Chemie Studium in Erlangen
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- Clara Schuster
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1 Allgemeine und Anorganische Chemie Chemie Studium in Erlangen Karsten Meyer, Institut für Anorganische Chemie, Egerlandstr. 1, Erlangen Vorlesung mit Experimente für: Chemiker, Molekularwiss., Chemie-Ingenieure, Physiker, Werkstoffwiss., Geologen, Mineralogen, Biologen, Lehramt, E-Techniker. Institut für Anorganische Chemie Allgemeine und Anorganische Chemie Karsten Meyer, Institut für Anorganische Chemie, Egerlandstr. 1, Erlangen Vorlesung mit Experimente für: Chemiker, Molekularwiss., Chemie-Ingenieure, Physiker, Werkstoffwiss., Geologen, Mineralogen, Biologen, Lehramt, E-Techniker. 1. Allgemeine und physikalische Grundlage 2. Chemische Eigenschaften der Elemente Allgemeine & Physikalische Grundlagen Atomstruktur Elektronische Aufbau Periodensystem Eigenschaften der Atome Chemische Bindung Chemische Formeln und Gleichungen Gase, Flüssigkeiten, Feststoffe Lösungen Thermodynamische Grundlage Kinetische Grundlagen Chemisches Gleichgewicht Säuren und Basen Löslichkeit Redox- und Elektrochemie
2 Chemische Eigenschaften der Elemente Lehrbücher Sauerstoff, Wasserstoff 8. Hauptgruppe (Edelgase) 7. Hauptgruppe (Halogene) 6. Hauptgruppe (Chalkogene) 5. Hauptgruppe 4. Hauptgruppe 3. Hauptgruppe 1. Hauptgruppe (Alkalimetalle) 2. Hauptgruppe (Erdkalimetalle) Übergangsmetalle Mortimer: Chemie das Basiswissen der Chemie Holleman/Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie Riedel: Anorganische Chemie Housecroft/Sharpe: Anorganische Chemie Institut für Anorganische Chemie
3 Wasser-Cluster H 2 O Methan-Cluster Methan-Cluster Schematische Abbildung von Gashydrat. Methan oder andere Gasmolküle werden von einem Käfig aus Wassermolekülen eingeschlossen. Methanhydrat, Methanklathrat Auf ein Mol Methan kommen 5,75 Mol Wasser, die Formelschreibweise lautet daher CH 4 5,75 H 2 O. Die Dichte liegt bei 0,9 g/cm 3. Das Methan liegt in einer hoch konzentrierten Form vor, denn ein Liter festes Methanhydrat enthält eine Menge Methan, die unter Normalbedingungen 168 Liter einnimmt. Bei Raumtemperatur entweicht Methan, das angezündet werden kann, es handelt sich um "brennbares Eis
4 Methan-Cluster Methan-Cluster Methanhydrat, Methanklathrat Auf ein Mol Methan kommen 5,75 Mol Wasser, die Formelschreibweise lautet daher CH 4 5,75 H 2 O. Die Dichte liegt bei 0,9 g/cm 3. Das Methan liegt in einer hoch konzentrierten Form vor, denn ein Liter festes Methanhydrat enthält eine Menge Methan, die unter Normalbedingungen 168 Liter einnimmt. Bei Raum-temperatur entweicht Methan, das angezündet werden kann, es handelt sich um "brennbares Eis
5 CHEMIE. ELEMENT UNSERES LEBENS CHEMIE. ELEMENT UNSERES LEBENS CHEMIE. ELEMENT UNSERES LEBENS CHEMIE. ELEMENT UNSERES LEBENS Der schnellste Luftballon der Welt dämpft den Aufprall auf alle harten Flächen...Natriumazid, Natriumnitrat, Siliciumdioxid - Zündung
6 H 1 He 2 Li 3 Be 4 B 5 C 6 N 7 O 8 F 9 Mg 12 Al 13 Si 14 P 15 S 16 Cl 17 Ar 18 K 19 Ca 20 Ga 31 Ge 32 As 33 Se 34 Br 35 Na 11 Ne 10 Sr 38 In 49 Sn 50 Sb 51 Te 52 J 53 Xe 54 Cs 55 Ba 56 Tl 81 Pb 82 Bi 83 Po 84 At 85 Rn 86 Rb 37 Kr 36 Photozellen/Solarzellen Photozellen/Solarzellen Efficiency-Problem Bell s 1954 PV Zelle: 4.5% antireflective coating front contact semiconductor material back contact Problem: Eine Zelle Ein Material Eine Wellenlänge Schlechte Effizienz! Problem: Eine Zelle Ein Material Eine Wellenlänge Schlechte Effizienz!
7 NREL s Multi-Junction Photo Cells (Cascade or Tandem ) Cell Efficiency: 34%! Supraleitende Materialien Meissner Effekt: Der Supraleiter YBa 2 Cu 3 O 7-x (Typ II): When a material makes the transition from the normal to superconducting state, it actively excludes magnetic fields from its interior; this is called the Meissner effect. Applications: 1) SQUIDs, MRIs... Supraleitende Materialien Real Life Applications image resolution =magnet strength 2) Magnetic Levitation (MAGLEV) Transportation Mode of the Future: clean, quite & >400 km/h!!! please note Molekulare Materie Supramolekulare Chemie Materialien, die Dinge bilden und Dinge tun Strukturelle und funktionelle Materialien Oberflächen und Oberflächentechnologie Katalyse Bionik und Biomimetik Institut für Anorganische Chemie
8 Selbstorganization von supramolekularen Strukturen Selbstorganization von supramolekularen Strukturen DNA Influenza Virus Structure Selbstorganization von supramolekularen Strukturen Selbstorganization von supramolekularen Strukturen
9 Lebensprozesse Die Chemie des Lebens verstehen Entdeckung, Einführung und Synthese von neuen Arzneistoffen Gentechnologie und Biotechnologie Instrumente für die Medizin Geräte und neue Materialien für die Medizin Institut für Anorganische Chemie
10 Für unsere Erde sorgen Cisplatin acts by crosslinking DNA in several different ways, making it impossible for rapidly dividing cells to duplicate their DNA for mitosis. The damaged DNA sets off DNA repair mechanisms, which activate apoptosis when repair proves impossible. The trans isomer does not have this pharmacological effect. Cl Cl Pt N N Sustainable Development Verbesserte chemische Herstellungsverfahren Behebung von Umweltschäden und Reinhaltung Recycling Nachwachsende Rohstoffe Erhalt unseres kulturellen Erbes B. Rosenberg et al. in Nature 1965, 205, 698 Stephen J. Lippard et al. in Nature (1999), 399, Basis for recognition of cisplatin-modified DNA by high-mobility-group proteins SUMMARY: The anticancer activity of cis -diamminedichloroplatinum(ii) (cisplatin) arises from its ability to damage DNA, with the major adducts formed being intrastrand d(gpg) and d(apg) Institut für Anorganische Chemie
11 Chemie und Gesellschaft Chemie: Wissenschaft auf molekularer Ebene Chemie, Ausbildung und Forschung Chemie und industrielle Wettbewerbsfähigkeit Chemie und die Zukunft Institut für Anorganische Chemie Chemie Studium Chemie Studium Chemie = Lehre von den Stoffen Chemie = Lehre von den Stoffen Chemie ist eine experimentelle Wissenschaft
12 Chemie Studium Chemie = Lehre von den Stoffen Chemie ist eine experimentelle Wissenschaft Struktur º Atome Moleküle Verbindungen Reaktivität Energetik Kinetik
13 Das Periodensystem der Elemente Die Hauptgruppen: Alkali- und Erdalkali- Elemente
14 Die Nebengruppen: Übergangsmetall-Elemente (d-block) Die Nebengruppen: Lanthanoid- & Actinoid-Elemente (f-block) the trans-uranic elements Die Nebengruppen: Actinoide (oder Man-Made Elements) Die Nebengruppen: Actinoide (oder Man-Made Elements) Shiva - Hindu deity - "I am born the creator and destroyer of mankind."
15 Die Nebengruppen: Lanthanoid- & Actinoid-Elemente (f-block) Die Nebengruppen: Transactinoide (oder Super Heavy Metal elements )
16 87 % 98,3 % Vier Elemente - C, O, H und N - machen mehr als 99 % aller Atome des menschlichen Körpers aus Biochemisch wichtige und pharmakologisch oder toxikologisch bedeutsame Elemente
17 Biochemisch wichtige und pharmakologisch oder toxikologisch bedeutsame Elemente Institut für Anorganische Chemie Universität Erlangen-Nürnberg
18 Donnerstag 19. Okt Einlass: 18:00 Uhr Beginn: 20:00 Uhr Getränke dürfen nur in Plastikflaschen mitgebracht werden!
19 Zusammensetzung der Luft Physikalische und chemische Eigenschaften Bestandteil Volumenanteil Siedepunkt % C Stickstoff N 2 78, Sauerstoff O 2 20, Argon Ar 0, Kohlendioxid CO 2 0,034-78(subl.) Helium He 0, Wasserstoff H 2 0, Physikalische Farbe Dichte Härte Elektrische Leitfähigkeit Magnetische Eigenschaften Löslichkeit F p, Schmelzpunkt K p, Siedepunkt Chemische Brennbarkeit Verhalten gegen andere Stoffe Thermische Beständigkeit Chemische Reaktionen - Experimente - Pt-Draht, Mg-Band, Zucker & Naphthalin Physikalische Eigenschaften - Experimente - Physikalische Eigenschaften - Experimente - Elastizität: Funktion der Temperatur N 2 -Versuche Rose & Gummischlauch Schwebende Jungfrau Farbe: Funktion der Temperatur S: gelb farblos HgI 2 : rot orange Bi 2 O 3 : rotbraun gelb K 2 CrO 4 : orange farblos
20 Physikalische Eigenschaften Physikalische und chemische Eigenschaften - Experimente - Farbe: Kristalle vs. Pulver K 3 [Fe(CN) 6 ] CuSO 4.5H 2 O K[Cr(SO 4 ) 2 ].12H 2 O Physikalische Farbe Dichte Härte F p, Schmelzpunkt K p, Siedepunkt Elektrische Leitfähigkeit Magnetische Eigenschaften Löslichkeit Chemische Brennbarkeit Verhalten gegen andere Stoffe Thermische Beständigkeit Chemische Reaktionen Temperatur-Arbeitsbereich in Chem. Laboratorien Temperatur-Arbeitsbereich in Chem. Laboratorien Siedepunkt C K Helium He Stickstoff N Kohlendioxid CO 2-78(subl) 195 Eis Kältemischungen
21 Temperatur-Arbeitsbereich in Chem. Laboratorien Siedepunkt C K Eis CH 3 OH EtOH H Toluol Mesitylen DMSO Ethylenglykol AGGREGATZUSTÄNDE FEST FLÜSSIG GASFÖRMIG Metalle Hg, H 2 O, ROH H 2, O 2, N 2, Cl 2 (s) Ga (l) Br (g) AGGREGATZUSTÄNDE Phasenumwandlungen FEST FLÜSSIG GASFÖRMIG Metalle Hg, H 2 O, ROH H 2, O 2, N 2, Cl 2 (s) I (l) Br (g) Funktion von Druck
22 Phasendiagramm für H 2 O Le Chateliersches Prinzip Schmelzpunkt Siedepunkt Fest (s) Flüssig (l) º Gleichgewicht Sublimationspunkt Gasförmig (g) Tripelpunkt Tripelpunkt
www.zaubervorlesung.de Institut für Anorganische Chemie Institut für Anorganische Chemie Universität Erlangen-Nürnberg Donnerstag 19. Okt. 2006 Einlass: 18:00 Uhr Beginn: 20:00 Uhr Getränke dürfen nur
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