RUHR-UNIVERSITÄT BOCHUM · RUHR-UNIVERSITÄT BOCHUM Fakultät für Chemie Titel der Lehreinheit (LE) Analytische Chemie I Bezeichnung der LE Nr. des Vorl.-Verzeichnisses

RUHR-UNIVERSITÄT BOCHUM

Fakultät für Chemie

Titel der Lehreinheit (LE) Allgemeine Chemie

Bezeichnung der LE Nr. des Vorl.-Verzeichnisses

LE-Kreditpunkte 10

Fachsemester 1 Dauer Semester

1 SWS

6

Dozenten M. Driess, R. A. Fischer, M. Epple, Ch. Wöll, P. Engels Prüfer M. Driess, R. A. Fischer, M. Epple, Ch. Wöll, P. Engels

Pflicht-LE für: Studiengänge das Modul "Anorganische und Analytische Chemie" BA im 2-Fach-Studium mit Chemie als einem der beiden Fächer

Zielsetzungen Nach Ende dieses Moduls soll der/die Student/Studentin über grundlegende Kenntnisse zu den allgemeinen Prinzipien der Chemie verfügen und diese auch sicher anwenden können.

Themenverzeichnis Chemische Statik: Stoffe, Verbindungen, Elemente, Stöchiometrielehre, Aufbau der Atome und des Periodensystems. Chemische Energetik: Enthalpie, Kalorimetrie. Chemische Bindungstypen: Ionenkristalle, Moleküle und metallische Bindung. Chemische Kinetik: Geschwindigkeit chemischer Reaktionen, Geschwindigkeitsgesetze, Aktivierungsenergie und Katalyse. Chemisches Gleichgewicht: Säuren und Basen, Löslichkeit von Salzen und Komplexbildung, Redoxgleichgewichte. Ausgewählte Beispiele zur Stoffchemie der Elemente: Nichtmetalle (Wasserstoff, Sauerstoff, Schwefel, Halogene, Stickstoff und Phosphor), Metalle (Alkali- und Erdalkalimetalle, Aluminium, Zinn und Blei). Vergleich der Elemente Kohlenstoff und Silicium. Stoffklassen: Elementhydride, -halogenide und -oxide. Chemische Trends im Periodensystem der Hauptgruppen und Nebengruppen.

Lehrmethoden: Vorlesungen 16 x 4 Stunden (96) Übungen 16 x 2 Stunden (32)

Überprüfung des Lernfortschritts Aktive Teilnahme an Vorlesungen und Übungen (Die Übungen finden in kleinen Gruppen statt: 10-15 Teilnehmer)

Leistungskontrolle Zweistündige Klausur am Ende des 1. Semesters (100%)

Zusammenfassung der Lehrgegenstände Von Stoffen zu Elementen: Abriß der historischern Entwicklung: Stoffe, Reinstoffe, Verbindungen, Trennmethoden, chemi-scher Elementbegriff, Stöchiometrielehre, Molkonzept, Periodensystem der chemischen Elemente. Chemische Energetik: Wärmeumsatz bei chemischen Reaktionen, Innere Energie, Arbeit, Enthalpiebegriff, Bildungs- und Reaktionenthalpien, Satz von Hess, exotherme und endotherme Reaktionen, Kalorimetrie. Atombau, Periodensystem und Prinzipien der Chemische Bindungslehre: Bohrsches Atommodell, Linienspektren, Orbitalmodell, Quantenzahlen und Aufbauprinzip, Atomradius. Theoretische Atomeigenschaften: Ionisierungsenergie, effektive Kernladung, Elektronenaffinität, Periodizität der Atomeigenschaften. Ionenbindung: Festkörperstrukturen (Kugelpackungen), Gitterenergie und Born-Haber-Kreisprozeß, Deutung einfacher Valenz-regeln bei Ionenverbindungen. Kovalente Bindung und Moleküleigenschaften, Dipolmoment, Lewis-Strukturen und die Elektronenpaarbindung, Oktettregel, gerichtete Bindungen und Hybridisierung, Molekülgestalt und VSEPR-Modell, Mesomerie, Elektronegativität, qualitative MO-Theorie einfacher homodinuklearer Moleküle. Metallische Bindung und Gitterstrukturen der Metalle, qualitatives Bändermodell der chemischen Bindung in Festkörpern. Chemische Kinetik: Geschwindigkeit chemischer Reaktionen, Reaktionsordnung und Reaktionsmechanismus, Aktivierungsenergie, kinetische Gastheorie und qualitative Stoßtheorie chemischer Reaktionen, Wirkung und Typen von Katalysatoren (Großtechnik und Biokatalyse). Chemisches Gleichgewicht: Dynamisches Gleichgewicht und Massenwirkungsgesetz, Prinzip von Le Chatelier, 2. Hauptsatz der Thermodynamik, Entropiebegriff. Säure-Base-Gleichgewichte: Brønsted-Säuren und Basen, Autoprotolyse, Säure-Base-Paare, pH- und pKs-Wert, Puffersysteme, Säure-Base-Titrationen, pH-Indikatoren. Löslichkeitsgleichgewichte: Löslichkeitsprodukt, Prinzip des Kationentrennungsganges. Redoxgleichgewichte: Oxidation und Reduktion, Galvanische Elemente, Spannungsreihe, Nernst-Gleichung. Komplexbildungsgleichgewichte: Lewis-Säuren und Basen, Prinzipien der klassischen Koordinationschemie (Werner-Typ-Metall-Komplexe).Gekoppelte Gleich-gewichte: pH-Abhängigkeit der Löslichkeit, der Komplexbildung und des Redoxpotentials. Grundlagen der Stoffchemie der chemischen Elemente: Nichtmetalle: Wasserstoff, Sauerstoff, Schwefel, Halogene, Stickstoff und Phosphor. Metalle: Alkali- und Erdalkali-metalle, Aluminium, Zinn und Blei. Sonderstellung des Kohlenstoffs; Vergleich Kohlenstoff/Silicium; Prinzipien der Strukturchemie der Silicate. Chemische Trends im Periodensystem. Vorkommen, Gewinnung, biologische Bedeutung, technisch wichtige Verbindungen und Anwendungen, Säure/Base-Eigenschaften, Redoxeigenschaften. Ausgewählte Beispiele und Bezüge zu weiterführenden Vorlesungen: Organische Chemie (Metallalkyle, Lithium- und Grignard-Verbindungen), Biochemie (biologisch wichtige Komplextypen), Chemie anorganischer Materialien und Festkörper (Metalloxide und Biomineralisation), Heterogene Katalyse (Zeolithe).



Titel der Lehreinheit (LE) Analytische Chemie I

Bezeichnung der LE Nr. des Vorl.-Verzeichnisses LE-Kreditpunkte 4

Semester SWS

Fachsemester 2 Dauer 1 3

Dozenten W. Schuhmann, P. Zinn Prüfer W. Schuhmann, P. Zinn

das Modul "Anorganische und Analytische Chemie" Studiengänge BA im 2-Fach-Studium mit Chemie als einem der beiden Fächer

Zielsetzungen Nach Ende dieses Moduls soll der/die Student/Studentin ein umfassendes Verständnis über die Theorie und Praxis der wichtigsten Methoden der Gravimetrie und der Volumetrie besitzen. Die Berechnung von Analysenergebnissen aus den Messwerten soll sicher beherrscht werden.

Themenverzeichnis Der analytische Prozess, statistische Bewertung, stöchiometrisches Rechnen; Gravimetrie: Fällungsreaktionen, Löslichkeit, Einzelbestimmungen, Aktivitätskoeffizienten; Volumetrie: Neutralisationsanalysen, Fällungstitrationen, Redoxtitrationen, Komplexometrie;

Lehrmethoden: Vorlesungen 12 x 2 Stunden

Vorlesungsmanuskript ist via Internet zum vertiefenden Selbststudium verfügbar.

Übungen 12 x 1 Stunde

Aufgabensammlung mit Ergebnissen sowie exemplarische Lösungswege und interaktive

Simulationsprogramme sind über Internet abrufbar.

Überprüfung des Lernfortschritts Aktive Teilnahme an Vorlesungen und Übungen. Aufgabenlösungen, Lösungswege und Simulations-programme können zur Selbstkontrolle verwendet werden.


Zusammenfassung der Lehrgegenstände Der analytische Prozess Probennahme und -vorbereitung, Messung, Auswertung und Fehlerschätzung. Chemisches Gleichgewicht Konzentrationsangaben, Aktivitäten, Säure-Base-Gleichgewicht, Pufferlösungen, pH-Wert, Fällungsreaktionen, Löslichkeitsprodukt, Faktoren die die Löslichkeit beeinflussen. Gravimetrie Kristallwachstum, Sulfatfällung, Chloridfällung, Phosphatfällung, Hydrolysentrennung, Fällungsreagenzien. Neutralisationsanalysen Titrationskurven, starke und schwache Säuren/Basen, Mehrwertige Protolyte, Säure-Basen-Indikatoren, Alkimetrie, Acidimetrie, Substitutionstitrationen, Titration nach Ionenaustausch, Kjeldahl-Aufschluss. Fällungstitrationen Titrationskurven, Cyanid nach Liebig, Chlorid nach Mohr, Silber nach Volhard, Adsorptionsindikatoren. Redoxtitrationen Spannungsreihe, Berechnung von Gleichgewichtskonstanten, pH-Abhängigkeit, Luther’sche Regel, Potentialdiagramme, Manganometrie, Dichromatometrie, Bromatometrie, Cerimetrie, Iodimetrie, Iodometrie. Komplexometrie Komplexbildner, Chelate, EDTA-Titrationen, Indikatoren. Stöchiometrisches Rechnen Verdünnungsrechnung; Verwendung stöchiometrischer Faktoren bei Fällungsanalysen; Berechnung indirekter Analysen; Konzentrationsberechnung im Fällungsgleichgewicht, in wässriger Lösung, bei gleichionigem Zusatz, bei fremdionigem Zusatz unter Berücksichtigung der Aktivitätskoeffizienten, bei pH-Abhängigkeit, bei Komplexbildung; Stöchiometrie und Stoffmengenequivalente bei Titrationsanalysen; pH-Wert und Titrationskurvenberechnung; pH-Werte von Puffersystemen; Verlaufskurvenberchnung von Fällungstitrationen; Nernst’sche Gleichung und Redoxtitrationen;



Titel der Lehreinheit (LE) Organische Chemie I


LE-Kreditpunkte 6


1 SWS

4

Dozenten G. Dyker, M. Feigel, D. Hasselmann, W. Sander, G. von Kiedrowski

Prüfer G. Dyker, M. Feigel, D. Hasselmann, W. Sander, G. von Kiedrowski

Pflicht-LE für: Studiengänge das Modul "Organische Chemie" BA im 2-Fach-Studium mit Chemie als einem der beiden Fächer

Zielsetzungen Dieses Modul soll den/die Studenten/Studentin in das Basiswissen der Organischen Chemie einführen.

Themenverzeichnis Struktur und Bindungen organischer Moleküle; Übersicht über funktionelle Gruppen, Stoffklassen und Naturstoffe; Herstellung, Eigenschaften und grundlegende Reaktionen von Alkanen, Halogenalkanen, Alkoholen, Alkenen und Alkinen; Einführung in spektroskopische Methoden

Lehrmethoden: Vorlesungen Übungen

13 x 3 Stunden 13 x 1 Stunde

Überprüfung des Lernfortschritts Aktive Teilnahme an Vorlesungen


Zusammenfassung der Lehrgegenstände Struktur und Bindungen organischer Moleküle Atomorbitale, Molekülorbitale, Hybridisierung, Kovalente Bindungen, Polarität, Resonanzformeln Übersicht über funktionelle Gruppen, Stoffklassen und Naturstoffe Sauerstoff-, Stickstoff-, Phosphor- und Schwefel-haltige funktionelle Gruppen und ihre Kombinationen in Naturstoffen wie Terpene, Alkaloide, Aminosäuren, Peptide, Zucker und Nucleinsäuren Eigenschaften und Reaktionen von Alkanen und Halogenalkanen Nomenklatur, Konstitution, Konformation, Pyrolyse, Radikale, Radikalische Halogenierung, Cycloalkane, Stereoisomerie, Chiralität, Nukleophile Substitution, Eliminierung Eigenschaften, Herstellung und Reaktionen von Alkoholen Acidität und Basizität, Ether, Schwefelanaloga, Redoxbeziehungen zwischen Alkoholen und Carbonylverbindungen Eigenschaften, Herstellung und Reaktionen von Alkenen und Alkinen Additionsreaktionen, konjugierte Systeme, Polymerisation, grenzorbitalkontrollierte Reaktionen Spektroskopie Einführung in IR-, UV- und NMR-Spektroskopie, Massenspektren



Titel der Lehreinheit (LE) Organische Chemie II


LE-Kreditpunkte 7


1 SWS

4



Pflicht-LE für: Studiengänge das Modul "Organische Chemie" BA im 2-Fach-Studium mit Chemie als einem der beiden Fächer

Zielsetzungen Dieses Modul soll das Basiswissen des/der Studenten/Studentin in Organischer Chemie erweitern.

Themenverzeichnis Chemie der Aromaten;Eigenschaften, Herstellung und Reaktionen von Carbonylverbindungen, Amine und Heterocyclen; Polyfunktionelle Naturstoffe





Zusammenfassung der Lehrgegenstände Chemie der Aromaten Hückel-Regel, elektrophile und nukleophile aromatische Substitution, Arine Eigenschaften, Herstellung und Reaktionen von Carbonylverbindungen Tautomere, Acetale, Imine, Enamine, Ester, Carbonsäurehalogenide, Anhydride, Amide, Nitrile, Wittig-Reaktion, Aldol-Reaktionen, konjugierte Additionen Amine und Heterocyclen Ammonium-Salze, Azo-Kupplung, Pyridine und benzoanellierte Systeme Polyfunktionelle Naturstoffe Kohlenhydrate, Peptide, Nucleinsäuren



Titel der Lehreinheit (LE) Physikalische Chemie I


Semester SWS


Dozenten M. Havenith-Newen, Ch. Wöll, H. Weingärtner und wiss. Mitarbeiter Prüfer M. Havenith-Newen, Ch. Wöll, H. Weingärtner und wiss. Mitarbeiter

Pflicht-LE für: Studiengänge das Modul "Physikalische Chemie" BA im 2-Fach-Studium mit Chemie als einem

der beiden Fächer Zielsetzungen Die Studentin/der Student soll ein grundlegendes Verständnis der Grundlagen der chemischen Thermodynamik und ihrer Anwendungen auf Reinstoffe und Gemische erwerben.

Themenverzeichnis

Grundbegriffe der Thermodynamik, Hauptsätze der Thermodynamik, Zustandsfunktionen, Bedingungen für das thermodynamische Gleichgewicht, Thermodynamik der Reinstoffe und Gemische, thermodyn. Grundlagen der Elektrochemie



Überprüfung des Lernfortschritts Aktive Teilnahme an Vorlesungen und Übungen, Bearbeitung von Übungsaufgaben

Leistungskontrolle zweistündige Klausur am Ende des 3. Semesters

Zusammenfassung der Lehrgegenstände Grundlagen der Thermodynamik Begriffe und Definitionen, Hauptsätze der Thermodynamik, Charakteristische Funktionen, Fundamentalgleichungen und Maxwellbeziehungen, Gibbs-Energie und chemisches Potential, Gleichgewichtsbedingungen. Thermodynamik der Reinstoffe Meßbare thermodynamische Größen, Grundlagen der Thermochemie und Kalorimetrie, Reale Gase (Zutandsgleichungen, Zustandsänderungen, Joule-Thomson-Effekt, Gasverflüssigung). Phasengleichgewichte von Reinstoffen. Absolutberechnung thermodynamischer Funktionen. Thermodynamik der Gemische Stoffmengen als Variablen, chemisches Potential, partielle molare Größen, Gibbs-Duhem-Beziehungen. Thermodynamische Mischungsfunktionen idealer Gase und idealer flüssiger Gemische. Abweichungen von der Idealität: chemisches Potential, Aktivität und Aktivitätskoeffizient. Phasengleichgewichte (Verdampfungsgleichgewichte, Schmelzgleichgewichte, Gleichgewichte zwischen flüssigen Phasen). Chemische Gleichgeichte Chemische Gleichgewichte in Gasen, chemische Gleichgewichte in Lösung. Elektrochemische Anwendungen der Thermodynamik Ionengleichgewichte in Elektrolytlösungen, elektrochemisches Potential, elektrochemische Zellen.



Titel der Lehreinheit (LE) Methoden der Strukturanalyse I



1 SWS

3



Pflicht-LE für: Studiengänge das Modul "Physikalische Chemie" BA im 2-Fach-Studium mit Chemie als einem

der beiden Fächer

Zielsetzungen Die Teilnehmer sollen am Ende des Kurses in der Lage sein, selbständig die Struktur unbekannter chemischer Verbindungen anhand Ihrer UV-, IR-, MS- und NMR-Spektren zu bestimmen.

Themenverzeichnis Grundlagen der UV-, MS- und IR-Spektroskopie, Theorie und Anwendung von 1D- und 2D-NMR-Techniken zur Strukturaufklärung.



Überprüfung des Lernfortschritts Aktive Teilnahme an Vorlesungen und Übungen


Zusammenfassung der Lehrgegenstände UV/VIS-Spektroskopie: Messtechnik, Elektronenanregung und Molekülstruktur, Extinktion, Chromophore, π-π* und n-π* Übergänge, UV/VIS-Spektren organischer Substanzklassen. IR-Spektroskopie: Messtechnik, Identifizierung funktioneller Gruppen in komplexen Verbindungen anhand von Gruppenfrequenzen, Isotopeneffekte, Einfluß von Medium und Aggregation auf IR-Spektren. Massenspektrometrie: Aufbau von Massenspetrometern, Ionisations- (EI, FAB, ESI, MALDI) und Detektionstechniken, Charakteristische Zerfallsmuster organischer Verbindungen. NMR-Spektroskopie: Physikalische und messtechnische Grundlagen: Makroskopische Magnetisierung, Vektormodell, Relaxation, Probenbereitung, einfache Pulsprogramme, Fouriertransformation zu 1D- und 2D-NMR-Spektren - Theorie und Praxis am PC. Spektrale Parameter und molekulare Struktur: Chemische Verschiebungen in 1H- und 13C-NMR Spektren - elektronische Umgebung, Anisotropie, Ringstrom, Lösungsmitteleinfluß und intermolekulare Aggregation, Voraussagen von chemischen Verschiebungen durch Inkrementsysteme und empirische Programme; Strukturabhängigkeit skalarer Kopplungen (Karplus-Gleichung), dipolare Kopplung und Populationstransfer, NMR-Spektren von Heterokernen - 19F, 31,P, 29Si, exemplarisch Übergangsmetalle (z.B. Pt) und Kerne mit Quadrupolmomenten; Homonukleare und heteronukleare Spinsysteme - Analyse und (Computer-)Simulation, DNMR-Phänomene. NMR-Techniken und ihr Informationsgehalt: Breitbandige und selektive Anregung bzw. Entkopplung; 2D-Spektren - COSY, HMQC. Kombination von spektroskopischen Techniken und chemischem Wissen zur Strukturaufklärung unbekannter Stoffe: Welche Technik für welche Fragestellung? Welche spektrale Information ist hinreichend für die Identifizierung einer Struktureigenschaft - welche Daten sind nur Hinweise. Einsatz von Spektrendatenbanken (Praxis am PC). Problemlösungen in den Übungen.



Titel der Lehreinheit (LE) Einführung in die Biochemie

Bezeichnung der LE Nr. des

Vorl.-Verzeichnisses LE-Kreditpunkte 4

Semester SWS


Dozenten B.Benecke, A. Blöchl, I. Dietzel-Meyer, R. Heumann, M. Hollmann, Prüfer I. Dietzel-Meyer, N.N.

Pflicht-LE für: Studiengänge das Modul "Spezielle Chemie" BA im 2-Fach-Studium mit Chemie als einem

der beiden Fächer Zielsetzungen Dieses Modul soll den Studierenden in den B.Sc.Studiengängen Chemie und Biochemie elementare Vorstellungen biochemischer Zusammenhänge vermitteln. Dabei soll zum einen besonderes Gewicht auf das Verständnis für die Biochemie wichtiger molekularer Grundreaktionen gelegt werden, darüber hinaus sollen aber auch Perspektiven aufgezeigt werden, wie die Biochemie zum Verständnis der komplexen Organisation des Organismus beitragen kann.

Themenverzeichnis Die chemische Zusammensetzung des Organismus, das Wasser als Lösungsmittel, energiereiche Bindungstypen in Biomolekülen, Aminosäuren und Peptidbindung, Nukleotide, Zellmembranen und Zell-Zell Kommunikation, die Zelle als chemische Fabrik, Zelladhäsion, Steuerung des Organismus durch Hormone und Wachstumsfaktoren




Leistungskontrolle 90 min Klausur am Ende des 6. Semesters (100 %)

Zusammenfassung der Lehrgegenstände 1. Chemische Zusammensetzung des Organismus, Wasser als Lösungsmittel 2. Funktionelle Gruppen in Biomolekülen und energiereiche Bindungen 3. Aminosäuren, Peptidbindung und allgemeine Proteinstruktur 4. Struktur und Funktion von Nukleotiden 5. Zellmembranen, ein Überblick über Ionenpumpen, Aminosäuretransporter, spannungs-

und ligandenaktivierte Ionenkanäle, 6. Zell-Zell Kommunikation 7. Die Zelle als chemische Fabrik I: Kompartimentarisierung in einzelen Organellen:

Überblick über die wichtigsten chemischen Reaktionen im endoplasmatischen Retikulum, Golgi-Apparat, sekretorischen Vesiklen und deren Recycling, Lysosomen

8. Die Zelle als chemische Fabrik II: Chloroplasten und Photosynthese, Mitochondrien und

Atmungskette 9. Zelluläre Selbstorganisation: Die Bildung von Organen mit Hilfe von Adhäsionsmolekülen,

Verbindungen und Abgrenzungen über Tight Junctions, Gap-Junctions, Connexone 10. Steuerung des Organismus durch molekulare Fernwirkung I: eine Einführung in die

Steuerung der Organentwicklung und Verhinderung des Zelltodes durch Wachstumsfaktoren

11. Steuerung des Organismus durch molekulare Fernwirkung II: Mechanismen der

Koordination der Funktion verschiedener Organe durch Hormone



Titel der Lehreinheit (LE) Theorie der chemischen Bindung

Bezeichnung der LE Nr. des


Semester SWS


Dozenten D. Marx, V. Staemmler Prüfer D. Marx, V. Staemmler

Wahl-LE für: Studiengänge das Modul " Spezielle Chemie" BA im 2-Fach-Studium mit Chemie als einem

der beiden Fächer Zielsetzungen Einführung in die quantenmechanischen Grundlagen der chemischen Bindung, in die MO-Theorie einfacher Moleküle und in die klassische Behandlung dynamischer Prozesse.

Themenverzeichnis Quantenmechanische Grundlagen, quantenmechanische Behandlung von Einteilchensystemen, allgemeine Konzepte bei der Beschreibung der Eigenschaften mehratomiger Moleküle. Molekülorbitale zweiatomiger Moleküle. Chemische Bindung in kleinen mehratomigen Molekülen. Ausgewählte Beispiele für die Anwendung der MO-Theorie auf größere Moleküle. Grundkonzepte der Molekulardynamik mit Kraftfeldern.



Überprüfung des Lernfortschritts Aktive Teilnahme an Vorlesungen und Übungen und Bearbeitung der Übungsaufgaben

Leistungskontrolle Klausur am Ende des 5. Semesters (100 %)

Zusammenfassung der Lehrgegenstände Quantenmechanische Grundlagen: Wellenfunktionen, Operatoren, Unschärferelation, Schrödingergleichung. Einteilchensysteme: Teilchen im Kasten, Tunneleffekt, harmonischer Oszillator, H-Atom. Allgemeine Konzepte bei der theoretischen Beschreibung von Molekülen: Born-Oppenheimer-Näherung, Potentialflächen, Charakterisierung stationärer Punkte, Schwingungsspektren, Molekulardynamik, Molekülorbitale, LCAO-Ansatz, Symmetrie-eigenschaften. Zweiatomige Moleküle: LCAO-Ansatz für H2+ und H2, Molekülorbitale für homo- und heteronukleare zweiatomige Moleküle. Kleine mehratomige Moleküle: Hybridisierung, Lokalisierung von Bindungen, Mehr-zentrenbindungen, Elektronenüberschuss- und Elektronenmangelverbindungen, Walsh`sche Diagramme. Ausgewählte Beispiele für die Anwendung der MO-Theorie auf größere Moleküle. Metallische Bindung, Ligandenfeldtheorie von Übergangsmetall-Komplexen, Hückel-Theorie aromatischer Kohlenwasserstoffe.



Titel der Lehreinheit (LE) Analytische Chemie II



1 SWS

2

Dozenten W. Schuhmann, W. S. Sheldrick Prüfer W. Schuhmann, W. S. Sheldrick


der beiden Fächer

Zielsetzungen Nach Ende dieses Moduls soll der/die Student/Studentin ein grundlegendes Verständnis über die Theorie und Praxis der wichtigsten chromatographischen, elektrochemischen und atomspektrometrischen Methoden der Instrumentellen Analytik besitzen.

Themenverzeichnis Elektroanalytische Methoden: Elektrogravimetrie, Coulometrie, Potentiometrie, Konduktometrie, Voltammetrie. Spektroskopische Methoden: UV/VIS-Spektroskopie, Atomabsorptionsspektrometrie, Atomemissionsspektrometrie, ICP-Massenspektrometrie, Röntgenfluoreszenzanalyse. Trennmethoden: Flüssigkeitschromatographie, Gaschromatographie, Superkritische Fluidchromatographie, Gelelektrophorese, Kapillarelektrophorese. Bewertung von Analysenverfahren, Qualitätssicherung




Zusammenfassung der Lehrgegenstände Elektroanalytische Methoden Elektrolyse: Polarisation, Spannungs-Strom-Diagramm, Elektrogravimetrie, Potentiostatische und Galvanostatische Coulometrie. Potentiometrie: Elektrodenarten, Glaselektrode, Ionensensitive Elektroden, Biosensoren, Gran-Plots. Konduktometrie: Leitfähigkeit, Konduktometrische Titrationen. Voltammetrie: Cottrell- und Randles Sevčik-Gleichungen, Polarographische Verfahren, Inverse Voltammetrie, Cyclovoltammetrie, Voltametrie, Amperometrie

Spektroskopische Methoden und Trennverfahren UV/VIS-Spektroskopie: Lambert-Beer-Gesetz, UV/VIS-Spektrometer, Strahlungsquellen, Leistungsparameter, Anwendungsbeispiele, Photometrische Titrationen, UV-Spektroskopie von DNA,Mehrkomponentenanalysen. Atomspektrometrie: AAS-Spektrometer, Flammen-, Gaphitrohrofen- und Hydridtechnik, spektrale und nichtspektrale Interferenzen, Standardadditionsverfahren, Atomemissionsspektrometrie OES, Induktiv gekoppeltes Plasma, ICP-Massenspektrometrie, Röntgenfluoreszenzanalyse, Röntgenröhren, Röntgenabsorption, RFA-Spektrometer, Analysatorkristalle, Bragg-Gesetz. Trennverfahren: Arten der Flüssigkeitschromatographie, Adsorptionsisotherme, Normal- und Umkehrphasen, Ionenaustausch-, Ausschluss- und (Bio)affinitätschromatographie, LC-Leistungsparameter, Theorie der Böden, Van Deemter-Gleichung, HPLC, Superkritische Fluidchromatographie, Gaschromatographie, GC-Apparatur, Säulenarten, Trennflüssigkeiten, Detektoren - WLD, FID, ECD. Elektrophorese: Mobilität, Elektroosmotischer Fluss, Kapillarelektrophorese.

Bewertung von Daten Qualitätssicherung im analytischen Labor, Validierung eines Verfahrens



Titel der Lehreinheit (LE) Grundlagen der Technischen Chemie Bezeichnung der LE Nr. des


Semester SWS


Dozenten M. Muhler, W. Grünert Prüfer M. Muhler, W. Grünert

Studiengänge Wahl-LE für: das Modul " Spezielle Chemie"

BA im 2-Fach-Studium mit Chemie als einem der beiden Fächer

Zielsetzungen Nach Ende dieses Moduls sollen die Studierenden ein grundlegendes Verständnis der wesent-lichen Problemstellungen der Technischen Chemie haben, die wichtigsten Stoffverbünde der Chemiewirtschaft kennen und einfache Aufgabenstellungen zur Bilanzierung von Verfahrenszügen, zur Umsatzberechnung bei idealen Reaktoren, zur Beschreibung von Wärme- und Stoffübergang sowie zu Wirtschaftlichkeitsberechnungen lösen können.

Themenverzeichnis Verfahren und Stoffverbund; allgemeine chemische Technologie, chemische Reaktoren (konkret sowie ideale Reaktortypen; Hydrodynamik und Kinetik); thermische Trennverfahren, mechanische Trennverfahren; Methoden des Energiemanagements, des Stoffaustausches; homogene und heterogene Katalyse; wichtige Prozessstränge der chemischen Industrie: Synthesegaserzeugung und –verwendung; vom Erdöl zum Kraftstoff, vom Erdöl zum Kunststoff; Schwefelsäure und Kreislaufwirtschaft; Funktionalisierung von Kohlenwasserstoffen; heterogene Katalyse in Produktion und Umweltschutz, Prozesse der Biotechnologie


Übung / Seminar 13 x 1 Stunde

Überprüfung des Lernfortschritts Aktive Teilnahme an Vorlesung bzw. Übung/Seminar


Zusammenfassung der Lehrgegenstände Verfahren und Stoffverbund: Erläuterung der Beziehung zwischen Einzelverfahren und Stoff-verbund am Beispiel Ethylenoxid; Rohstoffe/(großtonnagige) Produkte der chemischen In-dustrie und ihre Eigenschaften/Qualitätsmerkmale; typische Reaktionstypen/ Zwischenpro-duktebenen auf dem Weg vom Rohstoff zum Produkt Allgemeine chemische Technologie: Ökonomische Aspekte der Chemiewirtschaft, Sicher-heits- und Umweltaspekte (Vermeiden, Verwerten und Entsorgen von Abprodukten als Stra-tegien des Umweltschutzes; toxische, brennbare, explosiver Stoffe, exotherme Reaktionen), Wassermanagement (Grundzüge der Wasseraufbereitung, der Abwasserreinigung; Kreis-laufführung) Chemische Reaktoren: prinzipielle Möglichkeiten der technischen Reaktionsführung – konti-nuierlich, diskontinuierlich; Reaktorgestaltung in Abhängigkeit vom Phasenbestand, von der Wärmetönung, von der Desaktivierungsrate des Katalysators; ideale Reaktoren – Eigen-schaften, Bilanzierung, Verweilzeitfunktionen, Umsatzberechnung Thermische Trennverfahren: Rektifikation, Absorption, Extraktion, Adsorption, umgekehrte Osmose, Kristallisation – Darstellung der zugrundeliegenden Gleichgewichte; apparative Realisierung Mechanische Aufschluss- und Trennverfahren; elektrostatische Trennverfahren: Brechen, Mahlen, Sedimentieren, Zentrifugieren; Zyklon, Filtrieren, Flotation, Elektrofilter, elektrosta-tisches Scheiden – Grundprinzipien und Apparate Methoden des Energiemanagements: Grundlagen der Wärmeübertragung (Triebkraft, moleku-lare, konvektive, Strahlungsprozesse), Wärmeaustauscher, Verdampfer, Öfen, Kälteerzeu-gung Methoden des Stoffaustausches: Grundlegendes zum Stoffaustausch über Phasengrenz-flächen (Triebkraft, molekulare, konvektive Prozesse, Rolle der Austauschfläche), Stoffaus-tauschapparate (im Rückgriff auf Trennapparate) Grundformen der Förderaggregate / Kompressoren: Kolben-, Turbokompressoren, Arbeits-linien Katalyse: Grundbegriffe der Katalyse, heterogene, homogene, Biokatalyse; Elementarschritte der heterogenen Katalyse, Grundlegendes zur Kopplung katalytische Reaktion – Stofftrans-port (qualitativ), Einsatzbereiche von homogenen, heterogenen und Biokatalysatoren, Prob-lem der Rezyklisierung homogener Katalysatoren Wichtige Prozessstränge der chemischen Industrie: Synthesegas (Schwerpunkte: Steam Reforming, Synthesegasaufbereitung, und –verwendung (Übersicht) Ammoniaksynthese als exotherme Gleichgewichtsreaktion, Salpetersäure, Methanolsynthese), vom Erdöl zum Kraft-stoff (Überblick über Raffinerieprozesse, Erdöldestillation, Hydrotreating, Methoden der Ok-tanzahlsteigerung, Crackverfahren), vom Erdöl zum Kunststoff (Steamcracker, Aufbau von Monomerstrukturen, Grundlagen des Polymeraufbaus, Polymerisationsverfahren, Massen-polymere), Schwefelsäure und Kreislaufwirtschaft (Doppelkontaktverfahren, Schwefel aus Erdölfraktionen, SO2 aus Rauchgasen, Aufarbeitung von Altschwefelsäuren), Funktionali-sierung von Kohlenwasserstoffen (Funktionalisierung über Sauerstoff: Selektivoxidation, Hydratationen, über Chlor – Chlorierung, Chlorhydrinierung, Phosgenierung, über Stickstoff: Nitrierung) heterogene Katalyse in Produktion und Umweltschutz (Überblick): Metallkatalysierte Reaktio-nen, sauer katalysierte Reaktionen, bifunktionelle Reaktionen, Selektivoxidationen, Hydroraf-fination; Dreiwegekatalyse, SCR Prozesse der Biotechnologie: klassische Verfahren, Fermentation, Prozessgrößen, Kultivie-rung von Mikroorganismen, Beispiele



Titel der Lehreinheit (LE) Anorganische Chemie I


Semester SWS


Dozenten M. Drieß, M. Lieb Prüfer M. Drieß, M. Lieb


der beiden Fächer Zielsetzungen Nach Ende dieses Moduls soll der/die Student/Studentin über ein solides Grundwissen bezüglich Struktur-Eigenschaftsbeziehungen bei Hauptgruppenelementen und deren Basisstoffklassen verfügen.

Themenverzeichnis

1. Das dreidimensionale Periodensystem 2. Vorkommen, Herstellung und Strukturmerkmale der s- und p-Blockelemente 3. Element-Wasserstoffverbindungen 4. Element-Halogenide 5. Element-Oxide, Oxohalogenide und Oxosäuren; 6. Element-Stickstoffverbindungen 7. Grundlagen der elementorganischen Chemie/Metallorganische Chemie Lehrmethoden: Vorlesungen 13 x 2 Stunden




Zusammenfassung der Lehrgegenstände 1 Das dreidimensionale Periodensystem; spektroskopische Elektronegativität,

Klassifizierung der Elemente: Metalle – Halbmetalle – Nichtmetalle

2 Vorkommen, Herstellung und Strukturmerkmale der s- und p-Blockelemente; Homologie der Elemente am Beispiel ausgewählter Metalle, Halbmetalle und Nichtmetalle; Struktur-Eigenschaftsbeziehungen; Graphiteinlagerungsverbindungen; Vom Nichtmetall zum Metall durch Modifikationswechsel; Pseudoelemente und das Zintl-Klemm-Busmann Konzept

3 Element-Wasserstoffverbindungen: Klassifizierung von Verbindungstypen: protische, hydridische und metallische Wasserstoffverbindungen; Synthesen, Strukturen und Reaktivität, technologische Bedeutung und aktuelle Entwicklungen von Wasserstoffspeicherverbindungen

4 Element-Halogenide; Klassifizierung nach Strukturtypen: ionische, molekulare und polymere Halogenverbindungen; allgemeine Synthesemethoden und wesentliche Reaktivitätsprofile am Beispiel der homologen Paare BX3/AlX3, CX4/SiX4, NX3, NF5/PX3, PX5 OX2/SX2, SX4, SX6 und Xenonhalogenide; Hypervalente Verbindungen und die Edelgasregel

5 Element-Oxide, Oxohalogenide und Oxosäuren; Klassifizieren der Oxide nach deren Reaktivität gegenüber Wasser: saure, basische und amphotere Oxide; Klassifizierung nach Strukturtypen: salzartige, molekulare und Festkörper-Oxide (Al2O3, SiO2); Synthesemethoden für Nichtmetalloxide und -oxohalogenide; Von der Oxosäure zum Anhydrid und Pseudoanhydrid; Peroxide, Hyperoxide und Ozonide

6 Element-Stickstoffverbindungen; Synthesen, Strukturen und Reaktivität von Nitriden und Aziden; Dense High Energy Materials; Borazine und Phosphazene als Bausteine für Anorganische Polymere

7 Hauptgruppenmetallorganische Verbindungen; Synthese von ausgewählten, einfachen Organolithium- und Grignardverbindungen, Cyclopentadienid-Metall-Sandwichverbindungen; Synthesepotenzial und Anwendungen als starke Brönsted-Basen und nucleophile Übertragungsreagenzien

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