- og biokemiske problemstillinger hvori begrebet kemisk ligevægt er centralt. Vigtige jordbundskemiske og biokemiske fosfater gennemgås, og eksempler på kemiske ligevægte studeres. Generelle beregningsmetoder til analyse af ligevægtsproblemer gennemgås, og anvendes på fænomenerne bufring og opløselighed. Laboratorieforsøget er fokuseret på fosfats jordbunds- og biokemi (kvantitativ analyse incl. UV-spektroskopi, fældning, bufferegenskaber), mens andre biologiske buffersystemer og fosfater studeres teoretisk. Den termodynamiske teori introduceres som en generel forståelsesramme for sammenhængen mellem kemisk ligevægt og biokemisk anvendelig energi.

Case 4 fortsætter temaet om jorden som kemisk og biokemisk system, og en række problemstillinger fra intro-ugerne og de tidligere cases genopfriskes og forbindes. Vi introducerer nu to nye biologiske aspekter: planterødders ptag af næringsioner og generelle teorier om cellers energiomsætning. Teoretisk studeres sammenhængen mellem den termodynamiske teori og den beslægtede elektrokemi, og hvordan disse teoretiske rammer kan bidrage til en forståelse af hvilke kemiske reaktioner der kan fungere som energikilder for levende organismer, og hvordan termodynamikkens begreb ”fri energi” kan forklare jordbundskemiske og biokemiske reaktioners retning og fundamentale biologiske lovmæssigheder. Laboratorieforsøget introducerer elektrokemiske målinger (Måling af reduktionspotential, Nernts ligning) og atomspektroskopi (ICP-OES) i et forsøg om planters næringsstofoptag og omfatter desuden reagensglasforsøg om kompleks-ioner og oxidation af metalioner.

Case 5 er fokuseret på biokemiske molekyler og organiske miljøgifte. Med udgangspunkt i case 2 udvides kendskabet til biokemiske funktionelle grupper og organiske forbindelser, herunder de biokemiske forbindelsers funktion og eksempler på kemiske egenskaber der karakteriserer miljøgifte. Den termodynamiske og elektrokemiske teori som forklaringsmodel fra case 4 føres videre til bakteriecelleniveau. Laboratorieforsøget giver en basal introduktion til organisk stofidentifikation og funktionelle gruppers kemi.

Målbeskrivelse

Kurset skal give de nødvendige jordbundskemiske, biokemiske og miljøkemiske forudsætninger for at kunne vurdere simple kemiske analyseresultater og forstå og diskutere kemiske processer og problemstillinger der relaterer sig til cellebiologi, fysiologi og biokemi samt et forvaltnings-, forædlings- og jordbrugsperspektiv på gødning, jord, vand, planter og naturprodukter. Læringsmål der kan indgå i eksamensdel uden hjælpemidler er markeret med ”(U)”.

Viden: Efter at have gennemført kurset forventes den studerende at kunne

- redegøre overordnet for kemiske og biologiske aspekter af de fem emner behandlet i case-form: struktur og funktion af biologisk relevante N-, P- og C-forbindelser og deres reaktioner (herunder både uorganiske forbindelser og centrale biokemiske molekyler som triglycerider, aminosyrer, proteiner og DNA), jord som kemisk/biokemisk system og udvalgte miljøgifte (U).

- redegøre for grundlæggende kemiske teorier, love og begreber og eksempler på deres biologiske betydning inden for kursets jordbunds-, miljø- og biokemiske emneområder: atomer, kemisk binding, egenskaber og struktur af naturens almindeligste stoffer, kemiske reaktioner, kemisk ligevægt, og sammenhænge mellem kemisk ligevægt og energi (herunder elektrokemi og udvalgte aspekter af basal termodynamik).

- redegøre for basale aspekter af udvalgte moderne miljø- og naturproduktkemiske analysemetoder (gaskromatografi, massespektrometri, atom-emmisions-spektroskopi, UV-spektroskopi af molekyler).
- redegøre kvalitativt for atomers struktur, interaktion med lys, analysekemiske genkendelse, og tendens til kemisk binding (U).
- redegøre for opbygningen af det periodiske system (U).

- redegøre for makronæringsstoffer og deres placering i det periodiske system (U).

- redegøre for mikronæringsstoffer og deres placering i det periodiske system.
- genkende (dvs. angive navn for) (U), redegøre for og kende biologiske eksempler på basale typer af kemiske reaktioner i naturressourcers kemi (syre-base, redox, dissociering, hydrolyse-kondensation, addition, substitution, elimination)
- genkende (U), redegøre for og kende biologiske eksempler på de grundlæggende typer af kemisk binding og intermolekylære kræfter.
- genkende (U), redegøre for og kende biologisk betydning af økologisk vigtige uorganiske forbindelser af silicium, kulstof, fosfor, nitrogen og svovl jvf. udleveret liste.
- genkende (U) og redegøre for simple kulbrinter.
- genkende (U), redegøre for og kende biologiske eksempler på de almindeligste biokemiske funktionelle grupper og deres basale reaktioner (alkohol, ether, aldehyd, keton, carboxylsyre, ester, amin, amid).

- Redegøre for eksempler på strukturelementer i organiske forbindelser der kan medføre miljøkemiske problemer.
- genkende (U) og redegøre for udvalgte biomolekyler, deres struktur og funktion jvf. udleveret liste.

Færdigheder: Efter at have gennemført kurset forventes den studerende at kunne
- forudsige grundstoffers basale kemiske egenskaber ud fra placering i det periodiske system (U).
- opskrive reaktionsligning for opløsning af almindelige salte i vand (U)
- forudsige opløselighed af simple organiske forbindelser i vand og fedt (U) og bruge denne information til at forudsige miljøkemiske egenskaber.
- udføre simple beregninger af stofmængder, koncentrationer og masser (U).

- Beregne og forklare forskellen på generelle og monoisotopiske molekylmasser.
- opskrive netto-ionligninger for uorganiske reaktioner (U).
- udføre simple støkiometriske beregninger (U).
- regne med enheder (U).
- ud fra systematisk navn opskrive strukturformel for simple organiske molekyler og omvendt (alkaner, alkener, alkoholer, aldehyder, ketoner, carboxylsyrer) (U).
- ud fra systematisk navn opskrive sumformel for simple molekyler, ioner og salte og skelne mellem ioniske og molekylære forbindelser (U).
- tegne organiske molekyler som structural formula, condensed structural formula og carbon skeleton formula (U)
- tegne og begrunde Lewis-strukturer (defineret som structural formula med angivelse af lone pairs) for uorganiske og organiske molekyler og ioner (U).

- Foreslå miljøkemiske egenskaber for organiske forbindelser på baggrund af strukturformel.

- arbejde nøjagtigt og sikkert i et kemisk laboratorium.
- udføre simple eksperimenter relateret til miljø-, jordbunds- og naturstofkemi og vurdere måleusikkerhed.
- forudsige opløselighed (tungtopløselig eller letopløselig) af udvalgte salte i vand.
- bestemme oxidationstrin for atomer i simple ioner og molekyler.
- afstemme kemiske reaktioner (incl. afstemning af redox-reaktioner vha. oxidationstrin).
- beregne pH ud fra koncentrationer af specifikke syrer og evt. konjugerede baser.
- generelt beregne ligevægtskoncentrationer ud fra ligevægtskonstanter, f.eks. vedrørende opløselighed.
- forudsige reaktioners retning ud fra ligevægtskonstanter og koncentrationer.
- beregne fri energi fra ligevægtskonstant eller cellepotential og omvendt.
- forudsige redox-reaktioner mellem specifikke ioner og metaller ud fra standardpotentialer og koncentrationer.
- beregne fotonenergi fra bølgelængde og omvendt.
- anvende og i begrænset omfang kombinere definitioner og formler fra kursets emneområder.
- oversætte biologisk kemi skrevet som tekst til kemiske reaktionsskemaer.
- benytte kemisk terminologi til beskrivelse og forklaring af kemiske reaktioner med biologisk relevans.

Kompetencer: Efter at have gennemført kurset forventes den studerende at kunne
- analysere et simpelt kemisk, miljøkemisk, jordbundskemisk eller biokemisk spørgsmål skrevet som tekst og omsætte det til en ligning, et reaktionsskema eller lignende.
- relatere elementær viden om kemi, jordbundskemi, miljøkemi og biokemi til biologiske og økologiske problemstillinger.
- rapportere om databehandling og fortolkning for simple miljøkemiske, jordbundskemiske og naturstofkemiske eksperimenter.

Tilmelding


Som meritstuderende - klik her!

Som enkeltfags-studerende (efter- og videreuddannelse) - klik her!

Uddannelse

Bacheloruddannelsen i naturressourser

Studienævn

Studienævn for Naturressourcer og Miljø

Kursustype

Enkeltfag dagtimer (tompladsordning)

Underviser

Niels Agerbirk, Christian Bukh, Søren Husted, Peter Holm m. fl.

Varighed

1 blok

Skemagruppe

A (tirs 8-12 + tors 8-17) og C
---- SKEMA LINK ----

Undervisningsform

Hovedtrækkene af kursets pensum gennemgås i forelæsninger som forudsætter hjemmeforberedelse og suppleres med teoretiske øvelser med opgaveregning og omfattende vejledning samt værkstedstimer med gruppearbejde med mere begrænset vejledning. De fem cases introduceres i slutningen af den foregående uge, og består af koordinerede forelæsninger, teoretiske øvelser, laboratorieøvelser og værkstedstimer til arbejdet med casen, således at den studerende i hver case veksler mellem overordnede problemstillinger, introduktion til fundamentale begrebsapparater, detaljeret arbejde med konkrete eksempler, og skriftlig rapportering indeholdende både specifikke problemer og generelle essays. Den obligatoriske case-rapport omfatter en laboratoriejournal med tilhørende opgaver, nogle eksamens-lignende opgaver og et essay om casens overordnede emne. Laboratorieundervisningen er obligatorisk og omfatter hjemmeforberedelse, gennemførelse af de praktiske øvelser og rapportering i fortrykte rapportskemaer som del af den ligeledes obligatoriske case-rapport. Laboratorie-øvelser og case-rapporter udføres i små hold.

Kapacitet

110

Undervisningssprog

Dansk

Undervisningsmateriale

Nivaldo J. Tro: Chemistry – a molecular approach. 3rd edition, 2014, Pearson Prentice Hall, New Jersey.

Udleverede pdf-kompendier: Cases til Naturressourcers Kemi (1-5).

Udleveret liste over udenads-stofkendskab.

Arbejdsbelastning

Kategori Timer
Forelæsninger 24
Praktiske øvelser 21
Teoretiske øvelser 24
Studiegrupper 24
Eksamen 4
Forberedelse 109
Total 206

Eksamen

Prøveform

Skriftlig prøve, 4 timer med opsyn.
Heraf først op til 2 timer og 15 min uden hjælpemidler, resten af tiden med hjælpemidler.
Vægtning: Første halvdel af eksamen tæller som 60% og anden del som 40% af den samlede eksamen.

Hjælpemidler

Skriftlige hjælpemidler tilladt

Dog er hjælpemidler kun tilladt under anden del af eksamen.

Bedømmelsesform

7-trins skala

Kriterier for bedømmelse

Eksamen består af et bredt udvalg af spørgsmål der afspejler målbeskrivelsen, og karakteren afspejler en helhedsvurdering af besvarelsens kvalitet jvf. karakterskalaens definitioner.

Censurform

Ingen ekstern censur
1 intern bedømmer

Eksamensperiode

blok 1

Reeksamen

Hvis der er ti eller færre tilmeldte til reeksamen kan eksamensformen blive ændret til mundtlig eksamen uden forberedelse, hvorved alle kursusmål forventes kendt udenad til en hvis grad afhængig af målets kompleksitet. Der kan kun undtagelsesvist og delvis dispenseres for krav om gennemførte øvelser og godkendte rapporter. Studerende der ikke opfylder kravene skal derfor som udgangspunkt følge kurset igen. Dispensation kan indebære udvidet pensum (rapporter).

Mere information om kurset
Er du BA- eller KA-studerende?
Er du bachelor- eller kandidat-studerende, så find dette kursus i kursusbasen for studerende:

Kursusinformation for indskrevne studerende