Schroedinger's Equation
DS-Universe
Hydrogen Spectrum
molecule

ΒΙΟΛ-151 – Φυσικοχημεία

Στόχος του μαθήματος είναι η μελέτη των φυσικών φαινομένων που παρατηρούνται σε χημικά συστήματα, αποσκοπώντας στην εξοικείωση των φοιτητών με τις θεμελιώδεις αρχές της θερμοδυναμικής, της κβαντομηχανικής θεωρίας καθώς και της μοριακής φασματοσκοπίας με εφαρμογές όσον αφορά στη δομή και λειτουργία βιολογικών συστημάτων. Το μάθημα αποβλέπει στο να αναπτύξει την κριτική σκέψη των φοιτητών και να δημιουργήσει τις βάσεις για μία αποτελεσματική / δημιουργική παρακολούθηση μαθημάτων κορμού και επιλογής των επόμενων εξαμήνων. Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος οι φοιτητές αναμένεται να είναι σε θέση:

• Να κατανοούν τους θερμοδυναμικούς νόμους, τις έννοιες της εντροπίας, ενθαλπίας και ενέργειας Gibbs δίνοντας έμφαση σε εφαρμογές που αφορούν βιολογικά συστήματα.

• Να εξηγούν και να ερμηνεύουν τη δομή και τις ιδιότητες βιολογικών μορίων με όρους της κβαντομηχανικής θεωρίας.

• Να γνωρίζουν τις θεμελιώδεις φυσικές αρχές και τις εφαρμογές βασικών φασματοσκοπικών τεχνικών στη βιολογία.

ΔΙΑΛΕΞΕΙΣ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Άτομα, ιόντα, μόρια, είδη δεσμών, δεσμοί υδρογόνου, δομές κατά Λιούις, καταστάσεις της ύλης, ενέργεια, διατήρηση της ενέργειας, ηλεκτρομαγνητικό φάσμα, κατανομή Maxwell-Boltzmann

(Δεξί click > “Αποθήκευση ως”
για κατέβασμα αρχείου)

Ο ΠΡΩΤΟΣ ΝΟΜΟΣ

Είδη συστημάτων, ενδόθερμες και εξώθερμες αντιδράσεις, έργο, θερμότητα, ισόθερμη εκτόνωση τέλειου αερίου, εσωτερική ενέργεια, θερμοχωρητικότητα υπό σταθερό όγκο ή πίεση, πρώτος θερμοδυναμικός νόμος, ενθαλπία, είδη θερμιδομέτρων, μεταβολές ενθαλπίας για φυσικές διεργασίες και καύση, ενθαλπία δεσμού, νόμος Hess, πρότυπη ενθαλπία, νόμος Kirchoff

(Δεξί click > “Αποθήκευση ως”
για κατέβασμα αρχείου)

Ο ΔΕΥΤΕΡΟΣ ΝΟΜΟΣ

Αυθόρμητες και μη αυθόρμητες μεταβολές, εντροπία, δεύτερος θερμοδυναμικός νόμος, μεταβολή εντροπίας κατά τη θέρμανση, μεταβολή εντροπίας κατά την αλλαγή φάσης, μεταβολή εντροπίας στο περιβάλλον, τρίτος θερμοδυναμικός νόμος, μοριακή ερμηνεία του δεύτερου θερμοδυναμικού νόμου, σχέση Boltzmann, πρότυπη εντροπία αντίδρασης, ενέργεια Gibbs, υδρόφοβη αλληλεπίδραση, πρότυπη ενέργεια Gibbs αντίδρασης

(Δεξί click > “Αποθήκευση ως”
για κατέβασμα αρχείου)

Μετασχηματισμοί Ουσιών

ΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΦΑΣΕΩΝ

Μεταβολές φάσης, μεταβολή ενέργειας Gibbs με την πίεση και τη θερμοκρασία, διαγράμματα φάσεων, κανόνας των φάσεων, τάση ατμών, θερμική ανάλυση, εξίσωση Clausius, εξίσωση Clausius-Clapeyron, υπερκρίσιμο ρευστό, διάγραμμα φάσεων νερού, μεταπτώσεις βιολογικών μορίων, θερμοδυναμική περιγραφή μιγμάτων, χημικό δυναμικό ιδανικού αερίου, χημικό δυναμικό διαλύτη και διαλυμένης ουσίας σε ένα διάλυμα, νόμος Raoult, νόμος Henry, θερμοδυναμικές μεταβολές κατά τη διάλυση ουσίας, προσθετικές ιδιότητες, ωσμωτική πίεση, εξίσωση van’t Hoff, βιολογική σημασία της ώσμωσης

(Δεξί click > “Αποθήκευση ως”
για κατέβασμα αρχείου)

ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΙΟΝΤΩΝ

Ιόντα σε διάλυμα, μέσος συντελεστής ενεργότητας, θεωρία Debye – Hückel (οριακός και εκτεταμένος νόμος), παθητική μεταφορά, διάχυση, ώσμωση, υποβοηθούμενη διάχυση, ενεργητική μεταφορά, αντλίες ιόντων, αντλία Na-K, ηλεκτροχημική βαθμίδωση, δυναμικό ισορροπίας, εξίσωση Nerst, ενέργεια Gibbs μεταφοράς ιόντος μέσω μεμβράνης, εξίσωση Goldman 

(Δεξί click > “Αποθήκευση ως”
για κατέβασμα αρχείου)

Ατομική Δομή

ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΚΑΙ ΚΒΑΝΤΩΣΗ

Παραδοχές κλάσσικής φυσικής, φασματοσκοπικές μεταβάσεις, κυματοσωματιδιακός δυϊσμός, φωτοηλεκτρικό φαινόμενο, πείραμα Davisson-Germer, σχέση de Broglie, εξίσωση Schrödinger, ερμηνεία κυματοσυνάρτησης κατά Born, αρχής αβεβαιότητας Heisenberg, σωματίδιο σε μονοδιάστατο κουτί, φαινόμενο σήραγγας, κίνηση σε δύο διαστάσεις, σωματίδιο σε δακτύλιο, σωματίδιο σε σφαίρα, αρμονικός ταλαντωτής, άτομο υδρογόνου, υδρογονοειδή άτομα, ατομικά τροχιακά υδρογόνου, κανόνες επιλογής φασματοσκοπικών μεταβάσεων, spin, απαγορευτική αρχή Pauli, πολυηλεκτρονιακά άτομα, κανόνας Hund, ατομικές ακτίνες, ενέργεια ιοντισμού, ηλεκτρονιοσυγγένεια

(Δεξί click > “Αποθήκευση ως”
για κατέβασμα αρχείου)

Μοριακή Δομή

Ο ΧΗΜΙΚΟΣ ΔΕΣΜΟΣ

Θεωρία μοριακών τροχιακών, δεσμικά και αντιδεσμικά τροχιακά, συμμετρία αναστροφής, ολοκλήρωμα αλληλεπικάλυψης, αλληλεπικάλυψη τροχιακών s,p,d,  διαγράμματα μοριακών τροχιακών, τάξη δεσμού, τροχιακά μορίων οξυγόνου, φθορίου, βρωμίου, ηλεκτραρνητικότητα, ετεροπυρηνικά μόρια, το μόριο του νερού, οι ιδιότητες του νερού, δεσμός υδρογόνου, το μόριο της αμμωνίας, υβριδισμός τροχιακών, απλές εφαρμογές υβριδικών τροχιακών

(Δεξί click > “Αποθήκευση ως”
για κατέβασμα αρχείου)

ΜΑΚΡΟΜΟΡΙΑ ΚΑΙ ΑΥΤΟΣΥΝΑΡΜΟΛΟΓΗΣΗ

Καθίζηση, φυγόκεντρος δύναμη, σχετική φυγόκεντρος δύναμη, συντελεστής καθίζησης, διάταξη υπερφυγοκέντρησης, ισορροπία καθίζησης, φασματοσκοπία μάζας MALDI-TOF, σκέδαση ακτινοβολίας λέιζερ, λόγος Rayleigh, δομικός παράγοντας, παραγωγή ακτίνων Χ, φάσμα ακτίνων Χ, ακτινοβολία πέδησης, χαρακτηριστική ακτινοβολία, περίθλαση, μοναδιαία κυψελίδα, τύποι μοναδιαίων κυψελίδων, κρυσταλλικά επίπεδα και δείκτες Miller, Νόμος Bragg, η δομή του DNA μέσω κρυσταλλογραφικών μετρήσεων, μερικά φορτία, ηλεκτρική διπολική ροπή, πολικά και μη πολικά μόρια, αλληλεπιδράσεις μεταξύ διπόλων, επαγόμενες διπολικές ροπές, αλληλεπιδράσεις διασποράς, δυναμικό Lennard-Jones (12,6), ολική ενέργεια στερεοδιαμόρφωσης πρωτεϊνών, τύποι DNA, στοίβαγμα βάσεων   

(Δεξί click > “Αποθήκευση ως”
για κατέβασμα αρχείου)

ΟΠΤΙΚΗ ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΑ

Φασματοσκοπία εκπομπής, απορρόφησης και Raman, είδη φασματοφωτομέτρων, απόδειξη νόμου Beer-Lambert, προσδιορισμός συγκεντρώσεων μέσω απορρόφησης, ισοσβεστικό μήκος κύματος, αρμονικός ταλαντωτής, μοριακό δυναμικό Morse, δονητικές μεταβάσεις, κανονικοί τρόποι δόνησης, δονητικό φάσμα διοξειδίου του άνθρακα και νερού, διάγραμμα Jablonski για σκέδαση Raman, ερμηνεία φασμάτων Raman, φθορισμός, μετατόπιση Stokes, διάγραμμα Jablonski φθορισμού, φθορισμός και φωσφορισμός, μικροσκοπία φθορισμού

(Δεξί click > “Αποθήκευση ως”
για κατέβασμα αρχείου)

ΜΑΓΝΗΤΙΚΟΣ ΣΥΝΤΟΝΙΣΜΟΣ NMR

Κανόνες πρόβλεψης ολικού πυρηνικού spin, μαγνητική ροπή, μακροσκοπική μαγνήτιση, προσανατολισμοί spins με εφαρμογή εξωτερικού μαγνητικού πεδίου, συχνότητα μετάπτωσης Larmor, χρόνος αποκατάστασης spin-πλέγματος T1, χρόνος αποκατάστασης spin-spin T2, σήμα ελεύθερης απόσβεσης επαγωγής, τυπική διάταξη φασματόμετρου NMR, μαγνητική τομογραφία, σταθερά θωράκισης, χημική μετατόπιση, κλίμακα δ, βαθμωτή σύζευξη, ολοκλήρωση σήματος NMR, παραδείγματα υπολογισμών τυπικών παραμέτρων στο NMR

(Δεξί click > “Αποθήκευση ως”
για κατέβασμα αρχείου)