Studiengang Chemie für das Lehramt an Gymnasien · Vorlesung Anorganische Chemie III für LAK 2 SWS Vorlesung Einführung in die Biochemie 2 SWS Übungen zur Vorlesung Einführung

Fachbereich Chemie und Pharmazie

der Johannes Gutenberg-Universität Mainz

Studiengang Chemie für das Lehramt an Gymnasien

Aufstellung der Lehrveranstaltungen mit ihren Inhalten

Mainz, im WS 2002/2003

Fachbereich Chemie und Pharmazie der Johannes Gutenberg-Universität Mainz Studiengang Chemie für das Lehramt an Gymnasien

Eine Aufstellung der nach der Studienordnung vom 20.2.2001 für das Staatsexamen erforderlichen Lehrveranstaltungen mit ihren Inhalten. In dieser vom Fachbereich Chemie und Pharmazie der Johannes Gutenberg-Universität Mainz angelegten Ergänzung zur Studienordnung und zum Studienplan „Lehramt Chemie“ sind die geforderten Lehrveranstaltungen aufgeführt und mit Angaben zu ihren Inhalten charakterisiert. Die Inhaltsangaben sind im Einzelnen nicht streng verbindlich, denn ihre genaue Festlegung wird vom verantwortlichen Dozenten/Dozentin vorgenommen. Diese Aufstellung soll den Studierenden zur Orientierung dienen. Dem Fachbereich und den beteiligten Dozenten/Dozentinnen soll sie zur Abstimmung von Inhalten aufeinander bezogener Lehrveranstaltungen dienen. Mainz, im Dezember 2002 Der Dekan des FB 19 Der Mentor des Studienganges

Lehrveranstaltungen Chemie LAK �

Studienplan für das Studium der Chemie für das Lehramt an Gymnasien an der Universität Mainz

Grundstudium: (Beginn Wintersemester) 1. Semester Vorlesung Anorganische Chemie und Analytische Chemie I 4 SWS Übungen zur Vorlesung AC I 2 SWS Lehrveranstaltungen der Nebenfächer (Physik, Mathematik) s.u. Empfohlen: Erstsemester-Tutorium 2 SWS 2. Semester Vorlesung Anorganische Chemie II 3 SWS Übungen zur Vorlesung AC II 1 SWS Vorlesung Organische Chemie Ia 4 SWS Übungen zur Vorlesung OC Ia 1 SWS 3. Semester Praktikum Anorganische Chemie – Teil 1 und 2b 14 SWS Übungen im Vortrag und Demonstration von Experimentenb 1 SWS Seminar zum Praktikumb 4 SWS 4. Semester Vorlesung Physikalische Chemie für LAK I 3 SWS Übungen zur Vorlesung PC I 1 SWS Im Grundstudium: Das Fachpraktikum 2 Wochen ________________________________________________________________________________ Dazu die Lehrveranstaltungen der Nachbarfächer: Vorlesung Mathematik 4 SWS entfällt, wenn Mathematik Übungen zur Vorlesung Mathematik 2 SWS oder Physik anderes Fach ist. Vorlesung Physik 4 SWS Übungen zur Vorlesung Physik 2 SWS entfällt, wenn Physik anderes Physikalisches Praktikum 4 SWS Fach ist. Vorlesung Zellbiologie entfällt, wenn Biologie (2.Hälfte der Vorlesung Einführung in die Biologie) 2 SWS anderes Fach ist. ________________________________________________________________________________ Als Abschluss des Grundstudiums und als Zugangsvoraussetzung für das Hauptstudium steht die Zwischenprüfung in Chemie. a/bDiese Veranstaltung können wahlweise vertauscht werden.

�� PAGE �1�


Grundstudium: (Beginn Sommersemester) 1. Semester Übungen zur Vorlesung AC I (analytisches Rechnen) 2 SWS Lehrveranstaltungen der Nebenfächer (Physik, Mathematik) s.u. Empfohlen: Erstsemester-Übungen 2 SWS 2. Semester Vorlesung Organische Chemie I 4 SWS Übungen zur Vorlesung OC I 1 SWS Vorlesung Anorganische Chemie I 4 SWS 3. Semester Vorlesung Physikalische Chemie für LAK I 3 SWS Übungen zur Vorlesung PC I 1 SWS Vorlesung Anorganische Chemie IIa 3 SWS Übungen zur Vorlesung Anorganische Chemie II a 3 SWS 4. Semester Praktikum Anorganische Chemie - Teil 1 und 2 b 14 SWS Übungen im Vortrag und Demonstration von Experimenten b 1 SWS Seminar zum Praktikum b 4 SWS Im Grundstudium: Das Fachpraktikum 2 Wochen ________________________________________________________________________________ Dazu die Lehrveranstaltungen der Nachbarfächer: Vorlesung Mathematik 4 SWS entfällt, wenn Mathematik Übungen zur Vorlesung Mathematik 2 SWS oder Physik anderes Fach ist. Vorlesung Physik 4 SWS Übungen zur Vorlesung Physik 2 SWS entfällt, wenn Physik anderes Physikalisches Praktikum 4 SWS Fach ist. Vorlesung Zellbiologie entfällt, wenn Biologie (2.Hälfte der Vorlesung Einführung in die Biologie) 2 SWS anderes Fach ist. ________________________________________________________________________________ Als Abschluss des Grundstudiums und als Zugangsvoraussetzung für das Hauptstudium steht die Zwischenprüfung in Chemie. a/bDiese Veranstaltung können wahlweise vertauscht werden.

�� PAGE �2�


Hauptstudium 5. Semester Praktikum Organische Chemie Teil I 8 SWS Vorlesung zum Praktikum OC Teil I 2 SWS Seminar zu Praktikum und Vorlesung OC Teil I 2 SWS Übung Fachdidaktik Chemie 2 SWS Physikalische Chemie für LAK Teil II 2 SWS 6. Semester Praktikum Organische Chemie Teil II 8 SWS Vorlesung zum Praktikum OC Teil II 2 SWS Seminar zu Praktikum und Vorlesung OC Teil II 2 SWS 7. Semster Praktikum Physikalische Chemie 5 SWS Seminar zum Praktikum Physikalische Chemie 1 SWS Vorlesung Anorganische Chemie III für LAK 2 SWS Vorlesung Einführung in die Biochemie 2 SWS Übungen zur Vorlesung Einführung in die Biochemie 2 SWS 8. Semester Schulversuchspraktikum 8 SWS Seminar zum Schulversuchspraktikum 1 SWS Vorlesung Organische Chemie III für LAK 2 SWS Dazu im Hauptstudium: Exkursion in einen chemischen Betrieb 1 Tag Kurs Fachkunde Strahlenschutz 3 Tage Vorlesung Toxikologie/medizinische Chemie 2 SWS Schulpraktikum 4 Wochen Empfohlene Lehrveranstaltungen im Hauptstudium: Einführung in die Kernchemie 2 SWS Einführung in die Makromolekulare Chemie 2 SWS _______________________________________________________________________________ Erstes Staatsexamen: nach der Landesverordnung vom 7.5.1982 in der Fassung der 4. Änderungsverordnung.

�� PAGE �3�


Inhalte der Lehrveranstaltungen I.) Das Grundstudium

1. Studiensemester Anorganische und Analytische Chemie I 4 SWS Vorlesung Grundbegriffe: Was ist Chemie? Stoffe, Maßeinheiten. Das Atommodell: Mit Elementarteilchen und Rutherford’schem Modell. Chemische Reaktionen: Stöchiometrie, Lösungen und Konzentrationen, Nomenklatur, Gleichungen zu Grundtypen chemischer Reaktionen. Chemische Gleichgewichte: Mit den Schwerpunkten Massenwirkungsgesetz, ionische Gleichgewichte, Säuren und Basen, Komplexbildungsgleichgewichte, das Pearson-Konzept, gekoppelte Gleichgewichte. Grundbegriffe der Thermodynamik: Soweit nicht in der Vorlesung PC I behandelt. Grundbegriffe der Quantenmechanik: Zum Welle-Teilchen Dualismus. Das Wasserstoffatom: Mit seinem Spektrum, den Quantenzahlen und Orbitalen. Die Elektronenstruktur der Elemente: Mit den Schwerpunkten Aufbauprinzip, Pauli-Prinzip, Periodensystem, Eigenschaften der Atome. Vom Atom zum Molekül: Lewis-Strukturen mit Resonanz und Formalladungen; VSEPR-Prinzip; Molekülorbitale zweiatomiger Moleküle und in ausgewählten mehratomigen Molekülen; Mehrfachbindungen, Dreizentrenbindungen, Übergänge zwischen kovalenter und ionischer Bindung; intermolekulare Wechselwirkungen. Festkörper: Elementarzellen und Kristallsysteme, Strukturen der Elemente, Ionenverbindungen mit Gitterenergie und einfachen AB- bzw. AB2-Gittern. Redoxreaktionen: quantitative Zusammenhänge mit den Themengruppen: Elektrolytlösungen, Thermodynamik von Ionen in Lösung, elektrochemische Zellen, Elektrodenpotentiale, Elektrolyse, elektrochemische Stromquellen. Einführung in die Chemie der Hauptgruppenelemente: Die Elemente mit ihren Hydriden, Oxiden und Halogeniden. Wasserstoff und seine Verbindungen. Die Alkalimetalle und Erdalkalimetalle. Die Elemente der dritten und fünften Hauptgruppe Die Chalkogene und die Halogene.

�� PAGE �4�


Übungen zur Vorlesung AC I für Lehramtskandidaten 2 SWS

- Größen und Einheiten - Massekonzentration, Stoffmengenkonzentration - Stöchiometrie - Massenwirkungsgesetz - Starke Säuren und Basen nach Brönstedt - Schwache Säuren und Basen, Protolysegrad, Verdünnungseffekt - Puffersysteme, Indikatoren, Titrationskurven - Heterogene Gleichgewichte und Löslichkeitsprodukt - Halbelemente und Standardpotentiale - Galvanische Elemente - Redoxsysteme und die Nernstgleichung

Tutorium für Lehramtskandidaten zur Vorlesung AC I 2 SWS Vermittlung und Vertiefung elementarer Stoffkenntnisse und Prinzipien. Behandelte Themen sind unter anderem:

- Aufbau von Atomen und Molekülen - Bindungstheorie - chemisches Gleichgewicht - Energiehaushalt chemischer Reaktionen - Säure-Base-Konzepte - Redoxvorgänge - Radioaktivität

2. Studiensemester Organische Chemie I 4 SWS Einführungsvorlesung mit 1 SWS Übungen

- Chemische Bindung in der organischen Chemie, Hybridisierung, Molekülorbitale - Gesättigte, ungesättigte und aromatische Kohlenwasserstoffe - Nomenklatur, Isomerien - Aromatizität, Mesomerie, Aromaten und Heteroaromaten - Funktionelle Gruppen und daraus resultierende Stoffklassen - Nucleophilie und Elektrophilie - Optische Aktivität und Stereoisomerie; Stereochemie - Einführung in die wichtigsten Reaktionstypen: Substitution, Addition, Eliminierung; stabile

und instabile Zwischenstufen - Überblick über einfache Verbindungsklassen (Eigenschaften und Synthesen): Alkohole, Phenole, Ether, Halogenkohlenwasserstoffe, Amine, Nitroverbindungen, Thioverbindungen, metallorganische Verbindungen, Aldehyde, Ketone, Additions- und Kondensationsreaktionen, Oxidations- und Reduktionsreaktionen, Tautomerien, Carbonsäuren und ihre Derivate; Nitrile, Kohlensäurederivate

�� PAGE �5�


- Einführung in die Peptidchemie und die Chemie der Kohlenhydrate - Makromolekulare Stoffe: Grundlegende Begriffe

Praktikum Anorganische Chemie, Teil I 6 SWS, 2 SWS Seminar, 1 SWS Demonstration von Experimenten und Übung im Vortrag Praktikum: Handversuche, qualitative Nachweisreaktionen mit 5 Analysen und 6 quantitativen Analysen

- Die Metalle der 1. und 2.Hauptgruppe - Die Elemente der 5. Hauptgruppe - Schwefelsäuren und Chlorsäuren - Die Elemente der 7. Hauptgruppe - Die 1. und 2. Nebengruppe - Die Nebengruppenelemente Chrom und Mangan - Die 8. Nebengruppe - Die 3. und 4. Hauptgruppe - Säure-Base Titrationen - Komplexometrie - Potentiometrie

Seminarthemen:

- Chemikalien und Gesundheitsgefahren - Flammenfärbung und Atomspektroskopie - Die Gitterenergie von Ionenkristallen - VB-Strukturen von Molekülen - Reaktionen bestimmt von Enthalpie und Entropie - Die Freie Enthalpie und die Gibbs-Helmholtz-Gleichung - Der Lösungsvorgang für Ionenkristalle - Dipolmomente und Molekülstrukturen - Van der Waals Wechselwirkungen - Die Molekülorbital-Theorie - Strukturen von Elementen - VB-Theorie zu den Komplexen

3. Studiensemester Praktikum Anorganische Chemie Teil II 8 SWS, Seminar 2 SWS Praktikum: 9 quantitative Analysen und ein Versuchsprogramm zu Calorimetrie, Lösungsgleichgewichten, Photometrie und Kinetik.

- Säure Base-Titrationen - Löslichkeitsgleichgewicht und seine Temperaturabhängigkeit - Ionenaustauscher, Verteilungsgleichgewichte - Calorimetrie und Reaktionsenthalpien - Permanganometrie, Iodometrie - Komplexometrie, Fällungstitrationen - Photometrie, Potentiometrie

�� PAGE �6�


- Konduktometrie, Gravimetrie - Kinetische Experimente - Ein analytisches Projekt als Wahlpflichtthema - Eine Projektarbeit mit der Erstellung einer Arbeitsvorschrift (Arbeitsblätter) für

Schülerübungen der Sekundarstufe II Seminarthemen:

- Strukturen ionischer Verbindungen - Komplexstabilitäten, Komplexstöchiometrie und Isomerien - Ligandenfeldtheorie und die Farbigkeit von Übergangsmetallionen - Bindungen mit Orbitalmangel, die H-Brückenbindung - Bindungsmodelle für Metalle und Halbleiter - Polarisierte Ionen als Bindungsübergänge ionisch-kovalent - Komplexe und das MO-Bindungsmodell - Die Geschwindigkeit chemischer Reaktionen - Mechanismen anorganisch-chemischer Reaktionen: Substitution, Fällung von Hydroxiden, Redoxreaktionen

4. Studiensemester Anorganische Chemie II 3 SWS Vorlesung und 1 SWS Übung Grundlagen der Komplexchemie

- Unterschiede der Elemente der s-, p-, f- Blöcke, Anomalien der Elektronenkonfigurationen bei d- und f- Blockelementen

- Zentralatom-Liganden, koordinative Bindungen, Nomenklatur, Koordinationsgeometrie - Anmerkungen zur Geschichte der Koordinationsverbindungen - Chiralität und Symmetrielehre - Ligandenaustauschreaktionen, Aqua-, Hydroxo- und Oxo-Komplexe, Komplexbildungs- und

Komplexdissoziationskonstanten, Chelat-Effekt - Farbe von Komplexen - 18-Elektronenregel, Magnetismus, Bindungsverhältnisse nach elektrostatischem Modell bzw.

der Valence-Bond (VB)-Theorie - Darstellung der d-Orbitale, „Aufspaltung“ der d-Orbitale, Kristallfeldmodell,

Ligandenfeldaufspaltung, spektrochemische Reihe, Einführung in die MO-Theorie der Komplexe

- MO-Theorie unter Einbeziehung der Rückbindung, Ligandenfeld (LF)-Theorie bei Koordinationszahl 4: tetraedrische Koordination, quadratisch-planare Konfiguration, Jahn-Teller-Verzerrung

- Anwendung der LF-Theorie: Magnetismus (high-spin – low-spin-Komplexe), Bevorzugung von Koordinationsgeometrien, Radien von M2+-Ionen, Kinetik des Ligandenaustausches, Gitterenergie in Spinellstrukturen

- Elektronentransfer (inner-sphere und outer sphere), Mechanismus der Ligandenaustausch-reaktion, trans-Effekte, trans-Einfluss

- Metall-Metall-Mehrfachbindungen, Einführung in die metallorganische Chemie mit Carbonyl-, Alkyl- und Sandwich-Komplexen

�� PAGE �7�


Chemie der Übergangsmetalle: Tendenzen, Ähnlichkeiten, wichtige technische Prozesse, wichtige Kristallstrukturtypen Physikalische Chemie für LAK I 3 SWS Vorlesung, 1 SWS Übung Ziel der Vorlesung ist es, Lehramtskandidaten und Nebenfachstudierende mit den Grundbegriffen und Grundlagen des modernen Atombildes, der Thermodynamik, der chemischen Kinetik und der Elektrochemie vertraut zu machen. In den Übungen wird der Stoff vertieft und anhand ausgewählter Rechenbeispiele wird der Einsatz wichtiger Grundgesetze zur quantitativen Vorhersage oder Beschreibung der behandelten Phänomene eingeübt. Themenkatalog:

- Grundlagen des Atombaus - Eigenschaften der Gase - Grundlagen der Thermodynamik - einfache Anwendungen der Thermodynamik - Chemisches Gleichgewicht – Grundbegriffe - Grundlagen der Reaktionskinetik - Grundlagen der Elektrochemie

Das Fachpraktikum 4 Doppelstunden Seminar und 14 Tage Schulpraktikum Das Fachpraktikum Chemie soll im Grundstudium möglichst früh (2. oder 3.Semester) absolviert werden. Es unterteilt sich in zwei Abschnitte: Im ersten Abschnitt, dem Seminar zur Vorbereitung des Fachpraktikums, werden folgende Themen behandelt:

- Aufbau und Strukturierung einer Unterrichtsstunde - Auswahl von geeigneten Unterrichtsinhalten unter Berücksichtigung didaktischer und

methodischer Entscheidungen - Planung einer Unterrichtsstunde am konkreten Beispiel

Das 14-tägige Schulpraktikum bildet den zweiten Abschnitt der Veranstaltung. In diesem Schulpraktikum werden Unterrichtsstunden in kleinen Gruppen geplant, von den Fachpraktikanten/Innen durchgeführt und anschließend besprochen, so dass jeder Fachpraktikant/jede Fachpraktikantin mindestens eine eingeplante Unterrichtsstunde hält und auswertet. Die Lehrveranstaltungen der Nachbar- und Ergänzungsfächer

�� PAGE �8�


A.) Lehrveranstaltungen Mathematik Sie entfallen, wenn Mathematik oder Physik anderes Fach ist. Diese Lehrveranstaltungen sollten unbedingt im 1. oder 2. Studiensemester mit Erfolg besucht werden; sie werden nur im Wintersemester angeboten.

Mathematik für Naturwissenschaftler 4 SWS Vorlesung und 2 SWS Übung

- Mengen, Zahlen, Daten, Fehler - Vektoren, Vektoralgebra - Produkte von Vektoren - Vektorgeometrie - Basis- und Koordinationstransformationen, Matrizen - Lineare Gleichungen, Determinanten - Lineare Abbildungen und Matrizen - Reelle Funktionen einer Variablen - Differentialrechnung für Funktionen einer reellen Variablen - Integralrechnung für Funktionen einer reellen Variablen - Anwendung der Differential- und Integralrechnung - Differentialrechnung für Funktionen in mehreren Variablen - Integralrechnung für Funktionen in mehreren Variablen

B.) Lehrveranstaltungen Physik Sie entfallen, wenn Physik anderes Fach ist; sie sind im Grundstudium zu besuchen.

Physik für Biologen und Geowissenschaftler 4 SWS Vorlesung mit 2 SWS Übungen

- Einführung in Thema und Erscheinungsbild der Physik - Mechanik - Mechanik deformierbarer Körper - Schwingungen und Wellen - Wärmelehre - Elektromagnetismus - Optik

Physikalisches Praktikum für Biologen und Geowissenschaftler 4 SWS, 10 Versuchsgruppen

- Schiefe Ebene, Pendel - Messen in Gleichstromkreisen - Messungen mit dem Oszilloskop - Drehmoment, Winkelbeschleunigung, Trägheitsmoment, Drehimpuls - Wellenlehre, Schallwellen - Kalorimetrie - Elektromagnetische Induktion - Nachweis von α-, β-, γ- Strahlung - Polarisation des Lichts - Prismenspektrometer, Bestimmung der Rydbergkonstante

�� PAGE �9�


C.) Lehrveranstaltungen Biologie Der Besuch der Vorlesung zur Zellbiologie entfällt, wenn Biologie anderes Fach ist. Bei der vorgesehenen Vorlesung handelt es sich um die 2.Hälfte der Vorlesung zur Einführung in die Biologie, die jedes Semester angeboten wird und die im Grundstudium gehört werden soll.

Einführung in die Biologie (Teil Zellbiologie) Vorlesung mit 2 SWS; in der zweiten Semsterhälfte 4 SWS a) Vorlesungsteil „Pflanzen“ und b) Vorlesungsteil „Tiere“ in der ersten Semesterhälfte sind nicht vorgeschrieben. c) Vorlesungsteil Grundlagen der Biologie und Zellbiologie

- Kriterien des Lebens und Entstehung der Lebewesen - Moleküle des Lebens - Zellstoffwechsel I: Energie und Leben (Bioenergetik) - Zellstoffwechsel II: Biokatalyse und Enzyme - Zellstoffwechsel III: Organisation und Regulation von Stoffwechselwegen

- Die räumliche Ordnung von Zellen: Membranen, Zellskelett und zelluläre - Transportvorgänge

- Atmung und Photosynthese - Evolution von Biomolekülen und Zellen - Protenbiosynthese vom Gen zum Protein - Wachstum, Vermehrung, Differenzierung, Altern und Tod von Zellen

II.) Das Hauptstudium 5. Studiensemester Praktikum Organische Chemie mit Vorlesung und Seminar, Teil I Teil II im 6. Studiensemester; beide Teile werden z. Zt. zusammen in einem Semester angeboten (Wintersemester). 8+8 SWS Praktikum, 2+2 SWS Vorlesung und 2+2 SWS Seminare. Abschnitt 1: Spektroskopiekurs (1 Woche) mit 8 h Vorlesung, 4 h Gerätedemonstration und 12 h Übungen - Themen der Vorlesung:

Infrarot-, Massen-, 1H- und 13C-Kernresonanz-Spektroskopie mit physikalischen Grundlagen, Einsatzbereich, Messmethodik und Beispielspektren

- Gerätedemonstration: mit IR-Spektrometer, Massen-Spektrometer, NMR-Spektrometer und Auswertung am Computer

- Im Seminar/in den Übungen die Auswertung von Beispielspektren zur Strukturbestimmung organischer Moleküle Abschnitt 2: Grundkurs (10 Wochen)

�� PAGE �10�


4 SWS Vorlesung, 3 SWS Seminar, 1 SWS Sicherheit/Chemikalienbesprechung, 16 SWS Praktikum, 10 Klausuren Vorlesung:

- radikalische Substitutionen und Additionen - nucleophile Substitutionen an sp3-Kohlenstoffzentren - Eliminierungen zum Aufbau von Olefinen - Additionsreaktionen von Olefinen und Alkinen - Elektrophile und nucleophile Substitutionen an Aromaten - Oxidationen - Reaktionen von Carboxyl-/Carbonylverbindungen mit Heteroatom-Nucleophilen - Kondensationsreaktionen von Carboxyl-/Carbonylverbindungen - Reaktionen von Carbooxyl-/Carbonylverbindungen mit Metallorganika und Hydridüberträgern - Reaktionen heteroanaloger Carbonylverbindungen - Umlagerungen

Exemplarische Anwendung der im Spektroskopiekurs erlernten Analysemethoden Das Seminar wiederholt, vertieft und übt die Inhalte der Vorlesung anhand von Beispielen. Die Inhalte der Vorlesung werden im Rahmen von 10 Klausuren abgefragt. Praktikum: 1.Woche: Einführung in die Laboratoriumstechnik 2. bis 10. Woche: Anfertigen von neun Pflichtpräparaten und neun Wahlpflichtpräparaten, die aus einem vorgegebenen Angebot ausgewählt werden können. Ergänzende Handversuche und Nachweisreaktionen. Sicherheitsbesprechung: Referate zum Umgang mit den im Praktikum verwendeten Gefahrstoffen, Sicherheitshinweise, spezielle Apparaturen, Entsorgung. Abschnitt 3: Wahlpflichtkurs (4 Wochen) 24 SWS Praktikum (3 Wochen), Vortragsseminare (eine Woche) Praktikum: Anfertigen einer Serie von Präparaten zu einem Themenkomplex, der aus einem Angebot ausgewählt werden kann. Mehrstufige Synthesen und exemplarische Anwendung der im Spektroskopiekurs erlernten Analysemethoden. Seminar: Referat über das Wahlpflichtthema, Vorstellung von Theorie und praktischen Erfahrungen in einem Vortrag von 20-30 Minuten mit Diskussion. Fachdidaktik Chemie 2 SWS Übungen Welche Anforderungen werden an einen zeitgemäßen Chemieunterricht gestellt? Sind sie sinnvoll und leistbar? Welche Rückschlüsse lassen die Erfahrungen in den letzten Jahrzehnten zu? Zur Beantwortung dieser Fragen werden Konzepte und Modelle für den Chemieunterricht analysiert. Fachdidaktische Aspekte einzelner schwierig erscheinender Themen des Chemieunterrichts, vor allem im Bereich der Sekundarstufe I, erfahren dabei eine besondere Berücksichtigung. Mit derselben Gewichtung bezieht das Seminar aktuelle Entwicklungen in der Unterrichtsmethodik auf den Chemieunterricht ein, insbesondere hinsichtlich Medien und Unterrichtsformen. Das Seminar kann die Themen natürlich nicht in ihrer ganzen Breite behandeln, sondern beschränkt

�� PAGE �11�


sich in jedem Semester auf spezielle Aspekte. Einen seminardidaktischen Schwerpunkt bilden die eigenen Erfahrungen, die die Seminar-teilnehmerinnen und –teilnehmer bei der aktiven Mitgestaltung des Seminars gewinnen sollen. Physikalische Chemie für Lehramtskandidaten, Teil II 2 SWS Vorlesung Ziel der Vorlesung ist es, die im Grundstudium erlernten Prinzipien der Physikalischen Chemie an ausgewählten Themengebieten zu vertiefen. Diese Vorlesung sollte zweckmäßigerweise vor Absolvierung des physikalisch-chemischen Grundpraktikums gehört werden. Themenkatalog:

- Reales Verhalten von Gasen und flüssigen Mischungen - Begriff der Aktivität - Osmotischer Druck - Löslichkeiten - Phasendiagramme von Zwei-Komponentensystemen - Anwendungen des chemischen Gleichgewichts - Kinetik komplexer Reaktionen - Theorie der Reaktionskinetik - Theorie des aktivierten Komplexes - Katalyse chemischer Reaktionen - Elektrodenprozesse - Elektrochemische Prozesse - Korrosion - Prinzipien der chemischen Bindung - Grundbegriffe der Spektroskopie

6. Studiensemester Praktikum Organische Chemie mit Vorlesung und Seminar, Teil II siehe 5. Studiensemester 7. Studiensemester Praktikum Physikalische Chemie mit Seminar 5 SWS Praktikum, 1 SWS Seminar Ziel des Praktikums ist es, die Lehramtskandidaten und die Nebenfachstudierenden an ausgewählten Beispielen mit der experimentellen Methodik und Vorgehensweise in der Physikalischen Chemie vertraut zu machen. In einem begleitenden Seminar werden die theoretischen Grundlagen zu den Versuchsgruppen sowie die praktische Durchführung besprochen. Da der Themenkreis des Praktikums mit den Themengebieten, die in den vorhergehenden Vorlesungen im Grund- und Hauptstudium behandelt wurden, überlappt, dienen die Seminare gleichzeitig der Vertiefung der entsprechenden Lehrinhalte. Die Durchführung der Versuche erfolgt in Zweiergruppen, wobei jede Gruppe jeweils einen Versuch aus jeder Versuchsgruppe absolviert.

�� PAGE �12�


Versuchsgruppen:

1 Partielle Molvolumen/Viskosität von Flüssigkeiten/Oberflächenspannung

2 Schmelzdiagramme/Siedediagramme/Wasserdampfdestillation

3 Nernstscher Verteilungssatz/Adsorption von Essigsäure an Aktivkohle/Gaschromatographie

4 Verbrennungswärmen/Neutralisationswärmen/Lösungs- und Verdünnungswärmen

5 Leitfähigkeit starker und schwacher Elektrolyte/Hittorfsche Überführungszahlen/

Ionenwanderung

6 Rohrzuckerinversion/Alkalische Esterverseifung/Thermischer Zerfall einer aliphatischen

Azoverbindung

7 Oxidation von lodid durch Peroxide

8 pH-Messungen an Pufferlösungen/Nernstsche Gleichung/Normalpotentiale/Potentiometrische Titration verschiedener Carbonsäuren

9 Zusammensetzung von Komplexen in Lösung/Bestimmung des pKs-Wertes einer gefärbten Säure/Optische Bestimmung einer Komplexbildungskonstante

10 Radikalische Polymerisation (Geschwindigkeitsgesetz)/

Radikalische Polymerisation (Polymerisationsgrad)

Anorganische Chemie für Lehramtskandidaten, Teil III 2 SWS Vorlesung, „Spezielle Kapitel der anorganischen Chemie“ Vertiefung ausgewählter Themen aus der modernen Anorganischen Chemie. Diskutiert werden beispielsweise:

- neueste Entwicklungen in der Grundlagenforschung - wichtige technische Prozesse - Atmosphärenchemie - Einflüsse von Chemikalien auf die Umwelt - Anwendungen der modernen Chemie im „täglichen Leben“ wie beispielsweise Waschmittel,

Pigmente und Farbstoffe, Batterien und andere Energiespeicher etc. Einführung in die Biochemie 2 SWS Vorlesung mit 2 SWS Übungen

- Zelle, molekulare Evolution, Prinzipien der Biochemie - Aminosäuren, Peptidbindung - Intra- und intermolekulare Wechselwirkungen in Biomolekülen - Methoden zur Erforschung von Proteinen - Evolution von Proteinstrukturen, Proteinfaltung, Chaperone - Allosterische Proteine - Enzymkinetik, -struktur und –mechanismen - Kohlenhydratmetabolismus - Citratcyclus, Atmungskette - Photosynthese - Lipide und Membranen, Carrier

�� PAGE �13�


- Lipoproteine, Lipidstoffwechsel, Cholesterin - Proteinabbau, Aminosäurestoffwechsel - Signaltransduktion und hormonelle Regulation - DNA-Struktur, DNA-Replikation - Genetischer Code, Transkription, Translation - Proteintransport in der Zelle, Prozessierung, Glycoproteine - Muskelkontraktion, Motorproteine

8. Studiensemester Schulversuchspraktikum mit Seminar 8 SWS Praktikum, 1 SWS Seminar Die Erkenntnisse in der Wissenschaft Chemie und ebenso im Chemieunterricht werden zum großen Teil aus Experimenten gewonnen und durch Experimente überprüft. Dementsprechend wird im Schulversuchspraktikum dem Experiment eine besondere Stellung eingeräumt. Dabei werden zwei Intentionen verfolgt, zu denen auch das begleitende Seminar einen Beitrag leistet: a) Internalisieren von Optimierungsmöglichkeiten zur Demonstration von Experimenten:

Angestrebt wird für die Teilnehmerinnen und Teilnehmer eine Sicherheit im Experimentieren, eine Flexibilität bei auftretenden Schwierigkeiten sowie die Fähigkeit zur einwandfreien Vorbereitung und Vorführung von Experimenten.

b) Erlangen einer Reflexionsfähigkeit bezüglich der unterrichtlichen Einbindung von Experimenten: Diskutiert wird zu den Experimenten deren Schuleignung sowie deren Umsetzung im Unterricht. Begleitend werden spezielle Medien (z. B. Arbeitsblätter für Schülerexperimente) und Ansätze zur Unterrichtsplanung erstellt.

Der praktische Teil des Schulversuchspraktikum gliedert sich in zwei Teile: 1. Während des Semesters werden an insgesamt acht halben Versuchstagen zu gegebenen

Vorschriften praktische Fertigkeiten beim Umgang mit Apparaturen und speziellen schulrelevanten Experimentalaufbauten reaktiviert und erweitert.

Die Themen der 8 Versuchsgruppen: - Schulversuche mit Namen - Experimente in der Projektion - Modellversuche zu Kinetik und chemischem Gleichgewicht - Computerunterstütztes Experimentieren - Oxidationen und Redoxreaktionen - Analyse und Synthese des Wassers - Bestimmung einer chemischen Formel - Darstellung und Bromierung eines gasförmigen Alkens

2. In einem sechswöchigen Block führt jeder Studierende zwei Demonstrationsexperimente vor.

Danach treffen die Teilnehmerinnen und Teilnehmer in Zweiergruppen zu zwei Themen aus dem Lehrplan des Gymnasiums eine geeignete Auswahl an schulgeeigneten Experimenten und bereiten diese für eine Demonstration vor. Die beiden Demonstrationsstunden werden nach der Vorführung diskutiert und bewertet.

Die Themen des Seminars:

- Funktionen des Experiments

�� PAGE �14�


- Sicheres Arbeiten im Chemieunterricht - Lernziele im Chemieunterricht - Das Demonstrationsexperiment - Schülerexperimente - Das Experiment im Chemieunterricht, seine Beobachtung und Deutung

Organische Chemie III für LAK: „Spezielle Kapitel der Organischen Chemie“ 2 SWS Vorlesung Vertiefung spezieller Fragestellungen zu ausgewählten Kapiteln der Organischen Chemie:

- Reaktionsmechanismen, Cycloadditionen, metallorganische Reaktionen - Stereochemie (dynamisch und statisch) und stereoselektive Synthese - Syntheseplanung - Naturstoffchemie - Industrielle Organische Chemie

Im Hauptstudium Toxikologie für Chemiker und andere Naturwissenschaftler 2 SWS Vorlesung Grundlagen und Aufgaben der Toxikologie

Stoffbewegungen im Organismus, Fremdstoffmetabolismus

Organtoxizität

Chemische Kanzerogenese

DNS-Schäden und Reparatur; Mutagenese

Gentoxische Stoffe; Biozide

Gas; Methämoglobinbildner

Schwer- und Übergangsmetalle

Lösungsmittel; Arzneimittel

Behandlung von Vergiftungen

Untersuchungsmethoden in der Toxikologie

Prinzipien der Risikoermittlung

Empfohlene Vorlesungen

�� PAGE �15�


�� PAGE �16�

Grundkenntnisse zu Themen, die im Lehrplan der Oberstufe gefordert sind, vermitteln die beiden empfohlenen Vorlesungen Einführung in die Kernchemie 2 SWS Vorlesung

- Geschichte der Radioaktivität

- Zerfallsgesetz, Einheiten der Radioaktivität, natürliche Radionuklide, Zerfallsarten, Nuklidkarte

- Atomkerne: Masse und Bindungsenergie, Tröpfchenmodell, Schalenstruktur

- Atomkerne: Kernradien, Kernmomente

- Radioaktiver Zerfall: (-Zerfall, Spontanspaltung

- Radioaktiver Zerfall: (-Zerfall, Fermi-Theorie, Logft, verbotene Übergänge, Auswahlregeln

- Radioaktiver Zerfall: (-Übergänge, Auswahlregeln, Lebensdauern, Konversion

- Kernreaktionen: Aktivierungsgleichung, Compoundkern, statistisches Modell, Verdampfungsspektrum, Fusion, tief-inelastische Streuung

- Kernreaktionen: Induzierte Spaltung, Massen- und Ladungsverteilung, TKE-Verteilung, prompte Neutronen, Potentialenergiefläche

- Kernenergie: Reaktorgleichung, verzögerte Neutronen, Reaktoren, Brennstoffkreislauf, Radioökologie

- Radioaktivität und Medizin: Diagnostik, Therapie

- Radioanalytik: Radioaktive Indikatoren, Verdünnungsanalyse, Aktivierungsanalyse, verwandte Methoden, Altersbestimmungen

- Nukleare Brennprozesse in Sternen: Big Bang, Wasserstoffbrennen, Heliumbrennen, CNO-Zyklus, B2FH, s-Prozess, r-Prozess

- Aktinide und Transaktinide, Superschwere Elemente

Einführung in die Makromolekulare Chemie 2 SWS Vorlesung Chemischer Teil

- Allgemeine Grundlagen: Aufgaben der Polymerwissenschaften, Polymerstrukturen, Nomenklatur

- Polymersynthese: Polykondensation, Carothers Gleichungen, Polymerisation, Kinetik, Kettenübertragung, Copolymerisation, Polyinsertion, Katalysatoren (Initiatoren)

- Polymermodifizierung: Cellulose, Kautschuk

- Spezielle Polymersynthesen: Ringöffnungsreaktionen, Peptidsynthesen (Festphasen), Oligonucleotidsynthesen

Polymercharakterisierung

- Konformation von Makromolekülen, Irrflug-Statistik, RIS-Modell

- Charakterisierung von Polymeren in Lösung: Kolligative Methoden, Viskosimetrie, Gelpermeationschromatographie, Streumethoden

- Thermodynamik: Flory-Huggins-Theorie, Skalengesetze

- Polymere in festem Zustand: Glasübergang, Kristallinität, Mesophasen

Documents

Studiengang Chemie für das Lehramt an Gymnasien · Vorlesung Anorganische Chemie III für LAK 2 SWS Vorlesung Einführung in die Biochemie 2 SWS Übungen zur Vorlesung Einführung