Materialkemi I
I Materialkemi I får du lära dig om den atomära uppbyggnaden hos några viktiga materialgrupper, såsom metaller, salter, keramiska material, glas och porösa material. Du får även lära dig om hur dessa material framställs och hur deras egenskaper ligger till grund för användningen inom dagens och framtidens teknologiska tillämpningar.
%20Materialkemi%20I.jpg)
Materialkemi I behandlar kemin av fasta material och deras fysikaliska egenskaper. Kursen introducerar symmetri och kristallstrukturer som grundläggande principer för materialens uppbyggnad, med fokus på metaller och legeringar, salter och keramer. Därefter behandlas hur atomernas arrangemang i kristallstrukturen ger upphov till karakteristiska elektroniska strukturer, vilka tillsammans med defekter i kristallstrukturen styr materialens fysikaliska egenskaper, såsom bandgap, magnetism, elektrisk konduktivitet och jonledning. Andra egenskaper, exempelvis dielektriska egenskaper hos keramer och förmågan av porösa material att adsorbera gaser, är nära kopplade till kristallstrukturen. De senare illustreras med exempel som zeoliter och metallorganiska ramverksmaterial (MOF).
Kursen behandlar även kemiska reaktioner och fasomvandlingar mellan fasta ämnen samt olika metoder för materialframställning. Råvarorna för de materialgrupper som behandlas i kursen utgörs av metaller och mineral, vars utvinning aktualiserar frågor om gruvdrift och en hållbar råvaruförsörjning.
Slutligen introduceras viktiga karakteriseringstekniker för kristallina material, bland annat röntgendiffraktion för strukturbestämning samt elektronmikroskopiska metoder för analys av morfologi och kemisk sammansättning.
Kursen består av föreläsningar och laborationer. Laborationerna anknyter till kursens materialgrupper och ger praktisk erfarenhet av såväl materialframställning som karakterisering.
Moduler:
Teori (5 hp)
De tematiska områdena är: (1) Uppbyggnad och beskrivning av kristallina material och deras elektronstrukur; (2) Karakterisering av kristallina material genom röntgendiffraktion och elektronmikroskopi; (3) Syntes, reaktioner och fasrelationer; (4) presentation av materialklasser (metaller, keramer, salter, porösa material) och deras karakteristiska egenskaper.
Laborationer (2,5 hp)
Laborationsdelen är projektbaserad och integrerar materialsyntes med materialkarakterisering. Exempel på projektteman är jämförelse av olika porösa material med avseende på deras gasadsorptions- eller jonbytesfrömåga, etablering av bandgapsvariabiliteten av halvledare i diamandstrukturfamiljen och etablering och jämförelse av magnetiska egenskaper hos metaller och keramiska material. Studenterna arbetar med moderna experimentella metoder för att undersöka materialens struktur, egenskaper och funktion. Resultaten diskuteras och presenteras vid kursens seminarier.
Examination
Examination av teoridelen sker genom skriftligt prov (90 % av kursbetyget) samt skriftlig och muntlig redovisning av seminarie- och övningsuppgifter (10 % av kursbetyget).
Examination av laborationsdelen sker genom skriftliga rapporter. För att bli godkänd på kursen krävs närvaro vid samtliga laborationer, och laborationsrapporterna ska färdigställas inom angiven tidsram.
Examinator
Ulrich Häussermann, ulrich.haussermann@su.se
(1) “Inorganic Chemistry”, 8th edition, 2025. Mark Weller, et al.: Chapters 4 (The structures and energetics of simple solids) and 25 (Advanced solid state chemistry: structures, compounds, and electronic properties).
(2) “Understanding Solids – the science of materials”, Richard Tilly 2021 (e-book)
(3) “Materials Chemistry” 4th Edition, Bradley D. Fahlman, Nature Springer 2023.
- Utdelat föreläsningsmaterial
- Kompletterande läsmaterial vid behov
Kursansvarig: Ulrich Häusermann, ulrich.haussermann@su.se
