Konu özeti

  • 5.111 Kimya Biliminin İlkeleri (Sonbahar 2008)


    Seviye: 
    Lisans

    Eğitmenler: 
    Prof. Catherine Drennan
    Dr. Elizabeth Vogel Taylor 

    Çevirmen:

    Prof. Dr. Nurcan Karacan
    Kimyasal bir reaksiyonda her basamaktaki potansiyel enerjiyi gösteren resim(MIT OCW'nun katkılarıyla)




    Dersin Özellikleri

    Ders Videoları
    Altyazılar/Transkriptler
    Ders Notları
    Sınavlar ve çözümleri
     

    Dersin Tanımı

    Bu ders, biyolojik, inorganik ve organik moleküllerin kimyasına bir giriş yapmakta. Dersin vurgusu; atomik ve moleküler elektronik yapılar, termodinamik, asit-baz ve redoks dengeleri, kimyasal kinetik ve katalizin temel prensipleri üzerinedir. 

    5.111 dersinde kimya ve biyoloji arasındaki bağlantıyı aydınlatmak için biyoloji, tıp ve MIT araştırmalarından örnekler kullanılmıştır. Biyoloji ile ilgili örnekler.
     

    Atıflar

    Bu dersteki biyoloji ile ilgili örneklerin geliştirilmesi ve uygulanması, Prof. Catherine L. Drennan’a verilen bir “HHMI Profesör Hibesi “ yardımıyla yapılmıştır.

    • Ders İzlencesi

      Course Meeting Times

      Lectures: 3 sessions / week, 1 hour / session

      Recitations: 2 sessions / week, 1 hour / session

      Textbooks

      Amazon logo Atkins, Peter, and Loretta Jones. Chemical Principles: The Quest for Insight. 4th ed. New York, NY: W.H. Freeman and Company, 2007. ISBN: 9781429209656.

      Amazon logo Krenos, John. Chemical Principles: The Quest for Insight/Student Study Guide and Solutions Manual. 4th ed. New York, NY: W.H. Freeman and Company, 2007. ISBN: 9781429200998. (Amazon logo Bundled set. ISBN: 9781429212595.)

      Lecture Notes

      Lecture notes (with blanks) are provided for each lecture. Students are expected to follow along during the lecture in order to fill in the blanks in the notes.

      Grading

      Grades will be based on a total of 750 points.

      ACTIVITIESPOINTS
      Three one-hour exams (3 x 100 points)300
      Three-hour final exam300
      Problem sets100
      Attendance and in-class "quizzes"50

      Homework

      There will be 10 problem sets assigned during the semester. Assignments will be graded, and will be worth a total of 100 points of your final grade. The problem sets are not included in these course materials.

      Exams

      There will be three hour-long exams during the semester and a three-hour-long final exam. All exams are closed-book and closed-notes. Most required equations and a periodic table will be provided.

      Biology Topics

      In an effort to illuminate connections between chemistry and biology and spark students' excitement for chemistry, we incorporate frequent biology-related examples into the lectures. These in-class examples range from two to ten minutes, designed to succinctly introduce biological connections without sacrificing any chemistry content in the curriculum.

      A list of the biology-, medicine-, and MIT research-related examples used in 5.111 is provided in  Biology-Related Examples.

      Significant Figures

      Rules for scientific notation and significant figures are available in the back of the textbook in Appendix 1, pages A5-A6. You are also responsible for knowing the following SI prefixes: n (nano, 10-9), µ (micro, 10-6), m (milli, 10-3), c (centi, 10-2), and k (kilo, 103)

      Clicker Questions

      We will use classroom response devices during lectures to take attendance, enable feedback, and facilitate occasional in-class quizzes. We have outlined the following points to help clarify the class policies regarding clicker use.

      Why are we using clickers?

      1. Clickers give us additional feedback on whether the class as a whole understands a given concept or when our explanations need to be expanded or clarified. This enables us to gauge the understanding of the entire class and adjust our lessons accordingly.
      2. Clickers also provide you as a student feedback on how well you understand the material and how fast you are able to solve problems. For example, if you are able to solve the homework problems but run out of time on in-class slicker questions, it is a good indication that you will be pinched for time on the exam and may need to work through more practice problems to increase your speed.
      3. We feel it is appropriate to reward the many students that consistently come to class and participate. In addition, because we take attendance we feel more comfortable posting lecture notes online.

      Answering in-class clicker questions

      1. Apart from announced in-class quiz questions, you will not be graded on whether you answer clicker questions correctly.
      2. For routine clicker questions, you are encouraged to attempt the question on your own, but you are certainly allowed to quietly discuss the problem with your neighbor. For announced quiz questions, any talking or sharing answers in considered cheating.

      Calendar

      The calendar below provides information on the course's lecture (L) and exam (E) sessions.

      SES #TOPICSKEY DATES
      L1The importance of chemical principles 
      L2Discovery of electron and nucleus, need for quantum mechanics 
      L3Wave-particle duality of light 
      L4Wave-particle duality of matter, Schrödinger equation 
      L5Hydrogen atom energy levelsProblem set 1 due
      L6Hydrogen atom wavefunctions (orbitals) 
      L7p-orbitals 
      L8Multielectron atoms and electron configurationsProblem set 2 due
      L9Periodic trends 
      L10Periodic trends continued; Covalent bondsProblem set 3 due
      L11Lewis structures 
      E1Exam 1 covering lectures 1-9 
      L12Exceptions to Lewis structure rules; Ionic bonds 
      L13Polar covalent bonds; VSEPR theory 
      L14Molecular orbital theory 
      L15Valence bond theory and hybridizationProblem set 4 due
      L16Determining hybridization in complex molecules; Thermochemistry and bond energies/bond enthalpies 
      L17Entropy and disorderProblem set 5 due
      L18Free energy and control of spontaneity 
      E2Exam 2 covering lectures 10-16 
      L19Chemical equilibrium 
      L20Le Chatelier's principle and applications to blood-oxygen levels 
      L21Acid-base equilibrium: Is MIT water safe to drink? 
      L22Chemical and biological buffersProblem set 6 due
      L23Acid-base titrations 
      L24Balancing oxidation/reduction equations 
      L25Electrochemical cellsProblem set 7 due
      L26Chemical and biological oxidation/reduction reactions 
      L27Transition metals and the treatment of lead poisoningProblem set 8 due
      L28Crystal field theory 
      E3Exam 3 covering lectures 17-26 
      L29Metals in biology 
      L30Magnetism and spectrochemical theory 
      L31Rate lawsProblem set 9 due
      L32Nuclear chemistry and elementary reactions 
      L33Reaction mechanism 
      L34Temperature and kineticsProblem set 10 due
      L35Enzyme catalysis 
      L36Biochemistry 
      E4Final exam covering lecture 1-36 

      • Okumalar ve Ders Notları

        İçinde boşluğu olan ders notları her ders için bulunmaktadır. Öğrencilerin gerekli notları bu boşluklara gerekli yerlerde doldurmaları beklenmektedir. 

        Dersin Kitabından Okumalar:
         Atkins, Peter, ve Loretta Jones. Chemical Principles: The Quest for Insight. 4th ed. New York, NY: W.H. Freeman ve Company, 2007. ISBN: 9781429209656. 

        İlk oturum için belirlenmiş okuma, siz derse gelmeden önce bilmeniz gereken konuların genel bir tekrarıdır. Derste bu konular tartışılmayacak. 

        Ayrıca, ilk ders için herhangi bir ders notu dağıtılmayacaktır. Bu oturum, sınıfın yapısı ve beklentilere ayrılmıştır.

        OTURUM #KONULAROKUMALARDERS NOTLARI
        L1Kimyasal ilkelerin ÖnemiÜnite A.1
        Ünite B.3-B.4
        Ünite C-H
        Ünite L-M
        (PDF)
        L2Elektron ve çekirdeğin keşfi, Kuantum Mekaniğine ihtiyaçÜnite A.2-A.3
        Ünite B.1-B.2
        Ünite 1.1
        (PDF)
        L3Işığın dalga-parçacık ikilemiÜnite 1.2 ve 1.4(PDF)
        L4Maddenin dalga-parçacık ikilemiÜnite 1.5-1.6(PDF)
        L5Hidrojen atomu ve enerji seviyeleriÜnite 1.3, 1.7 9b eşitliğine kadar, ve 1.8(PDF)
        L6Hidrojen atomu dalga fonksiyonları (yörüngeler)Ünite 1.9(PDF)
        L7p-yörüngeleriÜnite 1.10-1.11(PDF)
        L8Birden fazla elektronlu atomlar ve elektron yapılarıÜnite 1.12-1.13(PDF)
        L9Periyodik yatkınlıklarÜnite 1.14-1.18, ve 1.20(PDF)
        L10Periyodik yatkınlıklar devam; Kovalent BağlarÜnite 2.5-2.6, ve 2.14-2.16(PDF)
        L11Lewis YapılarıÜnite 2.7-2.8(PDF)
        L12Lewis yapılarının istisnaları; İyonik BağlarÜnite 2.3 ve 2.9-2.12

        (PDF)

        L13Kutupsal kovalent bağlar; VSEPR teorisiÜnite 3.1-3.2(PDF)
        L14Moleküler yörünge teorisiÜnite 3.8-3.11(PDF)
        L15Valans Bağı teorisi ve hibritleşmeÜnite 3.4-3.7(PDF)
        L16Karmaşık moleküllerde hibritleşmenin belirlenmesi, termokimya ve bağ enerjileri/bağ entalpileriÜnite 6.13, 6.15-6.18, ve 6.20(PDF)
        L17Entropi ve düzensizlikÜnite 7.1-7.2, 7.8, 7.12-7.13, ve 7.15(PDF)
        L18Serbest enerji ve Kendiliğinden KontrolÜnite 7.16(PDF)
        L19Kimyasal dengeÜnite 9.0-9.9(PDF)
        L20Le Chatelier'in ilkesi ve kan oksijen düzeylerindeki uygulamalarıÜnite 9.10-9.13(PDF)
        L21Asit-baz dengesi: MIT'de su içmek güvenli mi?Ünite 10(PDF)
        L22Kimyasal ve biyolojik tamponlarÜnite 10 ve 11(PDF)
        L23Asit-baz titrasyonlarıÜnite 11(PDF)
        L24Oksitlenmenin dengelenmesi/Eşitlikleri azaltmaÜnite 12(PDF)
        L25Elektrokimyasal hücrelerÜnite 12(PDF)
        L26Kimyasal ve biyolojik oksitlenme/eşitliklerin azaltılmasıÜnite 12(PDF)
        L27Geçiş metalleri ve kurşun zehirlenmesipp. 669-681(PDF)
        L28Kristal alan teorisipp. 681-683(PDF)
        L29Biyolojide metallerpp. 631-637(PDF)
        L30Mıknatıslanma ve spektrokimyasal teoriÜnite 16(PDF)
        L31Oran KurallarıÜnite 13.1-13.5(PDF)
        L32Nükleer kimya ve basit reaksiyonlarıpp. 498-501 ve 660-664(PDF)
        L33Reaksiyon mekanizmasıpp. 549-552(PDF)
        L34Sıcaklık ve KinetikÜnite 13.11-13.13(PDF)
        L35Enzim KataliziÜnite 13.14-13.15(PDF)
        L36Biyokimya (PDF)

        • Ders 1: Kimyasal İlkelerin Önemi

          • Ders 2: Elektron ve Çekirdeğin Keşfi

            • Ders 3: Işığın Dalga-Parçacık İkilemi

              • Ders 4: Maddenin Dalga-Parçacık İkilemi

                • Ders 5: Hidrojen Atomu ve Enerji Seviyeleri

                  • Ders 6: Hidrojen Atomu ve Enerji Seviyeleri

                    • Ders 8: Birden Fazla Elektronlu Atomlar ve Elektron Yapıları

                      • Ders 9: Periyodik Yatkınlıklar

                        • Ders 12: İyonik Bağları

                          • Ders 13: Kutupsal Kovalent Bağlar; VSEPR Teorisi

                            • Ders 14: Moleküler Yörünge Teorisi

                              • Ders 15: Valans Bağı Teorisi ve Hibritleşme

                                • Ders 17: Entropi ve Düzensizlik

                                  • Ders 18: Serbest Enerji ve Kendiliğinden Kontrol

                                    • Ders 20: Le Chatelier’in İlkesi

                                      • Ders 22: Kimyasal ve Biyolojik Tamponlar

                                        • Ders 23: Asit-Baz Titrasyonları

                                          • Ders 24: Redoks Eşitliklerinin Dengelenmesi

                                            • Ders 25: Elektrokimyasal Hücreler

                                              • Ders 26: Kimyasal ve Biyolojik Redoks Reaksiyonları

                                                • Ders 27: Geçiş Metalleri

                                                  • Ders 28: Kristal Alan Teorisi

                                                    • Ders 29: Biyolojide Metaller

                                                      • Ders 30: Mıknatıslanma ve Spektrokimyasal Teorisi

                                                        • Ders 32: Nükleer Kimya ve Basit Reaksiyonları

                                                          • Ders 33: Reaksiyon Mekanizması

                                                            • Ders 34: Sıcaklık ve Kinetik