Modulhandbuch Bachelor of Science im Fach Chemie

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1 Modulhandbuch Bachelor of Science im Fach Chemie an der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf

2 Inhalt Module des Instituts für Anorganische Chemie und Strukturchemie...3 Pflichtmodule... 3 Einführung in die Allgemeine und Anorganische Chemie (C1)... 3 Praktikum Allgemeine und Anorganische Chemie (C1 P)... 4 Chemie der Elemente (C2)... 5 Praktikum zur Chemie der Elemente (C2 P)... 6 Elementorganische Chemie (EOC)... 7 Analytische Methoden in der Chemie: Bestimmungsanalytik (ANA)... 8 Wahlpflichtmodule/Qualifizierungsmodule... 9 Moderne Anorganische Chemie (MAC)... 9 Kristallstrukturbestimmung (Krist) Module des Instituts für Biochemie...12 Pflichtmodule Grundlagen der Biochemie (GBC) Wahlpflichtmodule/Qualifizierungsmodule Biochemie des Stoffwechsels (QM BC) Module des Instituts für Organische Chemie und Makromolekulare Chemie...14 Pflichtmodule Prinzipien der Organischen Chemie (POC) Einführung in synthetische und analytische Methoden (SAM) Vertiefte Organische Chemie (VOC) Organisch Chemisches Synthesepraktikum (VOC P) Prinzipien der Makromolekularen Chemie (PMC) Wahlpflichtmodule/Qualifizierungsmodule Großtechnische Prozesse in der organischen Chemie (QM MC) Angewandte Organische Chemie (AOC)

3 Module des Instituts für Physikalische Chemie...20 Pflichtmodule Einführung in die Physikalische Chemie (PC0) Mathematische Methoden in der Chemie I (MMC I) Mathematische Methoden in der Chemie II (MMC II) Grundlagen der Physikalischen Chemie (GPC) Praktikum Grundlagen der Physikalischen Chemie (GPC P) Fortgeschrittene Physikalische Chemie (FPC) Wahlpflichtmodule/Qualifizierungsmodule Qualifizierungsmodul PC (QM PC): Experimentelle Methoden in der Physikalischen Chemie Module des Instituts für Theoretische Chemie und Computerchemie...29 Pflichtmodule Einführung in die Quanten und Computerchemie (QCCC) Wahlpflichtmodule/Qualifizierungsmodule Angewandte Quantenchemie und Computerchemie (AnQCCC) Molekülmodellierung (MoMo) Module mit Lehrimport...33 Pflichtmodule Rechtskunde (ReKu) Experimentalphysik (Phys) Experimentalphysik Praktikum (Phys P)

4 Module des Instituts für Anorganische Chemie und Strukturchemie Pflichtmodule Einführung in die Allgemeine und Anorganische Chemie (C1) Stand: : Pflicht ECTS Punkte Dauer Turnus Studiensemester Semester WiSe 1. Einführung in die Allgemeine und Anorganische Chemie V C1 Übungen Üb Modulverantwortlicher Prof. Dr. C. Janiak Beteiligte Dozenten Die Dozenten des Instituts für Anorganische Chemie und Strukturchemie deutsch Studiengang Weitere Verwendbarkeit des Moduls B.Sc. Biochemie B.Sc. Wirtschaftschemie B.Sc. Physik B.Sc. Med. Physik B.Sc. Informatik Pflicht Pflicht Wahlpflicht Wahlpflicht Wahlpflicht Verständnis der grundlegenden allgemein chemischen Konzepte. Verständnis für die Eigenschaften der wichtigsten Stoffe und ihre Anwendung in Labor, Technik und Alltag. Atome, Moleküle, Ionen. Daltons Atomtheorie. Stoffmenge, Substanzformel, Molekularformel, Stöchiometrie. Atommodelle, Aufbau des Periodensystems, Elektronenkonfigurationen der Atome und Ionen, Atomeigenschaften. Kovalente Bindung: Oktettregel, Lewis Formeln, VSEPR Regeln, Molekülorbitale Ionische Bindung: Elektronegativität, Struktur kristalliner Festkörper, Born Haber Kreisprozess, Gitterenergie. Grundbegriffe der Komplexchemie (Zentralion, Liganden, Koordinationszahl, Koordinations Geometrie). Metallische Bindung. Intermolekulare Bindungskräfte, Wasserstoffbrückenbindung. Energieänderungen bei chemischen Reaktionen und Chemisches Gleichgewicht, Massenwirkungsgesetz, Lösungsgleichgewichte, Löslichkeitsprodukt, Komplexbildungsgleichgewichte, Temperaturund Druckabhängigkeit von Gleichgewichten. Prinzip von Le Châtelier, Katalysatoren. Säure Base Reaktionen, ph Wert, Puffer, Titrationskurven. Redoxreaktionen, Nernst Gleichung, Elektrolyse, Batterien, Brennstoffzellen. Elementare Chemie der Halogene sowie der Elemente H, O, S, N, C. 3

5 Allg. Hochschulreife Teilnahme an Vorlesung und Übungen, Bearbeitung von Übungsaufgaben. Klausur zum Gesamtmodul 120 Benotet Stellenwert der Note für die Endnote 10/180 Projektor, Tafel, Internet duesseldorf.de/ Faecher/Anorganische_Chemie/Vorlesungen_und_Praktika Binnewies, Jäckel, Willner: Allgemeine und Anorganische Chemie; Riedel/Janiak: Anorganische Chemie, u. zugehöriges Übungsbuch Mortimer, Müller: Chemie; Praktikum Allgemeine und Anorganische Chemie (C1 P) Stand: : Pflicht ECTS Punkte Dauer Turnus Studiensemester Semester WiSe 1. Grundpraktikum Allgemeine und Anorganische Chemie PExp Modulverantwortlicher Prof. Dr. C. Janiak Beteiligte Dozenten Die Dozenten des Instituts für Anorganische Chemie und Strukturchemie Weitere Verwendbarkeit des Moduls Deutsch Studiengang Sicheres Arbeiten im chemischen Labor (Handhabung der Laborausrüstung, Umgang mit Chemikalien), Kennenlernen der typischen Reaktionen wässeriger Lösungen: Säure Base, Redox, Fällungs und Komplexbildungsreaktionen. Einführende Versuche: Gerätehandhabung, Trennoperationen, Volumenmessung und Konzentration, Entsorgung. Praktikumsaufgaben: Analytische Bestimmungen mit titrimetrischen, gravimetrischen, potentiometrischen und photometrischen Methoden. Herstellung von einfachen anorganischen Präparaten. Allg. Hochschulreife, erfolgreiche Teilnahme an einer Sicherheitsklausur Teilnahme an den Praktikumsversuchen inkl. Vorbesprechungen, Erfolgreiche Bearbeitung der analytischen und präparativen Aufgaben, Protokolle. Unbenotet Stellenwert der Note für die Endnote duesseldorf.de/ Faecher/Anorganische_Chemie/Vorlesungen_und_Praktika Riedel/Janiak: Anorganische Chemie; Praktikumsskript; Jander/Blasius: Lehrbuch der analytischen und präparativen Anorganischen Chemie 4

6 Chemie der Elemente (C2) Stand: : Pflicht ECTS Punkte Dauer Turnus Studiensemester Semester SoSe 2. Präsenzzeit Gruppengröße Struktur, Bindung, Reaktivität V Chemie der Elemente V C2 Übungen Üb Modulverantwortlicher Prof. Dr. W. Frank Beteiligte Dozenten Die Dozenten des Instituts für Anorganische Chemie und Strukturchemie Deutsch Weitere Verwendbarkeit Studiengang des Moduls B. Sc. Wirtschaftschemie Pflicht Erwerb eines repräsentativen Überblicks der Chemie der praxisrelevanten Haupt und Nebengruppenelemente, Verständnis von Grundprozessen und Prinzipien der anorganischen Chemie 1. Struktur, Bindung, Reaktivität: Elektronegativitätsskalen und Bindungsarten; HSAB Konzept; Struktur und Bindung bei Metallen und ionischen Verbindungen, einfache Phasendiagramme, elektrische und magnetische Eigenschaften von Feststoffen; Darstellung der Elemente durch Redoxreaktionen; Übergangsmetallionen in wässeriger Lösung, Grundbegriffe der Komplexchemie, Redoxstabilitäten von Metallionen, Latimer, Frost und Pourbaix Diagramme; Symmetrie und Punktgruppen. 2. Chemie der Elemente: Synthesen, Strukturen, Reaktionen und technische Anwendungen von Haupt und Nebengruppenelementen und verbindungen aufbauend auf die der Experimentalchemievorlesung zu Modul C1 In den Übungen werden die Themen der Vorlesungen eingeübt. Allg. Hochschulreife Teilnahme an Vorlesung und Übungen, Bearbeitung von Übungsaufgaben. Klausur zum Gesamtmodul 120 Benotet Stellenwert der Note für die Endnote 15/180 Tafel, Projektor, Internet duesseldorf.de/ Faecher/Anorganische_Chemie/Vorlesungen_und_Praktika Riedel/Janiak: Anorganische Chemie; Holleman Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie Shriver, Atkins, Langford: Anorganische Chemie 5

7 Praktikum zur Chemie der Elemente (C2 P) Stand: : Pflicht ECTS Punkte Dauer Turnus Studiensemester Semester SoSe 2. C2 Praktikum PExp Modulverantwortlicher Prof. Dr. W. Frank Beteiligte Dozenten Die Dozenten des Instituts für Anorganische Chemie und Strukturchemie Weitere Verwendbarkeit des Moduls deutsch Studiengang Kennenlernen der charakteristischen Reaktionen der repräsentativen Elemente. Chalkogene (Redoxreaktionen: Sauerstoff, Oxide, Wasserstoffperoxid, Schwefelmodifikationen, H 2 S, SO 2, SO 3, Thiosulfat) Pnicogene (Ammoniak, Ammoniumsalze, Salpetersäure, NO x (Smog), Phosphorpentoxid, Phosphorsäure, Polyphosphate) Kohlenstoffgruppe (Carbonate, Hydrogencarbonat, CO 2, CO, Boudouard Gleichgewicht, Kieselsäuren, Sol Gel Prozess, Silicone, Zinn, Blei Borgruppe (Borsäure (Titroprozessor), Borax, Perborat (NIR Produktkontrolle), Aluminium, Aluminiumhydroxid, Alaune, Aluminothermie) Übergangsmetalle ische Reaktionen von d Block Metallsalzen: Titan (TiO 2 Modifikationen, Weißpigmente, röntgenogr. Phasenanalytik), Vanadium, Wolfram (Wolframbronzen), Eisen, Kobalt (Komplexisomerie), Nickel, Kupfer, Silber Erfolgreiche Teilnahme an den Modulen C1 und C1 P oder äquivalente Erfolgreiche Bearbeitung der Praktikumsaufgaben, Anfertigen von Protokollen. unbenotet Stellenwert der Note für die Endnote duesseldorf.de/ Faecher/Anorganische_Chemie/Vorlesungen_und_Praktika Riedel/Janiak: Anorganische Chemie; Praktikumsskript; Jander/Blasius: Lehrbuch der analytischen und präparativen Anorganischen Chemie 6

8 Elementorganische Chemie (EOC) Stand: : Pflicht ECTS Punkte Dauer Turnus Studiensemester Semester SoSe 4. Grundzüge der elementorganischen Chemie V EOC Übungen Üb EOC Praktikum PExp Modulverantwortlicher Prof. Dr. Christian Ganter Beteiligte Dozenten Die Dozenten des Instituts für Anorganische Chemie deutsch Weitere Verwendbarkeit Studiengang des Moduls B. Sc. Wirtschaftschemie Pflicht Vorlesung: Verständnis der grundlegenden Konzepte der elementorganischen Chemie. Praktikum: Generelle Arbeitstechnik der elementorganischen Chemie. Kennenlernen der typischen Reaktionen wichtiger Substanzklassen. Vorlesung: Grundzüge der elementorganischen Chemie: a) elementorganische Chemie der Hauptgruppenelemente Element Kohlenstoff Verknüpfungsreaktionen im Überblick Struktur, Bindungsverhältnisse und Reaktionen ausgewählter Lithium, Magnesium, Aluminium, Silicium und Phosphororganyle Aromatenkomplexe schwerer Hauptgruppenelemente; nichtkovalente Element Kohlenstoff Wechselwirkungen b) elementorganische Chemie der Übergangsmetalle Metallcarbonyle (Geschichte, Synthesen, Strukturen, typische Reaktionen), Bindungsverhältnisse, 18 Elektronen Regel Cyclopentadienylkomplexe (Übersicht: Haupt und Nebengruppenelemente; Metallocene und Derivate: Synthesen, Eigenschaften, Anwendungen) Olefinkomplexe (Übersicht, Synthesen, Bindungsverhältnisse) Praktikum: Grundzüge der elementorganischen Chemie: Strategien zur Knüpfung von Element C Bindungen (insbesondere P C, Si C). Synthesen und typische Reaktionen von Metallcarbonylen und Metallocenen. Anwendung spektroskopischer Methoden zur Produktcharakterisierung (NMR, IR, MS, Röntgenbeugung). Erfolgreiche Teilnahme an den Modulen C1, C2 und C2 P oder äquivalente Teilnahme an Vorlesung, Übung und Praktikum; Vorbesprechung und Protokolle zu Praktikumsversuchen Klausur zum Gesamtmodul 120 benotet Stellenwert der Note für die Endnote 10/180 7

9 Tafel, Projektor, Internet duesseldorf.de/ Faecher/Anorganische_Chemie/Vorlesungen_und_Praktika Lehrbücher der Fortgeschrittenen Anorganischen Chemie z.b. Riedel, Janiak Moderne Anorganische Chemie, de Gruyter. Elschenbroich Organometallchemie Analytische Methoden in der Chemie: Bestimmungsanalytik (ANA) Stand: : Pflicht ECTS Punkte Dauer Turnus Studiensemester Semester SoSe 4. Präsenzzeit Gruppengröße Bestimmungsanalytik V ANA Übungen Üb ANA Praktikum PExp Modulverantwortlicher Prof. Dr. C. Janiak Beteiligte Dozenten Die Dozenten des Instituts für Anorganische Chemie und Strukturchemie Deutsch Weitere Verwendbarkeit Studiengang des Moduls B. Sc. Wirtschaftschemie Pflicht Verständnis der Analytischen Chemie zur Untersuchung der qualitativen und quantitativen Zusammensetzung von Stoffen und Stoffgemischen mit Anwendung in Labor, Technik und Alltag. Der Analytische Prozess, Probennahme, Probenvorbereitung, Messung (Standards, Kalibrierung), Auswertung (Fehlerquellen), (statistische) Bewertung und Interpretation der Analysenergebnisse (Genauigkeit, Richtigkeit, Zufallsfehler, systematische Fehler, Chemometrie), Nachweisgrenzen, Selektivität, Matrix und Matrixeffekte, Empfindlichkeit, Qualitätssicherung (DIN EN ISO Normen), Validierung von analytischen Methoden; Beispiele instrumenteller analytischer Methoden: potentiometrische Titrationen (mit Karl Fischer Titration), Atomemissionsspektroskopie (AES), Photoelektronenspektroskopie (PES), Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA, TRFA) und Röntgendiffraktometrie, Auger Elektronenspektroskopie, Elektronenstrahl Mikrosonde (ESCA, ESMA, EDX), Atomabsorptionsspektroskopie (AAS), UV/VIS Absorptionsspektroskopie, Fluoreszenzspektroskopie, Fließinjektionsanalyse (FIA), Thermochemische Methoden (TG, DTA, DSC), Polarographie und Voltammetrie, Chromatographie (GC, HPLC, GPC, SFC), Ionenchromatographie (IC), Neutronenaktivierungsanalyse, (NAA), anorganische Massenspektrometrie (ICP MS) Erfolgreiche Teilnahme an Modulen des 1. und 2. Semesters oder äquivalente 8

10 Teilnahme an Vorlesung, Übungen und Praktikum, Bearbeitung von Praktikumsaufgaben. Klausur zum Gesamtmodul 120 benotet Stellenwert der Note für die Endnote 10/180 Tafel, Projektor, Internet, Skript und Arbeitsblätter duesseldorf.de/ Faecher/Anorganische_Chemie/Vorlesungen_und_Praktika Cammann (Hrsg.): Instrumentelle Analytische Chemie; Otto, Analytische Chemie; Schwedt, Analytische Chemie; Skript und Arbeitsunterlagen Wahlpflichtmodule/Qualifizierungsmodule Moderne Anorganische Chemie (MAC) Stand: : Wahlpflicht ECTS Punkte Dauer Turnus Studiensemester Blockmodul 1. Semesterhälfte SoSe 6. Moderne Anorganische Chemie V MAC Übungen Üb MAC Praktikum PExp Modulverantwortlicher Prof. Dr. Christian Ganter Beteiligte Dozenten Die Dozenten des Instituts für Anorganische Chemie deutsch Weitere Verwendbarkeit Studiengang des Moduls B. Sc. Wirtschaftschemie (anteilig) Wahlpflicht Das Modul vermittelt einen Überblick über moderne Forschungsgebiete der Anorganischen Chemie. Die Studierenden werden mit den Problemstellungen und Methoden auf den Gebieten Supramolekulare Chemie, Nanochemie, Katalyse sowie Bioanorganischer Chemie vertraut gemacht. Vorlesung: Supramolekulare Chemie und Nichtkovalente Bindung: Varianten der Nichtkovalenten Bindung, Molekulare Selbstorganisation; Crystal Engineering, Wirt Gast Systeme; Kationen und Anionenselektive Rezeptoren; Chlathrate; Spezies Engineering; Nanochemie: Nanokristall, Nanoröhren, Nanodrähte Synthese und Selbstorganisation, Mikrokugeln, mikroporöse und mesoporöse Materialien, chemische Mustererzeugung und Lithographie, Organisation von Schichten auf Oberflächen; Katalyse: Grundlagen der homogenen Katalyse, Katalysezyklen und relevante metallorganische Elementarreaktionen, Steuerung von Aktivität, Produktivität und Selektivität. Ausgewählte Beispiele aus Labor und Produktion; Bioanorganische Chemie: Elemente mit Bio Funktion, Metallo 9

11 enzyme, Transport und Aktivierung von O 2, Vitamin und Cofaktor B 12 (Cobalamine), Elektronentransferketten, Photosynthese, Eisen Schwefel Proteine, Nitrogenase, Carboanhydrase, Biomineralisation. Praktikum: jeweils ausgewählte Reaktionen bzw. Versuche, die die Prinzipien der Vorlesungsinhalte verdeutlichen. Erfolgreiche Teilnahme an den Modulen C1, C2 und EOC oder äquivalente Aktive und regelmäßige Teilnahme an Modulveranstaltungen; Protokolle zu Praktikumsversuchen; Testatgespräche zum Praktikum; Klausur zum Gesamtmodul 120 benotet Stellenwert der Note für die Endnote 8/180 Tafel, Projektor, Internet duesseldorf.de/ Faecher/Anorganische_Chemie/Vorlesungen_und_Praktika Lehrbücher der Fortgeschrittenen Anorganischen Chemie z.b. Riedel, Janiak Moderne Anorganische Chemie, de Gruyter. Kristallstrukturbestimmung (Krist) Stand: : Wahlpflicht ECTS Punkte Dauer Turnus Studiensemester Blockmodul 1. Semesterhälfte SoSe 6. Theorie und Praxis der Kristallstrukturanalyse V Krist Übungen Üb Krist Praktikum PExp Modulverantwortlicher Prof. Dr. W. Frank Beteiligte Dozenten Prof. Dr. W. Frank, Dr. G. Reiß deutsch Weitere Verwendbarkeit Studiengang des Moduls B. Sc. Wirtschaftschemie (anteilig) Wahlpflicht Erlernen der theoretischen Grundlagen der Kristallstrukturanalyse; Erwerb eines Überblicks über die experimentellen Möglichkeiten zur Charakterisierung von Einzelkristallen mittels Röntgenbeugung; Erlernen der Durchführung und der Dokumentation einer Kristallstrukturanalyse im Routinefall. Erzeugung von Röntgenstrahlen und Strahlenschutz; Kristallgitter und Symmetrie; Wellenkinematische Theorie der Röntgenbeugung, Die Deutungen des Beugungsphänomens von Laue und Bragg; Das Reziproke Gitter, Die Ewald Konstruktion, Atomformfaktoren und Strukturfaktoren; Translationenbehaftete Symmetrieelemente; Systematische Auslösungen und die Bestimmung von Raumgruppen; Fourier Reihen in der Kristallographie; Optische Diffrakometrie; Experimentelle Methoden (Kristallzucht und auswahl, Kurze Einführung in die klassischen Filmmethoden; Vierkreisdiffraktometer; Imaging Plate und CCD Diffraktometer, Intensitätsdatensammlung); Datenreduktion; Strukturlösung mit Direkten Methoden bzw. 10

12 Pattersonfunktion; Strukturverfeinerung und Qualitätsindikatoren; Kritische Beurteilung der Ergebnisse von Kristallstrukturanalysen; Kristallographische Datenbanken und Crystallographic Information Files; Pseudosymmetriephänomene; Aperiodische Kristallstrukturen; Durchführung einer exemplarischen Kristallstrukturbestimmung und Erstellung einer CIF Publikation Erfolgreiche Teilnahme am Modul Analytische Methoden (ANA) oder äquivalente Teilnahme an Vorlesung, Übung und Praktikum, Anfertigen von Protokollen Klausur zum Gesamtmodul 120 benotet Stellenwert der Note für die Endnote 8/180 Tafel, Projektor, Internet duesseldorf.de/ Faecher/Anorganische_Chemie/Vorlesungen_und_Praktika Massa, Kristallstrukturbestimmung (Teubner); Borchardt Ott, Kristallographie (Springer); Giacovazzo, Fundamentals of Crystallography (Oxford) 11

13 Module des Instituts für Biochemie Pflichtmodule Grundlagen der Biochemie (GBC) Stand: : Pflicht ECTS Punkte Dauer Turnus Studiensemester Semester WiSe 3. Präsenzzeit Gruppengröße Grundlagen der Biochemie V GBC Übungen (Präsenz optional) Üb Methoden der Biochemie PExp & Sem & 30 Modulverantwortlicher PD Dr. Ulrich Schulte Beteiligte Dozenten Die Dozenten des Instituts für Biochemie Deutsch Weitere Verwendbarkeit Studiengang des Moduls B. Sc. Wirtschaftschemie Wahlpflicht Grundkenntnisse der Strukturen, Eigenschaften und Reaktionen biologischer Makromoleküle, Verständnis der Prinzipien von Stoffwechselvorgängen und ihrer Steuerung; experimentelle Fähigkeiten zur Handhabung und Charakterisierung von Proteinen und Nukleinsäuren; Fähigkeit zur schriftlichen und mündlichen Präsentation experimenteller Ergebnisse Vorlesung: Molekulare Grundlagen des Lebens (Zellaufbau, Entstehung des Lebens, Einteilung und Stammbaum der Organismen), Aufbau und Eigenschaften biologischer Makromoleküle, (Kohlenhydrate, Lipide, Nukleinsäuren, Proteine), Strukturbildung von Nukleinsäuren und Proteinen (Strukturtypen, 3D Darstellung durch rasmol) Funktion von Proteinen (Überblick, Struktur Funktionsbeziehung an Beispielen), Prinzipien des Stoffwechsels (Redoxreaktionen in Glykolyse und Citratzyklus, Mechanismus und Thermodynamik der oxidativen Phosphorylierung), Anabolismus (Glucogenese, Fettsäuresynthese, Mechanismus der ATP Kopplung), Fluss der genetischen Information (Replikation, Transkription, Translation), Grundlagen von Regulation und Signalübertragung (Rückkopplung, allosterische Enzyme, Hormone), Methoden der Biochemie (Proteinisolierung, Proteincharakterisierung, Enzymkinetik, Gentechnik) Anwendungen der Biochemie (Wirkstoffe, Technische Anwendung von Enzymen) Praktikum: Isolierung und Charakterisierung der Glutamat Oxalacetat Transaminase aus Schweineherz, Enzymkinetik der Alkoholdehydrogenase, Klonierung und heterologe Expression des Gens für das Grün Fluoreszierende Protein in Escherichia coli. Allg. Hochschulreife Aktive und regelmäßige Teilnahme am Praktikum; Protokolle zu den Praktikumsversuchen; Abschlusskolloquium zum Praktikum Klausur zum Gesamtmodul 120 benotet Stellenwert der Note für die Endnote 8/195 12

14 Tafel, Projektor und Internet duesseldorf.de/faecher/biochemie/lehre Lehrbücher der Biochemie z.b.: Karlson, Doenecke, Koolman "Kurzes Lehrbuch der Biochemie für Mediziner und Naturwissenschaftler" Georg Thieme Verlag Wahlpflichtmodule/Qualifizierungsmodule Biochemie des Stoffwechsels (QM BC) Stand: : Wahlpflicht ECTS Punkte Dauer Turnus Studiensemester Blockmodul 1. Semesterhälfte SoSe 6. Stoffwechselbiochemie V Methoden der PExp & Proteincharakterisierung Sem Modulverantwortlicher Prof. Dr. Lutz Schmitt Beteiligte Dozenten Die Dozenten des Instituts für Biochemie deutsch Weitere Verwendbarkeit Studiengang des Moduls B.Sc. Biochemie (Vorlesung) Pflicht Kenntnis wesentlicher Stoffwechselwege und katalytischen Mechanismen beteiligter Enzyme; Verständnis für die Zusammenhänge von Stoffwechselprozessen und den resultierenden physiologischen oder pathologischen Auswirkungen; experimentelle Fähigkeiten zur Bestimmung wichtiger Proteineigenschaften; Fähigkeit zur schriftlichen und mündlichen Präsentation experimenteller Ergebnisse Vorlesung: Glycolyse, Milchsäure und Ethanol Gärung, Substratketten Phosphorylierung, Pyruvatdehydrogenase, Citronensäurezyklus, Oxidative Phosphorylierung, Aufbau biologischer Membranen, Grundlagen der Bioenergetik, Gegenüberstellung von Oxidativer Phosphorylierung und Photophosphorylierung, Gluconeogenese und Glykogenstoffwechsel und ihre hormonelle Steuerung, Abbau und Synthese von Triacylglycerol und deren hormonelle Steuerung, Aminosäure Abbau, Harnstoffzyklus, Stickstoffkreislauf, Pentosephosphat Weg in Tieren und Calvin Zyklus in Pflanzen, Steroid und Isoprenoidsynthese, Oxygenasen und Desaturasen Praktikum: Proteinsequenzierung durch Edman Abbau von Insulin; Lipidzusammensetzung der Mitochondrienmembran; Isoelektrofokussierung von Cytochrom c und Myoglobin; Quantifizierung von IgG durch ELISA; Darstellung von Proteinstrukturen mit Hilfe von Standardprogrammen und der Brookhaven Protein Data Base Allg. Hochschulreife Aktive und regelmäßige Teilnahme an Praktikum; Protokolle zu den Praktikumsversuchen; Abschlusskolloquium zum Praktikum 13

15 Klausur zum Gesamtmodul 120 benotet Stellenwert der Note für die Endnote 8/180 Projektor, Tafel, Internet Tafel, Projektor, Internet Lehrbücher der Biochemie z.b.: Berg, Tymoczko, Stryer "Biochemie", Spektrum Verlag Module des Instituts für Organische Chemie und Makromolekulare Chemie Pflichtmodule Prinzipien der Organischen Chemie (POC) Stand: : Pflicht ECTS Punkte Dauer Turnus Studiensemester Semester SoSe 2. Prinzipien und Mechanismen der Organischen Chemie V VOC Übungen Üb Modulverantwortlicher Prof. Dr. T. J.J. Müller Beteiligte Dozenten Prof. Dr. M. Braun, Prof. Dr. T. J. J. Müller, Dozenten der Organischen Chemie deutsch Weitere Verwendbarkeit Studiengang des Moduls B. Sc. Biochemie B. Sc. Physik B. Sc. Wirtschaftschemie Pflicht Wahlpflicht Pflicht Grundkenntnisse über wichtige Substanzklassen, Reaktionen und Reaktionsmechanismen der Organischen Chemie. Vorlesung: Bindungsverhältnisse, Strukturen, Stereochemie, Nomenklatur, Funktionelle Gruppen und Stoffklassen, grundlegende Reaktionstypen (Autoxidation, SRad, SN1, SN2, Additionen an olefinische C=C-Bindungen, ß-Eliminierungen, SE-Ar, Carbonylchemie, Redox- Reaktionen), bedeutende Industrieverfahren. Übungen: Bearbeitung von Übungsaufgaben zu den Themen der Vorlesung. Keine Regelmäßige und aktive Teilnahme an Vorlesung und Übungen, Schriftliche Bearbeitung von Übungsaufgaben. Klausur zum Gesamtmodul 120 benotet Stellenwert der Note für die Endnote 10/180 Tafel, PC und Internet für Lernhilfen duesseldorf.de/faecher/organische_chemie/studium K. P. C. Vollhardt, / N. E. Schore, Organische Chemie. Wiley VCH, Weinheim, 4. Auflage, N. E. Schore, Arbeitsbuch Organische Chemie. Wiley VCH Weinheim, 4. Auflage,

16 J. McMurry, Organic Chemistry. Brooks/Cole (Thomson Learning), Fifth Edition, S. McMurry, Study Guide and Solutions Manual for McMurry s. Brooks/Cole (Thomson Learning), Fifth Edition, K. Schwetlick, Organikum. Wiley VCH Weinheim, Einführung in synthetische und analytische Methoden (SAM) Stand: : Pflicht ECTS Punkte Dauer Turnus Studiensemester Semester WiSe 3. Einführung in synthetische und analytische Methoden V SAM Übungen Üb Organisch Chemisches Grundpraktikum PExp Modulverantwortlicher Prof. Dr. T. J. J. Müller Beteiligte Dozenten PD Dr. Klaus Schaper, Dr. H. Keck, Dr. S. Beutner Weitere Verwendbarkeit des Moduls deutsch Studiengang Studierende sollen an ausgewählten Beispielen grundlegende Experimentiertechniken bei Synthese, Isolierung und Analyse von niedermolekularen Substanzen sowie einen sachgerechten Umgang mit chemischen Gefahrstoffen erlernen. Destillation, Extraktion, Umkristallisation, Chromatographie, Trennung von Substanzgemischen, Aufbau von Versuchsapparaturen, Sachgerechte Planung und Durchführung organisch chemischer Synthesen, Analyse und Interpretation von IR, MS und NMR Spektren ausgewählter Substanzen Erfolgreiche Teilnahme am Modul POC bzw. der Nachweis von Kenntnissen, die dort vermittelt worden sind. Aktive und regelmäßige Teilnahme an den. Erfolgreiche Bearbeitung experimenteller Aufgaben, Erstellen von Protokollen, Analyse und Interpretation von IR, MS und NMR Spektren. unbenotet Stellenwert der Note für die Endnote Tafel, PC und Internet für Lernhilfen duesseldorf.de/faecher/organische_chemie/studium Heinz G. O. Becker, Werner Berger, Günter Domschke u. a., Organikum, Wiley VCH Weinheim, Hünig; Kreitmeier, Märkl; Sauer, Arbeitsmethoden in der organischen Chemie, Lehmanns Media Berlin Manfred Hesse ; Herbert Meier ; Bernd Zeeh, organischen Chemie, Thieme, Skriptum zum Praktikum Spektroskopische Methoden in der 15

17 Vertiefte Organische Chemie (VOC) Stand: : Pflicht ECTS Punkte Dauer Turnus Studiensemester Semester WiSe 3. Präsenzzeit Gruppengröße Struktur und Reaktivität V Naturstoffe V VOC Übungen Üb Modulverantwortlicher Prof. Dr. Thomas J. J. Müller Beteiligte Dozenten Dozenten der Organischen Chemie deutsch Weitere Verwendbarkeit Studiengang des Moduls B. Sc. Wirtschaftschemie Pflicht Sicherer Umgang mit Themen der Organischen Chemie; vertiefte Kenntnis der organischen Reaktivität und der Mechanismen; Kenntnis wichtiger Naturstoffklassen. Vertiefter Einblick in die Chemie der reaktiven Zwischenstufen, Konzertierte Reaktionen, Einführung in die Organometallchemie, Nutzung der Chemie funktioneller Gruppen. Einführung in die Chemie biologisch relevanter Moleküle (Terpene und Steroide, Kohlenhydrate, Nucleinsäuren, Alkaloide, Aminosäuren und Peptide, Lipide und Eicosanoide, Porphyrine). Übungen: Bearbeitung von Übungsaufgaben zu den Themen der Vorlesungen und Präsentation der Lösungen. Solide Grundkenntnisse in organischer Chemie Regelmäßige und aktive Teilnahme an Vorlesung und Übungen, schriftliche Bearbeitung von Übungsaufgaben. Klausur zum Gesamtmodul 120 benotet Stellenwert der Note für die Endnote 15/180 Tafel, PC und Internet für Lernhilfen duesseldorf.de/faecher/organische_chemie/studium F. A. Carey, R. J. Sundberg, Organische Chemie Ein weiterführendes Lehrbuch, VCH Weinheim F. A. Carey, R. J. Sundberg, Advanced Organic Chemistry Part A: Structure and Mechanisms, VCH Weinheim 2007 (5. Aufl.). M. B. Smith, J. March, March's Advanced Organic Chemistry, J. Wiley & Sons New York 2007 (6. Aufl.). R. Brückner, Reaktionsmechanismen, Spektrum, 2009 (3. Aufl., 2. korr. Nachdruck).H. Maskill, Structure and Reactivity in Organic Chemistry, Oxford University Press, Beyer Walter Lehrbuch der Organischen Chemie, Hirzel Verlag, 24. Auflage 2004 Habermehl Hammann Naturstoffchemie Eine Einführung, Springer 1992 E. Breitmaier Alkaloide Teubner Studienbücher Chemie, 1997 B. Fugmann Römpp Lexikon der Naturstoffe Thieme, 1997 Organisch Chemisches Synthesepraktikum (VOC P) Stand: : Pflicht ECTS Punkte Dauer Turnus Studiensemester Semester WiSe 3. Arbeits Präsenzzeit Gruppen 16

18 aufwand größe Organisch Chemisches Synthesepraktikum PExp Modulverantwortlicher Prof. Dr. Thomas J. J. Müller Beteiligte Dozenten Prof. Dr. T. J.J. Müller, Prof. Dr. M. Braun, PD Dr. K. Schaper, Dr. B. Mayer, Dr. S. Beutner deutsch Weitere Verwendbarkeit des Moduls Studiengang Sicherheit bei Planung, Durchführung, Auswertung und Dokumentation von Experimenten. Befähigung zur wissenschaftlichen Diskussion. Planung und Durchführung individuell vorgegebener Lehrbuchsynthesen, Nutzung analytischer Methoden zum Nachweis des Syntheseerfolges. Diskussion versuchsbezogener Themen mit den Praktikumsbetreuern. Erfolgreiche Teilnahme am Modul SAM bzw. der Nachweis von Kenntnissen, die dort vermittelt worden sind. Regelmäßige und aktive Teilnahme an Praktikum. Erfolgreiche Bearbeitung aller Praktikumsaufgaben. Erstellen von Protokollen. unbenotet Stellenwert der Note für die Endnote Tafel, PC und Internet für Lernhilfen und suche duesseldorf.de/faecher/organische_chemie/studium Heinz G. O. Becker, Werner Berger, Günter Domschke u. a., Organikum, Wiley VCH Weinheim, Reinhardt Brückner u.a. Praktikum Präparative Organische Chemie Organisch Chemisches Grundpraktikum, Spektrum Akademischer Verlag, S. Hünig u. a., Integriertes Organisch Chemisches Praktikum, Lehmanns Media Lob.de, Skriptum zum Praktikum Prinzipien der Makromolekularen Chemie (PMC) Stand: Studiengang: B.Sc. Chemie : Pflicht ECTS Punkte Dauer Turnus Studiensemester Semester WiSe 5. Prinzipien der Makromolekularen Chemie I V PMC Übungen Üb PMC Praktikum PExp Modulverantwortlicher Prof. Dr. Dr. h.c. Helmut Ritter Beteiligte Dozenten Prof. Dr. Dr. h.c. Helmut Ritter, Dr. Monir Tabatabai deutsch 17

19 Weitere Verwendbarkeit des Moduls Studiengang B. Sc. Wirtschaftschemie (anteilig) Pflicht B. Sc. Biochemie Wahl Grundverständnis über Herstellung und Eigenschaften von Polymeren in Lösungen und Feststoffen. Vorlesung: Grundlagen der Polymerchemie, Aufbau und Struktur von Polymeren, deren Eigenschaften und Charakterisierung, ionische und radikalische Polymerisationen, Polyadditionen, Polykondensationen, Emulsionspolymerisation, Suspensionspolymerisation und Copolymerisationsreaktion, Praktikum: Versuche zur radikalischen, anionischen und kationischen Polymerisation von Styrol, Methylstyrol; kinetische Untersuchungen, Polykondensation, PU Schaum Herstellung, Emulsionspolymerisation, Methoden zur Charakterisierung von Polymeren wie z. B. DSC, Molekulargewichtsbestimmung wie z. B. GPC, Bestimmung der Copolymerisationsparameter, Herstellung von Plexiglas, Vernetzung von ungesättigten Polyestern. In den Übungen werden die Themen der Vorlesung und des Praktikums vertieft. Erfolgreiche Teilnahme an den Modulen VOC P und GPC oder der Nachweis von Kenntnissen, die den dort vermittelten gleichwertig sind. Regelmäßige und aktive Teilnahme an Vorlesung, Übungen und Praktikum. Erstellen von Protokollen. Klausur zum Gesamtmodul 120 benotet Stellenwert der Note für die Endnote 10/180 Tafel, PC und Internet für Lernhilfen und suche duesseldorf.de/faecher/organische_chemie/oc2/ritter 1) D. Braun, H. Cherdron, M. Rehan, H. Ritter, B. Voit, Polymer Synthesis Theory and Practice, 4th Edition, 2004, Springer Verlag. 2) Hans Georg Elias, Makromoleküle, Band 1 4, Wiley VCH 3) George Odian, Principles of Polymerization, 3rd Edition, Wiley Interscience 4) Praktikumsskript Wahlpflichtmodule/Qualifizierungsmodule Großtechnische Prozesse in der organischen Chemie (QM MC) Stand: Studiengang: B.Sc. Chemie : Wahlpflicht ECTS Punkte Dauer Turnus Studiensemester Blockmodul 1. Semesterhälfte SoSe 6. Großtechnische Prozesse in der Organischen Chemie V QM MC Übungen Üb QM MC Praktikum PExp

20 Modulverantwortlicher Beteiligte Dozenten Weitere Verwendbarkeit des Moduls Prof. Dr. Dr. h.c. Helmut Ritter Prof. Dr. Dr. h.c. Helmut Ritter, Dr. Monir Tabatabai deutsch Studiengang B.Sc. Wirtschaftschemie (anteilig) Qualifizierung M. SC. Wirtschaftschemie Wahlpflicht Vertieftes Verständnis über Fragestellungen der Polymerchemie, Vorbereitung zum wissenschaftlichen Arbeiten Stammbaum der chemische Prozesse, von der Kohle bis zum Arzneimittel, C1 bis C8 Chemie und Folgeprodukte, Alfen und Alfol Prozesse C1: Phosgen, Formaldehyd, Methanol und chlorierte Methanol und Silikonchemie C2: Acetaldehyd, Essigsäure, Acetylenchemie, Ethylenoxid und Folgeprodukte. C3: Propylenoxid, Aceton und deren Folgeprodukte C4: Butadien C5: Isopren, Cyclopentadien C6: Cyclohexan, Benzol und Folgeprodukte wie z. B. Nylon, Perlon C7: Toluol und deren Folgeprodukte C8: Xylol Trennung und Oxidation zu Säurederivaten Erfolgreiche Teilnahme an den Modulen PMC und VOC Aktive und regelmäßige Teilnahme an Vorlesung, Übung und Forschungsarbeit in Arbeitsgruppe; Ausführliche Protokolle zur wissenschaftlichen Arbeit Mündliche Einzelprüfung benotet Stellenwert der Note für die Endnote 8/180 Tafel, PC und Internet für Lernhilfen und suche duesseldorf.de/faecher/organische_chemie/oc2/ritter K. Weissermel, H. J. Arpe, IndustiralOrganic Chemistry Angewandte Organische Chemie (AOC) Stand: : Wahlpflicht ECTS Punkte Dauer Turnus Studiensemester Blockmodul 1. Semesterhälfte SoSe 6. Syntheseplanung V AOC Übungen Üb AOC Praktikum PExp Modulverantwortlicher Prof. Dr. Thomas J. J. Müller Beteiligte Dozenten Dozenten der Organischen Chemie Weitere Verwendbarkeit des Moduls deutsch Studiengang B.Sc. Wirtschaftschemie (anteilig) Wahlpflicht M. Sc. Chemie Wahlpflicht Die Studierenden erwerben Kenntnisse und experimentelle Fertigkeiten über komplexere Reaktionssequenzen und deren 19

21 retrosynthetische Analyse, zur Syntheseplanung auch mit katalytischen Methoden und werden zur mechanistischen Diskussion befähigt. Somit werden sie zur Durchführung einer präparativ organisch ausgerichteten Bachelorarbeit befähigt. Vorlesung: Synthesestrategien, Retrosynthetische Analyse, Syntheseplanung, wichtige Transformationen von funktionellen Gruppen. Praktikum: Am Beispiel ausgewählter Laborsynthesen von interessanten und relevanten Verbindungen werden Stoffklassen und Funktionalitäten mit Reaktionstypen und Mechanismen verknüpft. Hierzu werden auch mehrstufige Reaktionssequenzen und Mikrowellen unterstütze Synthesen genutzt sowie die Möglichkeiten und Grenzen moderner analytischer Methoden bei der Identifizierung und Reinheitskontrolle der Syntheseprodukte aufgezeigt. Im Seminar zum Praktikum werden relevante Aspekte der im Praktikum durchgeführten Versuche diskutiert. Erfolgreiche Teilnahme an den Modulen VOC und VOC P Regelmäßige und aktive Teilnahme an Praktikum. Erfolgreiche Bearbeitung aller Praktikumsaufgaben. Erstellen von Versuchsprotokollen. Mündliche Einzelprüfung benotet Stellenwert der Note für die Endnote 8/180 Tafel, PC und Internet für Lernhilfen und suche duesseldorf.de/faecher/organische_chemie/studium S. Warren, Organische Retrosynthese, Teubner, 1997; S. Warren, P. Wyatt, Organic Synthesis The Disconnection Approach, Wiley, 2008; S. Warren, Workbook for Organic Synthesis, Wiley, 1982; F. A. Carey, R.J. Sundberg, Organische Chemie Ein weiterführendes Lehrbuch, VCH Weinheim, 1995, Kap. 26.; J. Fuhrhop, G. Penzlin, Organic Synthesis, VCH, Reinhardt Brückner u.a. Praktikum Präparative Organische Chemie Organischchemisches Fortgeschrittenenpraktikum, Spektrum Akademischer Verlag, Praktikumsskript. Module des Instituts für Physikalische Chemie Pflichtmodule Einführung in die Physikalische Chemie (PC0) Stand: : Pflicht ECTS Punkte Dauer Turnus Studiensemester Semester WiSe 1. Einführung in die Physikalische Chemie V PC0 Übungen Üb Modulverantwortlicher Prof. Dr. Karl Kleinermanns Beteiligte Dozenten Die Dozenten des Instituts für Physikalische Chemie Weitere Verwendbarkeit des Moduls deutsch Studiengang 20

22 Vermittlung der grundlegenden Zusammenhänge bei phys.chem. Prozessen durch Vorlesungsversuche mit Auswertung der gemessenen Zusammenhänge (Proportionalitäten) in Formelbeziehungen. Dann Formelrechnen mit Einheiten in den Übungen und Diskussion des Modellkonzeptes Einführung in die physikalische Chemie Von der Messung zur Formel und zum Modell, SI Einheiten. Kraft und Arbeit: Verschiedene Kräfte und ihre Felder, insbesondere Ladung und elektrisches Feld; Kraft und harmonische Bewegung, Welle, Druck und laminare Strömung, Arbeit. Energiefluss und umwandlung: Temperatur, Wärmekapazität und innere Energie, Energieübertragung und Wärmeleitung, Schmelzen und Sieden, Gasexpansion, Entropie. Moleküle, Atome, Kerne und Elektronen: Nachweis des Elektrons und Ladungsmessung, Nachweis des Atomkerns, Linienspektrum und Wasserstoffatom, Messung der Energieniveaus, Materiewellen (de Broglie). Elementarteilchen mit Spin: Nachweis des Elektronen und Kernspins und Messung ihrer Größe, Wechselwirkung mit äußerem Magnetfeld Geladene Teilchen: Galvanische Zelle und Elektrolysezelle, Redoxpotential, Elektronenenergie und Solvatationsenergie, Konzentrationsabhängigkeit des Redoxpotentiale. Spektroskopie: Dipol und Polarisierbarkeit, Lichtabsorption, H Linienspektrum, Rotations, Schwingungs, und Elektronenanregung in Molekülen. Anregung innerer Elektronen und Röntgenstrahlen. Zusammenfassung: Energetische Reihung der (intra)atomaren/ molekularen Bewegungen von NMR bis XUV Frequenzen, Übersicht über Spektroskopiearten und Frequenzspektrum. Physikalische Grundprinzipien und spezifische Informationen der jeweiligen Methode Allg. Hochschulreife Teilnahme an Vorlesung und Übungen. Fill Ins, Multiple Choice und Formelrechnen mit Einheiten in den Übungen. Klausur zum Gesamtmodul 60 Benotet Stellenwert der Note für die Endnote 4/180 Tafel, Projektor, Internet, Auswahl aus 22 Vorlesungsversuchen duesseldorf.de/faecher/physikalische_chemie Vorlesungsskript,15 Wissenschaftsfilme (Google: Scienceforum Düsseldorf). Mathematische Methoden in der Chemie I (MMC I) Stand: : Pflicht ECTS Punkte Dauer Turnus Studiensemester Semester WiSe 1. Präsenzzeit Mathematische Methoden in der Chemie I Gruppengröße V

23 MMC I Übungen Üb Modulverantwortlicher Prof. Dr. H. Bettermann Beteiligte Dozenten Prof. Dr. H. Bettermann Deutsch Weitere Verwendbarkeit Studiengang des Moduls B. Sc. Biochemie Pflicht Verständnis der grundlegenden mathematischen Konzepte zur Bearbeitung experimenteller und theoretischer Aufgaben zur Physikalischen Chemie Basiswissen: Rechnen mit Ungleichungen, Logarithmen, Exponentialfunktionen, trigonometrische Additionstheoreme, Begriff der Funktion u. Umkehrfunktion; Binomialkoeffizienten Zahlenfolgen, Reihen, Grenzwerte von Folgen und Reihen, Anwendung auf die Herleitung von und e, Grenzwerte von Funktionen einer reellen Veränderlichen, Stetigkeit, Differenzierbarkeit von Funktionen einer reellen Veränderlichen, Stetigkeit als Folge der Differenzierbarkeit, Ableitungsregeln, Newton Raphson Verfahren, Kurvendiskussion, l Hospitalsche Regeln, bestimmtes Integral stetiger Funktionen, Hauptsatz d. Differential und Integralrechnung, partielle Integration, Substitutionsregeln, Partialbruchzerlegung, Näherungsverfahren zur Berechnung bestimmter Integrale, uneigentliche Integrale, Taylorreihenentwicklung allg. Mathematikkenntnisse Teilnahme an Vorlesung und Übungen, Bearbeitung von Übungsaufgaben Klausur 120 Benotet Stellenwert der Note für die Endnote 5/180 Tafel, Nutzung von Computer Algebra Programmen (Mathcad) bettermann.de Zachmann, Mathematik für Chemiker, Wiley Papula, Mathematik für Chemiker, Enke Verlag Reinsch, Mathematik für Chemiker, Teubner Verlag Bronstein Semendjajew, Taschenbuch der Mathematik Mathematische Methoden in der Chemie II (MMC II) Stand: : Pflicht ECTS Punkte Dauer Turnus Studiensemester Semester SoSe 2. Mathematische Methoden in der Chemie II V MMC II Übungen Üb Modulverantwortlicher Prof. Dr. H. Bettermann Beteiligte Dozenten Prof. Dr. H. Bettermann Deutsch Weitere Verwendbarkeit Studiengang des Moduls B. Sc. Biochemie Pflicht 22

24 Verständnis der grundlegenden mathematischen Konzepte zur Bearbeitung experimenteller und theoretischer Aufgaben zur Physikalischen Chemie und Computerchemie Komplexe Zahlen, Eulersche Formel; Gaußsche Zahlenebene Fourierreihen; Fourier Transformation Vektoren, Vektorräume, Basen, Lineare Abbildungen, Matrizenrechnung, Basistransformationen, Skalarprodukt, Vektorprodukt, Spatprodukt, reziproke Räume, Lineare Gleichungssysteme und Determinantenrechnung; Gewöhnliche Differentialgleichungen 1. u. 2. Ordnung, Differentialgleichungen mit getrennten Variablen; Differentialrechnung für Funktionen mehrerer Veränderlicher, partielle Differentation, vollständiges Differential, Extrema; Fehlerrechnung, Regression, Kurvenintegrale, Bereichsintegrale; Kenntnis der von MMC I Teilnahme an Vorlesung und Übungen, Bearbeitung von Übungsaufgaben Klausur zum Gesamtmodul 120 Benotet Stellenwert der Note für die Endnote 5/180 Tafel, Nutzung von Computer Algebra Programmen (Mathcad) bettermann.de Zachmann, Mathematik für Chemiker, Wiley Papula, Mathematik für Chemiker, Enke Verlag Reinsch, Mathematik für Chemiker, Teubner Verlag Bronstein Semendjajew, Taschenbuch der Mathematik Grundlagen der Physikalischen Chemie (GPC) Stand: : Pflicht ECTS Punkte Dauer Turnus Studiensemester Semester SoSe 4. Präsenzzeit Gruppengröße PC I V PC II V GPC Übungen Üb Modulverantwortlicher Beteiligte Dozenten Weitere Verwendbarkeit des Moduls Prof. Dr. Karl Kleinermanns/Prof. Dr. C. Seidel Die Dozenten des Instituts für Physikalische Chemie im Wechsel deutsch (Fachwörter: englisch) Studiengang B. Sc. Biochemie Pflicht B. Sc. Wirtschaftschemie Pflicht Experimentelle und theoretische Bearbeitung der physikalischchemischen Grundlagen (Spektroskopie/ Thermodynamik/ Kinetik) Vorlesung PC I : Vom Atom zur kondensierten Materie 1. Motivation und historische Einleitung: Entdeckung der Elementarteilchen, Bestimmung von q/m und der Elementarladung, Anschauung zu Atomkern und Elektronenhülle. 2. Teilchen und Wellennatur von Materie und elektromagnetischer Strahlung: Compton Effekt, photoelektrischer Effekt, Impuls von Licht 23

25 quanten, Lichtbeugung, De Broglie Beziehung, Elektronenbeugung an Kristallen, Beugung am Einfachspalt, Heisenbergsche Unschärferelation. 3. Schrödinger Gleichung: Teilchen im Potentialkasten, der Tunneleffekt harmonischer und anharmonischer Oszillator, interne Rotation und starrer Rotator, Art und Zahl der Freiheitsgrade. 4. Wasserstoffatom mit empirischer Beschreibung, Bohrsches Atommodell und quantenmechanischer Behandlung. 5. Aufbau des Periodensystems und Atomspektren: Elektronenspin und Pauli Prinzip, Termsymbole, der Grundzustand von Atomen. 6. Intra und intermolekulare Bindungen: Kovalente Bindung, H 2 +, Born Oppenheimer Näherung, Hückelmodell, chemische Struktur von Molekülen, Hybridisierung und Bindungswinkel, Ionische und Metallische Bindung, Van der Waals Bindung, reales Gases, Wasserstoffbrückenbindung, Flüssigkeit. Übergang zum Festkörper, 7. Spektroskopie: Wechselwirkung von Materie mit elektromagnetischer Strahlung: permanentes Dipolmoment, Polarisierbarkeit. Nichtresonante Anregung: der Raman Effekt. Bohrsche Frequenzbedingung. Übergangswahrscheinlichkeiten. Rotations Schwingungs und elektronische Übergänge, das Franck Condon Prinzip. Verbotene Übergänge, Chromophore, 8. Qualitativ: Umgebungseffekte, Dynamik, Jablonski Diagramm, strahlungslose Prozesse, Fluoreszenz. Kasha Regel, energy gap rule Ausblick: Spektroskopische Methoden bei Makromolekülen. Vorlesung PC II: Thermodynamik und chemische Kinetik Thermodynamik: 1. Gasgesetze: Empirische Gasgesetze und das ideale Gase, reale Gase, kinetische Gastheorie, Boltzmann Gesetz, Molwärme und Freiheitsgrade, der Gleichverteilungssatz, Wärmeleitung, reales Gas, van der Waals Gleichung, der Joule Thompson Effekt. 2. Die drei Hauptsätze der Thermodynamik: Zustandsfunktionen (innere Energie, Enthalpie, Entropie, freie Energie/Enthalpie), Arbeit, Wärme, Kreisprozesse, Wirkungsgrad. 3. Energieformen, Energiegewinnung und Energierückgewinnung 4. Phasengleichgewichte: Ein Stoff Phasengleichgewichte, Zustandsdiagramme, chemisches Potential, Aktivitäten, Mischphasenthermodynamik. 5. Chemische Reaktionsthermodynamik: Massenwirkungsgesetz, Nernstsche Gleichung, Gleichgewichtselektrochemie. Kinetik: 1. Formale Kinetik: Reaktionsgeschwindigkeit und Geschwindigkeitsgleichung, grundlegende Messmethoden, Reaktionen erster, zweiter und dritter Ordnung. 2. Komplexere Reaktionsmechanismen, Quasistationarität. Katalyse, Biokatalyse, Michaelis Menten Kinetik, fortgeschrittene Messmethoden 2. Temperaturabhängigkeit der Geschwindigkeitskonstanten: Arrhenius Stoßtheorie, Theorie diffusionskontrollierter Reaktionen. Übungen Vertiefende Rechenübungen zu den Themen der zwei Vorlesungen. 24

26 Gestellte Aufgaben werden selbständig bearbeitet und abgegeben. Die Übungsaufgaben werden gemeinsam mit der Darstellung der Lösungswege besprochen. Erfolgreiche Teilnahme an den Modulen Mathematische Methoden in der Chemie I u. PC0 oder äquivalente. Aktive und regelmäßige Teilnahme an den Vorlesungen und besonders an den Übungen (Teilnehmerliste, Abgabe der bearbeiteten Übungsaufgaben). Klausur zum Gesamtmodul 120 benotet Stellenwert der Note für die Endnote 10/180 Tageslichtprojektor, Powerpoint, Tafel, Videos, Demonstrationsexperimente. duesseldorf.de/faecher/physikalische_chemie reiche Materialien (Videokurse, multimediales Lehrmaterial im Internet angeboten, EDV unterstütztes Physikalisch Chemisches Praktikum). Wissenschaftsfilme (Google: Science Forum Düsseldorf). Fachbücher: P.W. Atkins, "Physikalische Chemie", Wiley VCH P.W. Atkins, "Molecular Quantum Mechanics", Oxford University Press G. Wedler, "Lehrbuch der Physikalischen Chemie", Verlag Chemie W.J. Moore, D.O. Hummel, "Physikalische Chemie", W. de Gryter G.M. Barrow,G.W. Herzog, "Physikalische Chemie I III", Vieweg H. Kuhn, H. D. Försterling, "Principles of Physical Chemistry", Wiley. Praktikum Grundlagen der Physikalischen Chemie (GPC P) Stand: : Pflicht ECTS Punkte Dauer Turnus Studiensemester Semester SoSe 4. GPC Praktikum mit Seminar PExp Modulverantwortlicher Prof. Dr. Karl Kleinermanns/Prof. Dr. C. Seidel Beteiligte Dozenten Die Dozenten des Instituts für Physikalische Chemie im Wechsel Weitere Verwendbarkeit des Moduls deutsch (Fachwörter: englisch) Studiengang B. Sc. Biochemie Pflicht B. Sc. Wirtschaftschemie Pflicht Experimentelle und theoretische Bearbeitung der physikalischchemischer Grundlagen (Spektroskopie/ Thermodynamik/ Kinetik), Präsentation von Ergebnissen. 1. Simulation von formalen Gesetzen zu den Themen der Vorlesung mit dem Programm MathCAD experimentelle Übungen am PC. 2. Experimentelle Übungen zur Spektroskopie, Thermodynamik und Kinetik. 7 ausgewählte Versuche aus einem Pool von Versuchen. Beispielhaft Versuche wie: UV Spektroskopie Atom Absorptionsspektroskopie IR Spektroskopie 25

27 Ramanspektoskopie Massenspektrometrie Druckmessung Kinetik der Hydrolyse von Malachitgrün Temperaturabhängigkeit der Molwärme Lösungsenthalpie Verbrennungsenthalpie Dissoziationskonstante sowie weitere Versuche, die sich eng an den Stoff der Vorlesung anlehnen. Erfolgreiche Teilnahme an den Modulen Mathematische Methoden in der Chemie I (MMC I) u. PC0 oder äquivalente. Aktive und regelmäßige Teilnahme am Praktikum: vor Versuchsbeginn Kolloquium zum Experiment, Seminarvortrag, Anfertigung von Protokollen, die testiert werden. unbenotet Stellenwert der Note für die Endnote Versuchsanordungen duesseldorf.de/faecher/physikalische_chemie BMBF gefördertes Projekt Scienceforum "Materialien zur Fortbildung und Ausbildung in Chemie und Physik" ( reiche Materialien (Videokurse, multimediales Lehrmaterial im Internet angeboten, EDV unterstütztes Physikalisch Chemisches Praktikum). Das Institut für Physikalische Chemie ist Teilnehmer am Programm "Notebook University". W LAN mit Hot Spots ist in beiden Instituten installiert. Fachbücher: P.W. Atkins, "Physikalische Chemie", Wiley VCH P.W. Atkins, "Molecular Quantum Mechanics", Oxford University Press G. Wedler, "Lehrbuch der Physikalischen Chemie", Verlag Chemie W.J. Moore, D.O. Hummel, "Physikalische Chemie", W. de Gryter G.M. Barrow,G.W. Herzog, "Physikalische Chemie I III", Vieweg H. Kuhn, H. D. Försterling, "Principles of Physical Chemistry", Wiley. Fortgeschrittene Physikalische Chemie (FPC) Stand: : Pflicht ECTS Punkte Dauer Turnus Studiensemester Semester WiSe 5. Präsenzzeit Gruppengröße Fortgeschrittene Physikalische Chemie V FPC Übungen Üb FPC Praktikum mit Seminar PExp Modulverantwortlicher Prof. Dr. Karl Kleinermanns/ Prof. Dr. C. Seidel Beteiligte Dozenten Die Dozenten des Instituts für Physikalische Chemie im Wechsel Deutsch Weitere Verwendbarkeit Studiengang des Moduls B. Sc. Wirtschaftschemie (anteilig) Pflicht Vertiefung der Grundlagen: Die Besprechung von kondensierter Materie und Grenzflächen beinhaltet auch eine Einführung in die Elektrochemie und in Transportprozesse. Diese Lehrinhalte sollen auf 26