Testplan Module Grondslagen van de chemie ( )

Transcriptie

1 Testplan Module Grondslagen van de chemie ( ) Module informatie Docenten Onderdelen EC/ gewicht Tibor Kudernac (module coördinator) Louis Winnubst Piet Dijkstra Mark Hempenius Wim Verboom Jasper de Jong (contact) Tibor Kudernac (coördinator) Pepe Veugelers Jelle van der Meulen Wim Verboom Nathalie Katsonis (coördinator) Module beschrijving Grondslagen van de chemie (theorie) Math A Math B1 Grondslagen van de chemie (praktijk) Grondslagen van de chemie (project) 6 EC 1.5 EC 2.5 EC 2.5 EC 2.5 EC In deze module staat het begrijpen en uitvoeren van reacties aan moleculen en polymeren centraal. Gegeven de structuur van atomen en moleculen is de reactiviteit van een molecuul te voorspellen. Om dit inzicht te leren zijn verschillende, nieuwe vaardigheden nodig. Bij Grondslagen van de chemie (theorie) gaat het om het herkennen van de relevante aspecten en principes, het vertalen van brutomolecuulformules in structuren en reactiviteit, uitwerking tot een kritische beoordeling en voorspelling van reactieverloop aan de hand van algemene mechanismen. Het opdoen van wiskundige vaardigheden is onlosmakelijk verbonden met de vorming van ingenieurs. Differentiëren en integreren van functies zijn nodig bij allerlei transportverschijnselen (stof, warmte, etc) die veranderen in de tijd, integreren is nodig bij de berekening van gemiddelden over tijd en (1, 2 of 3 dimensionale) ruimte. Deze wiskundige operaties alsmede differentiaalvergelijkingen, bewijsvoering en logica worden behandeld in Logica en Calculus (Math A en B1) en zal een goede basis vormen voor vervolgmodules. Onontbeerlijk aan de dagelijkse praktijk van een scheikundig ingenieur is zelf in staat te zijn om moleculen en polymeren te synthetiseren en hun zuiverheid te analyseren. Bij Grondslagen van de chemie (Praktijk) zal aan de hand van een aantal voorschriften reactiehandelingen van de organische chemie worden eigen gemaakt. Hieraan voorafgaand worden algemeen scheikundige experimenteer vaardigheden doorlopen zoals veiligheidsmanagement, werken met standaard meetapparatuur, bepalen van en omgaan met meetonnauwkeurigheid. Bij grotere onderzoeks- of ontwerpvraagstukken, zoals het verklaren van een materiaalkeuze of het ontwerpen van een materiaal voor een bepaalde functie beredeneerd vanuit de chemische structuur van het materiaal, komen aspecten van experimenteren uitvoeriger aan bod, en wordt samenwerking in een team belangrijk. Bij het Grondslagen van de chemie (Project) gaat het om het (in groepsverband) vinden en kritisch beoordelen van literatuur, vertalen van de vraagstelling naar een experimenteerplan (inclusief taakverdeling en fasering) en het maken van een eindpresentatie in de vorm van een verslag en een demonstratie. 1

2 Module inhoud Inleiding in de structuur en reactiviteit van moleculen: 1) Elektronische structuur en de covalente binding 2) Zuren en basen 3) Nomenclatuur en eigenschappen van moleculen 4) Structuur en inleiding reactiviteit alkenen 5) Stereochemie van moleculen 6) Delokalisatie van elektronen en effect op stabiliteit en reactiviteit 7) Substitutie en eliminatie reacties van alkyl halides 8) Inleiding op organometaalverbindingen 9) Reacties aan carbonzuren en derivaten 10) Inleiding polymerisatiereacties 11) Reacties aan benzenen en derivaten Inleiding in praktische vaardigheden 1) Adequaat voorbereiden van proeven met inachtneming van veiligheids- en milieuaspecten 2) Inleiding in nauwkeurigheidsanalyse van bepalingen. 3) Synthetiseren van organische verbindingen. 4) Zuiveren van mengsels van organische stoffen 5) Karakteriseren van organische verbindingen met eerder genoemde analysetechnieken 6) Wetenschappelijk rapporteren van organisch chemische experimenten 7) Projectmatig werken en effectief communiceren Module leerdoelen Learning Objective weighing Na de module heeft/kan de student 1) inzicht in de relatie tussen structuur en reactiviteit van moleculen en kan de 10% student reactiviteit van organische moleculen voorspellen op basis van electronegativiteit, Lewis structuur en elektronenverdeling. 2) reactiemechanismen opstellen en rationaliseren; vlot omspringen met begrippen als elektrofiel, nucleofiel, resonantie, aciditeit en basiciteit; begrippen kine- 15% tiek, mechanisme en selectiviteit van organische reacties aan elkaar relateren en accuraat reactievergelijkingen opstellen 3) inzicht in polymerisatie types 10% 4) omgaan met standaard lab. apparatuur en organische reacties uitvoeren 10% 5) kennis gemaakt met basistechnieken voor het zuiveren en karakteriseren van 10% organische verbindingen 7) geleerd om heeft projectmatig leren werken en te communiceren over feiten, 20% bevindingen en activiteiten. 8) differentiaal vergelijkingen opstellen en oplossen 10% 9) formele, logisch consistente bewijsvoering uitvoeren 15% 2

3 Toetsschema Moduleniveau Osiris-niveau Onderdeel-niveau kwartiel onderwerp min. cijfer onderwerp min. cijfer weegfactor onderwerp min. cijfer wijze toetsen van weegfactor Structuren 25% K1 Chemie 6 Grondslagen van de Chemie theorie en project Grondslagen van de Chemie praktijk Math A1 en B1 5,5 58% 5,5 17% 5,0 25% Essentiële reacties I en Polymeren Essentiële reacties II Project 5,5 Inleidend Practicum Organisch preparatief practicum Logica A1 Math B1 Case-study Geen min. Geen min. alles gedaan Case = pass Geen min. Veiligheid Foutenleer / Matlab Basisvaardigheden Syntheses Toets 25% 25% Rapport 50% 25% Ind. eind-presentatie 50% Toets Opdrachten 50% Opdrachten Rapporten 50% Weging volgens test plan Minimale eisen module: Bepaling eindcijfer Math A en B1: zie testplan van dit onderdeel. Zie verder in tabel onder minimum cijfer Indien voldaan aan minimale eisen, kan er een eindcijfer worden bepaald. Modulecijfer = afgerond Eindcijfer Eindcijfer = 0.58 Grondslagen Chemie [theorie + project] Grondslagen Chemie [praktijk] Math [A1 + B1] - Chemie: Er is 1 schriftelijke herkansing voor gehele stof toetsen 1 en 2 en 1 schriftelijke herkansing voor toets 3. Het hoogste cijfer geldt. - Practicum: aanvullingen mogelijk in overleg met practicumleiding. - Project: geen reparatie mogelijk. - Math [A+B1]: Herkansing over hele stof in week 10. Het hoogste cijfer geldt. Wanneer bij een module alle resultaten van toetsen en de herkansingen bekend zijn, wordt een module-beoordelingsvergadering gehouden (Regels Examencommissie art. 8 lid 1a). Na het advies van de module-beoordelingsvergadering stelt de module-examinator vast welke studenten geslaagd zijn, welke gezakt zijn en welke studenten in aanmerking komen voor een reparatie buiten de module. Een student kan alleen in aanmerking komen voor deze reparatie indien hij/zij: o door 1 toets te herkansen de module met een voldoende kan afronden, en o aan alle voorgaande kansen voor die toets heeft deelgenomen, en o bij minstens 1 van de toetsgelegenheden minstens een 3,0 heeft gehaald. Bij bijzondere omstandigheden zoals ziekte kan hiervan worden afgeweken. De student dient deze bijzondere omstandigheden te melden bij de studieadviseur. 3

4 De docenten behouden het recht een reparatie vorm te geven afwijkend van de toetsen bij de reguliere herkansingen. De communicatie daarover zal tijdig plaatsvinden aan de deelnemende studenten. Toets momenten nr Week Assessment 36 1 Veiligheidstoets Opdrachten veiligheid en milieu 37 2 Math A Diagnostische toets Opdrachten Foutenleer/Matlab 38 3 Math A Diagnostische toets Math A Toets Opdrachten Basisvaardigheden 39 4 Toets 1 Grondslagen van de chemie Opdrachten Basisvaardigheden Math B1 Diagnostische toets Organisch preparatief rapport 1 Toets 2 Grondslagen van de chemie 42 7 Math B1 Diagnostische toets 43 8 Math B1 Diagnostische toets Math B1 Toets 44 9 Math A + B Casus assessment Organisch preparatief rapport 2 Project Experimenteel rapport Toets 3 Grondslagen van de chemie Project Eindpresentatie Reparatie toets 1 en 2 Grondslagen van de chemie Reparatie toets wiskunde Reparatie toets 3 Grondslagen van de chemie Inschrijving voor module door student zelf. Hiermee is voor alle onderdelen van de module ingeschreven. 4

5 Test plan Grondslagen van de chemie (theorie) Leerdoelen Toetsvorm Niveau gewicht heeft inzicht in de relatie tussen Toets 1, 2, 3 Weten/Toepassen 20 structuur en reactiviteit van moleculen (herkennen, schatten, oplossen) kan reactiviteit van organische moleculen voorspellen op basis van electronegativiteit, Lewis structuur en elektronenverdeling kan reactiemechanismen opstellen en rationaliseren kan vlot omspringen met begrippen als elektrofiel, nucleofiel, resonantie, aciditeit en basiciteit kan begrippen kinetiek, mechanisme en selectiviteit van organische reacties aan elkaar relateren Toets 1, 2, 3 Toets 2, 3 Toets 2, 3 Toets 2, 3 Weten/Analyseren (classificeren, concluderen Toepassen/Synthetiseren (samenstellen, afleiden, problemen oplossen) Analyseren/Evalueren (fouten opsporen, kritisch doorlichten) Toepassen/Synthetiseren (samenstellen, afleiden, problemen oplossen) deeltoetsen conform studiehandleiding. 5

6 Assessment plan Logics and Calculus Mathematics A Euclides : Educational Targets Mathematics B1 Leibniz : Educational Targets Learning objectives Way of ssessment clearly express formulations Diagnostic test - work with elementary properties of sets Written test and logic - construct elementary proofs using basic techniques - work with elementary properties of functions and combinatorics work with vectors and elementary properties of functions, especially with the rules of differentiability - apply elementary vector operations - calculate dot product and cross product - apply elementary properties of functions - calculate derivatives using differentation rules and the derivatives of elementary functions solve constant-coeficient linear differential equations andwork with complex numbers - solve homogeneous equations using the characteristic equation - solve first and second order equations using the method of undetermined coefficients - solve initial / boundary value problems - plot (sets of) complex numbers in the plane - calculate absolute value and argument of a complex number to - express the complex number in polar form - apply the complex arithmetric operations - find roots of a complex number and solve binomial equations Diagnostic test Written test Diagnostic test Written test Niveau weight Apply 40% apply 20% Apply, problem solving 30% 6

7 Testplan Grondslagen van de chemie (praktijk) Toetsvorm Niveau Weging Een eenvoudig natuurwetenschappelijk probleem kunnen analyseren en vertalen naar onderzoeksvragen en een foutenanalyse kunnen opstellen Een natuurwetenschappelijk onderzoek systematisch kunnen opzetten en uitvoeren en vastleggen in een (voor)gestructureerd journaal. Meetrapport Meetrapport Probleem oplossen, toepassen Probleem oplossen, toepassen 20% 20% 7

8 Experimentele vaardigheden hebben zoals het gebruik van meetapparatuur, het omgaan met apparatuur documentatie, het gebruik van een computer voor de besturing van de opstelling of het verzamelen van meetgegevens. Veilig en milieubewust kunnen werken. De meetresultaten bij een natuurwetenschappelijk experiment kunnen verwerken en interpreteren, en daar conclusies uit kunnen trekken. Bij een natuurwetenschappelijk experiment een foutenanalyse en foutenverwerking kunnen maken. Meetresultaten kunnen verwerken m.b.v. Matlab. De veiligheids- en milieurisico s kennen van het werken op een chemisch of natuurkundig laboratorium en weten hoe er mee om te gaan. kan organische reacties uitvoeren meetrap- Observatie, port Meetrapport Opdrachten Toepassen 20% Probleem oplossen, toepassen Weten, inzien, toepassen 20% 10% Opdrachten Toepassen 10% Toets Observatie en rapport Rapport Rapport Rapport Weten Toepassen Toepassen Toepassen Toepassen Moet voldoende zijn Moet voldoende zijn heeft kennis van het zuiveren en karakteriseren van organische verbindingen. kan relatie leggen met de theorie behandeld tijdens het organisch chemisch college heeft kennis genomen van volgende analysetechnieken: GC-MS; H-NMR, FT-IR, UV-vis, TLC Moet voldoende zijn Moet voldoende zijn Moet voldoende zijn 8

9 Test plan Grondslagen van de chemie Project Leerdoel Toetsvorm Niveau Gewicht De theoretische kennis toepassen in een complexe(re) vraagstelling Rapport, Eindpresentatie Weten, toepassen, inzien. 10% Een vraagstelling vertalen naar Rapport Probleem oplossen 10% een experimenteerplan en toepas- sen, analyse. Zelfstandig ontbrekende kennis Rapport Inzien 10% aanvullen Experimenten uitvoeren die een Rapport Analyse, toepassen, 10% antwoord geven op de vraagstellinthetiseren syn- Resultaten uit experiment analy- Rapport Inzien, ana- 10% seren en beoordelen t.a.v. projectmatig werken een planning maken, effectief vergaderen, en samenwerken in een team Een verslag maken van een project De resultaten demonstreren De student heeft kennis van beschikbare bronnen, regels rondom plagiaat en bronvermelding en de student heeft een kritische houding t.a.v. literatuur Observatie projectbijeenkomsten (onderdeel eindpresentatie) lyse, synthese Toepassen 10% Rapport. Toepassen 10% Eindpresentatie (optioneel Synthese 20% film) Rapport Weten 10% The final mark for the ST-K1 Project is the average of two marks that you will obtain based on two deliverables in the course of the Project. Deliverable one is the report containing theoretical background and the experiment that you will design, execute and analyse. This mark will be based on the evaluation form and will be a collective mark, i.e. it will be the same for the whole group. The maximal length for the report is 5 pages. The second deliverable is the final Power point presentation. This mark will be an individual mark, based on the evaluation form. A panel will be evaluating your performance. The panel consist of a few tutors (not only yours), and other teachers involved in the chemistry module. 9

10 Study materials - Boek o Bruice Organic Chemistry, 8/E plus: Study Guide and Solutions Manual, Global Edition, 8/E 2017, Pearson, ISBN-13: o Shrivers-Atkins 6th Edition o o Thomas Calculus, Early Transcendentals Kramers-Pals, H., I. van het Leven, Veiligheid in het Laboratorium, 5e druk. ISBN: , ISBN13: Algemene Practicum Handleiding ST (734) - Handouts and assignments on Blackboard Appendices available on Blackboard - Studiehandleiding Grondslagen van de chemie theorie - Evaluatie formulieren Grondslagen van de chemie project 10