Markmið: Að kynna nemendum aðferðir og grundvallarlögmál aflfræði, stöðufræði og bylgjufræði til þeirrar hlítar að þeir geti beitt þeim við lausn dæma. Námskeiðinu er m.a. ætlað að vera undirstaða í þessum greinum fyrir frekara nám í verkfræði.

Námsefni: Hugtök, einingar, tölur, víddir. Vigrar. Gangfræði. Hreyfifræði agna, tregða, kraftar og lögmál Newtons. Núningur. Vinna og orka og varðveisla orkunnar. Skriðþungi, árekstrar. Agnakerfi, massamiðja. Snúningur stjarfhlutar. Hverfiþungi og hverfitregða. Stöðufræði. Þyngd. Storka og straumefni, jafna Bernoullis. Sveiflur: Hreinar, deyfðar og þvingaðar. Bylgjur. Hljóð.

Verklegt: Gerðar eru 3 verklegar æfingar þar sem viðfangsefnin eru einkum sótt í aflfræði og áhersla lögð á að kynna nemendum verklag við gagnasöfnun og úrvinnslu gagna.  Nemendur skila vinnubókum fyrir verklegu æfingarnar og fá einkunn.

Athugið að kennslubókin er aðgengileg nemendum í gegnum Canvas án endurgjalds.

Einingar til BS-prófs gilda aðeins fyrir annaðhvort REI201G  Stærðfræði og reiknifræði eða STÆ107G Línuleg algebra.

Fjallað er um undirstöðuatriði línulegar algebru yfir rauntölurnar.

Viðfangsefni: Línuleg jöfnuhneppi,fylkjareikningur, Gauss-Jordan aðferð.  Vigurrúm og hlutrúm þeirra.  Línulega óháð hlutmengi, grunnar og vídd.  Línulegar varpanir, myndrúm og kjarni.  Depilfargfeldið, lengd og horn.  Rúmmál í margvíðu hnitarúmi og krossfeldi í þrívíðu.  Flatneskjur, stikaframsetning og fólgin framsetning.  Hornrétt ofanvörp og einingaréttir grunnar.  Aðferð Grams og Schmidts.  Ákveður og andhverfur fylkja.  Eigingildi, eiginvigrar og hornalínugerningur.

Þetta er grunnnámskeið um stærðfræðigreiningu í einni breytistærð. Æskilegur undirbúningur er að nemendur hafi lokið námskeiðum á framhaldsskólastigi sem fjalla um algebru, rúmfræði, hornaföll, diffrun og heildun. Námskeiðið leggur grunn að skilningi á greinum á borð við náttúrufræði, verkfræði, hagfræði og tölvunarfræði. Umfjöllunarefni námskeiðsins eru meðal annars:

• Rauntölur.
• Markgildi og samfelld föll.
• Deildanleg föll, reglur um afleiður, hærri afleiður, hagnýtingar deildareiknings (útgildisverkefni, línuleg nálgun).
• Torræð föll.
• Meðalgildissetning, setningar l'Hôpitals og Taylors.
• Heildun, ákveðin heildi og reiknireglur fyrir þau, stofnföll, óeiginleg heildi.
• Undirstöðusetning stærðfræðigreiningarinnar.
• Hagnýtingar heildareiknings: Bogalengd, flatarmál, rúmmál, þungamiðjur.
• Venjulegar afleiðujöfnur: fyrsta stigs línulegar diffurjöfnur, annars stigs línulegar diffurjöfnur með fastastuðlum.
• Runur og raðir, samleitnipróf.
• Veldaraðir, Taylor-raðir.

Grundvallarhugtök atómkenningarinnar; atóm sameindir og jónir. Hlutföll í efnahvörfum. Efnafræði vatnslausna; sýru/basa- oxunar/afoxunar- og fellihvörf. Eiginleikar lofttegunda. Varmafræði; vermi, frjáls Gibbs orka, óreiða. Hraðafræði; hraði og leiðir efnahvarfa. Rafefnafræði og varmafræði rafkera. Efnajafnvægi; sýru/basa jafnvægi leysnimargfeldi og myndunarfasti girðitengja. Eðliseiginleikar lausna.

Námsmat: Sjá nánar í kaflanum um námsmat.

Mólrúmmál loftkenndra efna, Efnafræðileg varmafræði,Vermi hvarfa og lögmál Hess, hraði efnahvarfa, niðurbrot vetnisperoxíðs, Le Chatelier, ákvörðun jafnvægisfasta með ljósgleypnimælingum, ákvörðun jónunarfasta sýru.

Skyldumæting er í öryggisfyrirlestur í fyrstu kennsluvikunni.

Í námskeiðinu er notað forritunarmálið Python, sem nýtist vel í vísindalegri forritun. Kennd eru grunnatriði forritunar, svo sem rökvirkjar og lykkjur. Einnig er kennt að teikna upp myndir í einni vídd, tveimur víddum og þremur, taka inn gögn og breyta þeim, summur reiknaðar, og reikna í línulegri algebru (vigra og fylkjareikningur).

Námskeiðið byrjar í 6. viku misserisins og kennslan fer fram á 9 vikum.

Prófið í námskeiðinu er skriflegt og fer fram við tölvu, en auk þess er gefin 40% hluteinkunn fyrir skilaverkefni sem lögð eru fyrir á misserinu.

Kennt er samanlagt í 8 vikur samhliða Eðlisfræði 2V (yfir 11 vikna tímabil). Markmið: Að kynna nemendum aðferðir og grundvallarlögmál rafsegulfræði og ljósfræði. Námsefni: Hleðsla og rafsvið. Lögmál Gauss. Rafmætti. Þéttar og rafsvarar. Rafstraumur og viðnám. Segulsvið. Lögmál Ampères og Faradays. Span. Jöfnur Maxwells. Rafsegulbylgjur. Endurkast og ljósbrot. Linsur og speglar. Bylgjuljósfræði. Verklegt: Gerðar eru tvær tilraunir í ljósfræði.

Efnagreining er sú grein efnafræðinnar sem fjallar um aðferðir til að greina efni og efnablöndur, bæði magnbundið og þáttbundið. Notkun efnagreiningar er því mjög víða, m.a. við gæðaeftirlit í matvæla-, snyrtivöru- og lyfjageiranum, við mælingar á mengandi efnum í andrúmslofti og við réttarvísindi.

Í upphafi námskeiðsins eru rifjuð upp undirstöðuatriði úr almennri efnafræði sem nemendur þurfa að hafa góð tök á.  Farið verður yfir ýmis efnajafnvægi í vatnslausnum og flóknari kerfi þar sem tvö eða fleiri efnajafnvægi eru til staðar. Jafnframt verður skoðað hvaða áhrif jónir og styrkur þeirra hefur á efnajafnvægi, svokallaðir virknireikningar. Nemendur kynnast klassískum greiningaraðferðum sem byggjast á títrun, fellihvörfum, oxunar/afoxunarhvörfum, rafgreiningu og flókamyndun.

Farið er í inngang að rafefnafræði, markspennumælingar og rafmassamælingar.

Námskeiðið fjallar um uppbyggingu lotukerfisins og lotubundna eiginleika frumefnanna.  Farið er yfir náttúrulegt form frumefnanna, einangrun hreinna frumefna og algeng efnahvörf þeirra. Bygging atómsins er kennd sem undirstaða efnaeiginleika frumefnanna og efnahvarfa þeirra. Farið er í kenningar Bohrs um vetnisatómið og nýrri kenningar til nútíma sýn á atómbyggingu. Farið er yfir rafeindaskipan frumefnanna, og myndun efnatengja. Gildistengjakenningin (valence bond theory), fráhrindikraftar gildisrafeindapara (VSEPR) og byggingu sameinda. Farið er í sameindasvigrúmakenninguna (molecular orbital theory). Farið er í málmvinnslu og málmblendi, eiginleika málmlíkja og málmleysingja. Kynnt verður efnafræði hliðarmálmanna (Coordination chemistry), leysni, jafnvægi og girðitengi þeirra við jónir og rafeindagjafa. Farið er yfir kjarnaklofnun, kjarnahvörf og geislavirkni.

Í námskeiðinu er fengist við stærðfræðigreiningu falla af mörgum breytistærðum. Helstu hugtök sem koma vip sögu eru:

Opin mengi og lokuð. Varpanir, markgildi og samfelldni. Deildanlegar varpanir, hlutafleiður og keðjuregla. Jacobi-fylki. Stiglar og stefnuafleiður. Blandaðar hlutafleiður. Ferlar. Vigursvið og streymi. Sívalningshnit og kúluhnit. Taylor-margliður. Útgildi og flokkun stöðupunkta. Skilyrt útgildi. Fólgin föll og staðbundnar andhverfur. Ferilheildi, stofnföll. Heildun falla af tveimur breytistærðum. Óeiginleg heildi. Setning Greens. Einfaldlega samanhangandi svæði. Breytuskipti í tvöföldu heildi. Margföld heildi. Breytuskipti í margföldu heildi. Heildun á flötum. Flatarheildi vigursviðs. Setningar Stokes og Gauss.

Stöðlun á pípettu, magngreining á Ni í stáli, kalsíum í mjólk og natríum í vatni og víni. Magngreining á ediksýru og vetnisperoxíði með títrun, greining á óþekktri amínósýru með spennutítrun og tvíþáttagreinig á lausn bæði með títrun og ljósmælingu. Magngreining á flúoríði í tannkremi og tei. 

Grundvallarhugtök í líkindafræði og tölfræði, stærðfræðileg undirstaða þeirra og beiting með tölfræðihugbúnaðinum R. 

• Líkindi, slembistærðir og væntigildi þeirra
• Mikilvægar líkindadreifingar
• Úrtök, lýsistærðir og úrtaksdreifing lýsistærða
• Metlar og öryggisbil
• Hugmyndafræði tilgátuprófa
• Mikilvæg tilgátupróf
• Línuleg aðhvarfsgreining

Meginmarkmið þessa námskeiðs er að kynna nemendum undirstöðuatriði varðandi efnatengi og lögun sameinda. Aðaláhersla verður lögð á að nota samhverfu og grúpufræði við að byggja upp sameindasvigrúm einfaldra sameinda og jóna. VSEPR og VB aðferðir verða einnig notaðar til að bera saman tengi í sameindum og byggingu þeirra.  Bygging kristallaðra efna. Eiginleikar málma og jónefna. Gefin er hluteinkunn fyrir námskeiðið og er vægi hennar 20% af heildareinkunn. Frammistaða hvers stúdents á tveimur hlutprófum á önninni skapar hluteinkunn hans (hennar).

Grunnhugtök og stærðfræðilegar aðferðir í varmafræði, lögmál varmafræðinnar, varmafræðileg mætti, Maxwell vensl, jafnvægi, fasabreytingar, tölfræðileg varmafræði, kjörgas og raungas sameinda, eðlisvarmi, slembigangur og sveim, Bose og Fermi kjörgös.

Allt skriflegt efni er á ensku. Námskeiðið er kennt í 14 vikur.

Lífræn efnafræði kemur við víðs vegar í lífinu okkar, bæði í lífheiminum okkar og í framleiðslu á hinum ýmsu vörum sem við notum dagsdaglega. Lífræn efnafræði kemur einnig fyrir í mörgum öðrum fögum, svo sem lífefnafræði, lyfjafræði, matvælafræði, og læknisfræði. Skilningur á lífrænu efnafræðinni getur hjálpað við að dýpka skilning okkar á framleiðsluferlum í efna- og matvælaiðnaði, ýmsum lífefnafræðiferlum, og virknihátt lyfja og framleiðslu þeirra.

Í þessu námskeiði verður farið yfir grunnatriði lífrænnar efnafræði. Farið verður yfir hina ýmsu virknihópa, helstu eiginleika þeirra og hvarfgirni með sérstakri áherslu á  alkana, alkena, alkyna, alkýl halíða, og arómata. Einnig verður farið yfir rúmefnafræðileg atriði og efnagreiningar lífrænna efna með NMR, IR og MS.

Í þessu námskeiði er fjallað um undirstöðuatriði skammtafræðinnar.

Aðdragandi skammtafræðinnar. Jafna Schrödingers, líkindatúlkun bylgjufallsins, stöðlun, skriðþungi og óvissulögmál, sístæð ástönd, einvíð skammtakerfi. Jafna Schrödingers í kúluhnitum, vetnisfrumeindin, hverfiþungi og spuni. Eins agnir og einsetulögmál Paulis. Tvístiga kerfi, útgeislun og ísog. 

Mörg þeirra efna sem við notum í okkar daglega lífi (plast, lyf, lím o.fl.) eru framleidd fyrir tilstilli lífrænnar efnafræði. Lyfjaiðnaðurinn er gott dæmi þar sem nauðsynlegt er að geta smíðað rétt efni, einangrað/hreinsað þau og borið kennsl á hvort rétt efni hafi verið smíðað.

Í þessu námskeiði munu nemendur fá þjálfun í helstu aðferðunum sem notaðar eru í verklegri lífrænni efnafræði og nýtist í efnaiðnaði. Einnig munu nemendur öðlast þjálfun í greiningu á niðurstöðum og skrifum á vísindalegum skýrslum.

Stærðargráðureikningur, kvarðasambönd og einingareikningar. Gerð grafa með matplotlib forritasafninu. Tvinntölur, sveiflur og Fourier-raðir. Aflfræði og tímaafleiður vigra. Hreyfing í agnar í pólhnitum. Afleiður, keðjureglan og ástandsföll. Stigsvið, vigursvið og tengls við rafsegulfræði. Setning Stokes, sundurleitnissetninging og lögmál Maxwells. Áhersla er lögð á hagnýtingar og lausnir verkefna.

Námskeiðið er verklegt námskeið með vikulegum tveggja tíma stoðfyrirlestrum.  Þar verða undirstöðuatriði efnagreiningaraðferðanna kynnt svo og uppbygging, efnisval og notkun tækjabúnaðar.  Stoðfyrirlestrar eru hluti af verklegum æfingum og því er mætingaskylda í þá.

Kynntar verða almennar aðferðir í efnagreiningum sem byggja á hagnýtingu efna- og eðliseiginleika efna og víxlverkun eðliseiginleika efna við rafsegulsviðið.  Einnig verða kynntar skiljuaðferðir (chromatographic methods) til að greina efnablöndur í sundur, svo hægt sé að einangra hrein efni og bera kennsl á þau.  Námskeiðið tekur aðallega mið af  greiningu á lífrænum efnasamböndum.

Mæliaðferðirnar sem verða kynntar eru: litrófsmælingar á útfjólubláa og sýnilega sviðinu, atómgleypni, flúrljómun og titringsróf á innrauða sviðinu.  Kjarnarófsmælingar (NMR), massagreiningar og hagnýting röntgengeisla til byggingargreiningar.  Skiljuaðferðir (chromatographic methods): s.s. gasskilja og háþrýstivökvaskilja til þáttbundinna og magnbundinna greininga. Samtengd notkun mismunandi tækja/aðferða til greininga á óþekktum efnablöndum (GC, FT-IR, NMR og GC-MS).  

Nemendur vinna vinnubók og skila skýrslu úr einni æfingu ásamt vinnubókinni.

Stoðfyrirlestar: 2 tímar í viku.
10 verklegar æfingar: vinnubók og skýrsla.
Þriggja tíma skriflegt próf úr verklegu:

Í verklegum æfingum verður fengist við nýsmíði lífrænna efna og efnagreiningu.

Verklegar æfingar: Kaloríuinnihald efna skv. brennsluvarmamælingum. Fasalínurit og eiming vökvablandna. Jafnvægi efnahvarfa og leysni skv. leiðnimælingum. Hraði efnahvarfa (styrkáhrif og ákvörðun hraðafasta). Lausnavarmamælingar. Jónalausnir. Gufuþrýstingur og gufunarvarmi. Seigjumælingar. Litrófsgreining lífrænna litarefna. Jafnvægi efnahvarfa litrófsgreiningu. Flúrljómun mísellulausna. Kjarnrófsmælingar (NMR.)

Athugið tímar í námskeiðunum geta verið bæði á mánudögum og föstudagseftirmiðdögum. 

Í námskeiðiðinu er farið í gegnum verklegar æfingar í þáttbundinni greiningu. Viðfangsefnin eru katjónir úr fyrsta, öðrum, þriðja og fjórða flokki sem og valdar anjónir. Stoðfyrirlestrar eru með æfingunum.

Í fyrri helmingi námskeiðsins fara nemendur í almenna jónagreiningu á vatnslausnum og ákvarða óþekktar jónir í lausnum. Í seinni hluta námskeiðsins fá nemendur raunveruleg sýni til greiningar.

Nemendur vinna vinnubók  fyrir tíma og samhliða verklegu vinnunni í tímanum og skila henni til kennara í lok tímans.

Einkunn verður gefin fyrir námskeiðið og samanstendur hún af hluteinkunnum fyrir vinnubók, einkunn frá kennara og niðurstöðu úr munnlegu prófi sem haldið verður í lok námskeiðs.

Stuðst verður við bókina: Qualitative Analysis and the Property of Ions in aqueous solutions, 2. útgáfa, eftir Slowinski og Masterton.

Í þessu námskeiði verður fjallað ítarlega um efni sem tilheyra efnaflokkum arómatískra efnasambanda (kafli 16), alkohóla og fenóla (kafli 17), etera og epoxíða (kafli 18), þíóla og súlfíða (kafli 18), aldehýða og ketóna (kafli 19), karboxýlsýra og nítríla (kafli 20), karboxýlsýruafleiða (kafli 21), karbonynsambanda (kafli 22 og 23), auk amína og einfaldra heteróhringsambanda (kafli 24). Í gegnum fyrirlestra, dæmatíma, heimadæmi, og kaflapróf, verður lögð áhersla á hvarfganga, efnahvörf, hvarfsemi, hvarfgirni, og efnasmíðar ofangreindra efnaflokka.

Í námskeiðinu verður stuðst við WebAssign (stafrænn vettvangur heimanáms). Nemendur verða að kaupa aðgang (nánari upplýsingar verða á heimasíðu námskeiðsins).

Bókin Organic Chemistry er aðgengileg án kostnaðar í gegnum openstax.org:
https://openstax.org/details/books/organic-chemistry

Fyrirlestrar: Ágrip af efnafræði frumefna í aðalflokkum lotukerfisins. Efnafræði hliðarmálma m.t.t. tengja, byggingar, seguleiginleika og rafeindaörvana. Gefin er hluteinkunn fyrir námskeiðið og er vægi hennar 25% af heildareinkunn. Frammistaða hvers stúdents á tveimur hlutprófum á önninni skapar hluteinkunn hans (hennar).

Aðferðir til að reikna út og spá fyrir um eiginleika efna og hraða efnahvarfa. Kennt verður á hugbúnað sem gerir nemendum kleift að setja upp og framkvæma útreikninga á ýmsum lífrænum og ólífrænum sameindum og túlkun á reikniniðurstöðum til að efla innsæi og þekkingu á efnafræði.

Meðal þeirra aðferða sem kynntar verða til að reikna út dreifingu rafeinda eru Hartree-Fock, þéttnifellafræði, og truflunarreikningar (MP2) og gerð grein fyrir ýmsu sem þarf að huga að í slíkum reikningum svo sem vali á grunnföllum og gæði nálgana. Farið verður í grundvallarhugtök efnafræðinnar þar með sameindasvigrúm, fylgni rafeinda
og eðli efnatengja. Meðal aðferða sem kynntar verða til að reikna út lögun sameinda og færslu atóma eru lágmörkunaraðferðir, klassískir ferlar, titringsháttagreining, Monte Carlo og virkjunarástandskenningin.

Verklegar æfingar sem fela í sér tölvureikninga.

Verklegar æfingar tengdar litrófsgreiningum, fasajafnvægi og hraðafræði. Eiming tveggja vökva til að finna azetrópupunkt, notkun á leifturlitrófsgreiningu til að ákvarða hraða efnahvarfa og notkun litrófsgreiningar til að ákvarða eiginleika sameinda, svo sem gleypniróf lífrænna litarefna og tvíatóma gassameinda.

Lágmarkseinkunnar er krafist bæði í hluteinkunn fyrir verklegar æfingar og í prófseinkunn.

Nemendum er gefinn kostur á að vinna að sérverkefni í efnafræði, eftir því sem aðstæður leyfa, skv. reglum námsbrautar í efnafræði. Verkefnið er unnið undir umsjón tveggja manna og skal a.m.k. annar þeirra tilheyra námsbraut í efnafræði. Námsbrautarformaður þarf að samþykkja verkefni og leiðbeinendur fyrir skráningu í BS verkefni. Verkefninu lýkur með samningu ritgerðar, sem metin er til einkunnar af umsjónarmönnum.

Upplýsingar um skiladaga má finna hér: UGLA - Skiladagar

Nánari upplýsingar um BS-verkefni í efnafræði.

Sameindabygging, orkuskipan og hraðafræði skv. litrófsgreiningum:

1. Gleypni, flúrljómun, Raman litróf, ljósjónun, Laser-litrófsgreining, Mössbauer greining og Röntgengreining. Kjarnarófsgreiningar (CW og FT NMR); víxlverkanir milli kjarna, hliðranir kjarna, kæliróf, slökunartímar, tvívíddar-NMR. Rafeindaspuni (EPR).

2. Hvarfslóð og hvarfgangur efnahvarfa ákvarðaður með litrófsmælingum og sameindabunum. Femtosekundu litrófsgreiningar.

3. Ljósefnafræði: stýring efnahvarfa með ljómun; ljósefnaferli háloftanna og geimefnafræði.

Kynntar verða ýmsar litrófsaðferðir í formi æfinga og/eða sýnikennslu. Áhersla er lögð á tölvuúrvinnslu mæligagna og túlkanir með hermilíkönum.

Nemendum er gefinn kostur á að vinna að sérverkefni í efnafræði, eftir því sem aðstæður leyfa, skv. reglum námsbrautar í efnafræði. Verkefnið er unnið undir umsjón tveggja manna og skal a.m.k. annar þeirra tilheyra námsbraut í efnafræði. Námsbrautarformaður þarf að samþykkja verkefni og leiðbeinendur fyrir skráningu í BS verkefni. Verkefninu lýkur með samningu ritgerðar, sem metin er til einkunnar af umsjónarmönnum.

Upplýsingar um skiladaga má finna hér: UGLA - Skiladagar

Nánari upplýsingar um BS-verkefni í efnafræði.

Í námskeiðinu verður fjallað um nýrri aðferðir sem beitt er við efnasmíði lífrænna efnasambanda og leitast við að byggja kerfisbundið upp þekkingu til að fjalla um nútímalegar lífrænar efnasmíðar. Byggt verður ofan á þá þekkingu sem þegar liggur fyrir hjá nemendum að loknum námskeiðunum LE 1, LE 2 og LE 3, sem eru forkröfur þessa námskeiðs. Fjallað verður um margvísleg kjarnsækin skiptihvörf og rafsækin álagningarhvörf, nútímalega málmlífræna efnafræði, heterohringi, afoxun og sértæka afoxunarmiðla, hringhverf efnahvörf og Woodward-Hoffmann reglurnar, oxanir og umraðanir. Fjallað verður um rúmefnafræði og stjórnun á henni og mikilvægi hennar í nútímalegum lífrænum efnasmíðum. Þá verður fjallað verður um notkun ensíma í lífrænum efnasmíðum. Fjallað verður um verndarhópa og mikilvægi þeirra í lífrænum efnasmíðum. Fjallað verður um ýmsar kerfisbundnar leiðir er koma við sögu við hönnun og útfærslu á lífrænum efnasmíðum eins og umskautun (umpolung), baksmíðar og baksmíðagreiningu ásamt hugtökum og fræðum þar að baki. Loks verður fjallað um allnokkrar klassískar fjölskrefa lífrænar efnasmíðar á flóknum náttúruefnum og hvernig þróunin hefur orðið í gegnum tíðina. Hugmyndin er að kryfja slíkar efnasmíðar niður í kjölinn.

Námskeiðið er einkum ætlað nemendum í framhaldsnámi í efnafræði, en einnig nemendum sem uppfylla forkröfurnar. Meginmarkmiðið er að gera nemendur læsa á lífrænar efnasmíðar eins og þær eru útfærðar í dag.

Markmið námskeiðsins er að veita nemendum innsýn í fjölbreytileika ólífrænnar efnafræði. Námskeiðinu er skipt í þrennt. 1) Ólífræna efnafræði í lífheiminum með áherslu á nútímalegar rannsóknir efnahvarfa og hvarfganga málma í próteinum; 2) Málm-lífrænar þrívíddarbyggingar (MOF’s): kenndar efnasmíðar og greiningar á byggingu MOFs og eiginleikar þeirra eins og gasgleypni og ósamleit hvötun. 3) Efnafræði og lotubundnir eiginleikar málma og málmleysingja. Ólífræn búr, hringir og klasar. Ólífrænar fjölliður. Iðnaðarferlar til framleiðslu málma og málmleysingja. Ólífrænn efnaiðnaður á Íslandi.

Markmiðið er að nemendur geti sjálfir aflað sér þekkingar og hæfni til að þróast í sjálfstæða rannsakendur. Námskeiðið mun gera nemendum kleift að skilja og rökræða gefið efni og nýta sér birt efni til að styðja greiningar sínar.

Lágmarkskröfur eru að hafa lokið þremur námskeiðum í ólífrænni efnafræði (ÓE 1, 2 og 3), þó að námskeiðið sé ætlað framhaldsnemum í efnafræði þá er það opið fyrir aðra nemendur sem uppfylla lágmarkskröfur.

Erindi um nútíma rannsóknir í efnafræði, og lífefnafræði, sem ýmsir aðilar innan og utan háskólans halda. Skyldumæting er á fyrirlestrana. Nemandi verður að sækja minnst 10 málstofur til að ljúka hverju námskeiði.

Nemendur geta eingöngu sótt málstofuna einu sinni í grunnnámi.

Námsefni: Forsendur og formgerð skammtafræðinnar. Einvíð kerfi. Hverfiþungi, spuni, tvístiga kerfi. Ögn í miðlægu mætti, vetnisatómið. Nálgunaraðferðir. Tímaóháður og tímaháður truflanareikningur. Dreififræði.

Undirstöðuatriði almennrar skammtafræði og safneðlisfræði. Gerð atómsins. Atómkraftar og uppbygging efnisins. Borðalíkanið. Rafeiginleikar málma og hálfleiðara. Ljóseiginleikar hálfleiðara. Samskeyti hálfleiðara. P-N Tvistar og Schottky-tvistar. Rafsviðssmárar (FET) og nórar (BJT). CMOS. Ljóstvistar, sólarhlöð og hálfleiðaraleisar.

Markmið: Að kynna nemendum hugtök og aðferðir aflfræðigreiningar, sem beitt er í ýmsum greinum verkfræði og eðlisfræði.

Námsefni: Aflfræði Newtons, línulegar sveiflur, deyfðar og þvingaðar sveiflur. Ólínulegar sveiflur og ringl (chaos). Þyngdarsvið, þyngdarmætti og sjávarfallakraftar. Hnikareikningur, regla Hamiltons, jöfnur Lagrange og Hamiltons, alhnit og skorður. Miðlæg svið, brautir reikistjarna, stöðugleiki hringbrauta. Árekstrar massaagna í viðmiðunarkerfum vinnustofu og massamiðju. Tregðukerfi og önnur viðmiðunarkerfi hreyfingar, gervikraftar. Aflfræði stjarfra hluta, tregðufylki, höfuðásar hverfitregðu, horn Eulers, jöfnur Eulers um áhrif vægis á snúning hlutar, snúðhreyfing og stöðugleiki hennar. Tengdar sveiflur, eigintíðni og eiginhnit sveiflukerfa.

Markmiðið er að kynna nemendum frumatriði í eðlisfræði þéttefnis. Námsefni: Efnatengi, kristallsgerð þéttefnis, samhverfa kristallsgrinda, nykurgrind. Titringshættir kristalla, hljóðeindir, eðlisvarmi kristallsgrindar, varmaleiðni. Frjálsar rafeindir, borðalíkan þéttefnis, virkur massi. Málmar, einangrarar og hálfleiðarar.  Þrjár verklegar æfingar.

Tilgangur námskeiðsins er að undirbúa nemendur undir störf í tæknifyrirtækjum og tæknimiðuðum skipuheildum. Farið verður í helstu þætti í reksti fyrirtækja og annarra skipuheilda og fjallað um hlutverk verkfræðinga og áskoranir sem þeir standa frammi fyrir. Nemendur kynnast greiningaraðferðum sem notaðar eru við ákvarðantöku, túlka niðurstöður þeirra og miðla munnlega og skriflega.

Námskeiðið samanstendur af verklegum æfingum einu sinni í viku ( 6 klst. í 12-13 vikur) og einum fyrirlestri í viku ( 2x40 mín. 13 -14 vikur).

Í fyrirlestrum eru fræðilegar undirstöður verklegra æfinga útskýrðar og hagnýting þeirrar þekkingar kynnt.

Í verklegum æfingum munu nemendur kynnast öryggisreglum og vinnubrögðum við rannsóknum í lífefnafræði. Þar má nefna:

• Helstu aðferðir við próteinhreinsanir.
• Magngreiningar próteina og sérstökum efnahópum þeirra.
• Mælingar á stöðugleika próteina og áhrifum tengla.
• Mælingar á hraðafræði ensíma og áhrifa hindra.
• Nýting gagnabanka og forrita þeim tengd til að styðja við rannsóknir og túlkun niðurstaðna.
• Vinna með töluleg gögn og notkun línulegra- og ólínulegra líkana við gangnavinnslu og túlkun niðurstaðna.
• Hvernig skal halda vinnubók á rannsóknarstofu og rétta skráningu mæligagna.
• Hvernig skal skrifa vísindalegar skýrslur um rannsóknarniðurstöður.

Lágmarks skráning til að námskeiðið verði kennt: 10

Almennur inngangur að nýsköpun og helstu tegundum hugverkaréttar, þar sem fjallað verður um: vörumerki og mikilvægi vörumerkjastjórnunar, hönnunarverndar og höfundarréttar, grunnatriði einkaleyfa og beitingu þeirra, viðskiptaleyndarmál og kröfur sem þarf að upfylla til þess að þekking teljist viðskiptarleyndarmál ásamt stuttri umfjöllun um leiðir til að vernda hugbúnaðarlausnir.

Í kjölfarið verður farið í heimsókn til Íslensku Hugverkastofunnar, þar sem nemendur hljóta innsýn í umsóknarferli hugverkaréttinda. Rætt verður um nýsköpunar- og tæknihagnýtingu (e. tech transfer), auk möguleika á opinberum styrkjum og tengslum við fjárfesta. Reynslusögur úr nýsköpunariðnaði verða nýttar til að veita nemendum innsýn í reynslu sprotafyrirtækja og stefnumótun á hugverkum í hugverkarétti.

Nemendur velja eina hugmynd að uppfinningu í byrjun annar, og vinna samhliða fyrirlestrum að þróun hennar. Nemendur skoða t.a.m. hvaða leiðir eru færar til að vernda uppfinninguna hugmyndarinnar og ákveða hvernig hugverkavernd er best að nota, hvernig hvaða þjónustu er hægt að nýta sér til að hraða á vexti hennar, hvernig er aðgengi að fjármögnun og setja fram langtímamarkmið.

(með fyrirvara um breytingar)

Fjallað verður ítarlega um grundvallaratriði fyrri hluta almennrar lífefnafræði, einkum eiginleika og myndbyggingu stórsameinda.

Efni fyrirlestra: Viðfangsefni lífefnafræðinnar; millisameindahrif lífefna í vatnslausnum; amínósýrur, peptíðtengi og myndbygging próteina; svipmótun próteina og stöðugleiki; sykrur og fjölsykrur; fitur og frumuhimnur; himnuprótein; ensím og hraðafræðilegir eiginleikar ensíma og stjórn ensímvirkni; ensímhvötun og hvarfgangar ensíma; boðflutningar og helstu ferli; himnuviðtakar; samsetning kjarnsýra og myndbygging; DNA stöðugleiki. Gefin er hluteinkunn fyrir miðannarpróf sem hefur vægið 15% af heildrareinkunn.

Vinnulag
Fyrirlestrar tvisvar í viku; 2 x 40 mín.  Miðannarpróf gildir 15% af lokaeinkunn.  Ekkert verklegt.  Haldnir eru 2x 40 mín. dæmartímar vikulega.

Námsmat
Lokapróf (3 klst): 85 %
Miðannarpróf: 15 %

Kennslubók
Nelson D.L. & Cox M.M. Lehninger: Principles of Biochemistry, 8th Edition, 2021

Aukaefni:
Fyrirlestrarglærur (PowerPoint).
Ítarefni svo sem þurfa þykir.

Sjö vikna námskeið (kennt fyrri 7 vikur haustmisseris). Námskeiðið verður kennt ef þátttaka er nægileg. Námskeiðið kann að verða kennt sem lesnámskeið

Grunnvatn í jörðu, vatn í jarðvegi, gerðir og eiginleikar vatnsleiðara (poruhluti, heldni, gæfni, forðastuðlar, opnir, lokaðir og lekir vatnsleiðarar, einsleitir vatnsleiðarar, stefnuóháð og stefnuháð lekt).  Eiginleikar grunnvatnsflæðis, lögmál Darcy, grunnvatnsmætti, lektarstuðull, vatnsleiðni, innri lekt.  Lektarstuðull í bæði einsleitum og stefnuháðum vatnsleiðurum, straumlínur og straumlínunet, stöðugt og óstöðugt flæði um opna, lokaða og leka vatnsleiðara.  Almennar flæðijöfnur grunnvatns.   Grunnvatnsflæði að borholum, niðurdáttur, dæluprófanir, eiginleikar vatnsleiðara út frá dæluprófunum, nýting grunnvatnsborholna, ferskvatnslinsur og jarðsjór, flutningur efna með grunnvatni, gæði grunnvatns, mengun.  Dæmi um grunnvatn og nýtingu þess á Íslandi, reiknilíkön af grunnvatnsflæði.  Nemendur vinna þverfaglegt verkefni um grunnvatn og nýtingu þess.

Markmið: Að kynna nemendum kjarneðlisfræði og öreindafræði nútímans.

Námsefni: Innri gerð kjarnans, kjarnalíkön, geislavirkni, kjarnahvörf, víxlverkun geislunar og efnis, meðferð geislavirkra efna og áhrif geislunar á lifandi vefi, hraðlar og agnanemar. Víxlverkun og flokkun öreinda, viðtekið líkan öreindafræðinnar, sameining víxlverkana, kjarnar og öreindir í stjarneðlisfræði. Þrjár verklegar æfingar.

Þetta námskeið fjallar um undirstöðuatriði og helstu notkunarmöguleika líftækni með áherslu á mikilvægi hennar í atvinnulífi og samfélagi. Líftækni er þverfaglegt fræðasvið sem nýtir aðferðir úr sameindalíffræði, efnafræði, verkfræði og lyfjafræði. Í gegnum fyrirlestra, hópverkefni, kynningar nemenda og gestafyrirlestra verður fjallað um hvernig líftæknivörur og -ferlar þróast, allt frá rannsóknum á rannsóknarstofu til notkunar í iðnaði.

Námskeiðið skiptist í fimm meginsvið líftækni: (1) líftæknilyf, (2) iðnaðarlíftækni í efna- og matvælaiðnaði, (3) klínísk líftækni, (4) uppgötvun og hreinsun náttúruafurða og (5) orku- og umhverfislíftækni.

Námskeiðið byggir á fyrirlestrum, verkefnavinnu, nemendakynningum og umræðum auk þess sem farið verður í eina vettvangsferð.

Námskeiðið er samkennt með ILT102F - Inngangur að iðnaðarlíftækni. Ekki er hægt að taka bæði námskeiðin. 

Fyrirlestrar: Lögmál Mendels. Erfðamynstur. Kynlitningar, mannerfðafræði, umfrymiserfðir. Litningar, bygging litninga. Frumuskipting (mítósa og meiósa), lífsferlarTengsl, endurröðun og kortlagning gena í heilkjörnungum. Bakteríuerfðafræði. Kortlagning gena í heilkjörnungum, fernugreining. Arfgerð og svipgerð. Litningabreytingar. Erfðaefnið DNA. Eftirmyndun. Umritun. Próteinmyndun. Stjórn genastarfs. Erfðatækni. Erfðamengjafræði. Stökklar. Stökkbreytingar. Viðgerðir og endurröðun. Greiningartækni erfðavísinda. Tilraunalífverur.

Verklegar æfingar: I. Ávaxtaflugan Drosophila melanogaster. II. Mítósa í laukfrumum. III. Plasmíð og skerðiensím. IV.DNA mögnun. V. Grósekkir Sordaria fimicola.

Próf: Verklegt og dæmatímar 25%, skriflegt 75%. Lágmarkseinkunnar er krafist í báðum prófhlutum.

Frumulíffræðin eru fyrirlestrar (4f á viku í 14 vikur): Inngangur að frumulíffræði, bygging og þróun heilkjörnunga. Megináherslan er á heilkjörnunga. Efnafræði fruma og orkubúskapur, gerð og eiginleikar stórsameinda. Bygging og hlutverk frumuhluta sem dæmi frumuhimnu, kjarna, hvatbera, grænukorna, frumugrindar, golgíkerfis, leysikorna og oxunarkorna. Stjórnkerfi og boðleiðir innan frumu og samskipti milli fruma ásamt frumusérhæfingu og krabbameinum. Utanfrumuefni er fjallað ítarlega um og grunnatriði ónæmisfræði.

Námskeiðið skiptist í fyrirlestra, verklegar æfingar, umræður og nemendaverkefni.

Fyrirlestrar: Fræðilegur bakgrunnur helstu aðferða sameindalíffræðinnar og notkun þeirra við rannsóknir. Helstu tilraunalífverur og erfðatæknilegar aðferðir við notkun þeirra kynnt. 
Námsefni er lagt fram af kennurum. 

Verklegar æfingar: Í námskeiðinu er höfuðáhersla á þjálfun í verklegum vinnubrögðum á rannsóknastofum í sameindalíffræði og virkri notkun vinnubókar.

Umræðutímar tengjast fyrirlestrum, verklegum æfingum og nemendaverkefnum.

Helstu efnisatriði námskeiðs:  Vinnubækur og vinnuseðlar, rafræn tól. Grunnatriði DNA vinnu og DNA klónunar. Plasmíð og plasmíðkort, vinna með DNA raðir. Grunnatriði vinnu með E. coli og plasmíð. Grunnatriði frumuræktunar og genaleiðslu í frumur. Tilraunalífverurnar E.coli, S. cerevisiae, A. thaliana, D. rerio, C. elegans, D. melanogaster og M. musculus. Genaferjun og önnur erfðatækni í bakteríum, sveppum og fjölfrumungu. CRISPR tækni og hönnun gRNA. RNAi og fleiri aðferðir til genabælingar og skilyrtrar genatjáningar. Flúrprótein og önnur próteinmerki og vísigen. Einangrun og greining á DNA og RNA, Southern og Northern blettun, PCR, qPCR, skerðiensím, raðgreining á DNA, gagnavinnsla og greining. Sértæk greining próteina með mótefnum. Framleiðsla og notkun mótefna - western blettun, ónæmislitun fruma og vefja. Notkun smásjár í sameindalíffræði.  Aðferðafræði í nýlegum vísindagreinum.

Nemendaverkefni: Fjallað um nýlega aðferð eða aðferðahóp. Fyrirkomulag breytilegt frá ári til árs en miðar að því að þjálfa nemendur í heimildavinnu og miðlun vísindalegs efnis á fjölbreyttan hátt. Dæmi um framsetningu: Veggspjöld, ritgerðir, fyrirlestrar, myndbönd, vefsíður, hlaðvörp.

Í námskeiðinu er fjallað undistöðuatriði um tvö svið stærðfræðigreiningar, tvinnfallagreiningu og afleiðujöfnur, með áherslu á hagnýtingu og útreikninga á lausnum.

Viðfangsefni: Tvinntölur og varpanir á svæðum í tvinntalnasléttunni. Föll af einni tvinnbreytistærð. Fáguð föll. Veldisvísisfallið, lograr, rætur og horn. Cauchy-setningin og Cauchy-formúlan. Samleitni í jöfnum mæli. Veldaraðir. Laurent-raðir. Leifareikningur. Hagnýtingar á tvinnfallagreiningu í straumfræði. Venjulegar afleiðujöfnur og afleiðujöfnuhneppi. Línulegar afleiðujöfnur  með fastastuðlum. Ýmsar aðferðir til að reikna út sérlausnir. Green-föll fyrir upphafsgildisverkefni. Línuleg afleiðujöfnuhneppi. Veldisvísisfylkið. Veldaraðalausnir og aðferð Frobeniusar. Laplace-ummyndun og notkun hennar við lausn á afleiðujöfnum. Leifaformúlur fyrir Fourier-myndir og andhverfar Laplace-myndir.

Ath.: Einingar til BS-prófs gilda aðeins fyrir annaðhvort TÖL101G Tölvunarfræði 1 eða TÖL105G Tölvunarfræði 1a.

Java forritunarmálið er notað til að kynna grunnhugtök í tölvuforritun: Tjáning og fullyrðingar, texta- og tölulegar gagnategundir, aðstæður og lykkjur, fylki, aðferðir, flokkar og hluti, inntak og úttak. Forritun og kembiforrit eru stunduð í spurningakeppnum og verkefnum alla önnina.

Markmið: Að nemendur fræðist um framleiðsluferli í efnistækni. Að hvetja nemendur til að hugsa um möguleika Íslands til að hagnýta endurnýjanlega orku. Farið verður yfir framleiðsluferli í íslenskum framleiðslufyrirtækjum, t.d. framleiðslu kísiljárns, rafgreiningu áls, framleiðslu steinullar og fleira. Kynnt verða ýmis stærri framleiðsluferli í efnistækni, með sérstakri áherslu á þau ferli sem þykja fýsilegur kostir á Íslandi. Lögð verður áhersla á að nemendur fái yfirsýn yfir framleiðsluferlin, hráefni, orkugjafa/orkuþörf, framleiðsluaðferðir, mengun, afurðir o.fl. Einnig verður rætt um efnahagslegan bakgrunn, þ.e. kostnað, hagnað og markaðssveiflur. 1-2 stór hagnýt verkefni eru unnin samhliða fyrirlestrum allt misserið og farið er í vettvangsferðir.

Markmið námskeiðsins er að kenna grundvallaratriði efnisfræði þannig að nemandi verði fær um að skilja hegðun efna og velja réttu efnin fyrir viðfangsefni sín. Fræðilegur grundvöllur er gefinn fyrir skilningi á hegðun efnisins út frá smásæjum sjónarhóli.
Námsefni m.a.: kristalgerðir málma, kristalveilur, atómsveim, aflfræðilegir eiginleikar, bjögun og hersluaðferðir málma, brot og málmþreyta, fasalínurit, fasahvörf, forsendur tæringar og fyrirbygging hennar. Nokkrir efnisflokkar eru teknir fyrir sérstaklega, svo sem stál, ál og aðrir léttmálmar og fjallað er um framleiðslu þeirra, eiginleika og notkunarsvið. Aðrir efnisflokkar, svo sem fjölliðuefni, keramíkefni og samsett efni eru kynntir og bornir saman við málma.
Í námskeiðinu eru dæmaæfingar og verklegar tilraunir.

Markmið:

1. Að kynna helstu hugtök straumfræðinnar og koma nemendum í skilning um hvernig stærðfræði er beitt við flókin viðfangsefni og hvernig hægt er að fá nálgunarlausnir með einföldun án þess að tapa miklu í nákvæmni.

2. Að gera nemendur færa um að beita straumfræðinni til þess að reikna mótstöðu hluta og þrýstifall í pípum.

3. Að þjálfa þá í að beita mæliaðferðum í straumfræði.

4. Að beita þverfaglegri þekkingu á helstu sviðum vélaverkfræðinnar.

Námsefni m.a.: Eiginleikar kvikefna (vökva og lofttegunda). Þrýstingur og kraftasvið í kyrrstæðum vökvum, þrýstingsmælar. Rennslisfræði, samfellujafna, skriðþunga- og orkujafna. Hreyfijafna Bernoullis. Víddargreining og líkanlögmál. Tvívítt streymi, seigjulausir vökvar, jaðarlög, lag- og iðustreymi, vökvamótstaða og formviðnám. Streymi þjappanlegra vökva, hljóðhraði, Mach tala, hljóðbylgjur, lögun túðu fyrir yfirhljóðhraða. Rennsli í opnum og lokuðum farvegum. Dæmaæfingar og verklegar tilraunir.

Efnafræði, uppgötvun, uppruni, lífmyndun, vinnsla og notkun náttúruefna í lyfjafræði verða tekin fyrir í námskeiðinu. Nýting þeirra sem virk lyfjaefni, sem fyrirmyndir lyfja og sem tæknileg hjálparefni við framleiðslu lyfja. Farið er í náttúruefni eftir lífmyndunarlegum uppruna og helstu flokka þeirra sem hafa þýðingu í lyfjafræði. Í fyrsta stigs efnasamböndum er farið yfir lífmyndun, efnafræði og notkun sykra, fita og amínósýra. Einnig er lögð stór áhersla á annars stigs efnasambönd sem eru mjög stór uppspretta lyfjaeða eiturefna. og flokka þeirra á borð við arómatísk efni, pólýketíð, terpena og alkalóíða sem telja ótal mörg lyf. Til nánari upptalningar má nefna efnaflokka eins og: Sykrur (einsykrur, tvísykrur, fjölsykrur og glýkósíð efnasambönd). Arómatísk efnasambönd leidd út frá Shikimín sýru (t.d. fenýlprópön, kúmarín og fúrókúmarín, lignön og tannín). Fituefni (fitusýrur, olíur, vöx og prostaglandin). Pólýketíð efnasambönd eins og makrólíða, anthrasýklín, tetrasýklín, statín, polyene makrólíða fúkalyf og náttúruleg litarefni). Flavonóíðar. Terpen sambönd (mónó-, seskví-, dí-, trí-, tetraterpen og plöntusterar). Valin peptíð, protein og ensím. Alkalóíðar (alkalóíð amínur, trópan-, ópíum- og ergot alkalóíðar ásamt fleiru). Púrín og pyrimidín efnasambönd (vítamín, kófaktorar og xanthín afleiður).

Markmið: Að kynna nemendum þróun vísinda og eðli með því að rekja dæmi úr vísindasögunni og nýleg viðhorf til vísinda og sögu þeirra. Að þjálfa nemendur í erindaflutningi og ritgerðasmíð um fræðileg efni á íslensku. -- Námsefni: Saga stjörnufræði og heimsmyndar fram yfir byltingu Kópernikusar og Newtons. Saga þróunarkenningarinnar. Nýleg viðhorf sem varða eðli, markmið og þróun vísinda, vísindi og samfélag. -- Hver nemandi flytur erindi á umræðufundi um efni, sem valið er í samráði við kennara, og skilar ritgerð í lok misseris. Áhersla er lögð á að þjálfa nemendur í að vinna með heimildir. Námsefni getur breyst með hliðsjón af nemendahópi, kennurum og öðrum aðstæðum.

Markmið námskeiðsins er að kynna nemendum þróun og eðli vísinda með því að rekja dæmi úr vísindasögunni og nýleg viðhorf sem varða eðli, markmið og þróun vísinda. Sérstök áhersla verður lögð á sögu eðlisvísinda frá Aristótelesi fram á daga Newtons, þar á meðal hræringar í stjörnufræði í Vísindabyltingunni. Auk þessa verður saga þróunarkenningar Darwins skoðuð sérstaklega. Þá verður lögð sérstök áhersla á að skoða sögu vísinda út frá ólíkum hugmyndum um vísindalegar framfarir og út frá nýlegum hugmyndum um tengsl vísinda og samfélags. Námsefnið getur breyst með hliðsjón af áhugasviði nemenda.

Markmið: Að kenna nemendum undirstöðuatriði í afstæðiskenningu Einsteins.

Námsefni: Takmarkaða afstæðiskenningin, fjórvigrar og þinir. Almenna afstæðiskenningin, sveigja tímarúmsins, jafngildislögmálið, jöfnur Einsteins, samanburður við mælingar innan sólkerfisins, þyngdarbylgjur, svarthol, heimsfræði.

Kennarar: Benjamin Knorr og Ziqi Yan, postdocs við Nordita.

Í námskeiðinu fá nemendur þjálfun í nútíma tilraunaeðlisfræði og rannsóknarvinnu. Gerðar eru 6 allviðamiklar tilraunir í tengslum við rannsóknir í eðlisfræði við Raunvísindastofnun Háskólans sem byggja á viðfangsefnum sem fjallað er um á öðru og þriðja ári í námi í eðlisfræði. Fyrirlestrar eru í nánum tengslum við þessi viðfangsefni og tilraunirnar hugsaðar til að auka skilning og færni í eðlisfræði og framkvæmd og skilningin flókinna tilrauna. Lögð er áhersla á sjálfstæð vinnubrögð í tilraunum og gagnaleit.

Kynning á ferlum og almennt um efnis- og orkujafnvægi í iðnaðarferlum. Greining á hegðun gastegunda, gas-vökvakerfa og fasajafnvægi. Massa- og orkujafnvægi í kerfum með og án efnahvarfa.

Greinagóð kynning á hvernig tölvuforrit (eins og t.d. Aspen) er notað til að herma, hanna og besta ýmis konar efnaferla í efnaiðnaði. Kennt er hvernig hægt er að velja, besta, og setja saman efnahvarfklefa, sem og búnað til að aðskilja myndefni og búnað fyrir varmaskiptin í ferlinu. Kynnt verða hugtök og lögmál til að meta hagkvæmni efnaferilins.

Námskeiðið veitir inngang að hönnun og greiningu á (líf)efnafræðilegum hvarfklefum. Það fer yfir mikilvæg hugtök í efnafræðilegri varmafræði, hraðafræði efnahvarfa og hvataðra efnahvarfa, sem gerir nemendum kleift að þróa sterka grunnþekkingu á verkfræðilegri hönnun efnahvarfa. Námskeiðið inniheldur einnig gestafyrirlestra frá sérfræðingum í iðnaði sem og nemendafyrirlestra, sem stuðlar að tengslum við raunverulegar aðstæður.

Tilgangur námskeiðs er að þjálfa verkfræðilega nálgun á tilraunir og tilraunahugsun. Farið er í hönnun tilrauna, framkvæmd þeirra, söfnun gagna og úrvinnsla þeirra með tölfræðilegum aðferðum. Að lokum er farið í hvernig draga megi ályktanir út frá gögnum / upplýsingum við notkun tilrauna við til dæmis vöruhönnun og hönnun og rekstur framleiðslukerfa.

Námsefni: Línuleg og ólínuleg aðhvarfsgreining. Fervika- og þáttagreining. Hönnun tilrauna. Tölfræðilegt gæðaeftirlit. Stikalaus próf sem beita má við úrvinnslu á gögnum. Notkun tölfræðiforrita við lausn á verkefnum.

Í þessu námskeiði er farið yfir helstu helstu efnaskiptaferla frumna með áherslu á efnskipti kolvetna, fitu og próteina ásamt samþættingu þessara ferla og stjórnun þeirra. Fyrst er fjallað um efnaskipti kolvetna, þar sem sykurrof (bæði loftháð og loftfirrð), sítrónusýruhringurinn og pentósafosfatferillinn eru skoðuð ítarlega. Einnig verður farið yfir ferla eins og glúkoneógenesu, niðurbrot og nýmyndun glýkógens, og hvernig stjórnun á efnaskiptum kolvetna fer fram. Næstu viðfangsefni eru svo efnaskipti fitu, þar sem þættir eins og niðurbrot þríglýseríða, oxun og nýsmíði fitusýra eru útskýrð. Sérstök áhersla er lögð á stjórnun fituefnaskipta og stjórnun ensíma sem taka þátt í því ferli. Því næst er farið yfir efnaskipti próteina, þar sem vatnsrof próteina, niðurbrot amínósýra og þvagefnishringurinn eru rannsökuð.

Námskeiðið tekur einnig á samþættingu og stýringu efnaskiptaferla og þeirri flóknu stjórn sem fer fram í meginstjórnunarskrefum ferlanna, með tilliti til bæði innanfrumuefna og hormóna. Farið er yfir hvernig þessi ferli aðlagast mismunandi aðstæðum í átt að samvægi (e. homeostasis) og hvaða áhrif raskanir á stjórnun þeirra hefur. Að lokum verður fjallað um ljóstillífun og Calvin-hringinn. 

Námskeiðið er mjög gagnlegt fyrir þá sem vilja öðlast djúpan skilning á lífefnafræðilegum ferlum og efnaskiptum líkamans.

Vinnulag er eftirfarandi:
Fyrirlestrar í 13-14 vikur (2 x 40 mín) tvisvar sinnum í viku.

Fjallað er um einkenni 1.-4. stigs byggingastiga prótein og hvernig þau ákvarða ýmsa eiginleika þeirra. Flokkun próteina á grundvelli myndbygginga og einkenni. Leitast er við að skýra samband myndbyggingar og eiginleika próteina með mismunandi líffræðileg hlutverk. Farið er yfir helstu byggingarþætti sem ákvarða stöðugleika myndbyggingar próteina, sem og afmyndun þeirra og svipmótunarferli. Fjallað er um áhrif þátta á borð við hitastig, sýrustigs, salta og afmyndara á stöðugleika próteina. Kynntar eru helstu aðferðir sem notaðar eru við rannsóknir á byggingar- og eðliseiginleikum próteina. Fjallað verður um valin dæmi um samband prótein byggingar og eiginleika.

Kennsluhættir. Fyrirlestrar tvisvar í viku (2x40 mín. hvort skipti). Tölvuver einu sinni í viku (2x40 mín.). Í tölvutímum er í fyrstu kynnt hagnýting veraldarvefsins við öflun og vinnslu upplýsinga á hinum margvíslegu vefsetrum sem fjalla um byggingu og eiginleika próteina. Þjálfuð er færni í notkun forritsins SwissPDBviewer til skoðunar og rannsókna á próteinum. Þetta forrit er notað til að leysa ýmis verkefni um byggingu próteina og eru valin með hliðsjón af yfirferð í fyrirlestrum.

Áherslur í þessu námskeiði er að kynnast aðferðafræði og þeim helstu nýjungum í greiningar- og reikniaðferðum sem nýttar eru í rannsóknum í lífefnafræði. Námskeiðið er byggt upp af nokkrum námskeiðshlutum þar sem sérfræðingar á sínu sviði sinna kennslu hvers hluta. Námsefnið byggir að mestu á fyrirlestrum en einnig getur verið lagt fyrir nemendur annað námsefni, s.s. greinar eða bókarkaflar þegar við á. Einnig er mögulegt að sumir kennarar standi fyrir sýnikennslu á rannsóknartæki eða leggi fyrir hagnýt verkefni í tímunum. Nokkur verkefni verða lögð fyrir nemendur meðan námskeiðið er þreytt.

Nýlegar rannsóknir á ýmsum sérsviðum lífefnafræðinnar verða til umfjöllunar en námshlutar geta breyst hverju sinni.

Dæmi um sérsvið sem fjallað er um: Einsameinda litrófsgreining, massagreining próteina, byggingafræðileg lífefnafræði, bindisækniaðferðir og varmafræði og reiknifræðileg lífefnafræði.

Markmið námskeiðsins er að kynna nemendum helstu mengandi efni, gerð þeirra, umfang og dreifingu, og sérstök áhersla verður á áhrif þeirra á lífverur. Í fyrsta hluta námskeiðsins verður fjallað um helstu efnaflokka (þungmálma, þrávirk efnasambönd, PAH efni, TBT og geislavirk efni), eiginleika efnanna (vatnsleysanleika, fitubindingu, o.fl.), útbreiðslu á norðurslóðum og dreifingu. Rætt verður um leiðir mengandi efna inn í lífverur og fjallað um uppsöfnun og mögnun í lífverum. Annar hluti námskeiðsins fjallar um áhrif mengandi efna á samfélög, tegundir, stofna og einstaklinga. Rætt verður um áhrif á fjölbreytileika og útbreiðslu tegunda. Fjallað verður um lífeðlisfræðileg áhrif mengunar (t.d. áhrif á öndun og vaxtarrými), lífefnafræðileg áhrif (t.d. hvötun cytochrome P450, hvötun á metallothionein próteinum, myndun á vitellogenin, áhrif á stöðugleika leysikorna), auk áhrifa á vefgerð, æxlamyndun, vansköpun og áhrif á erfðaefni (DNA viðbætur). Í þriðja hluta námskeiðsins verður fjallað um mengun á og við Ísland. Verklegar æfingar samanstanda af þremur til fjórum stórum sjálfstæðum verkefnum, sem gilda 20% af einkunn og verða unnin í striklotu.

Fyrirlestrar: Sameindagrunnur lífsins (efnatengi, lífefni, bygging stórsameinda DNA, RNA og próteina). Erfðamengi dreifkjörnunga og heilkjörnunga. Skipulag erfðaefnisins, litningar, litni og litnisagnir. Stjórn DNA eftirmyndunar og frumuhringsins. DNA eftirmyndun. Aðskilnaður litninga og frumuskipting. Umritun. Stjórn umritunar. Verkun RNA sameinda. Þýðing mRNA í prótein. Stjórnkerfi þýðingar. Hlutverk RNA sameinda í stjórn genatjáningar. Prótein-umbreytingar og umferðarstjórn innan frumna. DNA skemmdir, varðstöðvar og DNA viðgerðir. Endurröðun og viðgerðir á tvíþátta DNA brotum. Stökklar og staðbundin endurröðun. Helstu aðferðir sameindalíffræðinnar og tilraunalífverur.

Umræðutímar: Nemendur hafa framsögu um og ræða valdar rannsóknagreinar og skila inn útdrætti úr greininni.

Verklegar æfingar: Unnið verður að verkefni í sameindaerfðafræði sem tengist rannsóknum kennara og býður upp á notkun helstu aðferða sameindaerfðafræðinnar svo sem genaferjun, DNA mögnun og raðgreiningu, ummyndun og einangrun plasmíða, skerðikortlagningu, og rafdrátt bæði kjarnsýra og próteina.

Próf: Verklegt 10%, umræðufundir og skrifleg verkefni 15%, skriflegt próf 75%.

Kerfislíffræði er þverfaglegt svið sem rannsakar líffræðileg fyrirbæri byggt á samverkandi líffræðilegum þáttum. Í kerfislíffræði er sérstök áhersla lögð á það hvernig líffræðileg kerfi breytast yfir tíma. Í þessu námskeiði munum við fjalla sérstaklega um þá þætti kerfislíffræðinnar sem snúa að heilsu og sjúkdómum manna.

Þetta námskeið mun kynna 1) notkun líkana fyrir líffræðileg ferli (bæði genastjórnunarlíkön og efnaskiptalíkön); 2) frumulíffræðileg fyrirbæri sem stuðla að samvægi (e. homeostasis), t.d. þroskun vefja og seiglu örvera og 3) greiningu á sameindamynstri sem finnast í stórum erfðagreiningargögnum, sem tengjast sjúkdómum í mönnum og geta nýst í flokkun sjúklinga og uppgötvun lífmerkja. Þannig mun námskeiðið fjalla um notkun kerfislíffræðilegra aðferða á þremur helstu stigum líffræðinnar, þ.e. á sameindum, frumum og lífverum.

Námskeiðið felur í sér lestur og túlkun vísindagreina, útfærslu reiknirita, vinnslu á rannsóknarverkefni og kynningu á vísindalegum niðurstöðum.

Fyrirlestrar munu samanstanda af bæði (1) kynningu á grunnhugtökum kerfislíffræðinnar og (2) tölvukennslu þar sem Python forritunarmálið er notað. Námskeiðið verður kennt á ensku.

Mengjafræði: Vensl; jafngildisvensl og raðvensl. Teljanleg mengi og óteljanleg. Samstétta mengi. Uppbygging talnakerfanna. Frumatriði um firðrúm: Opin mengi og lokuð, samleitnar runur og Cauchy-runur, þéttipunktar. Samfelldni og samfelldni í jöfnum mæli. Samleitni og samleitni í jöfnum mæli. Fallarunur og fallaraðir. Þjöppuð firðrúm. Samhangandi mengi. Fullkomin firðrúm og fullkomnun firðrúms. Fastapunktssetning Banachs; tilvistarsetning um afleiðujöfnu fyrstu raðar. Kennslubækur ákveðnar síðar.

Python verkfæri tengd gagnaúrvinnslu og tímaraðagreiningu. Aðferð minnstu fervika, línuleg og ólínuleg aðhvarfsgreining. Fourier-ummyndanir, hraðar Fourier-ummyndanir, tíðnigreining og földun. Diffurjöfnur, m.a. Laplace jöfnur og notkun þeirra við lýsingu eðlisfræðilegra kerfa. Hlutafleiðjöfnur og jaðargildisverkni. Sértæk stærðfræðiföll og tengsla þeirra við mikilvæg eðlisfræðileg kerfi. Áhersla er lögð á hagnýtingar og lausnir verkefna.

Stærðargráðureikningur, kvarðasambönd og einingareikningar. Gerð grafa með matplotlib forritasafninu. Tvinntölur, sveiflur og Fourier-raðir. Aflfræði og tímaafleiður vigra. Hreyfing í agnar í pólhnitum. Afleiður, keðjureglan og ástandsföll. Stigsvið, vigursvið og tengls við rafsegulfræði. Setning Stokes, sundurleitnissetninging og lögmál Maxwells. Áhersla er lögð á hagnýtingar og lausnir verkefna.

Markmið: Að kynna fyrir nemendum Fourier-greiningu og hlutafleiðujöfnur og hagnýtingu á þeim.

Lýsing: Fourier-raðir og þverstöðluð fallakerfi, jaðargildisverkefni fyrir venjulega afleiðuvirkja, eigingildisverkefni fyrir Sturm-Liouville-virkja, Fourier-ummyndun, bylgjujafnan, varmaleiðnijafnan og Laplace-jafnan leystar á ýmsum svæðum í einni, tveimur og þremur víddum með aðferðum úr fyrri hluta námskeiðsins, aðskilnaður breytistærða, grunnlausn, Green-föll, speglunaraðferðin.

Einingar til BS-prófs gilda aðeins fyrir annaðhvort REI201G Stærðfræði og reiknifræði eða STÆ405G Töluleg greining.

Undirstöðuhugtök um nálgun og skekkjumat. Lausn línulegra og ólínulegra jöfnuhneppa. PLU-þáttun. Margliðubrúun, splæsibrúun og aðhvarfsgreining. Töluleg nálgun afleiða og heilda. Útgiskun. Töluleg lausn upphafshafsgildisverkefna fyrir venjuleg afleiðujöfnuhneppi. Fjölskrefaaðferðir. Töluleg lausn jaðargildisverkefna fyrir venjulegar afleiðujöfnur.

Gefin er einkunn fyrir skriflegar úrlausnir á forritunarverkefnum og vegur hún 30% af heildareinkunn. Stúdent verður að hafa lágmarkseinkunn 5 bæði fyrir verkefni og lokapróf.

Námskeiðið mun nota forritunarmálið Java. Fjallað er um gagnaskipan, reiknirit og huglæg gagnatög. Meðal gagnaskipana, sem farið er yfir, eru listar, hlaðar, biðraðir, forgangsbiðraðir, tré, tvítré, tvíleitartré og hrúgur auk viðkomandi reiknirita. Kynnt verða ýmis leitar- og röðunarreiknirit. Reiknirit eru greind, hvað þau taka langan tíma í vinnslu og hve mikið minnisrými. Forritunarverkefni, sem nota áðurnefnda gagnaskipan og reiknirit, eru leyst í Java. Mörg lítil forritunarverkefni verða í námskeiðinu.

Markmið: Gera nemendur færa um: 1. Að skoða varmafræði í ljósi annars lögmáls varmafræðinnar. 2. Að skilja fræðilega vinnuhringi véla og hvernig hægt er að beita þeim til að reikna út afl þeirra. 3. Að skilja og meta nauðsyn loftræsikerfa. 4. Að skilja varmaefnafræði og meta og reikna varma, sem myndast við bruna. Námsefni: Vinna, varmi og umbreyting orku. Exergía og anergía. Orka, verð og gæði. Fræðilegir vinnuhringar varmavéla og kælivéla. Gufuvinnuhringir, nýting jarðvarma. Gasblöndur, rakt andrúmsloft, loftræsing og hreinlætistæki. Mollier rit. Varmaefnafræði, brennslufræði og efnahvörf, jafnvægi efnahvarfa. Ný orkukerfi. Dæmaæfingar og hönnunarverkefni.

Markmið:

1. Að kynna helstu hugtök varmaflutningsfræði og koma nemendum í skilning um hvernig varmaflutningur milli tveggja efna fer fram.

2. Að gera nemendur færa um að hanna varmaskipta.

Námsefni m.a.: Varmaleiðing, einvítt og tvívítt kerfi, stöðug og óstöðug varmaleiðni, töluleg greining tvívíddarkerfa. Ribbur og stækkaður hitaflötur. Efnisflutningur og varmaburður (convection), lag- og iðustreymi. Frjálst og þvingað streymi. Eiming og þétting. Varmageislun, lögmál Stefan-Boltzmanns og Plancks. Geislunareiginleikar efna. Formstuðull, geislaflutningur milli flata og geislunareiginleikar lofttegunda. Dæmaæfingar og hönnunarverkefni.

Markmið: Að kynna nemendum aðferðir og grundvallarlögmál aflfræði, stöðufræði og bylgjufræði til þeirrar hlítar að þeir geti beitt þeim við lausn dæma. Námskeiðinu er m.a. ætlað að vera undirstaða í þessum greinum fyrir frekara nám í verkfræði.

Námsefni: Hugtök, einingar, tölur, víddir. Vigrar. Gangfræði. Hreyfifræði agna, tregða, kraftar og lögmál Newtons. Núningur. Vinna og orka og varðveisla orkunnar. Skriðþungi, árekstrar. Agnakerfi, massamiðja. Snúningur stjarfhlutar. Hverfiþungi og hverfitregða. Stöðufræði. Þyngd. Storka og straumefni, jafna Bernoullis. Sveiflur: Hreinar, deyfðar og þvingaðar. Bylgjur. Hljóð.

Verklegt: Gerðar eru 3 verklegar æfingar þar sem viðfangsefnin eru einkum sótt í aflfræði og áhersla lögð á að kynna nemendum verklag við gagnasöfnun og úrvinnslu gagna.  Nemendur skila vinnubókum fyrir verklegu æfingarnar og fá einkunn.

Athugið að kennslubókin er aðgengileg nemendum í gegnum Canvas án endurgjalds.

Einingar til BS-prófs gilda aðeins fyrir annaðhvort REI201G  Stærðfræði og reiknifræði eða STÆ107G Línuleg algebra.

Fjallað er um undirstöðuatriði línulegar algebru yfir rauntölurnar.

Viðfangsefni: Línuleg jöfnuhneppi,fylkjareikningur, Gauss-Jordan aðferð.  Vigurrúm og hlutrúm þeirra.  Línulega óháð hlutmengi, grunnar og vídd.  Línulegar varpanir, myndrúm og kjarni.  Depilfargfeldið, lengd og horn.  Rúmmál í margvíðu hnitarúmi og krossfeldi í þrívíðu.  Flatneskjur, stikaframsetning og fólgin framsetning.  Hornrétt ofanvörp og einingaréttir grunnar.  Aðferð Grams og Schmidts.  Ákveður og andhverfur fylkja.  Eigingildi, eiginvigrar og hornalínugerningur.

Þetta er grunnnámskeið um stærðfræðigreiningu í einni breytistærð. Æskilegur undirbúningur er að nemendur hafi lokið námskeiðum á framhaldsskólastigi sem fjalla um algebru, rúmfræði, hornaföll, diffrun og heildun. Námskeiðið leggur grunn að skilningi á greinum á borð við náttúrufræði, verkfræði, hagfræði og tölvunarfræði. Umfjöllunarefni námskeiðsins eru meðal annars:

• Rauntölur.
• Markgildi og samfelld föll.
• Deildanleg föll, reglur um afleiður, hærri afleiður, hagnýtingar deildareiknings (útgildisverkefni, línuleg nálgun).
• Torræð föll.
• Meðalgildissetning, setningar l'Hôpitals og Taylors.
• Heildun, ákveðin heildi og reiknireglur fyrir þau, stofnföll, óeiginleg heildi.
• Undirstöðusetning stærðfræðigreiningarinnar.
• Hagnýtingar heildareiknings: Bogalengd, flatarmál, rúmmál, þungamiðjur.
• Venjulegar afleiðujöfnur: fyrsta stigs línulegar diffurjöfnur, annars stigs línulegar diffurjöfnur með fastastuðlum.
• Runur og raðir, samleitnipróf.
• Veldaraðir, Taylor-raðir.

Grundvallarhugtök atómkenningarinnar; atóm sameindir og jónir. Hlutföll í efnahvörfum. Efnafræði vatnslausna; sýru/basa- oxunar/afoxunar- og fellihvörf. Eiginleikar lofttegunda. Varmafræði; vermi, frjáls Gibbs orka, óreiða. Hraðafræði; hraði og leiðir efnahvarfa. Rafefnafræði og varmafræði rafkera. Efnajafnvægi; sýru/basa jafnvægi leysnimargfeldi og myndunarfasti girðitengja. Eðliseiginleikar lausna.

Námsmat: Sjá nánar í kaflanum um námsmat.

Mólrúmmál loftkenndra efna, Efnafræðileg varmafræði,Vermi hvarfa og lögmál Hess, hraði efnahvarfa, niðurbrot vetnisperoxíðs, Le Chatelier, ákvörðun jafnvægisfasta með ljósgleypnimælingum, ákvörðun jónunarfasta sýru.

Skyldumæting er í öryggisfyrirlestur í fyrstu kennsluvikunni.

Í námskeiðinu er notað forritunarmálið Python, sem nýtist vel í vísindalegri forritun. Kennd eru grunnatriði forritunar, svo sem rökvirkjar og lykkjur. Einnig er kennt að teikna upp myndir í einni vídd, tveimur víddum og þremur, taka inn gögn og breyta þeim, summur reiknaðar, og reikna í línulegri algebru (vigra og fylkjareikningur).

Námskeiðið byrjar í 6. viku misserisins og kennslan fer fram á 9 vikum.

Prófið í námskeiðinu er skriflegt og fer fram við tölvu, en auk þess er gefin 40% hluteinkunn fyrir skilaverkefni sem lögð eru fyrir á misserinu.

Kennt er samanlagt í 8 vikur samhliða Eðlisfræði 2V (yfir 11 vikna tímabil). Markmið: Að kynna nemendum aðferðir og grundvallarlögmál rafsegulfræði og ljósfræði. Námsefni: Hleðsla og rafsvið. Lögmál Gauss. Rafmætti. Þéttar og rafsvarar. Rafstraumur og viðnám. Segulsvið. Lögmál Ampères og Faradays. Span. Jöfnur Maxwells. Rafsegulbylgjur. Endurkast og ljósbrot. Linsur og speglar. Bylgjuljósfræði. Verklegt: Gerðar eru tvær tilraunir í ljósfræði.

Efnagreining er sú grein efnafræðinnar sem fjallar um aðferðir til að greina efni og efnablöndur, bæði magnbundið og þáttbundið. Notkun efnagreiningar er því mjög víða, m.a. við gæðaeftirlit í matvæla-, snyrtivöru- og lyfjageiranum, við mælingar á mengandi efnum í andrúmslofti og við réttarvísindi.

Í upphafi námskeiðsins eru rifjuð upp undirstöðuatriði úr almennri efnafræði sem nemendur þurfa að hafa góð tök á.  Farið verður yfir ýmis efnajafnvægi í vatnslausnum og flóknari kerfi þar sem tvö eða fleiri efnajafnvægi eru til staðar. Jafnframt verður skoðað hvaða áhrif jónir og styrkur þeirra hefur á efnajafnvægi, svokallaðir virknireikningar. Nemendur kynnast klassískum greiningaraðferðum sem byggjast á títrun, fellihvörfum, oxunar/afoxunarhvörfum, rafgreiningu og flókamyndun.

Farið er í inngang að rafefnafræði, markspennumælingar og rafmassamælingar.

Námskeiðið fjallar um uppbyggingu lotukerfisins og lotubundna eiginleika frumefnanna.  Farið er yfir náttúrulegt form frumefnanna, einangrun hreinna frumefna og algeng efnahvörf þeirra. Bygging atómsins er kennd sem undirstaða efnaeiginleika frumefnanna og efnahvarfa þeirra. Farið er í kenningar Bohrs um vetnisatómið og nýrri kenningar til nútíma sýn á atómbyggingu. Farið er yfir rafeindaskipan frumefnanna, og myndun efnatengja. Gildistengjakenningin (valence bond theory), fráhrindikraftar gildisrafeindapara (VSEPR) og byggingu sameinda. Farið er í sameindasvigrúmakenninguna (molecular orbital theory). Farið er í málmvinnslu og málmblendi, eiginleika málmlíkja og málmleysingja. Kynnt verður efnafræði hliðarmálmanna (Coordination chemistry), leysni, jafnvægi og girðitengi þeirra við jónir og rafeindagjafa. Farið er yfir kjarnaklofnun, kjarnahvörf og geislavirkni.

Í námskeiðinu er fengist við stærðfræðigreiningu falla af mörgum breytistærðum. Helstu hugtök sem koma vip sögu eru:

Opin mengi og lokuð. Varpanir, markgildi og samfelldni. Deildanlegar varpanir, hlutafleiður og keðjuregla. Jacobi-fylki. Stiglar og stefnuafleiður. Blandaðar hlutafleiður. Ferlar. Vigursvið og streymi. Sívalningshnit og kúluhnit. Taylor-margliður. Útgildi og flokkun stöðupunkta. Skilyrt útgildi. Fólgin föll og staðbundnar andhverfur. Ferilheildi, stofnföll. Heildun falla af tveimur breytistærðum. Óeiginleg heildi. Setning Greens. Einfaldlega samanhangandi svæði. Breytuskipti í tvöföldu heildi. Margföld heildi. Breytuskipti í margföldu heildi. Heildun á flötum. Flatarheildi vigursviðs. Setningar Stokes og Gauss.

Stöðlun á pípettu, magngreining á Ni í stáli, kalsíum í mjólk og natríum í vatni og víni. Magngreining á ediksýru og vetnisperoxíði með títrun, greining á óþekktri amínósýru með spennutítrun og tvíþáttagreinig á lausn bæði með títrun og ljósmælingu. Magngreining á flúoríði í tannkremi og tei. 

Grundvallarhugtök í líkindafræði og tölfræði, stærðfræðileg undirstaða þeirra og beiting með tölfræðihugbúnaðinum R. 

• Líkindi, slembistærðir og væntigildi þeirra
• Mikilvægar líkindadreifingar
• Úrtök, lýsistærðir og úrtaksdreifing lýsistærða
• Metlar og öryggisbil
• Hugmyndafræði tilgátuprófa
• Mikilvæg tilgátupróf
• Línuleg aðhvarfsgreining

Meginmarkmið þessa námskeiðs er að kynna nemendum undirstöðuatriði varðandi efnatengi og lögun sameinda. Aðaláhersla verður lögð á að nota samhverfu og grúpufræði við að byggja upp sameindasvigrúm einfaldra sameinda og jóna. VSEPR og VB aðferðir verða einnig notaðar til að bera saman tengi í sameindum og byggingu þeirra.  Bygging kristallaðra efna. Eiginleikar málma og jónefna. Gefin er hluteinkunn fyrir námskeiðið og er vægi hennar 20% af heildareinkunn. Frammistaða hvers stúdents á tveimur hlutprófum á önninni skapar hluteinkunn hans (hennar).

Grunnhugtök og stærðfræðilegar aðferðir í varmafræði, lögmál varmafræðinnar, varmafræðileg mætti, Maxwell vensl, jafnvægi, fasabreytingar, tölfræðileg varmafræði, kjörgas og raungas sameinda, eðlisvarmi, slembigangur og sveim, Bose og Fermi kjörgös.

Allt skriflegt efni er á ensku. Námskeiðið er kennt í 14 vikur.

Lífræn efnafræði kemur við víðs vegar í lífinu okkar, bæði í lífheiminum okkar og í framleiðslu á hinum ýmsu vörum sem við notum dagsdaglega. Lífræn efnafræði kemur einnig fyrir í mörgum öðrum fögum, svo sem lífefnafræði, lyfjafræði, matvælafræði, og læknisfræði. Skilningur á lífrænu efnafræðinni getur hjálpað við að dýpka skilning okkar á framleiðsluferlum í efna- og matvælaiðnaði, ýmsum lífefnafræðiferlum, og virknihátt lyfja og framleiðslu þeirra.

Í þessu námskeiði verður farið yfir grunnatriði lífrænnar efnafræði. Farið verður yfir hina ýmsu virknihópa, helstu eiginleika þeirra og hvarfgirni með sérstakri áherslu á  alkana, alkena, alkyna, alkýl halíða, og arómata. Einnig verður farið yfir rúmefnafræðileg atriði og efnagreiningar lífrænna efna með NMR, IR og MS.

Í þessu námskeiði er fjallað um undirstöðuatriði skammtafræðinnar.

Aðdragandi skammtafræðinnar. Jafna Schrödingers, líkindatúlkun bylgjufallsins, stöðlun, skriðþungi og óvissulögmál, sístæð ástönd, einvíð skammtakerfi. Jafna Schrödingers í kúluhnitum, vetnisfrumeindin, hverfiþungi og spuni. Eins agnir og einsetulögmál Paulis. Tvístiga kerfi, útgeislun og ísog. 

Mörg þeirra efna sem við notum í okkar daglega lífi (plast, lyf, lím o.fl.) eru framleidd fyrir tilstilli lífrænnar efnafræði. Lyfjaiðnaðurinn er gott dæmi þar sem nauðsynlegt er að geta smíðað rétt efni, einangrað/hreinsað þau og borið kennsl á hvort rétt efni hafi verið smíðað.

Í þessu námskeiði munu nemendur fá þjálfun í helstu aðferðunum sem notaðar eru í verklegri lífrænni efnafræði og nýtist í efnaiðnaði. Einnig munu nemendur öðlast þjálfun í greiningu á niðurstöðum og skrifum á vísindalegum skýrslum.

Stærðargráðureikningur, kvarðasambönd og einingareikningar. Gerð grafa með matplotlib forritasafninu. Tvinntölur, sveiflur og Fourier-raðir. Aflfræði og tímaafleiður vigra. Hreyfing í agnar í pólhnitum. Afleiður, keðjureglan og ástandsföll. Stigsvið, vigursvið og tengls við rafsegulfræði. Setning Stokes, sundurleitnissetninging og lögmál Maxwells. Áhersla er lögð á hagnýtingar og lausnir verkefna.

Námskeiðið er verklegt námskeið með vikulegum tveggja tíma stoðfyrirlestrum.  Þar verða undirstöðuatriði efnagreiningaraðferðanna kynnt svo og uppbygging, efnisval og notkun tækjabúnaðar.  Stoðfyrirlestrar eru hluti af verklegum æfingum og því er mætingaskylda í þá.

Kynntar verða almennar aðferðir í efnagreiningum sem byggja á hagnýtingu efna- og eðliseiginleika efna og víxlverkun eðliseiginleika efna við rafsegulsviðið.  Einnig verða kynntar skiljuaðferðir (chromatographic methods) til að greina efnablöndur í sundur, svo hægt sé að einangra hrein efni og bera kennsl á þau.  Námskeiðið tekur aðallega mið af  greiningu á lífrænum efnasamböndum.

Mæliaðferðirnar sem verða kynntar eru: litrófsmælingar á útfjólubláa og sýnilega sviðinu, atómgleypni, flúrljómun og titringsróf á innrauða sviðinu.  Kjarnarófsmælingar (NMR), massagreiningar og hagnýting röntgengeisla til byggingargreiningar.  Skiljuaðferðir (chromatographic methods): s.s. gasskilja og háþrýstivökvaskilja til þáttbundinna og magnbundinna greininga. Samtengd notkun mismunandi tækja/aðferða til greininga á óþekktum efnablöndum (GC, FT-IR, NMR og GC-MS).  

Nemendur vinna vinnubók og skila skýrslu úr einni æfingu ásamt vinnubókinni.

Stoðfyrirlestar: 2 tímar í viku.
10 verklegar æfingar: vinnubók og skýrsla.
Þriggja tíma skriflegt próf úr verklegu:

Í verklegum æfingum verður fengist við nýsmíði lífrænna efna og efnagreiningu.

Verklegar æfingar: Kaloríuinnihald efna skv. brennsluvarmamælingum. Fasalínurit og eiming vökvablandna. Jafnvægi efnahvarfa og leysni skv. leiðnimælingum. Hraði efnahvarfa (styrkáhrif og ákvörðun hraðafasta). Lausnavarmamælingar. Jónalausnir. Gufuþrýstingur og gufunarvarmi. Seigjumælingar. Litrófsgreining lífrænna litarefna. Jafnvægi efnahvarfa litrófsgreiningu. Flúrljómun mísellulausna. Kjarnrófsmælingar (NMR.)

Athugið tímar í námskeiðunum geta verið bæði á mánudögum og föstudagseftirmiðdögum. 

Í námskeiðiðinu er farið í gegnum verklegar æfingar í þáttbundinni greiningu. Viðfangsefnin eru katjónir úr fyrsta, öðrum, þriðja og fjórða flokki sem og valdar anjónir. Stoðfyrirlestrar eru með æfingunum.

Í fyrri helmingi námskeiðsins fara nemendur í almenna jónagreiningu á vatnslausnum og ákvarða óþekktar jónir í lausnum. Í seinni hluta námskeiðsins fá nemendur raunveruleg sýni til greiningar.

Nemendur vinna vinnubók  fyrir tíma og samhliða verklegu vinnunni í tímanum og skila henni til kennara í lok tímans.

Einkunn verður gefin fyrir námskeiðið og samanstendur hún af hluteinkunnum fyrir vinnubók, einkunn frá kennara og niðurstöðu úr munnlegu prófi sem haldið verður í lok námskeiðs.

Stuðst verður við bókina: Qualitative Analysis and the Property of Ions in aqueous solutions, 2. útgáfa, eftir Slowinski og Masterton.

Í þessu námskeiði verður fjallað ítarlega um efni sem tilheyra efnaflokkum arómatískra efnasambanda (kafli 16), alkohóla og fenóla (kafli 17), etera og epoxíða (kafli 18), þíóla og súlfíða (kafli 18), aldehýða og ketóna (kafli 19), karboxýlsýra og nítríla (kafli 20), karboxýlsýruafleiða (kafli 21), karbonynsambanda (kafli 22 og 23), auk amína og einfaldra heteróhringsambanda (kafli 24). Í gegnum fyrirlestra, dæmatíma, heimadæmi, og kaflapróf, verður lögð áhersla á hvarfganga, efnahvörf, hvarfsemi, hvarfgirni, og efnasmíðar ofangreindra efnaflokka.

Í námskeiðinu verður stuðst við WebAssign (stafrænn vettvangur heimanáms). Nemendur verða að kaupa aðgang (nánari upplýsingar verða á heimasíðu námskeiðsins).

Bókin Organic Chemistry er aðgengileg án kostnaðar í gegnum openstax.org:
https://openstax.org/details/books/organic-chemistry

Fyrirlestrar: Ágrip af efnafræði frumefna í aðalflokkum lotukerfisins. Efnafræði hliðarmálma m.t.t. tengja, byggingar, seguleiginleika og rafeindaörvana. Gefin er hluteinkunn fyrir námskeiðið og er vægi hennar 25% af heildareinkunn. Frammistaða hvers stúdents á tveimur hlutprófum á önninni skapar hluteinkunn hans (hennar).

Aðferðir til að reikna út og spá fyrir um eiginleika efna og hraða efnahvarfa. Kennt verður á hugbúnað sem gerir nemendum kleift að setja upp og framkvæma útreikninga á ýmsum lífrænum og ólífrænum sameindum og túlkun á reikniniðurstöðum til að efla innsæi og þekkingu á efnafræði.

Meðal þeirra aðferða sem kynntar verða til að reikna út dreifingu rafeinda eru Hartree-Fock, þéttnifellafræði, og truflunarreikningar (MP2) og gerð grein fyrir ýmsu sem þarf að huga að í slíkum reikningum svo sem vali á grunnföllum og gæði nálgana. Farið verður í grundvallarhugtök efnafræðinnar þar með sameindasvigrúm, fylgni rafeinda
og eðli efnatengja. Meðal aðferða sem kynntar verða til að reikna út lögun sameinda og færslu atóma eru lágmörkunaraðferðir, klassískir ferlar, titringsháttagreining, Monte Carlo og virkjunarástandskenningin.

Verklegar æfingar sem fela í sér tölvureikninga.

Verklegar æfingar tengdar litrófsgreiningum, fasajafnvægi og hraðafræði. Eiming tveggja vökva til að finna azetrópupunkt, notkun á leifturlitrófsgreiningu til að ákvarða hraða efnahvarfa og notkun litrófsgreiningar til að ákvarða eiginleika sameinda, svo sem gleypniróf lífrænna litarefna og tvíatóma gassameinda.

Lágmarkseinkunnar er krafist bæði í hluteinkunn fyrir verklegar æfingar og í prófseinkunn.

Nemendum er gefinn kostur á að vinna að sérverkefni í efnafræði, eftir því sem aðstæður leyfa, skv. reglum námsbrautar í efnafræði. Verkefnið er unnið undir umsjón tveggja manna og skal a.m.k. annar þeirra tilheyra námsbraut í efnafræði. Námsbrautarformaður þarf að samþykkja verkefni og leiðbeinendur fyrir skráningu í BS verkefni. Verkefninu lýkur með samningu ritgerðar, sem metin er til einkunnar af umsjónarmönnum.

Upplýsingar um skiladaga má finna hér: UGLA - Skiladagar

Nánari upplýsingar um BS-verkefni í efnafræði.

Sameindabygging, orkuskipan og hraðafræði skv. litrófsgreiningum:

1. Gleypni, flúrljómun, Raman litróf, ljósjónun, Laser-litrófsgreining, Mössbauer greining og Röntgengreining. Kjarnarófsgreiningar (CW og FT NMR); víxlverkanir milli kjarna, hliðranir kjarna, kæliróf, slökunartímar, tvívíddar-NMR. Rafeindaspuni (EPR).

2. Hvarfslóð og hvarfgangur efnahvarfa ákvarðaður með litrófsmælingum og sameindabunum. Femtosekundu litrófsgreiningar.

3. Ljósefnafræði: stýring efnahvarfa með ljómun; ljósefnaferli háloftanna og geimefnafræði.

Kynntar verða ýmsar litrófsaðferðir í formi æfinga og/eða sýnikennslu. Áhersla er lögð á tölvuúrvinnslu mæligagna og túlkanir með hermilíkönum.

Nemendum er gefinn kostur á að vinna að sérverkefni í efnafræði, eftir því sem aðstæður leyfa, skv. reglum námsbrautar í efnafræði. Verkefnið er unnið undir umsjón tveggja manna og skal a.m.k. annar þeirra tilheyra námsbraut í efnafræði. Námsbrautarformaður þarf að samþykkja verkefni og leiðbeinendur fyrir skráningu í BS verkefni. Verkefninu lýkur með samningu ritgerðar, sem metin er til einkunnar af umsjónarmönnum.

Upplýsingar um skiladaga má finna hér: UGLA - Skiladagar

Nánari upplýsingar um BS-verkefni í efnafræði.

Í námskeiðinu verður fjallað um nýrri aðferðir sem beitt er við efnasmíði lífrænna efnasambanda og leitast við að byggja kerfisbundið upp þekkingu til að fjalla um nútímalegar lífrænar efnasmíðar. Byggt verður ofan á þá þekkingu sem þegar liggur fyrir hjá nemendum að loknum námskeiðunum LE 1, LE 2 og LE 3, sem eru forkröfur þessa námskeiðs. Fjallað verður um margvísleg kjarnsækin skiptihvörf og rafsækin álagningarhvörf, nútímalega málmlífræna efnafræði, heterohringi, afoxun og sértæka afoxunarmiðla, hringhverf efnahvörf og Woodward-Hoffmann reglurnar, oxanir og umraðanir. Fjallað verður um rúmefnafræði og stjórnun á henni og mikilvægi hennar í nútímalegum lífrænum efnasmíðum. Þá verður fjallað verður um notkun ensíma í lífrænum efnasmíðum. Fjallað verður um verndarhópa og mikilvægi þeirra í lífrænum efnasmíðum. Fjallað verður um ýmsar kerfisbundnar leiðir er koma við sögu við hönnun og útfærslu á lífrænum efnasmíðum eins og umskautun (umpolung), baksmíðar og baksmíðagreiningu ásamt hugtökum og fræðum þar að baki. Loks verður fjallað um allnokkrar klassískar fjölskrefa lífrænar efnasmíðar á flóknum náttúruefnum og hvernig þróunin hefur orðið í gegnum tíðina. Hugmyndin er að kryfja slíkar efnasmíðar niður í kjölinn.

Námskeiðið er einkum ætlað nemendum í framhaldsnámi í efnafræði, en einnig nemendum sem uppfylla forkröfurnar. Meginmarkmiðið er að gera nemendur læsa á lífrænar efnasmíðar eins og þær eru útfærðar í dag.

Markmið námskeiðsins er að veita nemendum innsýn í fjölbreytileika ólífrænnar efnafræði. Námskeiðinu er skipt í þrennt. 1) Ólífræna efnafræði í lífheiminum með áherslu á nútímalegar rannsóknir efnahvarfa og hvarfganga málma í próteinum; 2) Málm-lífrænar þrívíddarbyggingar (MOF’s): kenndar efnasmíðar og greiningar á byggingu MOFs og eiginleikar þeirra eins og gasgleypni og ósamleit hvötun. 3) Efnafræði og lotubundnir eiginleikar málma og málmleysingja. Ólífræn búr, hringir og klasar. Ólífrænar fjölliður. Iðnaðarferlar til framleiðslu málma og málmleysingja. Ólífrænn efnaiðnaður á Íslandi.

Markmiðið er að nemendur geti sjálfir aflað sér þekkingar og hæfni til að þróast í sjálfstæða rannsakendur. Námskeiðið mun gera nemendum kleift að skilja og rökræða gefið efni og nýta sér birt efni til að styðja greiningar sínar.

Lágmarkskröfur eru að hafa lokið þremur námskeiðum í ólífrænni efnafræði (ÓE 1, 2 og 3), þó að námskeiðið sé ætlað framhaldsnemum í efnafræði þá er það opið fyrir aðra nemendur sem uppfylla lágmarkskröfur.

Erindi um nútíma rannsóknir í efnafræði, og lífefnafræði, sem ýmsir aðilar innan og utan háskólans halda. Skyldumæting er á fyrirlestrana. Nemandi verður að sækja minnst 10 málstofur til að ljúka hverju námskeiði.

Nemendur geta eingöngu sótt málstofuna einu sinni í grunnnámi.

Námsefni: Forsendur og formgerð skammtafræðinnar. Einvíð kerfi. Hverfiþungi, spuni, tvístiga kerfi. Ögn í miðlægu mætti, vetnisatómið. Nálgunaraðferðir. Tímaóháður og tímaháður truflanareikningur. Dreififræði.

Undirstöðuatriði almennrar skammtafræði og safneðlisfræði. Gerð atómsins. Atómkraftar og uppbygging efnisins. Borðalíkanið. Rafeiginleikar málma og hálfleiðara. Ljóseiginleikar hálfleiðara. Samskeyti hálfleiðara. P-N Tvistar og Schottky-tvistar. Rafsviðssmárar (FET) og nórar (BJT). CMOS. Ljóstvistar, sólarhlöð og hálfleiðaraleisar.

Markmið: Að kynna nemendum hugtök og aðferðir aflfræðigreiningar, sem beitt er í ýmsum greinum verkfræði og eðlisfræði.

Námsefni: Aflfræði Newtons, línulegar sveiflur, deyfðar og þvingaðar sveiflur. Ólínulegar sveiflur og ringl (chaos). Þyngdarsvið, þyngdarmætti og sjávarfallakraftar. Hnikareikningur, regla Hamiltons, jöfnur Lagrange og Hamiltons, alhnit og skorður. Miðlæg svið, brautir reikistjarna, stöðugleiki hringbrauta. Árekstrar massaagna í viðmiðunarkerfum vinnustofu og massamiðju. Tregðukerfi og önnur viðmiðunarkerfi hreyfingar, gervikraftar. Aflfræði stjarfra hluta, tregðufylki, höfuðásar hverfitregðu, horn Eulers, jöfnur Eulers um áhrif vægis á snúning hlutar, snúðhreyfing og stöðugleiki hennar. Tengdar sveiflur, eigintíðni og eiginhnit sveiflukerfa.

Markmiðið er að kynna nemendum frumatriði í eðlisfræði þéttefnis. Námsefni: Efnatengi, kristallsgerð þéttefnis, samhverfa kristallsgrinda, nykurgrind. Titringshættir kristalla, hljóðeindir, eðlisvarmi kristallsgrindar, varmaleiðni. Frjálsar rafeindir, borðalíkan þéttefnis, virkur massi. Málmar, einangrarar og hálfleiðarar.  Þrjár verklegar æfingar.

Tilgangur námskeiðsins er að undirbúa nemendur undir störf í tæknifyrirtækjum og tæknimiðuðum skipuheildum. Farið verður í helstu þætti í reksti fyrirtækja og annarra skipuheilda og fjallað um hlutverk verkfræðinga og áskoranir sem þeir standa frammi fyrir. Nemendur kynnast greiningaraðferðum sem notaðar eru við ákvarðantöku, túlka niðurstöður þeirra og miðla munnlega og skriflega.

Námskeiðið samanstendur af verklegum æfingum einu sinni í viku ( 6 klst. í 12-13 vikur) og einum fyrirlestri í viku ( 2x40 mín. 13 -14 vikur).

Í fyrirlestrum eru fræðilegar undirstöður verklegra æfinga útskýrðar og hagnýting þeirrar þekkingar kynnt.

Í verklegum æfingum munu nemendur kynnast öryggisreglum og vinnubrögðum við rannsóknum í lífefnafræði. Þar má nefna:

• Helstu aðferðir við próteinhreinsanir.
• Magngreiningar próteina og sérstökum efnahópum þeirra.
• Mælingar á stöðugleika próteina og áhrifum tengla.
• Mælingar á hraðafræði ensíma og áhrifa hindra.
• Nýting gagnabanka og forrita þeim tengd til að styðja við rannsóknir og túlkun niðurstaðna.
• Vinna með töluleg gögn og notkun línulegra- og ólínulegra líkana við gangnavinnslu og túlkun niðurstaðna.
• Hvernig skal halda vinnubók á rannsóknarstofu og rétta skráningu mæligagna.
• Hvernig skal skrifa vísindalegar skýrslur um rannsóknarniðurstöður.

Lágmarks skráning til að námskeiðið verði kennt: 10

Almennur inngangur að nýsköpun og helstu tegundum hugverkaréttar, þar sem fjallað verður um: vörumerki og mikilvægi vörumerkjastjórnunar, hönnunarverndar og höfundarréttar, grunnatriði einkaleyfa og beitingu þeirra, viðskiptaleyndarmál og kröfur sem þarf að upfylla til þess að þekking teljist viðskiptarleyndarmál ásamt stuttri umfjöllun um leiðir til að vernda hugbúnaðarlausnir.

Í kjölfarið verður farið í heimsókn til Íslensku Hugverkastofunnar, þar sem nemendur hljóta innsýn í umsóknarferli hugverkaréttinda. Rætt verður um nýsköpunar- og tæknihagnýtingu (e. tech transfer), auk möguleika á opinberum styrkjum og tengslum við fjárfesta. Reynslusögur úr nýsköpunariðnaði verða nýttar til að veita nemendum innsýn í reynslu sprotafyrirtækja og stefnumótun á hugverkum í hugverkarétti.

Nemendur velja eina hugmynd að uppfinningu í byrjun annar, og vinna samhliða fyrirlestrum að þróun hennar. Nemendur skoða t.a.m. hvaða leiðir eru færar til að vernda uppfinninguna hugmyndarinnar og ákveða hvernig hugverkavernd er best að nota, hvernig hvaða þjónustu er hægt að nýta sér til að hraða á vexti hennar, hvernig er aðgengi að fjármögnun og setja fram langtímamarkmið.

(með fyrirvara um breytingar)

Fjallað verður ítarlega um grundvallaratriði fyrri hluta almennrar lífefnafræði, einkum eiginleika og myndbyggingu stórsameinda.

Efni fyrirlestra: Viðfangsefni lífefnafræðinnar; millisameindahrif lífefna í vatnslausnum; amínósýrur, peptíðtengi og myndbygging próteina; svipmótun próteina og stöðugleiki; sykrur og fjölsykrur; fitur og frumuhimnur; himnuprótein; ensím og hraðafræðilegir eiginleikar ensíma og stjórn ensímvirkni; ensímhvötun og hvarfgangar ensíma; boðflutningar og helstu ferli; himnuviðtakar; samsetning kjarnsýra og myndbygging; DNA stöðugleiki. Gefin er hluteinkunn fyrir miðannarpróf sem hefur vægið 15% af heildrareinkunn.

Vinnulag
Fyrirlestrar tvisvar í viku; 2 x 40 mín.  Miðannarpróf gildir 15% af lokaeinkunn.  Ekkert verklegt.  Haldnir eru 2x 40 mín. dæmartímar vikulega.

Námsmat
Lokapróf (3 klst): 85 %
Miðannarpróf: 15 %

Kennslubók
Nelson D.L. & Cox M.M. Lehninger: Principles of Biochemistry, 8th Edition, 2021

Aukaefni:
Fyrirlestrarglærur (PowerPoint).
Ítarefni svo sem þurfa þykir.

Sjö vikna námskeið (kennt fyrri 7 vikur haustmisseris). Námskeiðið verður kennt ef þátttaka er nægileg. Námskeiðið kann að verða kennt sem lesnámskeið

Grunnvatn í jörðu, vatn í jarðvegi, gerðir og eiginleikar vatnsleiðara (poruhluti, heldni, gæfni, forðastuðlar, opnir, lokaðir og lekir vatnsleiðarar, einsleitir vatnsleiðarar, stefnuóháð og stefnuháð lekt).  Eiginleikar grunnvatnsflæðis, lögmál Darcy, grunnvatnsmætti, lektarstuðull, vatnsleiðni, innri lekt.  Lektarstuðull í bæði einsleitum og stefnuháðum vatnsleiðurum, straumlínur og straumlínunet, stöðugt og óstöðugt flæði um opna, lokaða og leka vatnsleiðara.  Almennar flæðijöfnur grunnvatns.   Grunnvatnsflæði að borholum, niðurdáttur, dæluprófanir, eiginleikar vatnsleiðara út frá dæluprófunum, nýting grunnvatnsborholna, ferskvatnslinsur og jarðsjór, flutningur efna með grunnvatni, gæði grunnvatns, mengun.  Dæmi um grunnvatn og nýtingu þess á Íslandi, reiknilíkön af grunnvatnsflæði.  Nemendur vinna þverfaglegt verkefni um grunnvatn og nýtingu þess.

Markmið: Að kynna nemendum kjarneðlisfræði og öreindafræði nútímans.

Námsefni: Innri gerð kjarnans, kjarnalíkön, geislavirkni, kjarnahvörf, víxlverkun geislunar og efnis, meðferð geislavirkra efna og áhrif geislunar á lifandi vefi, hraðlar og agnanemar. Víxlverkun og flokkun öreinda, viðtekið líkan öreindafræðinnar, sameining víxlverkana, kjarnar og öreindir í stjarneðlisfræði. Þrjár verklegar æfingar.

Þetta námskeið fjallar um undirstöðuatriði og helstu notkunarmöguleika líftækni með áherslu á mikilvægi hennar í atvinnulífi og samfélagi. Líftækni er þverfaglegt fræðasvið sem nýtir aðferðir úr sameindalíffræði, efnafræði, verkfræði og lyfjafræði. Í gegnum fyrirlestra, hópverkefni, kynningar nemenda og gestafyrirlestra verður fjallað um hvernig líftæknivörur og -ferlar þróast, allt frá rannsóknum á rannsóknarstofu til notkunar í iðnaði.

Námskeiðið skiptist í fimm meginsvið líftækni: (1) líftæknilyf, (2) iðnaðarlíftækni í efna- og matvælaiðnaði, (3) klínísk líftækni, (4) uppgötvun og hreinsun náttúruafurða og (5) orku- og umhverfislíftækni.

Námskeiðið byggir á fyrirlestrum, verkefnavinnu, nemendakynningum og umræðum auk þess sem farið verður í eina vettvangsferð.

Námskeiðið er samkennt með ILT102F - Inngangur að iðnaðarlíftækni. Ekki er hægt að taka bæði námskeiðin. 

Fyrirlestrar: Lögmál Mendels. Erfðamynstur. Kynlitningar, mannerfðafræði, umfrymiserfðir. Litningar, bygging litninga. Frumuskipting (mítósa og meiósa), lífsferlarTengsl, endurröðun og kortlagning gena í heilkjörnungum. Bakteríuerfðafræði. Kortlagning gena í heilkjörnungum, fernugreining. Arfgerð og svipgerð. Litningabreytingar. Erfðaefnið DNA. Eftirmyndun. Umritun. Próteinmyndun. Stjórn genastarfs. Erfðatækni. Erfðamengjafræði. Stökklar. Stökkbreytingar. Viðgerðir og endurröðun. Greiningartækni erfðavísinda. Tilraunalífverur.

Verklegar æfingar: I. Ávaxtaflugan Drosophila melanogaster. II. Mítósa í laukfrumum. III. Plasmíð og skerðiensím. IV.DNA mögnun. V. Grósekkir Sordaria fimicola.

Próf: Verklegt og dæmatímar 25%, skriflegt 75%. Lágmarkseinkunnar er krafist í báðum prófhlutum.

Frumulíffræðin eru fyrirlestrar (4f á viku í 14 vikur): Inngangur að frumulíffræði, bygging og þróun heilkjörnunga. Megináherslan er á heilkjörnunga. Efnafræði fruma og orkubúskapur, gerð og eiginleikar stórsameinda. Bygging og hlutverk frumuhluta sem dæmi frumuhimnu, kjarna, hvatbera, grænukorna, frumugrindar, golgíkerfis, leysikorna og oxunarkorna. Stjórnkerfi og boðleiðir innan frumu og samskipti milli fruma ásamt frumusérhæfingu og krabbameinum. Utanfrumuefni er fjallað ítarlega um og grunnatriði ónæmisfræði.

Námskeiðið skiptist í fyrirlestra, verklegar æfingar, umræður og nemendaverkefni.

Fyrirlestrar: Fræðilegur bakgrunnur helstu aðferða sameindalíffræðinnar og notkun þeirra við rannsóknir. Helstu tilraunalífverur og erfðatæknilegar aðferðir við notkun þeirra kynnt. 
Námsefni er lagt fram af kennurum. 

Verklegar æfingar: Í námskeiðinu er höfuðáhersla á þjálfun í verklegum vinnubrögðum á rannsóknastofum í sameindalíffræði og virkri notkun vinnubókar.

Umræðutímar tengjast fyrirlestrum, verklegum æfingum og nemendaverkefnum.

Helstu efnisatriði námskeiðs:  Vinnubækur og vinnuseðlar, rafræn tól. Grunnatriði DNA vinnu og DNA klónunar. Plasmíð og plasmíðkort, vinna með DNA raðir. Grunnatriði vinnu með E. coli og plasmíð. Grunnatriði frumuræktunar og genaleiðslu í frumur. Tilraunalífverurnar E.coli, S. cerevisiae, A. thaliana, D. rerio, C. elegans, D. melanogaster og M. musculus. Genaferjun og önnur erfðatækni í bakteríum, sveppum og fjölfrumungu. CRISPR tækni og hönnun gRNA. RNAi og fleiri aðferðir til genabælingar og skilyrtrar genatjáningar. Flúrprótein og önnur próteinmerki og vísigen. Einangrun og greining á DNA og RNA, Southern og Northern blettun, PCR, qPCR, skerðiensím, raðgreining á DNA, gagnavinnsla og greining. Sértæk greining próteina með mótefnum. Framleiðsla og notkun mótefna - western blettun, ónæmislitun fruma og vefja. Notkun smásjár í sameindalíffræði.  Aðferðafræði í nýlegum vísindagreinum.

Nemendaverkefni: Fjallað um nýlega aðferð eða aðferðahóp. Fyrirkomulag breytilegt frá ári til árs en miðar að því að þjálfa nemendur í heimildavinnu og miðlun vísindalegs efnis á fjölbreyttan hátt. Dæmi um framsetningu: Veggspjöld, ritgerðir, fyrirlestrar, myndbönd, vefsíður, hlaðvörp.

Í námskeiðinu er fjallað undistöðuatriði um tvö svið stærðfræðigreiningar, tvinnfallagreiningu og afleiðujöfnur, með áherslu á hagnýtingu og útreikninga á lausnum.

Viðfangsefni: Tvinntölur og varpanir á svæðum í tvinntalnasléttunni. Föll af einni tvinnbreytistærð. Fáguð föll. Veldisvísisfallið, lograr, rætur og horn. Cauchy-setningin og Cauchy-formúlan. Samleitni í jöfnum mæli. Veldaraðir. Laurent-raðir. Leifareikningur. Hagnýtingar á tvinnfallagreiningu í straumfræði. Venjulegar afleiðujöfnur og afleiðujöfnuhneppi. Línulegar afleiðujöfnur  með fastastuðlum. Ýmsar aðferðir til að reikna út sérlausnir. Green-föll fyrir upphafsgildisverkefni. Línuleg afleiðujöfnuhneppi. Veldisvísisfylkið. Veldaraðalausnir og aðferð Frobeniusar. Laplace-ummyndun og notkun hennar við lausn á afleiðujöfnum. Leifaformúlur fyrir Fourier-myndir og andhverfar Laplace-myndir.

Ath.: Einingar til BS-prófs gilda aðeins fyrir annaðhvort TÖL101G Tölvunarfræði 1 eða TÖL105G Tölvunarfræði 1a.

Java forritunarmálið er notað til að kynna grunnhugtök í tölvuforritun: Tjáning og fullyrðingar, texta- og tölulegar gagnategundir, aðstæður og lykkjur, fylki, aðferðir, flokkar og hluti, inntak og úttak. Forritun og kembiforrit eru stunduð í spurningakeppnum og verkefnum alla önnina.

Markmið: Að nemendur fræðist um framleiðsluferli í efnistækni. Að hvetja nemendur til að hugsa um möguleika Íslands til að hagnýta endurnýjanlega orku. Farið verður yfir framleiðsluferli í íslenskum framleiðslufyrirtækjum, t.d. framleiðslu kísiljárns, rafgreiningu áls, framleiðslu steinullar og fleira. Kynnt verða ýmis stærri framleiðsluferli í efnistækni, með sérstakri áherslu á þau ferli sem þykja fýsilegur kostir á Íslandi. Lögð verður áhersla á að nemendur fái yfirsýn yfir framleiðsluferlin, hráefni, orkugjafa/orkuþörf, framleiðsluaðferðir, mengun, afurðir o.fl. Einnig verður rætt um efnahagslegan bakgrunn, þ.e. kostnað, hagnað og markaðssveiflur. 1-2 stór hagnýt verkefni eru unnin samhliða fyrirlestrum allt misserið og farið er í vettvangsferðir.

Markmið námskeiðsins er að kenna grundvallaratriði efnisfræði þannig að nemandi verði fær um að skilja hegðun efna og velja réttu efnin fyrir viðfangsefni sín. Fræðilegur grundvöllur er gefinn fyrir skilningi á hegðun efnisins út frá smásæjum sjónarhóli.
Námsefni m.a.: kristalgerðir málma, kristalveilur, atómsveim, aflfræðilegir eiginleikar, bjögun og hersluaðferðir málma, brot og málmþreyta, fasalínurit, fasahvörf, forsendur tæringar og fyrirbygging hennar. Nokkrir efnisflokkar eru teknir fyrir sérstaklega, svo sem stál, ál og aðrir léttmálmar og fjallað er um framleiðslu þeirra, eiginleika og notkunarsvið. Aðrir efnisflokkar, svo sem fjölliðuefni, keramíkefni og samsett efni eru kynntir og bornir saman við málma.
Í námskeiðinu eru dæmaæfingar og verklegar tilraunir.

Markmið:

1. Að kynna helstu hugtök straumfræðinnar og koma nemendum í skilning um hvernig stærðfræði er beitt við flókin viðfangsefni og hvernig hægt er að fá nálgunarlausnir með einföldun án þess að tapa miklu í nákvæmni.

2. Að gera nemendur færa um að beita straumfræðinni til þess að reikna mótstöðu hluta og þrýstifall í pípum.

3. Að þjálfa þá í að beita mæliaðferðum í straumfræði.

4. Að beita þverfaglegri þekkingu á helstu sviðum vélaverkfræðinnar.

Námsefni m.a.: Eiginleikar kvikefna (vökva og lofttegunda). Þrýstingur og kraftasvið í kyrrstæðum vökvum, þrýstingsmælar. Rennslisfræði, samfellujafna, skriðþunga- og orkujafna. Hreyfijafna Bernoullis. Víddargreining og líkanlögmál. Tvívítt streymi, seigjulausir vökvar, jaðarlög, lag- og iðustreymi, vökvamótstaða og formviðnám. Streymi þjappanlegra vökva, hljóðhraði, Mach tala, hljóðbylgjur, lögun túðu fyrir yfirhljóðhraða. Rennsli í opnum og lokuðum farvegum. Dæmaæfingar og verklegar tilraunir.

Efnafræði, uppgötvun, uppruni, lífmyndun, vinnsla og notkun náttúruefna í lyfjafræði verða tekin fyrir í námskeiðinu. Nýting þeirra sem virk lyfjaefni, sem fyrirmyndir lyfja og sem tæknileg hjálparefni við framleiðslu lyfja. Farið er í náttúruefni eftir lífmyndunarlegum uppruna og helstu flokka þeirra sem hafa þýðingu í lyfjafræði. Í fyrsta stigs efnasamböndum er farið yfir lífmyndun, efnafræði og notkun sykra, fita og amínósýra. Einnig er lögð stór áhersla á annars stigs efnasambönd sem eru mjög stór uppspretta lyfjaeða eiturefna. og flokka þeirra á borð við arómatísk efni, pólýketíð, terpena og alkalóíða sem telja ótal mörg lyf. Til nánari upptalningar má nefna efnaflokka eins og: Sykrur (einsykrur, tvísykrur, fjölsykrur og glýkósíð efnasambönd). Arómatísk efnasambönd leidd út frá Shikimín sýru (t.d. fenýlprópön, kúmarín og fúrókúmarín, lignön og tannín). Fituefni (fitusýrur, olíur, vöx og prostaglandin). Pólýketíð efnasambönd eins og makrólíða, anthrasýklín, tetrasýklín, statín, polyene makrólíða fúkalyf og náttúruleg litarefni). Flavonóíðar. Terpen sambönd (mónó-, seskví-, dí-, trí-, tetraterpen og plöntusterar). Valin peptíð, protein og ensím. Alkalóíðar (alkalóíð amínur, trópan-, ópíum- og ergot alkalóíðar ásamt fleiru). Púrín og pyrimidín efnasambönd (vítamín, kófaktorar og xanthín afleiður).

Markmið: Að kynna nemendum þróun vísinda og eðli með því að rekja dæmi úr vísindasögunni og nýleg viðhorf til vísinda og sögu þeirra. Að þjálfa nemendur í erindaflutningi og ritgerðasmíð um fræðileg efni á íslensku. -- Námsefni: Saga stjörnufræði og heimsmyndar fram yfir byltingu Kópernikusar og Newtons. Saga þróunarkenningarinnar. Nýleg viðhorf sem varða eðli, markmið og þróun vísinda, vísindi og samfélag. -- Hver nemandi flytur erindi á umræðufundi um efni, sem valið er í samráði við kennara, og skilar ritgerð í lok misseris. Áhersla er lögð á að þjálfa nemendur í að vinna með heimildir. Námsefni getur breyst með hliðsjón af nemendahópi, kennurum og öðrum aðstæðum.

Markmið námskeiðsins er að kynna nemendum þróun og eðli vísinda með því að rekja dæmi úr vísindasögunni og nýleg viðhorf sem varða eðli, markmið og þróun vísinda. Sérstök áhersla verður lögð á sögu eðlisvísinda frá Aristótelesi fram á daga Newtons, þar á meðal hræringar í stjörnufræði í Vísindabyltingunni. Auk þessa verður saga þróunarkenningar Darwins skoðuð sérstaklega. Þá verður lögð sérstök áhersla á að skoða sögu vísinda út frá ólíkum hugmyndum um vísindalegar framfarir og út frá nýlegum hugmyndum um tengsl vísinda og samfélags. Námsefnið getur breyst með hliðsjón af áhugasviði nemenda.

Markmið: Að kenna nemendum undirstöðuatriði í afstæðiskenningu Einsteins.

Námsefni: Takmarkaða afstæðiskenningin, fjórvigrar og þinir. Almenna afstæðiskenningin, sveigja tímarúmsins, jafngildislögmálið, jöfnur Einsteins, samanburður við mælingar innan sólkerfisins, þyngdarbylgjur, svarthol, heimsfræði.

Kennarar: Benjamin Knorr og Ziqi Yan, postdocs við Nordita.

Í námskeiðinu fá nemendur þjálfun í nútíma tilraunaeðlisfræði og rannsóknarvinnu. Gerðar eru 6 allviðamiklar tilraunir í tengslum við rannsóknir í eðlisfræði við Raunvísindastofnun Háskólans sem byggja á viðfangsefnum sem fjallað er um á öðru og þriðja ári í námi í eðlisfræði. Fyrirlestrar eru í nánum tengslum við þessi viðfangsefni og tilraunirnar hugsaðar til að auka skilning og færni í eðlisfræði og framkvæmd og skilningin flókinna tilrauna. Lögð er áhersla á sjálfstæð vinnubrögð í tilraunum og gagnaleit.

Kynning á ferlum og almennt um efnis- og orkujafnvægi í iðnaðarferlum. Greining á hegðun gastegunda, gas-vökvakerfa og fasajafnvægi. Massa- og orkujafnvægi í kerfum með og án efnahvarfa.

Greinagóð kynning á hvernig tölvuforrit (eins og t.d. Aspen) er notað til að herma, hanna og besta ýmis konar efnaferla í efnaiðnaði. Kennt er hvernig hægt er að velja, besta, og setja saman efnahvarfklefa, sem og búnað til að aðskilja myndefni og búnað fyrir varmaskiptin í ferlinu. Kynnt verða hugtök og lögmál til að meta hagkvæmni efnaferilins.

Námskeiðið veitir inngang að hönnun og greiningu á (líf)efnafræðilegum hvarfklefum. Það fer yfir mikilvæg hugtök í efnafræðilegri varmafræði, hraðafræði efnahvarfa og hvataðra efnahvarfa, sem gerir nemendum kleift að þróa sterka grunnþekkingu á verkfræðilegri hönnun efnahvarfa. Námskeiðið inniheldur einnig gestafyrirlestra frá sérfræðingum í iðnaði sem og nemendafyrirlestra, sem stuðlar að tengslum við raunverulegar aðstæður.

Tilgangur námskeiðs er að þjálfa verkfræðilega nálgun á tilraunir og tilraunahugsun. Farið er í hönnun tilrauna, framkvæmd þeirra, söfnun gagna og úrvinnsla þeirra með tölfræðilegum aðferðum. Að lokum er farið í hvernig draga megi ályktanir út frá gögnum / upplýsingum við notkun tilrauna við til dæmis vöruhönnun og hönnun og rekstur framleiðslukerfa.

Námsefni: Línuleg og ólínuleg aðhvarfsgreining. Fervika- og þáttagreining. Hönnun tilrauna. Tölfræðilegt gæðaeftirlit. Stikalaus próf sem beita má við úrvinnslu á gögnum. Notkun tölfræðiforrita við lausn á verkefnum.

Í þessu námskeiði er farið yfir helstu helstu efnaskiptaferla frumna með áherslu á efnskipti kolvetna, fitu og próteina ásamt samþættingu þessara ferla og stjórnun þeirra. Fyrst er fjallað um efnaskipti kolvetna, þar sem sykurrof (bæði loftháð og loftfirrð), sítrónusýruhringurinn og pentósafosfatferillinn eru skoðuð ítarlega. Einnig verður farið yfir ferla eins og glúkoneógenesu, niðurbrot og nýmyndun glýkógens, og hvernig stjórnun á efnaskiptum kolvetna fer fram. Næstu viðfangsefni eru svo efnaskipti fitu, þar sem þættir eins og niðurbrot þríglýseríða, oxun og nýsmíði fitusýra eru útskýrð. Sérstök áhersla er lögð á stjórnun fituefnaskipta og stjórnun ensíma sem taka þátt í því ferli. Því næst er farið yfir efnaskipti próteina, þar sem vatnsrof próteina, niðurbrot amínósýra og þvagefnishringurinn eru rannsökuð.

Námskeiðið tekur einnig á samþættingu og stýringu efnaskiptaferla og þeirri flóknu stjórn sem fer fram í meginstjórnunarskrefum ferlanna, með tilliti til bæði innanfrumuefna og hormóna. Farið er yfir hvernig þessi ferli aðlagast mismunandi aðstæðum í átt að samvægi (e. homeostasis) og hvaða áhrif raskanir á stjórnun þeirra hefur. Að lokum verður fjallað um ljóstillífun og Calvin-hringinn. 

Námskeiðið er mjög gagnlegt fyrir þá sem vilja öðlast djúpan skilning á lífefnafræðilegum ferlum og efnaskiptum líkamans.

Vinnulag er eftirfarandi:
Fyrirlestrar í 13-14 vikur (2 x 40 mín) tvisvar sinnum í viku.

Fjallað er um einkenni 1.-4. stigs byggingastiga prótein og hvernig þau ákvarða ýmsa eiginleika þeirra. Flokkun próteina á grundvelli myndbygginga og einkenni. Leitast er við að skýra samband myndbyggingar og eiginleika próteina með mismunandi líffræðileg hlutverk. Farið er yfir helstu byggingarþætti sem ákvarða stöðugleika myndbyggingar próteina, sem og afmyndun þeirra og svipmótunarferli. Fjallað er um áhrif þátta á borð við hitastig, sýrustigs, salta og afmyndara á stöðugleika próteina. Kynntar eru helstu aðferðir sem notaðar eru við rannsóknir á byggingar- og eðliseiginleikum próteina. Fjallað verður um valin dæmi um samband prótein byggingar og eiginleika.

Kennsluhættir. Fyrirlestrar tvisvar í viku (2x40 mín. hvort skipti). Tölvuver einu sinni í viku (2x40 mín.). Í tölvutímum er í fyrstu kynnt hagnýting veraldarvefsins við öflun og vinnslu upplýsinga á hinum margvíslegu vefsetrum sem fjalla um byggingu og eiginleika próteina. Þjálfuð er færni í notkun forritsins SwissPDBviewer til skoðunar og rannsókna á próteinum. Þetta forrit er notað til að leysa ýmis verkefni um byggingu próteina og eru valin með hliðsjón af yfirferð í fyrirlestrum.

Áherslur í þessu námskeiði er að kynnast aðferðafræði og þeim helstu nýjungum í greiningar- og reikniaðferðum sem nýttar eru í rannsóknum í lífefnafræði. Námskeiðið er byggt upp af nokkrum námskeiðshlutum þar sem sérfræðingar á sínu sviði sinna kennslu hvers hluta. Námsefnið byggir að mestu á fyrirlestrum en einnig getur verið lagt fyrir nemendur annað námsefni, s.s. greinar eða bókarkaflar þegar við á. Einnig er mögulegt að sumir kennarar standi fyrir sýnikennslu á rannsóknartæki eða leggi fyrir hagnýt verkefni í tímunum. Nokkur verkefni verða lögð fyrir nemendur meðan námskeiðið er þreytt.

Nýlegar rannsóknir á ýmsum sérsviðum lífefnafræðinnar verða til umfjöllunar en námshlutar geta breyst hverju sinni.

Dæmi um sérsvið sem fjallað er um: Einsameinda litrófsgreining, massagreining próteina, byggingafræðileg lífefnafræði, bindisækniaðferðir og varmafræði og reiknifræðileg lífefnafræði.

Markmið námskeiðsins er að kynna nemendum helstu mengandi efni, gerð þeirra, umfang og dreifingu, og sérstök áhersla verður á áhrif þeirra á lífverur. Í fyrsta hluta námskeiðsins verður fjallað um helstu efnaflokka (þungmálma, þrávirk efnasambönd, PAH efni, TBT og geislavirk efni), eiginleika efnanna (vatnsleysanleika, fitubindingu, o.fl.), útbreiðslu á norðurslóðum og dreifingu. Rætt verður um leiðir mengandi efna inn í lífverur og fjallað um uppsöfnun og mögnun í lífverum. Annar hluti námskeiðsins fjallar um áhrif mengandi efna á samfélög, tegundir, stofna og einstaklinga. Rætt verður um áhrif á fjölbreytileika og útbreiðslu tegunda. Fjallað verður um lífeðlisfræðileg áhrif mengunar (t.d. áhrif á öndun og vaxtarrými), lífefnafræðileg áhrif (t.d. hvötun cytochrome P450, hvötun á metallothionein próteinum, myndun á vitellogenin, áhrif á stöðugleika leysikorna), auk áhrifa á vefgerð, æxlamyndun, vansköpun og áhrif á erfðaefni (DNA viðbætur). Í þriðja hluta námskeiðsins verður fjallað um mengun á og við Ísland. Verklegar æfingar samanstanda af þremur til fjórum stórum sjálfstæðum verkefnum, sem gilda 20% af einkunn og verða unnin í striklotu.

Fyrirlestrar: Sameindagrunnur lífsins (efnatengi, lífefni, bygging stórsameinda DNA, RNA og próteina). Erfðamengi dreifkjörnunga og heilkjörnunga. Skipulag erfðaefnisins, litningar, litni og litnisagnir. Stjórn DNA eftirmyndunar og frumuhringsins. DNA eftirmyndun. Aðskilnaður litninga og frumuskipting. Umritun. Stjórn umritunar. Verkun RNA sameinda. Þýðing mRNA í prótein. Stjórnkerfi þýðingar. Hlutverk RNA sameinda í stjórn genatjáningar. Prótein-umbreytingar og umferðarstjórn innan frumna. DNA skemmdir, varðstöðvar og DNA viðgerðir. Endurröðun og viðgerðir á tvíþátta DNA brotum. Stökklar og staðbundin endurröðun. Helstu aðferðir sameindalíffræðinnar og tilraunalífverur.

Umræðutímar: Nemendur hafa framsögu um og ræða valdar rannsóknagreinar og skila inn útdrætti úr greininni.

Verklegar æfingar: Unnið verður að verkefni í sameindaerfðafræði sem tengist rannsóknum kennara og býður upp á notkun helstu aðferða sameindaerfðafræðinnar svo sem genaferjun, DNA mögnun og raðgreiningu, ummyndun og einangrun plasmíða, skerðikortlagningu, og rafdrátt bæði kjarnsýra og próteina.

Próf: Verklegt 10%, umræðufundir og skrifleg verkefni 15%, skriflegt próf 75%.

Kerfislíffræði er þverfaglegt svið sem rannsakar líffræðileg fyrirbæri byggt á samverkandi líffræðilegum þáttum. Í kerfislíffræði er sérstök áhersla lögð á það hvernig líffræðileg kerfi breytast yfir tíma. Í þessu námskeiði munum við fjalla sérstaklega um þá þætti kerfislíffræðinnar sem snúa að heilsu og sjúkdómum manna.

Þetta námskeið mun kynna 1) notkun líkana fyrir líffræðileg ferli (bæði genastjórnunarlíkön og efnaskiptalíkön); 2) frumulíffræðileg fyrirbæri sem stuðla að samvægi (e. homeostasis), t.d. þroskun vefja og seiglu örvera og 3) greiningu á sameindamynstri sem finnast í stórum erfðagreiningargögnum, sem tengjast sjúkdómum í mönnum og geta nýst í flokkun sjúklinga og uppgötvun lífmerkja. Þannig mun námskeiðið fjalla um notkun kerfislíffræðilegra aðferða á þremur helstu stigum líffræðinnar, þ.e. á sameindum, frumum og lífverum.

Námskeiðið felur í sér lestur og túlkun vísindagreina, útfærslu reiknirita, vinnslu á rannsóknarverkefni og kynningu á vísindalegum niðurstöðum.

Fyrirlestrar munu samanstanda af bæði (1) kynningu á grunnhugtökum kerfislíffræðinnar og (2) tölvukennslu þar sem Python forritunarmálið er notað. Námskeiðið verður kennt á ensku.

Mengjafræði: Vensl; jafngildisvensl og raðvensl. Teljanleg mengi og óteljanleg. Samstétta mengi. Uppbygging talnakerfanna. Frumatriði um firðrúm: Opin mengi og lokuð, samleitnar runur og Cauchy-runur, þéttipunktar. Samfelldni og samfelldni í jöfnum mæli. Samleitni og samleitni í jöfnum mæli. Fallarunur og fallaraðir. Þjöppuð firðrúm. Samhangandi mengi. Fullkomin firðrúm og fullkomnun firðrúms. Fastapunktssetning Banachs; tilvistarsetning um afleiðujöfnu fyrstu raðar. Kennslubækur ákveðnar síðar.

Python verkfæri tengd gagnaúrvinnslu og tímaraðagreiningu. Aðferð minnstu fervika, línuleg og ólínuleg aðhvarfsgreining. Fourier-ummyndanir, hraðar Fourier-ummyndanir, tíðnigreining og földun. Diffurjöfnur, m.a. Laplace jöfnur og notkun þeirra við lýsingu eðlisfræðilegra kerfa. Hlutafleiðjöfnur og jaðargildisverkni. Sértæk stærðfræðiföll og tengsla þeirra við mikilvæg eðlisfræðileg kerfi. Áhersla er lögð á hagnýtingar og lausnir verkefna.

Stærðargráðureikningur, kvarðasambönd og einingareikningar. Gerð grafa með matplotlib forritasafninu. Tvinntölur, sveiflur og Fourier-raðir. Aflfræði og tímaafleiður vigra. Hreyfing í agnar í pólhnitum. Afleiður, keðjureglan og ástandsföll. Stigsvið, vigursvið og tengls við rafsegulfræði. Setning Stokes, sundurleitnissetninging og lögmál Maxwells. Áhersla er lögð á hagnýtingar og lausnir verkefna.

Markmið: Að kynna fyrir nemendum Fourier-greiningu og hlutafleiðujöfnur og hagnýtingu á þeim.

Lýsing: Fourier-raðir og þverstöðluð fallakerfi, jaðargildisverkefni fyrir venjulega afleiðuvirkja, eigingildisverkefni fyrir Sturm-Liouville-virkja, Fourier-ummyndun, bylgjujafnan, varmaleiðnijafnan og Laplace-jafnan leystar á ýmsum svæðum í einni, tveimur og þremur víddum með aðferðum úr fyrri hluta námskeiðsins, aðskilnaður breytistærða, grunnlausn, Green-föll, speglunaraðferðin.

Einingar til BS-prófs gilda aðeins fyrir annaðhvort REI201G Stærðfræði og reiknifræði eða STÆ405G Töluleg greining.

Undirstöðuhugtök um nálgun og skekkjumat. Lausn línulegra og ólínulegra jöfnuhneppa. PLU-þáttun. Margliðubrúun, splæsibrúun og aðhvarfsgreining. Töluleg nálgun afleiða og heilda. Útgiskun. Töluleg lausn upphafshafsgildisverkefna fyrir venjuleg afleiðujöfnuhneppi. Fjölskrefaaðferðir. Töluleg lausn jaðargildisverkefna fyrir venjulegar afleiðujöfnur.

Gefin er einkunn fyrir skriflegar úrlausnir á forritunarverkefnum og vegur hún 30% af heildareinkunn. Stúdent verður að hafa lágmarkseinkunn 5 bæði fyrir verkefni og lokapróf.

Námskeiðið mun nota forritunarmálið Java. Fjallað er um gagnaskipan, reiknirit og huglæg gagnatög. Meðal gagnaskipana, sem farið er yfir, eru listar, hlaðar, biðraðir, forgangsbiðraðir, tré, tvítré, tvíleitartré og hrúgur auk viðkomandi reiknirita. Kynnt verða ýmis leitar- og röðunarreiknirit. Reiknirit eru greind, hvað þau taka langan tíma í vinnslu og hve mikið minnisrými. Forritunarverkefni, sem nota áðurnefnda gagnaskipan og reiknirit, eru leyst í Java. Mörg lítil forritunarverkefni verða í námskeiðinu.

Markmið: Gera nemendur færa um: 1. Að skoða varmafræði í ljósi annars lögmáls varmafræðinnar. 2. Að skilja fræðilega vinnuhringi véla og hvernig hægt er að beita þeim til að reikna út afl þeirra. 3. Að skilja og meta nauðsyn loftræsikerfa. 4. Að skilja varmaefnafræði og meta og reikna varma, sem myndast við bruna. Námsefni: Vinna, varmi og umbreyting orku. Exergía og anergía. Orka, verð og gæði. Fræðilegir vinnuhringar varmavéla og kælivéla. Gufuvinnuhringir, nýting jarðvarma. Gasblöndur, rakt andrúmsloft, loftræsing og hreinlætistæki. Mollier rit. Varmaefnafræði, brennslufræði og efnahvörf, jafnvægi efnahvarfa. Ný orkukerfi. Dæmaæfingar og hönnunarverkefni.

Markmið:

1. Að kynna helstu hugtök varmaflutningsfræði og koma nemendum í skilning um hvernig varmaflutningur milli tveggja efna fer fram.

2. Að gera nemendur færa um að hanna varmaskipta.

Námsefni m.a.: Varmaleiðing, einvítt og tvívítt kerfi, stöðug og óstöðug varmaleiðni, töluleg greining tvívíddarkerfa. Ribbur og stækkaður hitaflötur. Efnisflutningur og varmaburður (convection), lag- og iðustreymi. Frjálst og þvingað streymi. Eiming og þétting. Varmageislun, lögmál Stefan-Boltzmanns og Plancks. Geislunareiginleikar efna. Formstuðull, geislaflutningur milli flata og geislunareiginleikar lofttegunda. Dæmaæfingar og hönnunarverkefni.

Markmið: Að kynna nemendum aðferðir og grundvallarlögmál aflfræði, stöðufræði og bylgjufræði til þeirrar hlítar að þeir geti beitt þeim við lausn dæma. Námskeiðinu er m.a. ætlað að vera undirstaða í þessum greinum fyrir frekara nám í verkfræði.

Námsefni: Hugtök, einingar, tölur, víddir. Vigrar. Gangfræði. Hreyfifræði agna, tregða, kraftar og lögmál Newtons. Núningur. Vinna og orka og varðveisla orkunnar. Skriðþungi, árekstrar. Agnakerfi, massamiðja. Snúningur stjarfhlutar. Hverfiþungi og hverfitregða. Stöðufræði. Þyngd. Storka og straumefni, jafna Bernoullis. Sveiflur: Hreinar, deyfðar og þvingaðar. Bylgjur. Hljóð.

Verklegt: Gerðar eru 3 verklegar æfingar þar sem viðfangsefnin eru einkum sótt í aflfræði og áhersla lögð á að kynna nemendum verklag við gagnasöfnun og úrvinnslu gagna.  Nemendur skila vinnubókum fyrir verklegu æfingarnar og fá einkunn.

Athugið að kennslubókin er aðgengileg nemendum í gegnum Canvas án endurgjalds.

Einingar til BS-prófs gilda aðeins fyrir annaðhvort REI201G  Stærðfræði og reiknifræði eða STÆ107G Línuleg algebra.

Fjallað er um undirstöðuatriði línulegar algebru yfir rauntölurnar.

Viðfangsefni: Línuleg jöfnuhneppi,fylkjareikningur, Gauss-Jordan aðferð.  Vigurrúm og hlutrúm þeirra.  Línulega óháð hlutmengi, grunnar og vídd.  Línulegar varpanir, myndrúm og kjarni.  Depilfargfeldið, lengd og horn.  Rúmmál í margvíðu hnitarúmi og krossfeldi í þrívíðu.  Flatneskjur, stikaframsetning og fólgin framsetning.  Hornrétt ofanvörp og einingaréttir grunnar.  Aðferð Grams og Schmidts.  Ákveður og andhverfur fylkja.  Eigingildi, eiginvigrar og hornalínugerningur.

Þetta er grunnnámskeið um stærðfræðigreiningu í einni breytistærð. Æskilegur undirbúningur er að nemendur hafi lokið námskeiðum á framhaldsskólastigi sem fjalla um algebru, rúmfræði, hornaföll, diffrun og heildun. Námskeiðið leggur grunn að skilningi á greinum á borð við náttúrufræði, verkfræði, hagfræði og tölvunarfræði. Umfjöllunarefni námskeiðsins eru meðal annars:

• Rauntölur.
• Markgildi og samfelld föll.
• Deildanleg föll, reglur um afleiður, hærri afleiður, hagnýtingar deildareiknings (útgildisverkefni, línuleg nálgun).
• Torræð föll.
• Meðalgildissetning, setningar l'Hôpitals og Taylors.
• Heildun, ákveðin heildi og reiknireglur fyrir þau, stofnföll, óeiginleg heildi.
• Undirstöðusetning stærðfræðigreiningarinnar.
• Hagnýtingar heildareiknings: Bogalengd, flatarmál, rúmmál, þungamiðjur.
• Venjulegar afleiðujöfnur: fyrsta stigs línulegar diffurjöfnur, annars stigs línulegar diffurjöfnur með fastastuðlum.
• Runur og raðir, samleitnipróf.
• Veldaraðir, Taylor-raðir.

Grundvallarhugtök atómkenningarinnar; atóm sameindir og jónir. Hlutföll í efnahvörfum. Efnafræði vatnslausna; sýru/basa- oxunar/afoxunar- og fellihvörf. Eiginleikar lofttegunda. Varmafræði; vermi, frjáls Gibbs orka, óreiða. Hraðafræði; hraði og leiðir efnahvarfa. Rafefnafræði og varmafræði rafkera. Efnajafnvægi; sýru/basa jafnvægi leysnimargfeldi og myndunarfasti girðitengja. Eðliseiginleikar lausna.

Námsmat: Sjá nánar í kaflanum um námsmat.

Mólrúmmál loftkenndra efna, Efnafræðileg varmafræði,Vermi hvarfa og lögmál Hess, hraði efnahvarfa, niðurbrot vetnisperoxíðs, Le Chatelier, ákvörðun jafnvægisfasta með ljósgleypnimælingum, ákvörðun jónunarfasta sýru.

Skyldumæting er í öryggisfyrirlestur í fyrstu kennsluvikunni.

Í námskeiðinu er notað forritunarmálið Python, sem nýtist vel í vísindalegri forritun. Kennd eru grunnatriði forritunar, svo sem rökvirkjar og lykkjur. Einnig er kennt að teikna upp myndir í einni vídd, tveimur víddum og þremur, taka inn gögn og breyta þeim, summur reiknaðar, og reikna í línulegri algebru (vigra og fylkjareikningur).

Námskeiðið byrjar í 6. viku misserisins og kennslan fer fram á 9 vikum.

Prófið í námskeiðinu er skriflegt og fer fram við tölvu, en auk þess er gefin 40% hluteinkunn fyrir skilaverkefni sem lögð eru fyrir á misserinu.

Kennt er samanlagt í 8 vikur samhliða Eðlisfræði 2V (yfir 11 vikna tímabil). Markmið: Að kynna nemendum aðferðir og grundvallarlögmál rafsegulfræði og ljósfræði. Námsefni: Hleðsla og rafsvið. Lögmál Gauss. Rafmætti. Þéttar og rafsvarar. Rafstraumur og viðnám. Segulsvið. Lögmál Ampères og Faradays. Span. Jöfnur Maxwells. Rafsegulbylgjur. Endurkast og ljósbrot. Linsur og speglar. Bylgjuljósfræði. Verklegt: Gerðar eru tvær tilraunir í ljósfræði.

Efnagreining er sú grein efnafræðinnar sem fjallar um aðferðir til að greina efni og efnablöndur, bæði magnbundið og þáttbundið. Notkun efnagreiningar er því mjög víða, m.a. við gæðaeftirlit í matvæla-, snyrtivöru- og lyfjageiranum, við mælingar á mengandi efnum í andrúmslofti og við réttarvísindi.

Í upphafi námskeiðsins eru rifjuð upp undirstöðuatriði úr almennri efnafræði sem nemendur þurfa að hafa góð tök á.  Farið verður yfir ýmis efnajafnvægi í vatnslausnum og flóknari kerfi þar sem tvö eða fleiri efnajafnvægi eru til staðar. Jafnframt verður skoðað hvaða áhrif jónir og styrkur þeirra hefur á efnajafnvægi, svokallaðir virknireikningar. Nemendur kynnast klassískum greiningaraðferðum sem byggjast á títrun, fellihvörfum, oxunar/afoxunarhvörfum, rafgreiningu og flókamyndun.

Farið er í inngang að rafefnafræði, markspennumælingar og rafmassamælingar.

Námskeiðið fjallar um uppbyggingu lotukerfisins og lotubundna eiginleika frumefnanna.  Farið er yfir náttúrulegt form frumefnanna, einangrun hreinna frumefna og algeng efnahvörf þeirra. Bygging atómsins er kennd sem undirstaða efnaeiginleika frumefnanna og efnahvarfa þeirra. Farið er í kenningar Bohrs um vetnisatómið og nýrri kenningar til nútíma sýn á atómbyggingu. Farið er yfir rafeindaskipan frumefnanna, og myndun efnatengja. Gildistengjakenningin (valence bond theory), fráhrindikraftar gildisrafeindapara (VSEPR) og byggingu sameinda. Farið er í sameindasvigrúmakenninguna (molecular orbital theory). Farið er í málmvinnslu og málmblendi, eiginleika málmlíkja og málmleysingja. Kynnt verður efnafræði hliðarmálmanna (Coordination chemistry), leysni, jafnvægi og girðitengi þeirra við jónir og rafeindagjafa. Farið er yfir kjarnaklofnun, kjarnahvörf og geislavirkni.

Í námskeiðinu er fengist við stærðfræðigreiningu falla af mörgum breytistærðum. Helstu hugtök sem koma vip sögu eru:

Opin mengi og lokuð. Varpanir, markgildi og samfelldni. Deildanlegar varpanir, hlutafleiður og keðjuregla. Jacobi-fylki. Stiglar og stefnuafleiður. Blandaðar hlutafleiður. Ferlar. Vigursvið og streymi. Sívalningshnit og kúluhnit. Taylor-margliður. Útgildi og flokkun stöðupunkta. Skilyrt útgildi. Fólgin föll og staðbundnar andhverfur. Ferilheildi, stofnföll. Heildun falla af tveimur breytistærðum. Óeiginleg heildi. Setning Greens. Einfaldlega samanhangandi svæði. Breytuskipti í tvöföldu heildi. Margföld heildi. Breytuskipti í margföldu heildi. Heildun á flötum. Flatarheildi vigursviðs. Setningar Stokes og Gauss.

Stöðlun á pípettu, magngreining á Ni í stáli, kalsíum í mjólk og natríum í vatni og víni. Magngreining á ediksýru og vetnisperoxíði með títrun, greining á óþekktri amínósýru með spennutítrun og tvíþáttagreinig á lausn bæði með títrun og ljósmælingu. Magngreining á flúoríði í tannkremi og tei. 

Grundvallarhugtök í líkindafræði og tölfræði, stærðfræðileg undirstaða þeirra og beiting með tölfræðihugbúnaðinum R. 

• Líkindi, slembistærðir og væntigildi þeirra
• Mikilvægar líkindadreifingar
• Úrtök, lýsistærðir og úrtaksdreifing lýsistærða
• Metlar og öryggisbil
• Hugmyndafræði tilgátuprófa
• Mikilvæg tilgátupróf
• Línuleg aðhvarfsgreining

Meginmarkmið þessa námskeiðs er að kynna nemendum undirstöðuatriði varðandi efnatengi og lögun sameinda. Aðaláhersla verður lögð á að nota samhverfu og grúpufræði við að byggja upp sameindasvigrúm einfaldra sameinda og jóna. VSEPR og VB aðferðir verða einnig notaðar til að bera saman tengi í sameindum og byggingu þeirra.  Bygging kristallaðra efna. Eiginleikar málma og jónefna. Gefin er hluteinkunn fyrir námskeiðið og er vægi hennar 20% af heildareinkunn. Frammistaða hvers stúdents á tveimur hlutprófum á önninni skapar hluteinkunn hans (hennar).

Grunnhugtök og stærðfræðilegar aðferðir í varmafræði, lögmál varmafræðinnar, varmafræðileg mætti, Maxwell vensl, jafnvægi, fasabreytingar, tölfræðileg varmafræði, kjörgas og raungas sameinda, eðlisvarmi, slembigangur og sveim, Bose og Fermi kjörgös.

Allt skriflegt efni er á ensku. Námskeiðið er kennt í 14 vikur.

Lífræn efnafræði kemur við víðs vegar í lífinu okkar, bæði í lífheiminum okkar og í framleiðslu á hinum ýmsu vörum sem við notum dagsdaglega. Lífræn efnafræði kemur einnig fyrir í mörgum öðrum fögum, svo sem lífefnafræði, lyfjafræði, matvælafræði, og læknisfræði. Skilningur á lífrænu efnafræðinni getur hjálpað við að dýpka skilning okkar á framleiðsluferlum í efna- og matvælaiðnaði, ýmsum lífefnafræðiferlum, og virknihátt lyfja og framleiðslu þeirra.

Í þessu námskeiði verður farið yfir grunnatriði lífrænnar efnafræði. Farið verður yfir hina ýmsu virknihópa, helstu eiginleika þeirra og hvarfgirni með sérstakri áherslu á  alkana, alkena, alkyna, alkýl halíða, og arómata. Einnig verður farið yfir rúmefnafræðileg atriði og efnagreiningar lífrænna efna með NMR, IR og MS.

Í þessu námskeiði er fjallað um undirstöðuatriði skammtafræðinnar.

Aðdragandi skammtafræðinnar. Jafna Schrödingers, líkindatúlkun bylgjufallsins, stöðlun, skriðþungi og óvissulögmál, sístæð ástönd, einvíð skammtakerfi. Jafna Schrödingers í kúluhnitum, vetnisfrumeindin, hverfiþungi og spuni. Eins agnir og einsetulögmál Paulis. Tvístiga kerfi, útgeislun og ísog. 

Mörg þeirra efna sem við notum í okkar daglega lífi (plast, lyf, lím o.fl.) eru framleidd fyrir tilstilli lífrænnar efnafræði. Lyfjaiðnaðurinn er gott dæmi þar sem nauðsynlegt er að geta smíðað rétt efni, einangrað/hreinsað þau og borið kennsl á hvort rétt efni hafi verið smíðað.

Í þessu námskeiði munu nemendur fá þjálfun í helstu aðferðunum sem notaðar eru í verklegri lífrænni efnafræði og nýtist í efnaiðnaði. Einnig munu nemendur öðlast þjálfun í greiningu á niðurstöðum og skrifum á vísindalegum skýrslum.

Stærðargráðureikningur, kvarðasambönd og einingareikningar. Gerð grafa með matplotlib forritasafninu. Tvinntölur, sveiflur og Fourier-raðir. Aflfræði og tímaafleiður vigra. Hreyfing í agnar í pólhnitum. Afleiður, keðjureglan og ástandsföll. Stigsvið, vigursvið og tengls við rafsegulfræði. Setning Stokes, sundurleitnissetninging og lögmál Maxwells. Áhersla er lögð á hagnýtingar og lausnir verkefna.

Námskeiðið er verklegt námskeið með vikulegum tveggja tíma stoðfyrirlestrum.  Þar verða undirstöðuatriði efnagreiningaraðferðanna kynnt svo og uppbygging, efnisval og notkun tækjabúnaðar.  Stoðfyrirlestrar eru hluti af verklegum æfingum og því er mætingaskylda í þá.

Kynntar verða almennar aðferðir í efnagreiningum sem byggja á hagnýtingu efna- og eðliseiginleika efna og víxlverkun eðliseiginleika efna við rafsegulsviðið.  Einnig verða kynntar skiljuaðferðir (chromatographic methods) til að greina efnablöndur í sundur, svo hægt sé að einangra hrein efni og bera kennsl á þau.  Námskeiðið tekur aðallega mið af  greiningu á lífrænum efnasamböndum.

Mæliaðferðirnar sem verða kynntar eru: litrófsmælingar á útfjólubláa og sýnilega sviðinu, atómgleypni, flúrljómun og titringsróf á innrauða sviðinu.  Kjarnarófsmælingar (NMR), massagreiningar og hagnýting röntgengeisla til byggingargreiningar.  Skiljuaðferðir (chromatographic methods): s.s. gasskilja og háþrýstivökvaskilja til þáttbundinna og magnbundinna greininga. Samtengd notkun mismunandi tækja/aðferða til greininga á óþekktum efnablöndum (GC, FT-IR, NMR og GC-MS).  

Nemendur vinna vinnubók og skila skýrslu úr einni æfingu ásamt vinnubókinni.

Stoðfyrirlestar: 2 tímar í viku.
10 verklegar æfingar: vinnubók og skýrsla.
Þriggja tíma skriflegt próf úr verklegu:

Í verklegum æfingum verður fengist við nýsmíði lífrænna efna og efnagreiningu.

Verklegar æfingar: Kaloríuinnihald efna skv. brennsluvarmamælingum. Fasalínurit og eiming vökvablandna. Jafnvægi efnahvarfa og leysni skv. leiðnimælingum. Hraði efnahvarfa (styrkáhrif og ákvörðun hraðafasta). Lausnavarmamælingar. Jónalausnir. Gufuþrýstingur og gufunarvarmi. Seigjumælingar. Litrófsgreining lífrænna litarefna. Jafnvægi efnahvarfa litrófsgreiningu. Flúrljómun mísellulausna. Kjarnrófsmælingar (NMR.)

Athugið tímar í námskeiðunum geta verið bæði á mánudögum og föstudagseftirmiðdögum. 

Í námskeiðiðinu er farið í gegnum verklegar æfingar í þáttbundinni greiningu. Viðfangsefnin eru katjónir úr fyrsta, öðrum, þriðja og fjórða flokki sem og valdar anjónir. Stoðfyrirlestrar eru með æfingunum.

Í fyrri helmingi námskeiðsins fara nemendur í almenna jónagreiningu á vatnslausnum og ákvarða óþekktar jónir í lausnum. Í seinni hluta námskeiðsins fá nemendur raunveruleg sýni til greiningar.

Nemendur vinna vinnubók  fyrir tíma og samhliða verklegu vinnunni í tímanum og skila henni til kennara í lok tímans.

Einkunn verður gefin fyrir námskeiðið og samanstendur hún af hluteinkunnum fyrir vinnubók, einkunn frá kennara og niðurstöðu úr munnlegu prófi sem haldið verður í lok námskeiðs.

Stuðst verður við bókina: Qualitative Analysis and the Property of Ions in aqueous solutions, 2. útgáfa, eftir Slowinski og Masterton.

Í þessu námskeiði verður fjallað ítarlega um efni sem tilheyra efnaflokkum arómatískra efnasambanda (kafli 16), alkohóla og fenóla (kafli 17), etera og epoxíða (kafli 18), þíóla og súlfíða (kafli 18), aldehýða og ketóna (kafli 19), karboxýlsýra og nítríla (kafli 20), karboxýlsýruafleiða (kafli 21), karbonynsambanda (kafli 22 og 23), auk amína og einfaldra heteróhringsambanda (kafli 24). Í gegnum fyrirlestra, dæmatíma, heimadæmi, og kaflapróf, verður lögð áhersla á hvarfganga, efnahvörf, hvarfsemi, hvarfgirni, og efnasmíðar ofangreindra efnaflokka.

Í námskeiðinu verður stuðst við WebAssign (stafrænn vettvangur heimanáms). Nemendur verða að kaupa aðgang (nánari upplýsingar verða á heimasíðu námskeiðsins).

Bókin Organic Chemistry er aðgengileg án kostnaðar í gegnum openstax.org:
https://openstax.org/details/books/organic-chemistry

Fyrirlestrar: Ágrip af efnafræði frumefna í aðalflokkum lotukerfisins. Efnafræði hliðarmálma m.t.t. tengja, byggingar, seguleiginleika og rafeindaörvana. Gefin er hluteinkunn fyrir námskeiðið og er vægi hennar 25% af heildareinkunn. Frammistaða hvers stúdents á tveimur hlutprófum á önninni skapar hluteinkunn hans (hennar).

Aðferðir til að reikna út og spá fyrir um eiginleika efna og hraða efnahvarfa. Kennt verður á hugbúnað sem gerir nemendum kleift að setja upp og framkvæma útreikninga á ýmsum lífrænum og ólífrænum sameindum og túlkun á reikniniðurstöðum til að efla innsæi og þekkingu á efnafræði.

Meðal þeirra aðferða sem kynntar verða til að reikna út dreifingu rafeinda eru Hartree-Fock, þéttnifellafræði, og truflunarreikningar (MP2) og gerð grein fyrir ýmsu sem þarf að huga að í slíkum reikningum svo sem vali á grunnföllum og gæði nálgana. Farið verður í grundvallarhugtök efnafræðinnar þar með sameindasvigrúm, fylgni rafeinda
og eðli efnatengja. Meðal aðferða sem kynntar verða til að reikna út lögun sameinda og færslu atóma eru lágmörkunaraðferðir, klassískir ferlar, titringsháttagreining, Monte Carlo og virkjunarástandskenningin.

Verklegar æfingar sem fela í sér tölvureikninga.

Verklegar æfingar tengdar litrófsgreiningum, fasajafnvægi og hraðafræði. Eiming tveggja vökva til að finna azetrópupunkt, notkun á leifturlitrófsgreiningu til að ákvarða hraða efnahvarfa og notkun litrófsgreiningar til að ákvarða eiginleika sameinda, svo sem gleypniróf lífrænna litarefna og tvíatóma gassameinda.

Lágmarkseinkunnar er krafist bæði í hluteinkunn fyrir verklegar æfingar og í prófseinkunn.

Nemendum er gefinn kostur á að vinna að sérverkefni í efnafræði, eftir því sem aðstæður leyfa, skv. reglum námsbrautar í efnafræði. Verkefnið er unnið undir umsjón tveggja manna og skal a.m.k. annar þeirra tilheyra námsbraut í efnafræði. Námsbrautarformaður þarf að samþykkja verkefni og leiðbeinendur fyrir skráningu í BS verkefni. Verkefninu lýkur með samningu ritgerðar, sem metin er til einkunnar af umsjónarmönnum.

Upplýsingar um skiladaga má finna hér: UGLA - Skiladagar

Nánari upplýsingar um BS-verkefni í efnafræði.

Sameindabygging, orkuskipan og hraðafræði skv. litrófsgreiningum:

1. Gleypni, flúrljómun, Raman litróf, ljósjónun, Laser-litrófsgreining, Mössbauer greining og Röntgengreining. Kjarnarófsgreiningar (CW og FT NMR); víxlverkanir milli kjarna, hliðranir kjarna, kæliróf, slökunartímar, tvívíddar-NMR. Rafeindaspuni (EPR).

2. Hvarfslóð og hvarfgangur efnahvarfa ákvarðaður með litrófsmælingum og sameindabunum. Femtosekundu litrófsgreiningar.

3. Ljósefnafræði: stýring efnahvarfa með ljómun; ljósefnaferli háloftanna og geimefnafræði.

Kynntar verða ýmsar litrófsaðferðir í formi æfinga og/eða sýnikennslu. Áhersla er lögð á tölvuúrvinnslu mæligagna og túlkanir með hermilíkönum.

Nemendum er gefinn kostur á að vinna að sérverkefni í efnafræði, eftir því sem aðstæður leyfa, skv. reglum námsbrautar í efnafræði. Verkefnið er unnið undir umsjón tveggja manna og skal a.m.k. annar þeirra tilheyra námsbraut í efnafræði. Námsbrautarformaður þarf að samþykkja verkefni og leiðbeinendur fyrir skráningu í BS verkefni. Verkefninu lýkur með samningu ritgerðar, sem metin er til einkunnar af umsjónarmönnum.

Upplýsingar um skiladaga má finna hér: UGLA - Skiladagar

Nánari upplýsingar um BS-verkefni í efnafræði.

Í námskeiðinu verður fjallað um nýrri aðferðir sem beitt er við efnasmíði lífrænna efnasambanda og leitast við að byggja kerfisbundið upp þekkingu til að fjalla um nútímalegar lífrænar efnasmíðar. Byggt verður ofan á þá þekkingu sem þegar liggur fyrir hjá nemendum að loknum námskeiðunum LE 1, LE 2 og LE 3, sem eru forkröfur þessa námskeiðs. Fjallað verður um margvísleg kjarnsækin skiptihvörf og rafsækin álagningarhvörf, nútímalega málmlífræna efnafræði, heterohringi, afoxun og sértæka afoxunarmiðla, hringhverf efnahvörf og Woodward-Hoffmann reglurnar, oxanir og umraðanir. Fjallað verður um rúmefnafræði og stjórnun á henni og mikilvægi hennar í nútímalegum lífrænum efnasmíðum. Þá verður fjallað verður um notkun ensíma í lífrænum efnasmíðum. Fjallað verður um verndarhópa og mikilvægi þeirra í lífrænum efnasmíðum. Fjallað verður um ýmsar kerfisbundnar leiðir er koma við sögu við hönnun og útfærslu á lífrænum efnasmíðum eins og umskautun (umpolung), baksmíðar og baksmíðagreiningu ásamt hugtökum og fræðum þar að baki. Loks verður fjallað um allnokkrar klassískar fjölskrefa lífrænar efnasmíðar á flóknum náttúruefnum og hvernig þróunin hefur orðið í gegnum tíðina. Hugmyndin er að kryfja slíkar efnasmíðar niður í kjölinn.

Námskeiðið er einkum ætlað nemendum í framhaldsnámi í efnafræði, en einnig nemendum sem uppfylla forkröfurnar. Meginmarkmiðið er að gera nemendur læsa á lífrænar efnasmíðar eins og þær eru útfærðar í dag.

Markmið námskeiðsins er að veita nemendum innsýn í fjölbreytileika ólífrænnar efnafræði. Námskeiðinu er skipt í þrennt. 1) Ólífræna efnafræði í lífheiminum með áherslu á nútímalegar rannsóknir efnahvarfa og hvarfganga málma í próteinum; 2) Málm-lífrænar þrívíddarbyggingar (MOF’s): kenndar efnasmíðar og greiningar á byggingu MOFs og eiginleikar þeirra eins og gasgleypni og ósamleit hvötun. 3) Efnafræði og lotubundnir eiginleikar málma og málmleysingja. Ólífræn búr, hringir og klasar. Ólífrænar fjölliður. Iðnaðarferlar til framleiðslu málma og málmleysingja. Ólífrænn efnaiðnaður á Íslandi.

Markmiðið er að nemendur geti sjálfir aflað sér þekkingar og hæfni til að þróast í sjálfstæða rannsakendur. Námskeiðið mun gera nemendum kleift að skilja og rökræða gefið efni og nýta sér birt efni til að styðja greiningar sínar.

Lágmarkskröfur eru að hafa lokið þremur námskeiðum í ólífrænni efnafræði (ÓE 1, 2 og 3), þó að námskeiðið sé ætlað framhaldsnemum í efnafræði þá er það opið fyrir aðra nemendur sem uppfylla lágmarkskröfur.

Erindi um nútíma rannsóknir í efnafræði, og lífefnafræði, sem ýmsir aðilar innan og utan háskólans halda. Skyldumæting er á fyrirlestrana. Nemandi verður að sækja minnst 10 málstofur til að ljúka hverju námskeiði.

Nemendur geta eingöngu sótt málstofuna einu sinni í grunnnámi.

Námsefni: Forsendur og formgerð skammtafræðinnar. Einvíð kerfi. Hverfiþungi, spuni, tvístiga kerfi. Ögn í miðlægu mætti, vetnisatómið. Nálgunaraðferðir. Tímaóháður og tímaháður truflanareikningur. Dreififræði.

Undirstöðuatriði almennrar skammtafræði og safneðlisfræði. Gerð atómsins. Atómkraftar og uppbygging efnisins. Borðalíkanið. Rafeiginleikar málma og hálfleiðara. Ljóseiginleikar hálfleiðara. Samskeyti hálfleiðara. P-N Tvistar og Schottky-tvistar. Rafsviðssmárar (FET) og nórar (BJT). CMOS. Ljóstvistar, sólarhlöð og hálfleiðaraleisar.

Markmið: Að kynna nemendum hugtök og aðferðir aflfræðigreiningar, sem beitt er í ýmsum greinum verkfræði og eðlisfræði.

Námsefni: Aflfræði Newtons, línulegar sveiflur, deyfðar og þvingaðar sveiflur. Ólínulegar sveiflur og ringl (chaos). Þyngdarsvið, þyngdarmætti og sjávarfallakraftar. Hnikareikningur, regla Hamiltons, jöfnur Lagrange og Hamiltons, alhnit og skorður. Miðlæg svið, brautir reikistjarna, stöðugleiki hringbrauta. Árekstrar massaagna í viðmiðunarkerfum vinnustofu og massamiðju. Tregðukerfi og önnur viðmiðunarkerfi hreyfingar, gervikraftar. Aflfræði stjarfra hluta, tregðufylki, höfuðásar hverfitregðu, horn Eulers, jöfnur Eulers um áhrif vægis á snúning hlutar, snúðhreyfing og stöðugleiki hennar. Tengdar sveiflur, eigintíðni og eiginhnit sveiflukerfa.

Markmiðið er að kynna nemendum frumatriði í eðlisfræði þéttefnis. Námsefni: Efnatengi, kristallsgerð þéttefnis, samhverfa kristallsgrinda, nykurgrind. Titringshættir kristalla, hljóðeindir, eðlisvarmi kristallsgrindar, varmaleiðni. Frjálsar rafeindir, borðalíkan þéttefnis, virkur massi. Málmar, einangrarar og hálfleiðarar.  Þrjár verklegar æfingar.

Tilgangur námskeiðsins er að undirbúa nemendur undir störf í tæknifyrirtækjum og tæknimiðuðum skipuheildum. Farið verður í helstu þætti í reksti fyrirtækja og annarra skipuheilda og fjallað um hlutverk verkfræðinga og áskoranir sem þeir standa frammi fyrir. Nemendur kynnast greiningaraðferðum sem notaðar eru við ákvarðantöku, túlka niðurstöður þeirra og miðla munnlega og skriflega.