SPEYER-KOLLEG AUGUST 2003 FACHKONFERENZ CHEMIE / BIOLOGIE

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1 STOFFPLAN CHEMIE GRUNDKURS 1. Halbjahr (K 1) 1. ATOMMODELL Kern- / Hülle-Modell (nach Bohr / Sommerfeld vereinfacht) Ergebnisse des "Wellenmechanischen Atommodells" Quantenzahlen, "Orbitale"(s-, p-, d-) (stark vereinfacht) Aufbau des Periodensystems 2. CHEMISCHE BINDUNG (ATOMBINDUNG) LCAO-Methode (Bindende -, Antibindende Molekülorbitale), Sigma- und Pi-Bindung, Hybridisierungen (Bsp. CH 4) 3. CHEMIE DES KOHLENSTOFFS Stellung des C im PSE Eigenschaften des Elements Kohlenstoff (Modifikationen: Graphit, Diamant, Fullerene) ca. 2 USt. 4. ELEMENTARANALYSE UND CHEMISCHE FORMELN Qualitative und quantitative Elementaranalyse Molmassen Bestimmung Verhältnisformel, Summenformel, Konstitution, Konfiguration ca. 8 USt. 5. KOHLENWASSERSTOFFE 5.1 Gesättigte Kohlenwasserstoffe (Alkane) Projektionsmethoden, Isomerie Charakterisierung chemischer Reaktionen (Nukleophil / Elektrophil / Radikalisch) (Radikal-Reaktion, z. B. Radikal. Bromierung) Nomenklatur (IUPAC) ca. 7 USt.

2 5.2 Ungesättigte Kohlenwasserstoffe Einfach ungesättigte Kohlenwasserstoffe (Alkene) Struktur (Hybridisierung, Sigma-Bindung, Pi-Bindung) (Elektrophile Addition) cis / trans (E-/Z-) Isomerie Mehrfach ungesättigte Kohlenwasserstoffe (Alkine) Struktur (Hybridisierung, Sigma-Bindung, Pi-Bindung) (Elektrophile Addition) ca. 2 USt.

3 2. Halbjahr (K2) 5.3 Aromatische Kohlenwasserstoffe Namensgebung, Herkunft Eigenschaften Chemisches Verhalten Erarbeitung des Begriffs Aromatisch (Struktur, Hückel-Regel) Chemische Reaktionen (Elektrophile Substitution) Kondensierte und halogenisierte Aromaten Umwelt Probleme: Dioxin, PCB 6. OXIDATIONSPRODUKTE VON KOHLENWASSERSTOFFEN 6.1 Alkohole Struktur Vergleich mit Wasser, Alkoholate (Nukleophile Substitution) Oxidationszahl 6.2 Aldehyde und Ketone Struktur (Carbonylgruppe) Typische Nachweis Reaktionen (mit Fehling -, Tollens Reagenz ) Nukleophile Addition (Säure katalysiert) Acetale ca. 7 USt. 6.3 Carbonsäuren Struktur (Carboxylgruppe), Mesomerie Veresterung / Verseifung

4 7. OPTISCHE AKTIVITÄT Milchsäure-Problem (D-, L-Verbindungen, Bild/Spiegelbild) Spiegelbild-Isomerie als eine besondere Form der Konfigurationsisomerie Bedeutung des asymmetrischen C -Atoms Chiralität Polarisiertes Licht, Polarimeter Quantitative Beziehungen (spezifischer Drehwinkel) Weinsäure Problem (D-, L-Weinsäure, Mesoweinsäure) 8. NATURSTOFFE 8.1 Kohlenhydrate Übersicht und Systematisierung Monosaccharide Vorkommen und Eigenschaften Glucose Vorkommen und Eigenschaften Nachweis der Aldehydgruppe (Fehling ) Strukturformeln, Projektionsmethoden (Fischer-Projektion) Cyclisierung (interne Nukleophile Addition) Mutarotation Fructose Vorkommen und Eigenschaften Strukturformeln, Cyclisierung (interne Nukleophile Addition) Furanose, Pyranose Umlagerung in alkal. Medium Pentosen Ribose und Desoxyribose Vorkommen und Bedeutung (DNA, RNA, Nukleotide, ATP) ca. 6 Ust.

5 3. Halbjahr (K3) Disaccharide Glykosidische Bindung (Halbacetal) Beispiele und ihre Bedeutung: Saccharose, Maltose, Lactose, Cellobiose Polysaccharide Glykosidische Bindung (Acetal) Beispiele und ihre Bedeutung: Stärke, Glykogen, Cellulose Photosynthese und Zellatmung 8.2 Aminosäuren und Proteine Struktur und Eigenschaften von Aminosäuren Nachweis Reaktion Optische Aktivität Ampholytischer Charakter Aminosäuren als Grundbausteine der Proteine Peptid-Bindung Proteine als Polypeptide Räumliche Struktur von Proteinen Reversible und Irreversible Denaturierung Funktion von Proteinen (Membranbestandteil, Muskelaufbau, Enzyme ) ca. 8 USt. 8.3 Lipide Übersicht und Systematisierung Öle und Fette Eigenschaften und Bestandteile von Ölen und Fetten (Spaltung von Ölen und Fetten; Acrolein) Öle und Fette als Nahrungsbestandteile, Essentielle Fettsäuren Kennzahlen von Ölen und Fetten, Fetthärtung, Zersetzung von Ölen und Fetten unter Lufteinwirkung Wachse, Lipoide, Isoprenderivate (exemplarisch) 9. SÄURE BASE REAKTIONEN Dissoziation von Wasser ph-wert, Definition von Säure und Base (Brönstedt) Säurestärke / Basenstärke (pk S-, pk B-Werte) Puffer Systeme ph-wert Berechnungen

6 4. Halbjahr (K4) 10. POLYMERE Herstellung von Polymeren Polykondensation (Polyester) Polyaddition (Polyurethane) Polymerisation (Polyethylen, PVC) Reaktionsmechanismen Eigenschaften und Einsatzbereiche der Polymere 11. REDOX-REAKTIONEN Reduktion und Oxidation Redox-Reaktionen Redox-Reihe Elektrochemische Spannungsreihe Korrosion und Korrosionsschutz Elektrochemische Stromerzeugung (Batterien und Akkumulatoren) Nernst-Gleichung Elektrolysen Brennstoffzellen ca. 10 USt.

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