Physikalische Chemie I SS 2018

Transkript

1 Physikalische Chemie I SS 2018 Vorlesung für BA Chemie und BA Nanoscience Prof. Dr. K. Hauser Fachbereich Chemie Karin.Hauser@uni-konstanz.de

2 Advance Organizer Polymerchemie Kolloidchemie Molekülanalytik Katalyse Praktikum für Anfänger PC I PC II PC III PC IV Praktikum für Fortgeschrittene Komplexchemie Biophysik Synthese, Reaktionsmechanismen Universität Konstanz

3 Komplexchemie Physikalische Chemie I PC I: Grundlagen der Quantenmechanik Quantenmechanische Modellsysteme Spins Atome Moleküle, chemische Bindung Praktikum für Anfänger Molekülanalytik PC I Polymerchemie PC II Universität Konstanz

4 Physikalische Chemie II PC II: Grundlagen der Thermodynamik: makroskopisch thermodynamische Modellsysteme Statistische Thermodynamik: mikroskopisch Phasen & Mischungen freie Energie & Entropie kinetische Gastheorie chemische Gleichgewichte Universität Konstanz

5 Physikalische Chemie III PC III: organische π-systeme Übergangszustände Übergangsdipolmoment Spektroskopie Reaktionskinetik Universität Konstanz

6 Physikalische Chemie IV PC IV: Transportprozesse & Diffusion klassische Modelle realer Systeme intermolekulare Wechselwirkungen Elektrochemie Universität Konstanz

7 R Praktikum für Anfänger Molekülanalytik Polymerchemie Kennenlernen physikalisch-chemischer Messtechniken. Praktikum für Anfänger PC I PC II Komplexchemie Universität Konstanz

8 Praktikum für Fortgeschrittene Konzeption und Durchführung physikalisch-chemischer Experimente. Universität Konstanz

9 Themenübersicht Vorlesung PC I: Einführung in die Quantenmechanik und Molekülorbitale 1. Einführung und Grundlagen Anfänge der Quantentheorie, Versagen der klassischen Physik Welle-Teilchen Dualismus Wellenfunktionen, Operatoren, Eigenwerte, Eigenfunktionen, Superpositionen Schrödinger-Gleichung Quantenmechanische Postulate 2. Anwendungen der Quantenmechanik auf einfache Systeme Translation von Molekülen: Teilchen im Kasten Bewegung in eindimensionalen Potentialen Der Tunneleffekt Energieniveaus Schwingung von Molekülen: Quantenmechanischer harmonischer Oszillator Energieniveaus, Nullpunktsenergie Rotation von Molekülen: Drehimpuls, Drehimpulsquantelung Rotation in 2 Dimensionen, Teilchen auf einem Ring Rotation in 3 Dimensionen, Teilchen auf einer Kugel Richtungsquantelung Elektronenspin

10 Themenübersicht Vorlesung 3. Das Wasserstoffatom Formulierung der Schrödingergleichung Lösung der SGL für das Wasserstoffatom Eigenwerte und Eigenfunktionen der Gesamtenergie Orbitale, radiale Verteilungsfunktionen wasserstoffähnliche Atome Atomorbitale und ihre Energien Schalen und Unterschalen 4. Mehrelektronenatome Helium als kleinstes Mehrelektronenatom Einführung des Elektronenspins Wellenfunktionen; Schrödingergleichung Variationsmethode Hartree-Fock Terme, Niveaus, Zustände Spin-Bahn-Kopplung 5. Chemische Bindung und Einführung in die Molekülstruktur Einfachstes Ein-Elektron Molekül: Wasserstoffmolekülion H + Wasserstoffmolekül H 2, Molekülorbital- und Valenzbindungsmodell Schrödingergleichung für Mehrelektronenmoleküle Molekülorbitale als Linearkombination von Atomorbitalen Molekülorbital-Energiediagramm Elektronische Struktur von Mehrelektronenmolekülen Bindungsordnung, Bindungsenergie, Bindungslänge

11 Literatur Peter W. Atkins, Julio Paula: Physikalische Chemie, Wiley-VCH Arbeitsbuch Physikalische Chemie Lösungen zu den Aufgaben, Wiley-VCH Molecular Quantum Mechanics Thomas Engel, Philip Reid: Physikalische Chemie, Pearson Studium Quantum Chemistry and Spectroscopy H. Haken, H. Wolf: Molekülphysik und Quantenchemie, Springer H. Haken, H. Wolf: Atom- und Quantenphysik, Springer.. Ihr eigenes Skript pdf- Vorlesungsmaterialien ( teaching)

12 Termine Vorlesung (4 std.) Beginn Ende Mittwochs 8.15 h 9.45 h, R 512 Freitags h h, R 611 Klausur Anmeldung über studis 1.Termin: Mo, , 08: Uhr, R Termin: Fr, , 08:30-10:30 Uhr, R 711 ( Erlaubte Hilfsmittel: - nicht-programmierbarer Taschenrechner - selbst geschriebene Formelsammlung (1DIN A4 Seite)

13 Übungen FR h Gruppe 1: M 627, Tutor: David Scheerer, david.scheerer@uni-konstanz.de Gruppe 2: L 601, Tutor: Ho-Wah Siu, ho-wah.siu@uni-konstanz.de FR h Gruppe 3: L 829, Tutor: Christian Scheibe, christian.scheibe@uni-konstanz.de Bitte in die Listen eintragen

14 Übungen Übungsblätter jeden Mittwoch in der Vorlesung (auch unter: teaching PC I(uni-login erforderlich)) Bearbeitung vor der Übung Insgesamt müssen mindestens 50 % bearbeitet werden; bearbeitete Aufgaben werden vor der Übung in die Liste des Tutors eingetragen; der Tutor kann auswählen, wer vorrechnet; jeder muss mindestens 1 mal vorrechnen Aktive Mitarbeit ist erwünscht!

15 Termine Übungen FR: (M 627, L 601) oder (L 829) (Ü1) (Ü2) (Ü3) Test (Ü4) (Ü5) (Ü6) (Ü7) Test (Ü8) (Ü9) (Ü10) (Ü11) Test (Ü12)

16 Übungen: Tests - freiwillig Jeder kann freiwillig die Tests mitschreiben Dauer: 20 min., erlaubte Hilfsmittel: nicht-programmierbarer Taschenrechner, keine Formelsammlung Termine: 25.5., 22.6., 20.7., Freitags jeweils h, in M 627 und L 601 Je Test sind 3 Bonuspunkte für die Klausur möglich, dh maximal 9 Bonuspunkte (erreichbare Punktzahl in der Klausur: 100) Bonuspunkte können für eine Klausur eingereicht werden (nicht übertragbar)