RUHR-UNIVERSITÄT BOCHUM

RUHR-UNIVERSITÄT BOCHUM
Fakultät für Chemie
Titel der Lehreinheit (LE)
Bezeichnung der LE
Anorganische Chemie I
180 201
180 202
LE-Kreditpunkte
2
Fachsemester
Semester
SWS
1
3
Dauer
Dozenten
M. Drieß, M. Lieb
Prüfer
M. Drieß, M. Lieb
Studiengänge
4
Pflicht-LE für:
B.Sc. in Chemie
Freiwillige LE für:
Zielsetzungen
Nach Ende dieses Moduls soll der/die Student/Studentin über ein solides Grundwissen
bezüglich Struktur-Eigenschaftsbeziehungen bei Hauptgruppenelementen und deren
Basisstoffklassen verfügen.
Themenverzeichnis
1. Das dreidimensionale Periodensystem
2. Vorkommen, Herstellung und Strukturmerkmale der s- und p-Blockelemente
3. Element-Wasserstoffverbindungen
4. Element-Halogenide
5. Element-Oxide, Oxohalogenide und Oxosäuren;
6. Element-Stickstoffverbindungen
7. Grundlagen der elementorganischen Chemie/Metallorganische Chemie
Lehrmethoden:
Vorlesungen
13 X 2 Stunden
Übungen
13 X 1 Stunde
Überprüfung des Lernfortschritts
Aktive Teilnahme an Vorlesungen und Übungen
Leistungskontrolle
Zweistündige Klausur am Ende des 2. Semesters (100%)
Zusammenfassung der Lehrgegenstände
1 Das dreidimensionale Periodensystem; spektroskopische Elektronegativität, Klassifizierung
der Elemente: Metalle – Halbmetalle – Nichtmetalle
2 Vorkommen, Herstellung und Strukturmerkmale der s- und p-Blockelemente; Homologie
der Elemente am Beispiel ausgewählter Metalle, Halbmetalle und Nichtmetalle; StrukturEigenschaftsbeziehungen; Graphiteinlagerungsverbindungen; Vom Nichtmetall zum Metall
durch Modifikationswechsel; Pseudoelemente und das Zintl-Klemm-Busmann Konzept
3 Element-Wasserstoffverbindungen: Klassifizierung von Verbindungstypen: protische,
hydridische und metallische Wasserstoffverbindungen; Synthesen, Strukturen und Reaktivität,
technologische Bedeutung und aktuelle Entwicklungen von Wasserstoffspeicherverbindungen
4 Element-Halogenide; Klassifizierung nach Strukturtypen: ionische, molekulare und polymere
Halogenverbindungen; allgemeine Synthesemethoden und wesentliche Reaktivitätsprofile am
Beispiel der homologen Paare BX3/AlX 3, CX4/SiX4, NX3, NF5/PX3, PX5 OX2/SX2, SX4, SX6 und
Xenonhalogenide; Hypervalente Verbindungen und die Edelgasregel
5 Element-Oxide, Oxohalogenide und Oxosäuren; Klassifizieren der Oxide nach deren
Reaktivität gegenüber Wasser: saure, basische und amphotere Oxide; Klassifizierung nach
Strukturtypen: salzartige, molekulare und Festkörper-Oxide (Al2O3, SiO2); Synthesemethoden
für Nichtmetalloxide und -oxohalogenide; Von der Oxosäure zum Anhydrid und
Pseudoanhydrid; Peroxide, Hyperoxide und Ozonide
6 Element-Stickstoffverbindungen; Synthesen, Strukturen und Reaktivität von Nitriden und
Aziden; Dense High Energy Materials; Borazine und Phosphazene als Bausteine für
Anorganische Polymere
7 Hauptgruppenmetallorganische Verbindungen; Synthese von ausgewählten, einfachen
Organolithium- und Grignardverbindungen, Cyclopentadienid-Metall-Sandwichverbindungen;
Synthesepotenzial und Anwendungen als starke Brönsted-Basen und nucleophile
Übertragungsreagenzien
RUHR-UNIVERSITÄT BOCHUM
Fakultät für Chemie
Titel der Lehreinheit (LE)
Bezeichnung der LE
Fachsemester
Anorganisch-chemisches Grundpraktikum
180 253
180 254
LE-Kreditpunkte
2
Dauer
9
Semester
SWS
1
12
Dozenten
M. Driess, R. Fischer, M. Epple, M. Lieb
Prüfer
M. Driess, R. Fischer, M. Epple, M. Lieb
Pflicht-LE für:
B.Sc. in Chemie
Freiwillige LE für:
Studiengänge
Zielsetzungen
Nach Ende dieses Moduls soll der/die Student/Studentin die apparativen, theoretischen und
handwerklichen Grundlagen der anorganischen Synthesechemie besitzen, einschließlich
konkreter Kenntnisse über den Umgang mit Chemischen Datenbanken, Gefahrstoffen und
einer propädeutischen Heranführung an moderne analytische Methoden (Spektroskopie,
Diffraktometrie, Kalorimetrie) zur Charakterisierung der hergestellten Stoffe.
Themenverzeichnis
Elementdarstellung (reduktiv, oxidativ); Elementwasserstoffverbindungen; Chemie der
Hauptgruppen: Nitride, Oxide, Peroxide, Halogenide; Komplexe Salze der Haupt- und
Nebengruppenelemente; Werner`sche Chemie in wäßrigem Milieu; Chemie in nichtwäßrigen
Lösemitteln; Ligandenaustauschreaktionen; Chemie der Elemente in hohen Oxidationsstufen;
Nicht-Werner`sche Komplexe: Metallcarbonyle, Metall-Metall-Bindungen und Katalyse;
Einlagerungsverbindungen; Recyclingversuche
Seminare
Lehrmethoden:
Praktika
4 Stunden Einführung in chem. Datenbanken,
Sicherheitsbelehrung
15 x 7 Stunden
Praktikumsskript zur Vorbereitung
Informationen/Aufgaben von der Homepage der
Anorg. Chemie abrufbar
Überprüfung des Lernfortschritts
Antestate, Teilnahme an Seminaren
Durchführung der Versuche
Leistungskontrolle
Erfolgreiches Antestat vor jedem Versuch,
Sicherheitstestat vor Versuchsbeginn
Die erfolgreiche Anfertigung von schriftlichen Berichten
über 15 Präparate
Zusammenfassung der Lehrgegenstände
Die Antestate dienen zur Auffrischung und versuchsspezifischen Konkretisierung der schon in
den Lehreinheiten Allgemeine Chemie und Anorganische Chemie I (1. Studienjahr) behandelten
theoretischen Aspekte der Praktikumsversuche.
Sicherheitsaspekte: Vor jedem Versuch findet ein Sicherheitstestat statt, im dem die Themen
Gefahrstoffe, Arbeitssicherheit und Entsorgung im Sinne einer Betriebsanweisung erarbeitet
werden.
Elementdarstellung:
a) reduktiv Darstellung von Blei, Kobalt aus Kobaltoxalat.
b) oxidativ: Darstellung von Brom aus Kaliumbromid sowie von elementarem Lithium durch
Schmelzflusselektrolyse.
Elementwasserstoffverbindungen: Darstellung von Hydraziniumsulfat sowie des
Trimethylamin-Boran- Addukts.
Chemie der Hauptgruppen: Nitride, Oxide, Peroxide, Halogenide
Hochtemperatursynthese von Bornitrid, Darstellung von Lithiumperoxid, Iodtrichlorid.
Komplexe Salze der Haupt- und Nebengruppenelemente; Werner`sche Chemie in
wäßrigem Milieu: Darstellung von Kaliumaluminiumsulfat-12-hydrat (Alaun), Iodsäure,
Kaliumdithionat, Nitrosylhydrogensulfat und Triammin-cobalt(III)-dichloro-aqua-chlorid.
Synthesechemie in nichtwäßrigen Lösemitteln: NH3 als Solvenz zur Synthese
hydrolyseempfindlicher Systeme wie Na 2Te oder Na 2Se, Darstellung von Zinntetraiodid.
Biomaterialien: Herstellung von amorphen Calciumphosphat.
Ligandenaustauschreaktionen: Darstellung eines anorganischen Esters,
Tetraethylorthokieselsäureester sowie von Thionylchlorid und Phosphoroxidchlorid. Vom NH4BF4
zum wasserfreien NiF2.
Chemie der Elemente in hohen Oxidationsstufen: Natrium-tetrathioantimonat-9-hydrat,
Molybdänblau und Polyoxometallate, Darstellung eines Riesenradanions des MO154-Typs,
Tetrapyridin-Silber(II)-persulfat, Natrium-tetraoxo-bismutat, Kaliumnitroso-disulfonat.
Nicht-Werner`sche Komplexe: Metallcarbonyle, Metall-Metall-Bindungen,
Sandwichverbindungen und Katalyse: Darstellung von Tri-ruthenium-dodeca-carbonyl sowie
Nickelocen oder Ferrocen.
Einlagerungsverbindungen: Kaliumgraphit.
Recyclingversuche: Recycling von Iod aus seinen Verbindungen, Darstellung von Wasserglas.
Virtuelles Präparat: Vorstellung von chem. Datenbanken, Nutzung von Inter- und Intranet zur
Syntheseplanung und Arbeitssicherheit, Katalogisieren von Gefahrstoffen;
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Fakultät für Chemie
Titel der Lehreinheit (LE)
Bezeichnung der LE
Fachsemester
Dozenten
Prüfer
Studiengänge
Organische Chemie I
Nr. des
Vorl.-Verzeichnisses
LE-Kreditpunkte
2
Dauer
6
Semester
1
SWS
4
G. Dyker, M. Feigel, D. Hasselmann, W. Sander, G. von
Kiedrowski
G. Dyker, M. Feigel, D. Hasselmann, W. Sander, G. von
Kiedrowski
Pflicht-LE für:
B.Sc. in Chemie
B.Sc. in Bioc hemie
Freiwillige LE für:
Zielsetzungen
Dieses Modul soll den/die Studenten/Studentin in das Basiswissen der Organischen Chemie
einführen.
Themenverzeichnis
Struktur und Bindungen organischer Moleküle; Übersicht über funktionelle Gruppen,
Stoffklassen und Naturstoffe; Herstellung, Eigenschaften und grundlegende Reaktionen von
Alkanen, Halogenalkanen, Alkoholen, Alkenen und Alkinen;
Einführung in spektroskopische Methoden
Lehrmethoden:
Vorlesungen
Übungen
13 x 3 Stunden
13 x 1 Stunde
Überprüfung des Lernfortschritts
Aktive Teilnahme an Vorlesungen
Leistungskontrolle
Zweistündige Klausur am Ende des 2. Semesters
(100%)
Zusammenfassung der Lehrgegenstände
Struktur und Bindungen organischer Moleküle
Atomorbitale, Molekülorbitale, Hybridisierung, Kovalente Bindungen, Polarität,
Resonanzformeln
Übersicht über funktionelle Gruppen, Stoffklassen und Naturstoffe
Sauerstoff-, Stickstoff-, Phosphor- und Schwefel-haltige funktionelle Gruppen und ihre
Kombinationen in Naturstoffen wie Terpene, Alkaloide, Aminosäuren, Peptide, Zucker und
Nucleinsäuren
Eigenschaften und Reaktionen von Alkanen und Halogenalkanen
Nomenklatur, Konstitution, Konformation, Pyrolyse, Radikale, Radikalische Halogenierung,
Cycloalkane, Stereoisomerie, Chiralität, Nukleophile Substitution, Eliminierung
Eigenschaften, Herstellung und Reaktionen von Alkoholen
Acidität und Basizität, Ether, Schwefelanaloga, Redoxbeziehungen zwischen Alkoholen und
Carbonylverbindungen
Eigenschaften, Herstellung und Reaktionen von Alkenen und Alkinen
Additionsreaktionen, konjugierte Systeme, Polymerisation, grenzorbitalkontrollierte Reaktionen
Spektroskopie
Einführung in IR-, UV- und NMR-Spektroskopie, Massenspektren
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Fakultät für Chemie
Titel der Lehreinheit (LE)
Bezeichnung der LE
Fachsemester
Analytische Chemie I
180204
180205
LE-Kreditpunkte
2
Dauer
Dozenten
W. Schuhmann, P. Zinn
Prüfer
W. Schuhmann, P. Zinn
4
Semester
SWS
1
3
Pflicht-LE für:
B.Sc. in Chemie
B.Sc. in Biochemie
Freiwillige LE für:
B.Sc. in Geowissenschaften
Studiengänge
Zielsetzungen
Nach Ende dieses Moduls soll der/die Student/Studentin ein umfassendes Verständnis über
die Theorie und Praxis der wichtigsten Methoden der Gravimetrie und der Volumetrie besitzen.
Die Berechnung von Analysenergebnissen aus den Messwerten soll sicher beherrscht werden.
Themenverzeichnis
Der analytische Prozess, statistische Bewertung, stöchiometrisches Rechnen;
Gravimetrie: Fällungsreaktionen, Löslichkeit, Einzelbestimmungen, Aktivitätskoeffizienten;
Volumetrie: Neutralisationsanalysen, Fällungstitrationen, Redoxtitrationen, Komplexometrie;
Lehrmethoden:
Vorlesungen
12 x 2 Stunden
Vorlesungsmanuskript ist via Internet zum
vertiefenden Selbststudium verfügbar.
Übungen
12 x 1 Stunde
Aufgabensammlung mit Ergebnissen sowie
exemplarische Lösungswege und interaktive
Simulationsprogramme sind über Internet abrufbar.
Überprüfung des Lernfortschritts
Aktive Teilnahme an Vorlesungen und Übungen.
Aufgabenlösungen, Lösungswege und Simulationsprogramme können zur Selbstkontrolle verwendet
werden.
Leistungskontrolle
Zweistündige Klausur am Ende des 2. Semesters
(100%)
Zusammenfassung der Lehrgegenstände
Der analytische Prozess
Probennahme und -vorbereitung, Messung, Auswertung und Fehlerschätzung.
Chemisches Gleichgewicht
Konzentrationsangaben, Aktivitäten, Säure-Base-Gleichgewicht, Pufferlösungen, pH-Wert,
Fällungsreaktionen, Löslichkeitsprodukt, Faktoren die die Löslichkeit beeinflussen.
Gravimetrie
Kristallwachstum, Sulfatfällung, Chloridfällung, Phosphatfällung, Hydrolysentrennung,
Fällungsreagenzien.
Neutralisationsanalysen
Titrationskurven, starke und schwache Säuren/Basen, Mehrwertige Protolyte, Säure-BasenIndikatoren, Alkimetrie, Acidimetrie, Substitutionstitrationen, Titration nach Ionenaustausch,
Kjeldahl-Aufschluss.
Fällungstitrationen
Titrationskurven, Cyanid nach Liebig, Chlorid nach Mohr, Silber nach Volhard,
Adsorptionsindikatoren.
Redoxtitrationen
Spannungsreihe, Berechnung von Gleichgewichtskonstanten, pH-Abhängigkeit, Luther’sche
Regel, Potentialdiagramme, Manganometrie, Dichromatometrie, Bromatometrie, Cerimetrie,
Iodimetrie, Iodometrie.
Komplexometrie
Komplexbildner, Chelate, EDTA-Titrationen, Indikatoren.
Stöchiometrisches Rechnen
Verdünnungsrechnung; Verwendung stöchiometrischer Faktoren bei Fällungsanalysen;
Berechnung indirekter Analysen; Konzentrationsberechnung im Fällungsgleichgewicht, in
wässriger Lösung, bei gleichionigem Zusatz, bei fremdionigem Zusatz unter Berücksichtigung der
Aktivitätskoeffizienten, bei pH-Abhängigkeit, bei Komplexbildung; Stöchiometrie und
Stoffmengenequivalente bei Titrationsanalysen; pH-Wert und Titrationskurvenberechnung; pHWerte von Puffersystemen; Verlaufskurvenberchnung von Fällungstitrationen; Nernst’sche
Gleichung und Redoxtitrationen;
RUHR-UNIVERSITÄT BOCHUM
Fakultät für Chemie
Titel der Lehreinheit (LE)
Mathematische Methoden in der Chemie
Nr. des
Bezeichnung der LE Vorl.-Verzeichnisses
Fachsemester
LE-Kreditpunkte
2
Dauer
Dozenten
Semester
SWS
1
3
Ch. Wöll
Prüfer
Studiengänge
4
Ch. Wöll, N.N.
Pflicht-LE für:
B.Sc. in Chemie
Freiwillige LE für:
Zielsetzungen
Die Teilnehmer sollen in die Lage versetzt werden, wichtige mathematische Methoden aus der
Differentialrechnung mit Funktionen mehrerer Variablen, der Theorie der
Differentialgleichungen, der Fourieranalyse, sowie der mathematischen Statistik auf chemische
Probleme anzuwenden.
Themenverzeichnis
Differentialrechnung für Funktionen mehrerer Variablen, Differentialgleichungen (einschließlich
einiger in der Chemie wichtiger partieller Differentialgleichungen), Verteilungen, Fourieranalyse
Lehrmethoden:
Vorlesungen
12 x 2 Stunden
Übungen
12 x 1 Stunde
Überprüfung des Lernfortschritts
Aktive Teilnahme an Vorlesungen und Übungen,
Korrektur der zu lösenden Hausaufgaben
Leistungskontrolle
zweistündige Klausur am Ende des
2. Semesters (100 %)
Zusammenfassung der Lehrgegenstände
Differentialrechnung für Funktionen mehrerer Variablen
partielle Ableitungen (auch von impliziten Funktionen), totales Differential, Zustandsfunktionen,
Satz von Schwartz, Regeln für partielle Ableitungen, Kurvenintegrale, Bereichsintegrale,
Beispiele aus der Thermodynamik.
Differentialgleichungen
homogene Differentialgleichungen: lineare Differentialgleichungen erster und zweiter Ordnung,
Lösungsmethoden, Beispiele aus der Chemie
inhomogene Differentialgleichung erster Ordnung
partielle Differentialgleichungen: Diffusions-/Wärmeleitungsgleichung, Wellengleichung,
Schrödinger-Gleichung (Grundlagen), freier Rotator
Fourieranalyse
Fourierreihen in realer und komplexer Darstellung, Fourierintegale, Delta-Funktion
Fouriertransformation, Laplace-Transformation
Verteilungen
diskrete und kontinuierliche Verteilungen, Mittelwerte, Binomialverteilung, Gauß'sche
Normalverteilung, Poisson-Verteilung, Beispiele für Verteilungen in der Chemie,
Fehler- und Ausgleichsrechnung, Fehlerfortpflanzung
RUHR-UNIVERSITÄT BOCHUM
Fakultät für Chemie
Titel der Lehreinheit (LE)
Physik II
Nr. des
Bezeichnung der LE Vorl.-Verzeichnisses
Fachsemester
LE-Kreditpunkte
2
Dauer
Dozenten
U. Köhler, J. Pelzl
Prüfer
U. Köhler, J. Pelzl
Studiengänge
6
Semester
SWS
1
4
Pflicht-LE für:
B.Sc. in Chemie
B.Sc. in Biochemie
Freiwillige LE für:
Zielsetzungen
Einführung in die Grundprinzipien der klassischen Physik durch Vortrag und durch Vorführung
von Experimenten und kurze Einführung in die Quantenphysik.
Themenverzeichnis
Elektrizitätslehre (Elektrostatik, Elektrodynamik, Magnetostatik) und Optik (Strahlenoptik,
Wellenoptik, Quantenoptik)
Lehrmethoden:
Vorlesungen
13 x 4 Stunden
Übungen
13 x 1 Stunde
Überprüfung des Lernfortschritts
Aktive Teilnahme an Vorlesungen und Übungen
Leistungskontrolle
2-stündige Klausur am Ende des
2. Semesters (100 %)
Zusammenfassung der Lehrgegenstände
Elektrizitätslehre:
Elektrische Ladung, Elektrische Feldlinien, elektrisches Feld, Spannung, Kapazität eines Kondensators,
elektrischer Strom, Stromstärke und Wirkungen, der elektrische Widerstand, Ohmsches Gesetz,
Stromkreise, Kirchhoffsche Gesetze, Arbeit und Leistung des elektrischen Stroms, Messungen von I, U, R,
Magnetisches Feld und Induktion: Die magnetische Kraft, magnetisches Feld, Kräfte im Magnetfeld,
Magnetische Induktion, Energiegehalt des magnetischen und elektrischen Feldes, Materie im elektrischen
und magnetischen Feld, die Maxwellschen Gleichungen, Zeitabhängige Ströme und Spannungen, der
Wechselstromgenerator, Wechselstromwiderstände, der Transformator,
Ein- und Ausschaltvorgänge: Schwingkreis,
Mechanismen der elektrischen Leitung: elektrische Leitungen in Flüssigkeiten, elektrische Leitung in
Metallen, elektrische Leitung in Halbleitern, Leitende Kunststoffe, Elektrizitätsleitung im Vakuum,
Elektromagnetische Wellen: Analogiebetrachtung von mechanischen und elektromagnetischen
Wellenerscheinungen, Elektromagnetische Wellen,
Optik: Natur des sichtbaren Lichtes,
Stahlenoptik (Geometrische Optik): Strahlen und Wellenfronten, Reflexion von ebenen Wellen,
Brechung von ebenen Wellen, Optische Abbildungen,
Wellenoptik: Interferenz, Kohärenzbedingung, Interferenz nach Reflexion und Brechung, Interferenz nach
Beugung, Polarisation von Lichtwellen, der Laser,
Quantenoptik.
RUHR-UNIVERSITÄT BOCHUM
Fakultät für Chemie
Titel der Lehreinheit (LE)
Bezeichnung der LE
Fachsemester
Physikalisches Grundpraktikum
160 350
2.
LE-Kreditpunkte
Dauer
Dozenten
D. Meyer, U. Köhler
Prüfer
D. Meyer, U. Köhler
2
Semester
SWS
1
2
Pflicht-LE für:
B.Sc. in Chemie
B.Sc. in Biochemie
B.Sc. in Physik
Freiwillige LE für:
Studiengänge
Zielsetzungen
Praktische Fertigkeiten in der Experimentalphysik
Induktives Erfassen von Phänomenen und Vorgängen in der Natur
Themenverzeichnis
Mechanik, Optik, Elektrizitätslehre, ionisierende Strahlung, Statistik
Praktikum
8 x 4 Stunden
Lehrmethoden:
Praktische Erfahrungen an speziellen Versuchsaufbauten für
elementare Thematiken in der Physik.
1. Schriftliche Versuchsvorbereitung
Überprüfung des Lernfortschritts
2. Mündliche Eingangsbefragung
3. Versuchsdurchführung
4. Anfertigung eines Protokolls
Leistungskontrolle
Diskussion der Protokolle zu den
Praktikumsversuchen sowie erfolgreiche Bearbeitung
der gestellten experimentellen und theoretischen
Aufgaben. Insgesamt werden 8 testierte Versuche im
Physikalischen Praktikum benötigt.
Zusammenfassung der Lehrgegenstände
•
Pflichtveranstaltung: Einführungsseminar „Bestimmung von Momentangeschwindigkeiten“
oder „Radioaktiver Zerfall einer kurzlebigen Quelle“ und Strahlenschutzunterweisung
Mögliche Versuchsthemen in Teil I:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Trägheitsmoment (A5)
Physikalisches Pendel (A7)
Beugung am Spalt, Doppelspalt und Gitter (C14)
Gitterspektralapparat (C15)
Statistik und Stichprobenproblem (D12)
Messung von e/m mit dem Fadenstrahlrohr (D18)
Röntgenstrahlung (D19)
Thermoelement (D22)
Gamma-Spektroskopie (D25)
Versuchsthemen in Teil II:
•
•
•
Strom- und Spannungsmessung (N1)
Brückenschaltung (N2)
Messung mit dem Oszillographen (N2)