الغازات والكيمياء الكهربائية

في هذه الدورة، يستكشف الطلاب المبادئ الأساسية التي تحكم سلوك الغازات والمفاهيم الجوهرية في الكيمياء الكهربائية. تبدأ الدورة بمقدمة عن الخصائص الأساسية للغازات، مع التركيز على الخصائص القابلة للقياس مثل الضغط والحجم ودرجة الحرارة. ثم يطبّق الطلاب قوانين الغازات الرئيسة—قانون بويل، وقانون شارل، وقانون أفوجادرو—لفهم العلاقات بين هذه المتغيرات وحل المسائل باستخدام قانون الغاز المثالي. كما تتناول الدورة قانون دالتون للضغوط الجزئية وتطبيقاته في العالم الحقيقي، إلى جانب إجراء حسابات تتعلق بالكتلة المولية للغازات. ويتعرّف الطلاب أيضاً إلى الحالات التي ينحرف فيها سلوك الغازات عن النموذج المثالي تحت ظروف معينة، وكيفية تفسير هذه الانحرافات عند تحليل البيانات أو إجراء الحسابات. في الجزء الثاني من الدورة، ينتقل التركيز إلى تفاعلات الأكسدة والاختزال والكيمياء الكهربائية. يدرس الطلاب أساسيات تفاعلات الأكسدة والاختزال، بما في ذلك تحديد ما يحدث من أكسدة وما يحدث من اختزال، وتمييز العوامل المؤكسِدة والعوامل المختزِلة، وموازنة معادلات الأكسدة والاختزال في الأوساط الحمضية والقاعدية. ثم يستكشفون الخلايا الكهروكيميائية، وخاصة الخلايا الجلفانية، من خلال التعرف إلى مكوّناتها الأساسية وكيفية حساب جهد الخلية باستخدام جهود الاختزال القياسية وتحديد عفوية التفاعل. وأخيراً، يربط الطلاب بين جهد الخلية وطاقة غيبس الحرة للتنبؤ بالعفوية، ويستخدمون معادلة نرنست لتحليل الظروف غير القياسية.

• فهم قوانين الغازات وسلوكها: وصف خصائص الغازات وتطبيق قوانين الغازات (بويل وشارل وأفوجادرو وقانون الغاز المثالي) لحل مسائل تتعلق بالضغط والحجم ودرجة الحرارة وكمية المادة.
• تحليل مخاليط الغازات والسلوك غير المثالي: حساب الضغوط الجزئية باستخدام قانون دالتون وتقييم الظروف التي تنحرف فيها الغازات عن السلوك المثالي.
• إتقان تفاعلات الأكسدة والاختزال: تعريف الأكسدة والاختزال، وتحديد العوامل المؤكسِدة والمختزِلة، وموازنة تفاعلات الأكسدة والاختزال في المحاليل الحمضية والقاعدية.
• استكشاف الخلايا الكهروكيميائية: تحديد المكوّنات الأساسية للخلايا الجلفانية، وحساب جهد الخلية باستخدام جهود الاختزال القياسية، وتحديد عفوية التفاعل.
• تطبيق مبادئ الكيمياء الكهربائية: ربط جهد الخلية بطاقة غيبس الحرة للتنبؤ بالعفوية، واستخدام معادلة نرنست لتحليل الظروف غير القياسية.

• CHEM-421: الأسس في الديناميكا الحرارية
• CHEM-422: العناصر والمواد الكيميائية والتفاعلات
• CHEM-423: المركبات العضوية