Versuch Nr

Inhalt der Antestate
Versuch Nr. 1: Relaxationskinetik
Was ist Relaxation? Welche Störungsmethoden gibt es? Welche Zustandsgrößen werden verändert? Was wird detektiert? Was für Diagramme werden aufgenommen/gebraucht? Wie sehen sie aus? Aufstellung der Relaxationsgleichung mit Herleitung für eine Reaktion
A + B → C (Gleichgewichtsreaktion! Näherung?). Wie werden die Geschwindigkeitskonstanten daraus bestimmt? Grenzfälle der Relaxation? Punkt 3.3 im Praktikumsskript. Herleitung des „ Γ “ für A + B → C (Gleichgewichtsreaktion!). Welche Aufgaben werden bearbeitet? (wissen was gemacht wird und was bestimmt wird!) Prinzipieller Aufbau der Apparatur.
(erklären können was überhaupt benutzt/gemacht wird)
Versuch Nr. 2: IR-Spektroskopie
Theoretischer Teil: Hamiltonfunktion, Hamiltonoperator, Hamiltonmatrix; eindimensionaler
harmonischer Oszillator; n-dimensionaler harmonischer Oszillator; Normalkoordinaten, Normalschwingungen; Born-Oppenheimer-Näherung; Potentialhyperfläche; Hessematrix, Innere
Koordinaten, Wilson-FG-Matrix-Methode; Matrixeigenwertproblem; Intensitäten, Übergangsmomente; Auswahlregeln
Apparativer Teil: Energie, Wellenzahl, Wellenlänge; Transmission, Extinktion, Absorbanz;
Lambert-Beersches Gesetz; Aufbau und Funktionsweise von Fourier-Transform Infrarotspektrometern; Probenpräparation; Gruppenfrequenzen
Versuch 3: Zustandsdiagramm eines realen Gases
Ideales und reales Gas, Zustandsgleichungen nach Van-der-Waals und Kamerling Onnes, p-V
Diagramm eines realen Gases, p-T Diagramm eines realen Gases, Kritischer Punkt, MaxwellKriterium, Modelle für die Wechselwirkungsenergie zwischen Gasteilchen (harte Kugeln,
Sutherland, Lennard-Jones), Kritische Exponenten, Beziehung von Clausius-Clapeyron
Versuch 4: Dipolmoment
Was ist ein elektrischer Dipol, ein elektrisches Dipolmoment? Permanente und induzierte Dipolmomente, elektrisches Feld eines Plattenkondensators im Vakuum, Polarisation, Dielektrische Verschiebung, Debye-Gleichung, Clausius-Mossotti-Gleichung, Lorentz-Lorenz-Gleichung, wie funktioniert eine Mikrowelle? Auswertungsverfahren nach Guggenheim und Hederstrand et al. (stichwortartig)
1
Versuch Nr. 5: UV-Spektroskopie
Gruppentheorie: Symmetrieoperationen, Symmetrieelemente; Definition und Eigenschaften
von Gruppen; Matrixdarstellung von Symmetrieoperationen; Charaktertafeln; Punktgruppen;
reduzible und irreduzible Darstellung; direktes Produkt; Zerlegungssatz; Anwendung auf die
Spektroskopie;
Grundbegriffe der UV-Spektroskopie: Definition von Intensität; Lambert-Beer Gesetz; Herkunft, Eigenschaften und Bedeutung des Übergangsmoments; Auswahlregeln und deren Aufhebung; Oszillatorstärke; Einsteinkoeffizienten; elektromagnetisches Spektrum; spektroskopische Größen und deren Einheiten; Franck-Condon-Prinzip; Born-Oppenheimer-Näherung;
Linienverbreiterungsmechanismen; Emission und strahlungslose Desaktivierung; JablonskiDiagramm; Lebensdauer von angeregten Zuständen; Stokesshift; Aufbau eines UV-VISSpektrometers; Polarisationsspektroskopie
UV-VIS- Spektren der Aromaten: Nomenklatur der Übergänge nach Platt; Bandenlagen, Bandenform und Bandenintensität; MO-LCAO an π - Systemen
Versuch Nr. 6: Phänomenologie der Schmelzgleichgewichte binärer Mischungen
Arten von Phasendiagrammen, besondere Zustände, thermodynamische Bedingungen für Phasengleichgewicht und Grundlagen der Doppeltangentenmethode, Stabilität von Phasen, Phasenregel, detaillierte Erläuterung des verwendeten Modells der regulären Mischung, ideale
Mischungsentropie, Mischbarkeit und molekulare Wechselwirkungen
Versuch 7: Diffusion
1. + 2. Ficksches Gesetz: was sagen diese Gleichungen über die Zeitentwicklung eines Konzentrationsgradienten? Wie kommt man vom ersten zum zweiten Fickschen Gesetz? Wie beobachtet man im Versuch den Konzentrationsgradienten? Typische Werte (Größenordnung)
von Diffusionskoeffizienten in Flüssigkeiten?
Versuch Nr. 8: Dynamische Differenz Thermoanalyse
Hauptsätze der Thermodynamik; Theorie der Molwärme; Umwandlungen 1. und 2. Ordnung;
Ordnungszustände in Polymeren: Der Glaszustand, Modelle für teilkristalline Polymere, der
flüssigkristalline Zustand, Polymerschmelze, Polymerlösungen, mehrphasige makromole-kulare Systeme; Schmelz- und Kristallisationsvorgänge in Polymeren; Aufbau der Kalorimeter
nach dem DDWK- und DDLK-Prinzip
Versuch Nr.9:Thermodynamische Funktion von Jod im gasförmigen und festen Zustand
Grundlagen und Näherungen beim Einstein-Modell und beim Debye-Modell für Festkörper,
Grenzverhalten der Modelle, Berechnung thermodynamischer Größen aus Zustandssummen,
harmonischer und anharmonischer Oszillator, Morsepotential, Rotations-Schwingungs-spektrum, Auswahlregeln
Versuch Nr. 10: Fluoreszenzumwandlung
Lambert Beer’sche Gesetz, Anregung von Elektronen, Elektronenübergänge, Potentialkurven
(Morse, Lennnard-Jones), Frank-Condon Prinzip, Fluoreszenz, Phosphoreszenz, Dissoziation,
Prädissoziation, Laser
2
Versuch Nr. 11: NMR-Spektroskopie
Kernspin I, Kernmagnetismus und gyromagnetisches Verhältnis γ; Kernresonanz, Spin-Quantenzahl I, Magnetquantenzahl m, Resonanzfrequenz ω0; Boltzmann-Verteilung; thermisches
Gleichgewicht, Nettomagnetisierung M vs. magnetische Momente (µ) der einzelnen Spins;
Spin-Spin-Kopplung, dipolare Kopplung vs. skalare Kopplung; Dacheffekt und strong coupling, magic angle, magnetischer Dipol, Entkopplung; chemische Verschiebung δ, resonance
offset Ω, residual field ∆B0, Abschirmung / Entschirmung, ppm, Signalaufspaltung; probe, receiver, RF transmitter; transmitter frequency ωrf; shim, lock, Auflösung, Anforderungen an
das Magnetfeld (B0), Signal-Rausch-Verhältnis (S/N), spectral width (SW); rotating frame,
laboratory frame, vector model, Präzession; flip angle, nutation frequency, pulse length;
longitudinale Relaxation, transversale Relaxation, Linienbreite; Spinrelaxation, lifetime
broadening, NMR-Zeitskala, rotational correlation time τc, T1 und T2; CW-Technik vs. Pulstechnik, Fourier-Transformation, FID, Pulssequenz; Inversion Recovery, free precession, spin
echo.
Versuch 12: Gummielastizität
Charakteristika elastischer Materialien (was ist Spannung, was ist Dehnung? Spannungs-Dehnungs-Diagramm (Hysterese); Hook’sches Gesetz; worauf sind Dehnbarkeit und Elastizität
bei elastischen Materialien zurückzuführen? Beschreibung mittels thermodynamischer Zustandsfunktion). Nur qualitativ: wie verändert sich die Temperatur bei Dehnung einer elastischen Probe (thermo-elastische Inversion); wie ändert sich die Entropie eines gummielastischen Körpers bei Dehnung? Wie kann man das anschaulich verstehen?
Versuch 13: Statistische Kugelspiele, Poisson Verteilung
Gauss-Verteilung, „random walk“, Binomial-Verteilung, Poisson-Verteilung, χ²-Test, Zerfallsreaktionen, Brownsche Bewegung
„Praktikum der Physik“ von W. Walcher, „Lehrbuch zur Theoretischen Physik 4. Statistische
Physik.“ von T. Fließbach, „Statistische Mechanik“ (Springer-Lehrbuch) von F. Schwabl,
ATKINS, „Mathematik für Ingenieure und Naturwissenschaftler Band 3. Vektoranalysis,
Wahrscheinlichkeitsrechnung, Mathematische Statistik, Fehler- und Ausgleichsrechnung“ von
L. Papula
3