Modulhandbuch „Bachelor of Science“ im Fach Chemie 1 Inhalt (Stand: 31.10.2016) Module des Instituts für Anorganische Chemie und Strukturchemie .............................................. 3 Pflichtmodule .......................................................................................................................................... 3 Einführung in die Allgemeine und Anorganische Chemie (C1) ........................................................... 3 Praktikum Allgemeine und Anorganische Chemie (C1-P) ................................................................... 4 Chemie der Elemente (C2) .................................................................................................................. 5 Praktikum zur Chemie der Elemente (C2-P)........................................................................................ 6 Elementorganische Chemie (EOC) ...................................................................................................... 7 Analytische Methoden in der Chemie: Bestimmungsanalytik (ANA).................................................. 8 Wahlpflichtmodule/Qualifizierungsmodule ............................................................................................ 9 Moderne Anorganische Chemie (MAC) .............................................................................................. 9 Kristallstrukturbestimmung (Krist) .................................................................................................... 10 Module des Instituts für Biochemie ............................................................................................ 12 Pflichtmodule ........................................................................................................................................ 12 Grundlagen der Biochemie (GBC) ..................................................................................................... 12 Wahlpflichtmodule/Qualifizierungsmodule .......................................................................................... 13 Biochemie des Stoffwechsels (QM-BC) ............................................................................................. 13 Module des Instituts für Organische Chemie und Makromolekulare Chemie ................................ 14 Pflichtmodule ........................................................................................................................................ 14 Prinzipien der Organischen Chemie (POC) ........................................................................................ 14 Einführung in synthetische und analytische Methoden (SAM)......................................................... 15 Vertiefte Organische Chemie (VOC) .................................................................................................. 16 Organisch-Chemisches Synthesepraktikum (VOC-P) ........................................................................ 16 Prinzipien der Makromolekularen Chemie (PMC) ............................................................................ 17 Wahlpflichtmodule/Qualifizierungsmodule .......................................................................................... 18 Großtechnische Prozesse in der organischen Chemie (QM-MC) ..................................................... 18 Angewandte Organische Chemie (AOC)............................................................................................ 19
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Inhalt (Stand: 31.10.2016) - Universität Düsseldorf: Chemie · Modulhandbuch „achelor of Science“ im Fach hemie 3 Module des Instituts für Anorganische Chemie und Strukturchemie
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Modulhandbuch „Bachelor of Science“ im Fach Chemie
1
Inhalt (Stand: 31.10.2016)
Module des Instituts für Anorganische Chemie und Strukturchemie .............................................. 3
Verständnis der grundlegenden allgemein-chemischen Konzepte. Verständnis für die Eigenschaften der wichtigsten Stoffe und ihre Anwendung in Labor, Technik und Alltag.
Energieänderungen bei chemischen Reaktionen und Chemisches Gleichgewicht, Massenwirkungsgesetz, Lösungsgleichgewichte, Löslichkeitsprodukt, Komplexbildungsgleichgewichte, Temperatur- und Druckabhängigkeit von Gleichgewichten. Prinzip von Le Châtelier, Katalysatoren.
Beteiligte Dozenten Die Dozenten des Instituts für Anorganische Chemie und Strukturchemie
Sprache Deutsch
Weitere Verwendbarkeit des Moduls
Studiengang Modus
Lernziele und Kompetenzen
Sicheres Arbeiten im chemischen Labor (Handhabung der Laborausrüstung, Umgang mit Chemikalien), Kennenlernen der typischen Reaktionen wässeriger Lösungen: Säure-Base-, Redox-, Fällungs- und Komplexbildungsreaktionen.
Inhalte
Einführende Versuche: Gerätehandhabung, Trennoperationen, Volumenmessung und Konzentration, Entsorgung. Praktikumsaufgaben: Analytische Bestimmungen mit titrimetrischen, gravimetrischen, potentiometrischen und photometrischen Methoden. Herstellung von einfachen anorganischen Präparaten.
Teilnahmevoraussetzungen Allg. Hochschulreife, erfolgreiche Teilnahme an einer Sicherheitsklausur
Studienleistungen (u.a. als Zulassungsvoraussetzung zur Modulprüfung)
Teilnahme an den Praktikumsversuchen inkl. Vorbesprechungen, Erfolgreiche Bearbeitung der analytischen und präparativen Aufgaben, Protokolle.
Beteiligte Dozenten Die Dozenten des Instituts für Anorganische Chemie und Strukturchemie
Sprache Deutsch
Weitere Verwendbarkeit des Moduls
Studiengang Modus
B. Sc. Wirtschaftschemie Pflicht
Lernziele und Kompetenzen
Erwerb eines repräsentativen Überblicks der Chemie der praxisrelevanten Haupt- und Nebengruppenelemente, Verständnis von Grundprozessen und Prinzipien der anorganischen Chemie
Inhalte
1. Struktur, Bindung, Reaktivität: Elektronegativitätsskalen und Bindungsarten; HSAB-Konzept; Struktur und Bindung bei Metallen und ionischen Verbindungen, einfache Phasendiagramme, elektrische und magnetische Eigenschaften von Feststoffen; Darstellung der Elemente durch Redoxreaktionen; Übergangsmetallionen in wässeriger Lösung, Grundbegriffe der Komplexchemie, Redoxstabilitäten von Metallionen, Latimer-, Frost- und Pourbaix-Diagramme; Symmetrie und Punktgruppen.
2. Chemie der Elemente: Synthesen, Strukturen, Reaktionen und technische Anwendungen von Haupt- und Nebengruppen-elementen und -verbindungen aufbauend auf die Inhalte der Experimentalchemievorlesung zu Modul C1
In den Übungen werden die Themen der Vorlesungen eingeübt.
Teilnahmevoraussetzungen Allg. Hochschulreife
Studienleistungen (u.a. als Zulassungsvoraussetzung zur Modulprüfung)
Teilnahme an Vorlesung und Übungen, Bearbeitung von Übungsaufgaben.
Beteiligte Dozenten Die Dozenten des Instituts für Anorganische Chemie
Sprache deutsch
Weitere Verwendbarkeit des Moduls
Studiengang Modus
B. Sc. Wirtschaftschemie Pflicht
Lernziele und Kompetenzen
Vorlesung: Verständnis der grundlegenden Konzepte der elementorganischen Chemie. Praktikum: Generelle Arbeitstechnik der elementorganischen Chemie. Kennenlernen der typischen Reaktionen wichtiger Substanzklassen.
Inhalte
Vorlesung: Grundzüge der elementorganischen Chemie: a) elementorganische Chemie der Hauptgruppenelemente
- Element-Kohlenstoff-Verknüpfungsreaktionen im Überblick - Struktur, Bindungsverhältnisse und Reaktionen ausgewählter Lithium-, Magnesium-, Aluminium-, Silicium- und Phosphororganyle - Aromatenkomplexe schwerer Hauptgruppenelemente; nichtkovalente Element-Kohlenstoff-Wechselwirkungen
b) elementorganische Chemie der Übergangsmetalle - Metallcarbonyle (Geschichte, Synthesen, Strukturen, typische Reaktionen), Bindungsverhältnisse, 18-Elektronen-Regel - Cyclopentadienylkomplexe (Übersicht: Haupt- und Nebengruppenelemente; Metallocene und Derivate: Synthesen, Eigenschaften, Anwendungen) - Olefinkomplexe (Übersicht, Synthesen, Bindungsverhältnisse)
Praktikum: Grundzüge der elementorganischen Chemie: - Strategien zur Knüpfung von Element-C-Bindungen (insbesondere P-C, Si-C). - Synthesen und typische Reaktionen von Metallcarbonylen und Metallocenen. - Anwendung spektroskopischer Methoden zur Produktcharakterisierung (NMR, IR, MS, Röntgenbeugung).
Teilnahmevoraussetzungen Erfolgreiche Teilnahme an den Modulen C1, C2 und C2-P oder äquivalente Studienleistungen
Studienleistungen (u.a. als Zulassungsvoraussetzung zur Modulprüfung)
Teilnahme an Vorlesung, Übung und Praktikum; Vorbesprechung und Protokolle zu Praktikumsversuchen
Beteiligte Dozenten Die Dozenten des Instituts für Anorganische Chemie und Strukturchemie
Sprache Deutsch
Weitere Verwendbarkeit des Moduls
Studiengang Modus
B. Sc. Wirtschaftschemie Pflicht
Lernziele und Kompetenzen
Verständnis der Analytischen Chemie zur Untersuchung der qualitativen und quantitativen Zusammensetzung von Stoffen und Stoffgemischen mit Anwendung in Labor, Technik und Alltag.
Inhalte
Der Analytische Prozess, Probennahme, Probenvorbereitung, Messung (Standards, Kalibrierung), Auswertung (Fehlerquellen), (statistische) Bewertung und Interpretation der Analysenergebnisse (Genauigkeit, Richtigkeit, Zufallsfehler, systematische Fehler, Chemometrie), Nachweisgrenzen, Selektivität, Matrix und Matrixeffekte, Empfindlichkeit, Qualitätssicherung (DIN EN ISO Normen), Validierung von analytischen Methoden; Beispiele instrumenteller analytischer Methoden: potentiometrische Titrationen (mit Karl-Fischer-Titration), Atomemissionsspektroskopie (AES), Photoelektronenspektroskopie (PES), Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA, TRFA) und Röntgendiffraktometrie, Auger-Elektronenspektroskopie, Elektronenstrahl-Mikrosonde (ESCA, ESMA, EDX), Atomabsorptionsspektroskopie (AAS), UV/VIS-Absorptionsspektroskopie, Fluoreszenzspektroskopie, Fließinjektionsanalyse (FIA), Thermochemische Methoden (TG, DTA, DSC), Polarographie und Voltammetrie, Chromatographie (GC, HPLC, GPC, SFC), Ionenchromatographie (IC), Neutronenaktivierungsanalyse, (NAA), anorganische Massenspektrometrie (ICP-MS)
Teilnahmevoraussetzungen Erfolgreiche Teilnahme an Modulen des 1. und 2. Semesters oder äquivalente Studienleistungen
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Studienleistungen (u.a. als Zulassungsvoraussetzung zur Modulprüfung)
Teilnahme an Vorlesung, Übungen und Praktikum, Bearbeitung von Praktikumsaufgaben.
Beteiligte Dozenten Die Dozenten des Instituts für Anorganische Chemie
Sprache deutsch
Weitere Verwendbarkeit des Moduls
Studiengang Modus
B. Sc. Wirtschaftschemie (anteilig) Wahlpflicht
Lernziele und Kompetenzen
Das Modul vermittelt einen Überblick über moderne Forschungsgebiete der Anorganischen Chemie. Die Studierenden werden mit den Problemstellungen und Methoden auf den Gebieten Supramolekulare Chemie, Nanochemie, Katalyse sowie Bioanorganischer Chemie vertraut gemacht.
Inhalte
Vorlesung: - Supramolekulare Chemie und Nichtkovalente Bindung: Varianten der Nichtkovalenten Bindung, Molekulare Selbstorganisation; Crystal Engineering, Wirt-Gast-Systeme; Kationen- und Anionenselektive Rezeptoren; Chlathrate; Spezies-Engineering; - Nanochemie: Nanokristall-, Nanoröhren-, Nanodrähte-Synthese und -Selbstorganisation, Mikrokugeln, mikroporöse und mesoporöse Materialien, chemische Mustererzeugung und Lithographie, Organisation von Schichten auf Oberflächen; - Katalyse: Grundlagen der homogenen Katalyse, Katalysezyklen und relevante metallorganische Elementarreaktionen, Steuerung von Aktivität, Produktivität und Selektivität. Ausgewählte Beispiele aus Labor und Produktion; - Bioanorganische Chemie: Elemente mit Bio-Funktion, Metallo-enzyme, Transport und Aktivierung von O2, Vitamin und Cofaktor B12 (Cobalamine), Elektronentransferketten, Photosynthese, Eisen-Schwefel-Proteine, Nitrogenase, Carboanhydrase, Biomineralisation. Praktikum: jeweils ausgewählte Reaktionen bzw. Versuche, die die
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Prinzipien der Vorlesungsinhalte verdeutlichen.
Teilnahmevoraussetzungen Erfolgreiche Teilnahme an den Modulen C1, C2 und EOC oder äquivalente Studienleistungen
Studienleistungen (u.a. als Zulassungsvoraussetzung zur Modulprüfung)
Aktive und regelmäßige Teilnahme an Modulveranstaltungen; Protokolle zu Praktikumsversuchen; Testatgespräche zum Praktikum;
Beteiligte Dozenten Prof. Dr. W. Frank, Dr. G. Reiß
Sprache deutsch
Weitere Verwendbarkeit des Moduls
Studiengang Modus
B. Sc. Wirtschaftschemie (anteilig) Wahlpflicht
Lernziele und Kompetenzen
Erlernen der theoretischen Grundlagen der Kristallstrukturanalyse; Erwerb eines Überblicks über die experimentellen Möglichkeiten zur Charakterisierung von Einzelkristallen mittels Röntgenbeugung; Erlernen der Durchführung und der Dokumentation einer Kristallstrukturanalyse im Routinefall.
Inhalte
Erzeugung von Röntgenstrahlen und Strahlenschutz; Kristallgitter und Symmetrie; Wellenkinematische Theorie der Röntgenbeugung, Die Deutungen des Beugungsphänomens von Laue und Bragg; Das Reziproke Gitter, Die Ewald-Konstruktion, Atomformfaktoren und Strukturfaktoren; Translationenbehaftete Symmetrieelemente; Systematische Auslösungen und die Bestimmung von Raumgruppen; Fourier-Reihen in der Kristallographie; Optische Diffrakometrie; Experimentelle Methoden (Kristallzucht und –auswahl, Kurze Einführung in die klassischen Filmmethoden; Vierkreisdiffraktometer; Imaging Plate- und CCD-Diffraktometer, Intensitätsdatensammlung); Datenreduktion; Strukturlösung mit Direkten Methoden bzw. Pattersonfunktion; Strukturverfeinerung und Qualitätsindikatoren; Kritische Beurteilung der Ergebnisse von Kristallstrukturanalysen; Kristallographische Datenbanken und Crystallographic Information Files; Pseudosymmetriephänomene; Aperiodische Kristallstrukturen;
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Durchführung einer exemplarischen Kristallstrukturbestimmung und Erstellung einer CIF-Publikation
Teilnahmevoraussetzungen Erfolgreiche Teilnahme am Modul Analytische Methoden (ANA) oder äquivalente Studienleistungen
Studienleistungen (u.a. als Zulassungsvoraussetzung zur Modulprüfung)
Teilnahme an Vorlesung, Übung und Praktikum, Anfertigen von Protokollen
Methoden der Biochemie PExp & Sem 7 120 90 15 & 30
Modulverantwortlicher PD Dr. Ulrich Schulte
Beteiligte Dozenten Die Dozenten des Instituts für Biochemie
Sprache Deutsch
Weitere Verwendbarkeit des Moduls
Studiengang Modus
B. Sc. Wirtschaftschemie Wahlpflicht
Lernziele und Kompetenzen
Grundkenntnisse der Strukturen, Eigenschaften und Reaktionen biologischer Makromoleküle, Verständnis der Prinzipien von Stoffwechselvorgängen und ihrer Steuerung; experimentelle Fähigkeiten zur Handhabung und Charakterisierung von Proteinen und Nukleinsäuren; Fähigkeit zur schriftlichen und mündlichen Präsentation experimenteller Ergebnisse
Inhalte
Vorlesung: Molekulare Grundlagen des Lebens (Zellaufbau, Entstehung des Lebens, Einteilung und Stammbaum der Organismen), Aufbau und Eigenschaften biologischer Makromoleküle, (Kohlenhydrate, Lipide, Nukleinsäuren, Proteine), Strukturbildung von Nukleinsäuren und Proteinen (Strukturtypen, 3D-Darstellung durch rasmol) Funktion von Proteinen (Überblick, Struktur-Funktionsbeziehung an Beispielen), Prinzipien des Stoffwechsels (Redoxreaktionen in Glykolyse und Citratzyklus, Mechanismus und Thermodynamik der oxidativen Phosphorylierung), Anabolismus (Glucogenese, Fettsäuresynthese, Mechanismus der ATP-Kopplung), Fluss der genetischen Information (Replikation, Transkription, Translation), Grundlagen von Regulation und Signalübertragung (Rückkopplung, allosterische Enzyme, Hormone), Methoden der Biochemie (Proteinisolierung, Proteincharakterisierung, Enzymkinetik, Gentechnik) Anwendungen der Biochemie (Wirkstoffe, Technische Anwendung von Enzymen) Praktikum: Isolierung und Charakterisierung der Glutamat-Oxalacetat-Transaminase aus Schweineherz, Enzymkinetik der Alkoholdehydrogenase, Klonierung und heterologe Expression des Gens für das Grün-Fluoreszierende Protein in Escherichia coli.
Teilnahmevoraussetzungen Allg. Hochschulreife
Studienleistungen (u.a. als Zulassungsvoraussetzung zur Modulprüfung)
Aktive und regelmäßige Teilnahme am Praktikum; Protokolle zu den Praktikumsversuchen; Abschlusskolloquium zum Praktikum
Beteiligte Dozenten Die Dozenten des Instituts für Biochemie
Sprache deutsch
Weitere Verwendbarkeit des Moduls
Studiengang Modus
B.Sc. Biochemie (Vorlesung) Pflicht
Lernziele und Kompetenzen
Kenntnis wesentlicher Stoffwechselwege und katalytischen Mechanismen beteiligter Enzyme; Verständnis für die Zusammenhänge von Stoffwechselprozessen und den resultierenden physiologischen oder pathologischen Auswirkungen; experimentelle Fähigkeiten zur Bestimmung wichtiger Proteineigenschaften; Fähigkeit zur schriftlichen und mündlichen Präsentation experimenteller Ergebnisse
Inhalte
Vorlesung: Glycolyse, Milchsäure- und Ethanol-Gärung, Substratketten-Phosphorylierung, Pyruvatdehydrogenase, Citronensäurezyklus, Oxidative Phosphorylierung, Aufbau biologischer Membranen, Grundlagen der Bioenergetik, Gegenüberstellung von Oxidativer Phosphorylierung und Photophosphorylierung, Gluconeogenese und Glykogenstoffwechsel und ihre hormonelle Steuerung, Abbau und Synthese von Triacylglycerol und deren hormonelle Steuerung, Aminosäure-Abbau, Harnstoffzyklus, Stickstoffkreislauf, Pentosephosphat-Weg in Tieren und Calvin-Zyklus in Pflanzen, Steroid- und Isoprenoidsynthese, Oxygenasen und Desaturasen Praktikum: Proteinsequenzierung durch Edman-Abbau von Insulin; Lipidzusammensetzung der Mitochondrienmembran; Isoelektrofokussierung von Cytochrom c und Myoglobin; Quantifizierung von IgG durch ELISA; Darstellung von Proteinstrukturen mit Hilfe von Standardprogrammen und der Brookhaven Protein Data Base
Teilnahmevoraussetzungen Allg. Hochschulreife
Studienleistungen (u.a. als Zulassungsvoraussetzung zur Modulprüfung)
Aktive und regelmäßige Teilnahme an Praktikum; Protokolle zu den Praktikumsversuchen; Abschlusskolloquium zum Praktikum
Einführung in synthetische und analytische Methoden
V 1 30 15 250
SAM-Übungen Üb 2 60 30 30
Organisch-Chemisches Grundpraktikum
PExp 4 90 60 15
Modulverantwortlicher Prof. Dr. T. J. J. Müller
Beteiligte Dozenten PD Dr. Klaus Schaper, Dr. H. Keck, Dr. S. Beutner
Sprache deutsch
Weitere Verwendbarkeit des Moduls
Studiengang Modus
Lernziele und Kompetenzen
Studierende sollen an ausgewählten Beispielen grundlegende Experimentiertechniken bei Synthese, Isolierung und Analyse von niedermolekularen Substanzen sowie einen sachgerechten Umgang mit chemischen Gefahrstoffen erlernen.
Inhalte
Destillation, Extraktion, Umkristallisation, Chromatographie, Trennung von Substanzgemischen, Aufbau von Versuchsapparaturen, Sachgerechte Planung und Durchführung organisch-chemischer Synthesen, Analyse und Interpretation von IR-, MS- und NMR-Spektren ausgewählter Substanzen
Teilnahmevoraussetzungen Erfolgreiche Teilnahme am Modul POC bzw. der Nachweis von Kenntnissen, die dort vermittelt worden sind.
Studienleistungen
Aktive und regelmäßige Teilnahme an den Lehrveranstaltungen. Erfolgreiche Bearbeitung experimenteller Aufgaben, Erstellen von Protokollen, Analyse und Interpretation von IR-, MS- und NMR-Spektren.
Modulverantwortlicher Prof. Dr. Thomas J. J. Müller
Beteiligte Dozenten Dozenten der Organischen Chemie
Sprache deutsch
Weitere Verwendbarkeit des Moduls
Studiengang Modus
B. Sc. Wirtschaftschemie Pflicht
Lernziele und Kompetenzen
Sicherer Umgang mit Themen der Organischen Chemie; vertiefte Kenntnis der organischen Reaktivität und der Mechanismen; Kenntnis wichtiger Naturstoffklassen.
Inhalte
Vertiefter Einblick in die Chemie der reaktiven Zwischenstufen, Konzertierte Reaktionen, Einführung in die Organometallchemie, Nutzung der Chemie funktioneller Gruppen.
Einführung in die Chemie biologisch relevanter Moleküle (Terpene und Steroide, Kohlenhydrate, Nucleinsäuren, Alkaloide, Aminosäuren und Peptide, Lipide und Eicosanoide, Porphyrine).
Übungen: Bearbeitung von Übungsaufgaben zu den Themen der Vorlesungen und Präsentation der Lösungen.
Teilnahmevoraussetzungen Solide Grundkenntnisse in organischer Chemie
Studienleistungen (u.a. als Zulassungsvoraussetzung zur Modulprüfung)
Regelmäßige und aktive Teilnahme an Vorlesung und Übungen, schriftliche Bearbeitung von Übungsaufgaben.
F. A. Carey, R. J. Sundberg, Organische Chemie – Ein weiterführendes Lehrbuch, VCH Weinheim 1995. F. A. Carey, R. J. Sundberg, Advanced Organic Chemistry – Part A: Structure and Mechanisms, VCH Weinheim 2007 (5. Aufl.). M. B. Smith, J. March, March's Advanced Organic Chemistry, J. Wiley & Sons New York 2007 (6. Aufl.). R. Brückner, Reaktionsmechanismen, Spektrum, 2009 (3. Aufl., 2. korr. Nachdruck) .H. Maskill, Structure and Reactivity in Organic Chemistry, Oxford University Press, 1999. Beyer-Walter Lehrbuch der Organischen Chemie, Hirzel Verlag, 24. Auflage 2004 Habermehl-Hammann Naturstoffchemie Eine Einführung, Springer 1992 E. Breitmaier Alkaloide Teubner Studienbücher Chemie, 1997 B. Fugmann Römpp Lexikon der Naturstoffe Thieme, 1997
Lehrveranstaltungen Typ Umfang Arbeits- Präsenzzeit Gruppen-
Modulhandbuch „Bachelor of Science“ im Fach Chemie
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[SWS] aufwand [h]
[h] größe
Organisch-Chemisches Synthesepraktikum
PExp 11 240 150 15
Modulverantwortlicher Prof. Dr. Thomas J. J. Müller
Beteiligte Dozenten Prof. Dr. T. J.J. Müller, Prof. Dr. C. Czekelius, PD Dr. K. Schaper, Dr. B. Mayer, Dr. S. Beutner
Sprache deutsch
Weitere Verwendbarkeit des Moduls
Studiengang Modus
Lernziele und Kompetenzen
Sicherheit bei Planung, Durchführung, Auswertung und Doku-mentation von Experimenten. Befähigung zur wissenschaftlichen Diskussion.
Inhalte
Planung und Durchführung individuell vorgegebener Lehrbuch-synthesen, Nutzung analytischer Methoden zum Nachweis des Syntheseerfolges. Diskussion versuchsbezogener Themen mit den Praktikumsbetreuern.
Teilnahmevoraussetzungen Erfolgreiche Teilnahme am Modul SAM bzw. der Nachweis von Kenntnissen, die dort vermittelt worden sind.
Studienleistungen Regelmäßige und aktive Teilnahme an Praktikum. Erfolgreiche Bearbeitung aller Praktikumsaufgaben. Erstellen von Protokollen.
Beteiligte Dozenten Prof. Dr. L. Hartmann, Dr. Monir Tabatabai
Sprache deutsch
Modulhandbuch „Bachelor of Science“ im Fach Chemie
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Weitere Verwendbarkeit des Moduls
Studiengang Modus
B. Sc. Wirtschaftschemie (anteilig) B. Sc. Biochemie
Pflicht Wahl
Lernziele und Kompetenzen
Grundverständnis über Herstellung und Eigenschaften von Polymeren in Lösungen und Feststoffen.
Inhalte
Vorlesung: Grundlagen der Polymerchemie, Aufbau und Struktur von Polymeren, deren Eigenschaften und Charakterisierung, ionische und radikalische Polymerisationen, Polyadditionen, Polykondensationen, Emulsionspolymerisation, Suspensionspolymerisation und Copolymerisationsreaktion, Praktikum: Versuche zur radikalischen, anionischen und kationischen
Polymerisation von Styrol, -Methylstyrol; kinetische Untersuchungen, Polykondensation, PU-Schaum Herstellung, Emulsionspolymerisation, Methoden zur Charakterisierung von Polymeren wie z. B. DSC, Molekulargewichtsbestimmung wie z. B. GPC, Bestimmung der Copolymerisationsparameter, Herstellung von Plexiglas, Vernetzung von ungesättigten Polyestern. In den Übungen werden die Themen der Vorlesung und des Praktikums vertieft.
Teilnahmevoraussetzungen Erfolgreiche Teilnahme an den Modulen VOC-P und GPC oder der Nachweis von Kenntnissen, die den dort vermittelten gleichwertig sind.
Studienleistungen (u.a. als Zulassungsvoraussetzung zur Modulprüfung)
Regelmäßige und aktive Teilnahme an Vorlesung, Übungen und Praktikum. Erstellen von Protokollen.
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Modulverantwortlicher Prof. Dr. L. Hartmann
Beteiligte Dozenten Prof. Dr. L. Hartmann, Dr. Monir Tabatabai
Sprache deutsch
Weitere Verwendbarkeit des Moduls
Studiengang Modus
B.Sc. Wirtschaftschemie (anteilig) M. SC. Wirtschaftschemie
Qualifizierung Wahlpflicht
Lernziele und Kompetenzen
Vertieftes Verständnis über Fragestellungen der Polymerchemie, Vorbereitung zum wissenschaftlichen Arbeiten
Inhalte
Stammbaum der chemische Prozesse, von der Kohle bis zum Arzneimittel, C1 bis C8 Chemie und Folgeprodukte, Alfen- und Alfol-Prozesse C1: Phosgen, Formaldehyd, Methanol und chlorierte Methanol und Silikonchemie C2: Acetaldehyd, Essigsäure, Acetylenchemie, Ethylenoxid und Folgeprodukte. C3: Propylenoxid, Aceton und deren Folgeprodukte C4: Butadien C5: Isopren, Cyclopentadien C6: Cyclohexan, Benzol und Folgeprodukte wie z. B. Nylon, Perlon C7: Toluol und deren Folgeprodukte C8: Xylol Trennung und Oxidation zu Säurederivaten
Teilnahmevoraussetzungen Erfolgreiche Teilnahme an den Modulen PMC und VOC
Studienleistungen (u.a. als Zulassungsvoraussetzung zur Modulprüfung)
Aktive und regelmäßige Teilnahme an Vorlesung, Übung und Forschungsarbeit in Arbeitsgruppe; Ausführliche Protokolle zur wissenschaftlichen Arbeit
Modulverantwortlicher Prof. Dr. Thomas J. J. Müller
Beteiligte Dozenten Dozenten der Organischen Chemie
Sprache deutsch
Weitere Verwendbarkeit des Moduls
Studiengang Modus
B.Sc. Wirtschaftschemie (anteilig) M. Sc. Chemie
Wahlpflicht Wahlpflicht
Lernziele und Kompetenzen
Die Studierenden erwerben Kenntnisse und experimentelle Fertigkeiten über komplexere Reaktionssequenzen und deren
Modulhandbuch „Bachelor of Science“ im Fach Chemie
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retrosynthetische Analyse, zur Syntheseplanung auch mit katalytischen Methoden und werden zur mechanistischen Diskussion befähigt. Somit werden sie zur Durchführung einer präparativ-organisch ausgerichteten Bachelorarbeit befähigt.
Inhalte
Vorlesung: Synthesestrategien, Retrosynthetische Analyse, Syntheseplanung, wichtige Transformationen von funktionellen Gruppen. Praktikum: Am Beispiel ausgewählter Laborsynthesen von interessanten und relevanten Verbindungen werden Stoffklassen und Funktionalitäten mit Reaktionstypen und Mechanismen verknüpft. Hierzu werden auch mehrstufige Reaktionssequenzen und Mikrowellen-unterstütze Synthesen genutzt sowie die Möglichkeiten und Grenzen moderner analytischer Methoden bei der Identifizierung und Reinheitskontrolle der Syntheseprodukte aufgezeigt. Im Seminar zum Praktikum werden relevante Aspekte der im Praktikum durchgeführten Versuche diskutiert.
Teilnahmevoraussetzungen Erfolgreiche Teilnahme an den Modulen VOC und VOC-P
Studienleistungen (u.a. als Zulassungsvoraussetzung zur Modulprüfung)
Regelmäßige und aktive Teilnahme an Praktikum. Erfolgreiche Bearbeitung aller Praktikumsaufgaben. Erstellen von Versuchs-protokollen.
S. Warren, Organische Retrosynthese, Teubner, 1997; S. Warren, P. Wyatt, Organic Synthesis – The Disconnection Approach, Wiley, 2008; S. Warren, Workbook for Organic Synthesis, Wiley, 1982; F. A. Carey, R.J. Sundberg, Organische Chemie – Ein weiterführendes Lehrbuch, VCH Weinheim, 1995, Kap. 26.; J. Fuhrhop, G. Penzlin, Organic Synthesis, VCH, 1994.
Einführung in die Physikalische Chemie V 2 75 30 250
PC0-Übungen Üb 1 45 15 30
Modulverantwortlicher Prof. Dr. Michael Schmitt
Beteiligte Dozenten Prof. Dr. Michael Schmitt
Sprache deutsch
Weitere Verwendbarkeit des Moduls
Studiengang Modus
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Lernziele und Kompetenzen
Vermittlung der grundlegenden Zusammenhänge bei phys.chem. Prozessen durch Vorlesungsversuche mit Auswertung der ge-messenen Zusammenhänge (Proportionalitäten) in Formel-beziehungen. Dann Formelrechnen mit Einheiten in den Übungen und Diskussion des Modellkonzeptes
Inhalte
Einführung in die physikalische Chemie
Von der Messung zur Formel und zum Modell, SI-Einheiten.
Kraft und Arbeit: Verschiedene Kräfte und ihre Felder, insbesondere Ladung und elektrisches Feld; Kraft und harmonische Bewegung, Welle, Druck und laminare Strömung, Arbeit.
Energiefluss und -umwandlung: Temperatur, Wärmekapazität und innere Energie, Energieübertragung und Wärmeleitung, Schmelzen und Sieden, Gasexpansion, Entropie.
Moleküle, Atome, Kerne und Elektronen: Nachweis des Elektrons und Ladungsmessung, Nachweis des Atomkerns, Linienspektrum und Wasserstoffatom, Messung der Energieniveaus, Materiewellen (de Broglie).
Elementarteilchen mit Spin: Nachweis des Elektronen- und Kern-spins und Messung ihrer Größe, Wechselwirkung mit äußerem Magnetfeld
Geladene Teilchen: Galvanische Zelle und Elektrolysezelle, Redoxpotential, Elektronenenergie und Solvatationsenergie, Konzentrationsabhängigkeit des Redoxpotentiale.
Spektroskopie: Dipol und Polarisierbarkeit, Lichtabsorption, H-Linienspektrum, Rotations-, Schwingungs-, und Elektronenanregung in Molekülen. Anregung innerer Elektronen und Röntgenstrahlen.
Zusammenfassung: Energetische Reihung der (intra)atomaren/-molekularen Bewegungen von NMR bis XUV-Frequenzen, Übersicht über Spektroskopiearten und Frequenzspektrum. Physikalische Grundprinzipien und spezifische Informationen der jeweiligen Methode
Teilnahmevoraussetzungen Allg. Hochschulreife
Studienleistungen (u.a. als Zulassungsvoraussetzung zur Modulprüfung)
Teilnahme an Vorlesung und Übungen. Fill-Ins, Multiple Choice und Formelrechnen mit Einheiten in den Übungen.
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MMC I-Übungen Üb 1 60 15 60
Modulverantwortlicher Prof. Dr. R. Weinkauf
Beteiligte Dozenten Prof. Dr. R. Weinkauf
Sprache Deutsch
Weitere Verwendbarkeit des Moduls
Studiengang Modus
B. Sc. Biochemie Pflicht
Lernziele und Kompetenzen
Verständnis der grundlegenden mathematischen Konzepte zur Bearbeitung experimenteller und theoretischer Aufgaben zur Physikalischen Chemie
Inhalte
Basiswissen: Rechnen mit Ungleichungen, Logarithmen, Exponentialfunktionen, trigonometrische Additionstheoreme, Begriff der Funktion u. Umkehrfunktion; Binomialkoeffizienten Zahlenfolgen, Reihen, Grenzwerte von Folgen und Reihen,
Anwendung auf die Herleitung von und e, Grenzwerte von Funktionen einer reellen Veränderlichen, Stetigkeit, Differenzierbarkeit von Funktionen einer reellen Veränderlichen, Stetigkeit als Folge der Differenzierbarkeit, Ableitungsregeln, Newton-Raphson-Verfahren, Kurvendiskussion, l´Hospitalsche Regeln, bestimmtes Integral stetiger Funktionen, Hauptsatz d. Differential- und Integralrechnung, partielle Integration, Substitutionsregeln, Partialbruchzerlegung, Näherungsverfahren zur Berechnung bestimmter Integrale, uneigentliche Integrale, Taylorreihenentwicklung
Modulhandbuch „Bachelor of Science“ im Fach Chemie
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Lernziele und Kompetenzen
Verständnis der grundlegenden mathematischen Konzepte zur Bearbeitung experimenteller und theoretischer Aufgaben zur Physikalischen Chemie und Computerchemie
Modulverantwortlicher Prof. Dr. Matthias Karg/Prof. Dr. C. Seidel
Beteiligte Dozenten Die Dozenten des Instituts für Physikalische Chemie im Wechsel
Sprache deutsch (Fachwörter: englisch)
Weitere Verwendbarkeit des Moduls
Studiengang Modus
B. Sc. Biochemie B. Sc. Wirtschaftschemie
Pflicht Pflicht
Lernziele und Kompetenzen
Experimentelle und theoretische Bearbeitung der physikalisch-chemischen Grundlagen (Spektroskopie/ Thermodynamik/ Kinetik)
Inhalte
Vorlesung PC I : Vom Atom zur kondensierten Materie 1. Motivation und historische Einleitung: Entdeckung der Elementar-teilchen, Bestimmung von q/m und der Elementarladung, Anschauung zu Atomkern und Elektronenhülle. 2. Teilchen- und Wellennatur von Materie und elektromagnetischer Strahlung: Compton-Effekt, photoelektrischer Effekt, Impuls von Licht-
Modulhandbuch „Bachelor of Science“ im Fach Chemie
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quanten, Lichtbeugung, De-Broglie-Beziehung, Elektronenbeugung an Kristallen, Beugung am Einfachspalt, Heisenbergsche Unschärfe-relation. 3. Schrödinger-Gleichung: Teilchen im Potentialkasten, der Tunneleffekt harmonischer und anharmonischer Oszillator, interne Rotation und starrer Rotator, Art und Zahl der Freiheitsgrade. 4. Wasserstoffatom mit empirischer Beschreibung, Bohrsches Atommodell und quantenmechanischer Behandlung. 5. Aufbau des Periodensystems und Atomspektren: Elektronenspin und Pauli Prinzip, Termsymbole, der Grundzustand von Atomen. 6. Intra- und intermolekulare Bindungen: Kovalente Bindung, H2
+, Born-Oppenheimer Näherung, Hückelmodell, chemische Struktur von Molekülen, Hybridisierung und Bindungswinkel, Ionische und Metalli-sche Bindung, Van der Waals-Bindung, reales Gases, Wasserstoff-brückenbindung, Flüssigkeit. Übergang zum Festkörper, 7. Spektroskopie: Wechselwirkung von Materie mit elektromagne-tischer Strahlung: permanentes Dipolmoment, Polarisierbarkeit. Nicht-resonante Anregung: der Raman-Effekt. Bohrsche Frequenzbedingung. Übergangswahrscheinlichkeiten. Rotations- Schwingungs- und elektronische Übergänge, das Franck-Condon-Prinzip. Verbotene Übergänge, Chromophore, 8. Qualitativ: Umgebungseffekte, Dynamik, Jablonski-Diagramm, strahlungslose Prozesse, Fluoreszenz. Kasha-Regel, energy gap rule Ausblick: Spektroskopische Methoden bei Makromolekülen. Vorlesung PC II: Thermodynamik und chemische Kinetik Thermodynamik: 1. Gasgesetze: Empirische Gasgesetze und das ideale Gase, reale Gase, kinetische Gastheorie, Boltzmann-Gesetz, Molwärme und Freiheitsgrade, der Gleichverteilungssatz, Wärmeleitung, reales Gas, van der Waals Gleichung, der Joule-Thompson-Effekt. 2. Die drei Hauptsätze der Thermodynamik: Zustandsfunktionen (innere Energie, Enthalpie, Entropie, freie Energie/Enthalpie), Arbeit, Wärme, Kreisprozesse, Wirkungsgrad. 3. Energieformen, Energiegewinnung und Energierückgewinnung 4. Phasengleichgewichte: Ein-Stoff-Phasengleichgewichte, Zu-standsdiagramme, chemisches Potential, Aktivitäten, Mischphasen-thermodynamik. 5. Chemische Reaktionsthermodynamik: Massenwirkungsgesetz, Nernstsche Gleichung, Gleichgewichtselektrochemie. Kinetik: 1. Formale Kinetik: Reaktionsgeschwindigkeit und Geschwindigkeits-gleichung, grundlegende Messmethoden, Reaktionen erster, zweiter und dritter Ordnung. 2. Komplexere Reaktionsmechanismen, Quasistationarität. Katalyse, Biokatalyse, Michaelis-Menten-Kinetik, fortgeschrittene Messmethoden 2. Temperaturabhängigkeit der Geschwindigkeitskonstanten: Arrhenius Stoßtheorie, Theorie diffusionskontrollierter Reaktionen. Übungen Vertiefende Rechenübungen zu den Themen der zwei Vorlesungen.
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Gestellte Aufgaben werden selbständig bearbeitet und abgegeben. Die Übungsaufgaben werden gemeinsam mit der Darstellung der Lösungswege besprochen.
Teilnahmevoraussetzungen Erfolgreiche Teilnahme an den Modulen Mathematische Methoden in der Chemie I u. PC0 oder äquivalente Studienleistungen.
Studienleistungen (u.a. als Zulassungsvoraussetzung zur Modulprüfung)
Aktive und regelmäßige Teilnahme an den Vorlesungen und besonders an den Übungen (Teilnehmerliste, Abgabe der bearbeiteten Übungs-aufgaben).
Modulverantwortlicher Prof. Dr. Matthias Karg/Prof. Dr. C. Seidel
Beteiligte Dozenten Die Dozenten des Instituts für Physikalische Chemie im Wechsel
Sprache deutsch (Fachwörter: englisch)
Weitere Verwendbarkeit des Moduls
Studiengang Modus
B. Sc. Biochemie B. Sc. Wirtschaftschemie
Pflicht Pflicht
Lernziele und Kompetenzen
Experimentelle und theoretische Bearbeitung der physikalisch-chemischer Grundlagen (Spektroskopie/ Thermodynamik/ Kinetik), Präsentation von Ergebnissen.
Inhalte
1. Simulation von formalen Gesetzen zu den Themen der Vorlesung mit dem Programm MathCAD experimentelle Übungen am PC. 2. Experimentelle Übungen zur Spektroskopie, Thermodynamik und Kinetik. 7 ausgewählte Versuche aus einem Pool von Versuchen. Beispielhaft Versuche wie:
UV Spektroskopie
Atom-Absorptionsspektroskopie
IR Spektroskopie
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Ramanspektoskopie
Massenspektrometrie
Druckmessung
Kinetik der Hydrolyse von Malachitgrün
Temperaturabhängigkeit der Molwärme
Lösungsenthalpie
Verbrennungsenthalpie
Dissoziationskonstante sowie weitere Versuche, die sich eng an den Stoff der Vorlesung anlehnen.
Teilnahmevoraussetzungen Erfolgreiche Teilnahme an den Modulen Mathematische Methoden in der Chemie I (MMC I) u. PC0 oder äquivalente Studienleistungen.
Studienleistungen (u.a. als Zulassungsvoraussetzung zur Modulprüfung)
Aktive und regelmäßige Teilnahme am Praktikum: vor Versuchsbeginn Kolloquium zum Experiment, Seminarvortrag, Anfertigung von Protokollen, die testiert werden.
BMBF gefördertes Projekt Scienceforum "Materialien zur Fortbildung und Ausbildung in Chemie und Physik" (http://134.99.152.34/index.html). Umfangreiche Materialien (Videokurse, multimediales Lehrmaterial im Internet angeboten, EDV-unterstütztes Physikalisch-Chemisches Praktikum). Das Institut für Physikalische Chemie ist Teilnehmer am Programm "Notebook University". W-LAN mit Hot-Spots ist in beiden Instituten installiert. Fachbücher:
P.W. Atkins, "Physikalische Chemie", Wiley-VCH
P.W. Atkins, "Molecular Quantum Mechanics", Oxford University Press
G. Wedler, "Lehrbuch der Physikalischen Chemie", Verlag Chemie
W.J. Moore, D.O. Hummel, "Physikalische Chemie", W. de Gryter
Fortgeschrittene Physikalische Chemie V 3 90 45 250
FPC-Übungen Üb 1 60 15 30
FPC-Praktikum mit Seminar PExp 7 150 80 15
Modulverantwortlicher Prof. Dr. Matthias Karg/ Prof. Dr. C. Seidel
Beteiligte Dozenten Die Dozenten des Instituts für Physikalische Chemie im Wechsel
Sprache Deutsch
Weitere Verwendbarkeit des Moduls
Studiengang Modus
B. Sc. Wirtschaftschemie (anteilig) Pflicht
Lernziele und Kompetenzen
Vertiefung der Grundlagen: Die Besprechung von kondensierter Materie und Grenzflächen beinhaltet auch eine Einführung in die Elektrochemie und in Transportprozesse. Diese Lehrinhalte sollen auf
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die Vertiefung von Schwerpunktthemen in SMKS (PC IV) vorbereiten. Abrundung der Grundausbildung in physikalischer Chemie und ihre Anwendung auf komplexere Systeme.
Inhalte
Vorlesung PC III: Phasenumwandlungen von Mischungen Chemisches Potential und Phasenumwandlungen, Henry- und Raoultsches Gesetz, Chemisches Potential einer Mischphase, Phasengleichgewichte, kolligative Effekte, Rektifikation. Grenzflächen Grenzfläche Flüssigkeit-Gas, Flüssigkeit-Flüssigkeit, Gas-Fest-körper, Flüssigkeit-Festkörper in nichtgeladenen Systemen; Heterogene Katalyse, Nanoteilchen und Nanostrukturen, Inter-ionische Wechselwirkungen in Elektrolytlösungen, Interionische Wechselwirkungen an Grenzflächen. Elektrochemie und Elektrodenprozesse: Elektrolysezelle und galvanisches Element. Leitfähigkeit und Wechselwirkungen in ionischen Systemen, Transportprozesse: Diffusion, Beweglichkeit, Migration, Fick'sche Gesetze, Messmethoden. Leitwert, Überführungszahlen, Debye-Hückel-Onsager-Theorie, Aktivitätskoeffizient. Anwendungen. Potentiale: Elektrodenpotentiale, Temperaturabhängigkeit von Zellspannungen, Flüssigkeitspotentiale, Diffusionspotentiale, Membranpotentiale. Strukturen an Grenzflächen: Starre und diffuse Doppelschicht, Elektrokapillarität. Potentiale und Ströme: Überspannung, Elektrodenprozesse, Butler-Volmer-Gleichung, cyclische Voltametrie, Diffusionsgrenzstrom. Beschreibung von Adsorptionsprozessen. Übungen: Vertiefende Rechenübungen. Gestellte Aufgaben werden selbständig bearbeitet. Die korrigierten Übungsaufgaben werden gemeinsam mit der Darstellung der Lösungswege besprochen. Praktikum/ Seminar: 7 ausgewählte Fortgeschrittenen-Versuche der Physikalischen Chemie
Teilnahmevoraussetzungen Erfolgreiche Teilnahme an den Modulen Mathematische Methoden in der Chemie I+II (MMC I, MMCII), PC0, GPC-P oder äquivalente Leistungen.
Studienleistungen (u.a. als Zulassungsvoraussetzung zur Modulprüfung)
Aktive und regelmäßige Teilnahme an den Modulveranstaltungen. Praktikum: vor Versuchsbeginn mündliches Kolloquium zum Experiment, Seminarvortrag, Anfertigung von Protokollen, Praktikum erfolgreich abgeschlossen.
Experimentelle Methoden in der Physikalischen Chemie
V 2 45 30 250
QM-PC-Übungen Üb 1 45 15 30
QM-PC-Praktikum PExp 6 150 75 15
Modulverantwortlicher Prof. Dr. R. Weinkauf
Beteiligte Dozenten Die Dozenten der Physikalischen Chemie
Sprache Deutsch
Weitere Verwendbarkeit des Moduls
Studiengang Modus
B. Sc. Biochemie M. Sc. Biochemie
Wahlpflicht Wahlpflicht
Lernziele und Kompetenzen
Anwendung der physikochemischen Kenntnisse auf komplexe molekulare Systeme und Grenzflächen. Vermittlung moderner spektroskopischen Methoden und technische Anwendungen.
Inhalte
Vorlesung: Absorption im UV- und im sichtbaren Bereich, Multiphotonanregung, Doppelresonanzspektroskopie, excited-state Spektroskopie, fs-Spektroskopie, Infrarotabsorption und Raman-streuung, Rotationsaufgelöste Fluoreszenzspektroskopie, Massen-spektrometrie und Photoelektronenspektroskopie, Nanoteilchen und Nanostrukturierung Förster-Resonanz-Energietransfer (FRET), Einzelmolekülspektroskopie. Übung/Seminar: Eigenständige Bearbeitung und Vorstellung ausgewählter moderner Themen der physikalischen Chemie Praktikum: ein oder zwei experimentelle Forschungsprojekte zur Vertiefung der Vorlesung.
Teilnahmevoraussetzungen Kenntnisse mathematischer Methoden und Grundkenntnisse der Physikalischen Chemie aus den Modulen GPC
Studienleistungen (u.a. als Zulassungsvoraussetzung zur Modulprüfung)
Aktive, regelmäßige Teilnahme an den Veranstaltungen. Anfertigung von Protokollen.
Beteiligte Dozenten Dozentinnen und Dozenten der Theoretischen Chemie im Wechsel
Sprache deutsch (Fachwörter englisch)
Weitere Verwendbarkeit des Moduls
Studiengang Modus
B. Sc. Wirtschaftschemie B. Sc. Informatik
Wahlpflicht Wahlpflicht
Lernziele und Kompetenzen
Grundlegendes Verständnis von quantenchemischen Methoden und Symmetrieeigenschaften von Molekülen; computergestützte Berech-nung von Moleküleigenschaften mit Standardverfahren
Inhalte
Vorlesung 1. Observable und Operatoren: Was ist ein Operator? Eigen-
funktionen und Eigenwerte, Eigenschaften quantenmechanischer Operatoren, Spektrum, Korrespondenzprinzip, zeitabhängige und zeitunabhängige Schrödingergleichung, Energiequantelung.
2. Erwartungswerte und Varianz: Erwartungswerte, Varianz und Standardabweichung, Ehrenfesttheorem, Vertauschbarkeit von Operatoren, Unschärfe, Variationsprinzip für die Energie, Über-gangswahrscheinlichkeiten.
3. Das Hückel-Orbital-Modell: Näherungen im HMO-Modell, Topologiematrix, Ladungsordnung, Bindungsordnung, freie Valenz, offenkettige Polyene, ringförmige Polyene, empirische Bestimmung des Parameters β.
4. Separation von Variablen: zweidimensionaler Kasten, Abseparation der Schwerpunktsbewegung, Wasserstoffatom, Wasserstofforbitale.
5. Mehrelektronenatome: Näherung der unabhängigen Teilchen, Orbitale, Hartree-Näherung, Teilchenvertauschung,
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c. Dichtefunktionaltheorie: Hohenberg-Kohn-Theorem, Kohn-Sham-Gleichungen, Austauschkorrelationsfunktionale.
11. Symmetrie in der Chemie: Klassifikation von Symmetrie-eigenschaften, Richtung des Dipolmoments, Chiralität, reduzible und irreduzible Darstellungen, Ausreduzieren, Symmetrieeigen-schaften von Schwingungsmoden, Auswahlregeln für Infrarot- und Ramanübergänge, Erhaltung der Orbitalsymmetrie, Perizyklische Reaktionen, Woodward-Hoffmann-Regeln
Seminar Seminarvortrag über ein Thema aus Vorlesung oder Praktikum
Computerpraktikum 1. Literaturrecherche und Chemiedatenbanken im Internet. 2. Computergestützte Lösung von Übungen zur Vorlesung am PC
unter Windows und Linux: Wellen und Interferenz, Aufenthaltswahrscheinlichkeit, Erwartungswerte, Wasserstoffatom
3. Berechnung von Moleküleigenschaften mit Standardquan-tenchemieprogrammen: (a) Elektronische Schrödingergleichung (Teilchen im Kasten, Hückeltheorie, Restricted Hartree-Fock-Verfahren, Kohn-Sham-Verfahren); (b) Geometrieoptimierung; Konstitutionsisomere; (c) Molekülschwingungen und Kraftkonstanten, Übergangswahr-scheinlichkeiten; (d) Woodward-Hoffmann-Regeln
Teilnahmevoraussetzungen Erfolgreiche Teilnahme an den Modulen MMC I und MMC II oder äquivalente Leistungen
Studienleistungen (u.a. als Zulassungsvoraussetzung zur Modulprüfung)
Aktive Teilnahme an Praktikum und Seminar, Anwesenheitsaufgaben, Protokolle, Seminarvortrag
Näherungsverfahren der Quantenchemie; Quantenchemische Metho-den zur Behandlung des elektronischen Grundzustands, elektronisch angeregte Zustände
Inhalte
1. Quantenchemische Methoden für Eigenschaften von Molekülen im elektronischen Grundzustand (Hartree-Fock, Dichtefunktionaltheorie, Møller-Plesset-Störungstheorie, semiempirische Verfahren
2. Grundzüge der statistischen Thermodynamik, Zustandssummern für Translation, Rotation, Schwingungs- und elektronische Energien
3. Einschätzen der Leistungsfähigkeit der quantenchemischen und semiempirischen Methoden
4. Interpretation der Ergebnisse von MO-Rechnungen 5. Suche nach Minima und Übergangszuständen ,
Reaktionswärmen (Wahl von Atomorbitalbasen, Bedeutung der Nullpunktsschwingungsenergie, Temperaturabhängigkeit, Lösungsmitteleffekte)
6. Berechnung elektronischer Anregungsspektren mit DFT/MRCI
Teilnahmevoraussetzungen Erfolgreiche Teilnahme am Modul QCCC oder äquivalente Leistungen.
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Studienleistungen (u.a. als Zulassungsvoraussetzung zur Modulprüfung)
Teilnahme an Vorlesung und Praktikum, Auswertung der Praktikumsaufgaben, Seminarvortrag.
Modulverantwortlicher Jun. Prof. Dr. Birgit Strodel
Beteiligte Dozenten Jun. Prof. Dr. Birgit Strodel, Prof. Walter Thiel
Sprache deutsch, englisch auf Wunsch
Weitere Verwendbarkeit des Moduls
Studiengang Modus
M. Sc. Chemie B. Sc. Wirtschaftschemie (anteilig) M. Sc. Informatik M. Sc. Wirtschaftschemie
Wahlpflicht Qualifikation Wahlpflicht Wahlpflicht
Lernziele und Kompetenzen Grundlegendes Verständnis und praktische Anwendung von Computersimulationsmethoden für Biomoleküle, insbesondere für Proteine
Inhalte
Vorlesung: 1. Biomolekulare Kraftfelder: Annahmen und Grundlagen; Funktionale Form: bindende und nichtkovalente Beiträge; Parameterisierung; Übliche Kraftfelder: CHARMM, AMBER, GROMOS, OPLS; Ausblick: “Knowledge-based” und “coarse-grained”-Kraftfelder. 3. Berechnung nichtkovalenter Wechselwirkungen: Reduktion des Rechenaufwandes: “Cutoff”-, Ewald- und Multipolmethoden; Solvatation mit Kontinuumsmethoden. 4. Geometrieoptimierung: Überblick über verschidene Minimierungsmethoden 5. Molekulardynamik (MD) - Grundlagen: Grundlagen; Integration der Newtonschen Bewegungsgleichungen; MD in verschiedenen Ensembles: konstante Temperatur (Thermostate: Berendsen und Nosé-Hoover) und konstanter Druck; Auswertung von MD-Simulationen (Freie Energie, Ordnungsparameter, Hauptkomponentenanalyse); MD-Programm: GROMACS 6. Molekulardynamik – Weitere Themen: Langevin-Dynamik; Brownsche Dynamik; MD unter
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Zwangsbedingungen; Umbrella Sampling; “Replica exchange MD”. 7. Monte-Carlo (MC)-Simulationen: Idee; Metropolis-Methode; Generation von Versuchskonformationen; MC zur globalen Optimierung. 8. QM/MM-Simulationen: Konzept; Einbettungsverfahren; Behandlung der QM/MM-Grenzregion; QM/MM-Optimierungs- und Simulationsverfahren; QM/MM-Methoden für elektronisch angeregte Zustände; Übersicht über Anwendungen auf Enzyme und photoaktive Proteine. Seminar: – Bearbeiten von Übungen zu den Themen der Vorlesung. Die Übungsaufgaben werden selbständig bearbeitet und gemeinsam mit der Darstellung der Lösungswege besprochen. – Seminarvortrag (30 Minuten, Powerpoint) Computerpraktikum: 1. Einführung in Linux, die Benutzung des MD-Programms GROMACS, des QM/MM-Programms ChemShell und des Programms VMD zur Darstellung von Biomolekülen;
2. Bearbeitung von praktischen Übungen zu den Themen der Vorlesung am PC unter Linux
Teilnahmevoraussetzungen Grundlegende Kenntnisse der Physikalischen Chemie, der Quantenchemie, der statistischen Thermodynamik und der Proteinbiochemie
Studienleistungen (u.a. als Zulassungsvoraussetzung zur Modulprüfung)
Bearbeitung von Übungen im Rahmen des Computerpraktikums inklusive Protokolle, Seminarvortrag
1. Skript zur Vorlesung 2. Fachbücher: - T. Schlick, “Molecular Modeling and Simulation. An Interdisciplinary Guide.” Springer, New York. - A.R. Leach, "Molecular Modeling – Principles and Applications.” Prentice Hall, Harlow. - D. Frenkel, B. Smit, "Understanding Molecular Simulation", Academic Press, San Diego - H. M. Senn, W. Thiel, Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48, 1198. 3. Spezialliteratur zu Seminarthemen wird ausgegeben.
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3 90 1 Semester SoSe & WiSe 2.-6.
Lehrveranstaltungen Typ Umfang [SWS]
Arbeits-aufwand
[h]
Präsenzzeit [h]
Gruppen-größe
Rechtskunde und Toxikologie V 2 90 30 250
Modulverantwortlicher Dipl.-Chem. Oliver Fahr
Beteiligte Dozenten Dipl.-Chem. Oliver Fahr
Sprache deutsch
Weitere Verwendbarkeit des Moduls
Studiengang Modus
B. Sc. Biochemie B. Sc. Wirtschaftschemie
Pflicht Pflicht
Lernziele und Kompetenzen
Die Studierenden sollen die Sachkunde gem. § 5 ChemVerbotsV erwerben sowie Verhaltensregeln zum sicheren Arbeiten in Labora-torien erlernen und vertiefen.
Inhalte Chemikaliengesetz, Gefahrstoffverordnung, Chemikalienverbotsverordnung, Grundbegriffe der Toxikologie, Erste Hilfe im Labor, Gefahrstoffkunde
Teilnahmevoraussetzungen Keine
Studienleistungen (u.a. als Zulassungsvoraussetzung zur Modulprüfung)
Rechtstexte, H. Hörath „Giftige Stoffe und Zubereitungen“, H.F. Bender „Das Gefahrstoffbuch“, L. Roth, M. Daunderer „Erste Hilfe bei Chemikalienunfällen“
B. Sc. Biochemie B. Sc. Wirtschaftschemie (anteilig)
Pflicht Pflicht
Lernziele und Kompetenzen
Die Studierenden sollen in die Grundlagen der Physik und ihre Bedeu-tung für die Naturwissenschaften eingeführt werden. Anhand der Vor-lesungs-Demonstrationsexperimente sollen sie die naturwissenschaft-liche Arbeitsweise kennen lernen.
Inhalte Allgemeines: kurze Einführung in die Wissenschaftstheorie;
Physikalische Größen, Maßzahlen, Schreibweisen, Darstellungen; Genauigkeit und Fehler, Fehlerfortpflanzung
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Mechanik I: Grundgrößen: Länge, Masse, Zeit und ihre Messung; Kinematik: Bewegung des Massenpunktes, Überlagerung von Bewegungen; Kräfte: Federkraft, Gravitation, Reibungskräfte; Kinematik: Newton-Prinzipien, Arbeit – Energie – Leistung, Energie- und Impulserhaltungssatz, Stoßgesetze; Drehbewegungen: Trägheits- und Drehmoment, Drehimpuls, zusammengesetzte Bewegungen; Hebelgesetz, Gleichgewicht und Stabilität.
Mechanik II: Mechanik deformierbarer Körper: Deformation fester, flüssiger und gasförmiger Körper, Druck und Spannung, Auftrieb, Kapillarität, Diffusion und Strömung, Viskosität.
Schwingungen und Wellen: Allg. Beschreibung von Schwingungen, Dämpfung, Resonanz; Allg. Beschreibung von Wellen, Fequenz, Wellenlänge, Geschwindigkeiten; Wellenphänomene: Brechung, Beugung, Interferenz, Schwebung; Akustik, Dopplereffekt.
Elektrizitätslehre: Elektrostatik, elektrisches Feld und Potenzial, Influenz und Abschirmung, Dipole, Kondensatoren; Strom, Spannung, Widerstand; Stromkreise; Stromgefahren; Magnetismus: Entstehung und Wirkung von magnetischen Feldern, magnetische Materialien, Elektromagneten und Anwendungen; Elektromagnetismus: Induktionsgesetz und Anwendungen, Wechselstromgrößen, elektromagnetische Schwingkreise, hertzscher Dipol, elektromagnetische Wellen;
Optik: Reflexion und Brechung, Dispersion, Linsen und Abbildung, optische Geräte. Kohärenz, Interferometer, Spektrometer, Auflösung, Holographie, Polarisation und optische Aktivität, Dispersion und Absorption, Lichtquellen und -empfänger. Licht und Sehen, Farbmetrik.
Teilnahmevoraussetzungen Allg. Hochschulreife
Studienleistungen (u.a. als Zulassungsvoraussetzung zur Modulprüfung)
Beteiligte Dozenten Prof. Dr. Dieter Schumacher mit Assistenten der Physik
Sprache deutsch
Weitere Verwendbarkeit des Moduls
Studiengang Modus
B. Sc. Biochemie Pflicht
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Lernziele und Kompetenzen
Die Studierenden sollen in die naturwissenschaftlich-experimentelle Arbeitsweise eingeführt werden und dabei die Grundlagen der Physik durch eigenständige experimentelle Arbeit vertiefen.
Inhalte
Fehlerrechnung und Statistik: Auswertung statistisch verteilter Messgrößen.
Mechanik: Ausflussviskosimeter, Federwaage, Federpendel, Schall, Bestimmung der Wellenlänge durch Phasenvergleich, Schall, Amplitudenverteilung einer stehenden Welle.
Elektrizitätslehre: Kennlinien elektrischer Leiter, Potentiometerschaltung, Weathstonesche Brückenschaltung, Wechselstromwiderstände bei der Serienschaltung von R,L und C, R-C-Kombination als Hoch- und Tiefpass, Versuche mit dem Oszillographen, R-C-Kombination als Differenzier- und Integrierglied, Elektrische Resonanz Serienresonanz.
Optik: Brennweite dünner Linsen, sphärische und chromatische Abberation, Polarimeter, Malussches Gesetz, Saccharimetrie, Beugung und Interferenz am Gitter, Augenmodell.
Ionisierende Strahlung: Künstliche Radioaktivität, Nachweis und Schwächung radioaktiver Gamma-Strahlung.
Teilnahmevoraussetzungen Allg. Hochschulreife
Studienleistungen (u.a. als Zulassungsvoraussetzung zur Modulprüfung)
Unbenotete Studienleistungen werden erbracht durch
Regelmäßige aktive Teilnahme am Praktikum (Anwesenheitspflicht)
Überprüfung der Vorbereitung und des endgültigen Erfolgs für jeden Versuch.