Übungen - Department Chemie und Biologie
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Übungen zu „Übergreifende Konzepte der Chemie“ 1. Elektromagnetische Strahlung und ihre Wechselwirkungen mit Materie 1. Nennen Sie die Charakteristika elektromagnetischer Strahlung. 2. Wie läßt sich Röntgen-, UV/VIS-, IR- und Mikrowellenstrahlung erzeugen? Geben Sie die jeweiligen Energien, Wellenlängen und Frequenzen an. 3. Welche Wechselwirkungen zwischen elektromagnetischer Strahlung und Materie kennen Sie? Nennen und beschreiben Sie die wichtigsten Effekte, die damit verbundenen Energien und die daraus resultierenden Anwendungsmöglichkeiten (z. B. Analyseverfahren). 4. Was versteht man unter kohärenter bzw. inkohärenter Streuung? 5. Was ist Compton-Streuung? 6. Was versteht man unter Dispersion? 7. Was läßt sich aus den Wellenlängen bzw. Frequenzen und was aus den Phasen elektromagnetischer Wellen bestimmen? 2. Struktur, Strukturbestimmung 1. Erklären sie die Begriffe Elektronen-, Spin-, Molekül- und Kristallstruktur. 2. Was versteht man unter Konstitution, Konfiguration, Konformation? 3. Nennen und beschreiben Sie die wichtigsten Strukturbestimmungsmethoden. 4. Mit welchen Methoden können Sie funktionelle Gruppen bestimmen? 5. Wie lassen sich funktionelle Gruppen mit Beugungsmethoden bestimmen? 6. Wie unterscheiden sich phasen- und energiesensitive Strukturbestimmungsmethoden hinsichtlich Prinzip und Ergebnis? 7. Warum ist eine einzelne Methode zur Strukturaufklärung oft nicht ausreichend zur Analyse einer unbekannten Substanzprobe? 8. Welche Elemente sind mittels Beugungsmethoden nur schwer zu bestimmen? 9. Geben Sie die Bandenlagen (in cm-1) der Streck- und Deformationsschwingungen von Kristallwassermolekülen an. 10. Welche Elemente können mittels EDX-Elementanalysen gut und welche nur schlecht detektiert werden? 11. Ein EDX-Spektrum zeigt die Elemente Silber und Brom. Läßt sich daraus schließen, daß es sich bei dieser Verbindung um Silberbromid? Erläutern Sie. 12. Welche strukturrelevante Informationen kann man aus einer rasterelektronenmikroskopischen Aufnahme eines Kristalls erhalten? 3. Beugungsmethoden 1. Was sind die Streuzentren bei der Röntgen-, Neutronen- bzw. Elektronenbeugung? 2. Beschreiben Sie die Vor- bzw. Nachteile der Röntgen- bzw. Neutronenbeugung hinsichtlich der Strukturbestimmung. 3. Was ist ein Röntgenreflex? Was ist ein Beugungs- bzw. Interferenzmuster eines Kristalls? 4. Wie unterscheidet sich das Beugungsmuster eines kristallinen Pulvers von dem eines Einkristalls? 5. Welche Röntgenbeugungsverfahren kennen Sie? Was lässt sich mit den jeweiligen Verfahren bestimmen? 6. Welche Vor- bzw. Nachteile bieten die Einkristallverfahren gegenüber den Pulververfahren? 7. Was lässt sich aus den Lagen und was aus den Intensitäten von Röntgenreflexen ableiten? 8. Erklären Sie die Begriffe Atomformfaktor, Strukturfaktor und Gitterfaktor. Welche Streubeiträge werden durch sie beschrieben und wovon hängt ihre Größe jeweils ab? 9. Welche Informationen kann man aus einem Pulverdiffraktogramm erhalten? 10. Beim Vergleich eines gemessen Pulverdiffraktogramms mit einem aus Einkristalldaten einer Vergleichssubstanz berechneten Pulverdiffraktogramm stellen Sie fest, daß die beiden Diffraktogramme ähnlich, die gemessenen Reflexe aber alle zu größeren 2Werten verschoben sind. Welche Informationen können daraus für die vermessene Substanz abgeleitet werden? 11. Was versteht man unter Lage- und Auslenkungsparametern? 12. Was versteht man unter einem Streuvektor? .13. Was wird durch die Mess- und Verfeinerungsparameter einer Kristallstruktur beschrieben? 14. Skizzieren Sie die Unterschiede in den Röntgenbeugungsbildern eines monoatomaren Gases, einer monomolekularen Flüssigkeit und einer kristallinen Probe anhand geeigneter I() vs. -Diagramme und erklären Sie die Gründe für die Unterschiede. 3. Thermoanalyse 1. Beschreiben Sie kurz das Funktionsprinzip der Thermoanalyse. 2. Welcher entscheidende Unterschied besteht zwischen DTA und DSC? 3. Beschreiben Sie kurz das Funktionsprinzip eines Thermoelementes. 4. Worin besteht der Unterschied zwischen Phasenumwandlungen 1. und 2. Ordnung? Lassen sich Phasenumwandlungen höherer Ordnung mit der DTA nachweisen? 5. Welche physikalischen/chemischen Eigenschaften lassen sich mit den unterschiedlichen Methoden der Thermoanalyse ermitteln? Welches Verfahren eignet sich für welche Eigenschaft? 6. Mit welchen Methoden kann man die Entwässerung von Hydraten untersuchen? 7. Entwässert jedes Hydrat direkt zur entsprechenden wasserfreien Verbindung? Welches Prinzip gilt für die Entwässerung von Hydraten? 4. Impedanzspektroskopie 1. Wie ist die Impedanz definiert? 2. Wie sieht das Ersatzschaltbild für folgendes Impedanzspektrum aus? 3. Wie hängt die Ionenleitfähigkeit von der Temperatur ab? 4. Wie ist der Mechanismus der Ionenleitfähigkeit in AgCl?
