RUHR-UNIVERSITÄT BOCHUM
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RUHR-UNIVERSITÄT BOCHUM Fakultät für Chemie Titel der Lehreinheit (LE) Bezeichnung der LE Fachsemester Dozenten Prüfer Studiengänge Anorganische Chemie III 180 501 LE-Kreditpunkte 5 Dauer 4 Semester 1 SWS 2 R. A. Fischer, N.N. R. A. Fischer, N.N. Pflicht-LE für: B.Sc. in Chemie Zielsetzungen: Nach Ende dieses Moduls soll der/die Student/Studentin über grundlegende Kenntnisse über die elementorganische Chemie insbesondere die des Siliciums, Phosphors und Bors sowie über entsprechende Kenntnisse aus dem Bereich der metallorganischen Chemie der Übergangselemente verfügen. Wesentliches Lernziel ist die Anwendung der erlernten theoretischen Konzepte über Stoffklassensystematik, Bindungstypen und Reaktivitäten auf konkrete Probleme der Syntheseplanung und auf die Interpretation und für das Verständnis aktueller wissenschaftlicher Originalliteratur zum Thema der Vorlesung. Im Vordergrund steht dabei die Einsicht, wie molekulare Funktionen durch Substituenten- bzw. Ligandeneffekte gesteuert und gezielt erweitert werden können. Themenverzeichnis: Teil I Hauptgruppen: Die chemische Bindung bei schweren Hauptgruppenelementen, Normalvalente Verbindungen der Elemente der 4. Hauptgruppe und deren synthesechemische Bedeutung, Normalvalente Verbindungen der 5. Hauptgruppe und deren Bedeutung als funktionelle Liganden in der Koordinationschemie, Niedrigkoordinierte schwere Hauptgruppenelemente (Carben- Olefin- und Acetylenanaloga), Elektronendefizitäre Verbindungen des Bors und Aluminiums und deren Bedeutung als Lewis-Säure Katalysatoren. Teil II Nebengruppen: Verbindungen mit Metall-Kohlenstoff-Bindungen: Stoffklassensystematik nach Ligandentyppen geordnet (σ-Donor/π-Donor und π-Akzeptor-Liganden, Systematik der π-Säure-Liganden), Isolobalkonzept, Metallalkyle, Alkyliden und Alkylidin-Komplexe, Alken und Alkin-Komplexe, Metallocene; Reaktionstypen: Substitution, oxidative Addition, reduktive Eliminierung, Insertionsreaktionen und Angriff auf koordinierte Liganden; Anwendungsbeispiele aus dem Bereich der (großtechnischen) molekulaten homogenen Katalyse: Hydroformylierung, Olefinpolymerisation, Olefinhydrierung, Alken-Metathese. Lehrmethoden: Vorlesungen 16 x 2 Stunden (32) Überprüfung des Lernfortschritts Aktive Teilnahme an Vorlesungen Leistungskontrolle Zweistündige Klausur am Ende des 5. Semesters (100%) Zusammenfassung der Lehrgegenstände Teil I Hauptgruppen: Einfache Konzepte zum Verständnis der Chemischen Bindung: Chemische Bindung bei Hauptgruppenelementen ab der 3. Periode, Hybridisierung, Relativistische Effekte und chemische Konsequenzen Synthesen, Strukturen und Reaktivität von ausgewählten funktionellen Gruppen der Hauptgruppenelemente: Organosilane: allg. Synthesemethoden (Müller-Rochow Synthese, Hydrosilylierung, Salzmetathese), Organosilicate und deren Homologe: Nucleophile Substitution an Silanen, Germanen und Stannanen; Polysilane, Carbosilane und Siliciumcarbid; Cyclen und Käfigverbindungen mit Si, Ge, Sn und Pb als Gerüstatome; (Sesqui)Siloxane, Silicone und Silazane: Bausteine für anorganische Polymere, Katalysatorsubstrate und Werkstoffe; Phosphorchemie: Inversionsbarriere von EX3-Verbindungen (E = N, P, As, Sb, Bi) und chemische Konsequenzen; Synthesemethoden für Organophosphane (chirale Phosphorliganden und optische Induktion), Polyphosphide und Polyphosphorhydride als Beispiele für fluktuierende, anorganische Verbindungen, Bioanorganische Phosphor- und Arsenchemie (Energiespeicher, Enzyme und Metabolismen); Niedrigkoordinierte Hauptgruppenelemente: Carben-, Olefin- und Acetylen-Analoga am Beispiel des Siliciums und Phosphors: Das GMCT-Modell für Mehrfachbindungen; Synthese, Struktur und Reaktivität von Disilenen (Si=Si), Silaethenen (Si=C), Diphosphenen (P=P) und Phosphaalkenen (P=C) und Phosphaalkinen (ungesättigte Phosphorliganden); Elektronendefizitäre Verbindungen des Bors und Aluminiums: Synthesemethoden für Organoborane und Organoalane; Klassische Organoborane versus Boranclusterbildung; (Chirale) Lewis-Säuren in der homogenen Katalyse Teil II: Nebengruppen: Struktur und Bindung: Verbindungen mit Metall-Kohlenstoff-Bindungen: Stoffklassensystematik nach Ligandentyppen geordnet (σ-Donor/π-Donor und π-AkzeptorLiganden, Systematik der π-Säure-Liganden), Grenzorbital-Struktur wichtiger Komplex-Fragmente, 18-Elektronenregel und Isolobalkonzept. Grundlegende Stoffklassen: Metallcarbonyle (kurze Wdh aus Allgemeine Chemie und AC-II); Metallalkyle, Alkyliden und Alkylidin-Komplexe, Alken-Komplexe, Metallocene; jeweils Synthesemethoden, Strukturprinzipien, spektroskopische Eigenschaften (NMR, IR, MS), Reaktivitätsübersicht. Grundlegende Reaktionstypen und Mechanismen: Ligand-Substitution (dissoziativ/assoziativ, Bindungsstärken, sterische Effekte, Tolmanwinkel), oxidative Addition und reduktive Eliminierung (metallorganische Nucleophile und Elektrophile), α,β-H-Eliminierung und α-Hagostische Effekte; Insertionsreaktionen und Angriff auf koordinierte Liganden (intra- und intermolekular) Anwendungsbeispiele: aus dem Bereich der (großtechnischen) molekularen homogenen Katalyse: Hydroformylierung, Olefinpolymerisation (Metallocen-Katalysatoren), Olefinhydrierung (Wilkinson-Katalysator und Abkömmlinge, enanatioselektive Hydrierung, chirale Phosphanliganden), Alken-Metathese (Grubbs-Katalysatoren, Anwendungen in der organischen Synthese; SHOP-Prozeß). Diskussion und (Text-)Analyse einer aktuellen wissenschaftlichen Originalpublikation. RUHR-UNIVERSITÄT BOCHUM Fakultät für Chemie Titel der Lehreinheit (LE) Organische Chemie III Bezeichnung der LE Nr. des Vorl.-Verzeichnis LE-Kreditpunkte 5 Dauer Fachsemester 4 Semester SWS 1 2 Dozenten G. Dyker, M. Feigel, S. Müller, W. Sander, G. von Kiedrowski Prüfer G. Dyker, M. Feigel, S. Müller, W. Sander, G. von Kiedrowski Studiengänge Pflicht-LE für: B.Sc. in Chemie B.Sc. in Biochemie Freiwillige LE für: Zielsetzungen Dieses Modul soll den Studierenden moderne Methoden der Organischen Synthese vermitteln. Themenverzeichnis Moderne Methoden der C-C- und C-Heteroatomverknüpfung, Chemie der Carbanionen, radikalische und pericyclische Reaktionen. Lehrmethoden: Vorlesungen 16 x 2 Stunden Überprüfung des Lernfortschritts Aktive Teilnahme an Vorlesungen Leistungskontrolle Zweistündige Klausur am Ende des 5. Semesters (100%) Zusammenfassung der Lehrgegenstände C-C Verknüpfung über Carbanionen Struktur und Reaktivität von Carbanionen, Basizität, Nukleophilie, Stereochemische Konzepte, Prochiralität, Stereo- und Regioselektivität, Diastereo- und Enantioselektivität, thermodynamische und kinetische Kontrolle, Enolate, Aldolreaktion, Allylierungen, C-C Verknüpfungen über Ylide, Enantioselektive Katalyse. C-C Verknüpfung über Radikale und pericyclische Reaktionen Struktur und Reaktivität von Radikalen, Moderne Methoden zur Erzeugung von Radikalen, Gerüstaufbau über Radikalreaktionen, Auswahlregeln und Grenzorbitalbetrachtungen bei pericyclischen Reaktionen, theoretische Modelle hierzu, Cycloadditionen, sigmatrope und cheleotrope Eliminierungen, thermische und photochemische Reaktionen. RUHR-UNIVERSITÄT BOCHUM Fakultät für Chemie Titel der Lehreinheit (LE) Bezeichnung der LE Fachsemester Dozenten Prüfer Studiengänge Methoden der Strukturanalyse I Nr. des Vorl.-Verzeichnisses LE-Kreditpunkte 5 Dauer 4 Semester 1 SWS 3 G. Dyker, M. Feigel, S. Müller, W. Sander, G. von Kiedrowski G. Dyker, M. Feigel, S. Müller, W. Sander, G. von Kiedrowski Pflicht-LE für: B.Sc. in Chemie B.Sc. in Biochemie Freiwillige LE für: Zielsetzungen Die Teilnehmer sollen am Ende des Kurses in der Lage sein, selbständig die Struktur unbekannter chemischer Verbindungen anhand Ihrer UV-, IR-, MS- und NMR-Spektren zu bestimmen. Themenverzeichnis Grundlagen der UV-, MS- und IR-Spektroskopie, Theorie und Anwendung von 1D- und 2DNMR-Techniken zur Strukturaufklärung. Lehrmethoden: Vorlesungen Übungen 16 x 2 Stunden 16 x 1 Stunde Überprüfung des Lernfortschritts Aktive Teilnahme an Vorlesungen und Übungen Leistungskontrolle Zweistündige Klausur am Ende des 5. Semesters (100%) Zusammenfassung der Lehrgegenstände UV/VIS-Spektroskopie: Messtechnik, Elektronenanregung und Molekülstruktur, Extinktion, Chromophore, π-π* und n-π* Übergänge, UV/VIS-Spektren organischer Substanzklassen. IR-Spektroskopie: Messtechnik, Identifizierung funktioneller Gruppen in komplexen Verbindungen anhand von Gruppenfrequenzen, Isotopeneffekte, Einfluß von Medium und Aggregation auf IR-Spektren. Massenspektrometrie: Aufbau von Massenspetrometern, Ionisations- (EI, FAB, ESI, MALDI) und Detektionstechniken, Charakteristische Zerfallsmuster organischer Verbindungen. NMR-Spektroskopie: Physikalische und messtechnische Grundlagen: Makroskopische Magnetisierung, Vektormodell, Relaxation, Probenbereitung, einfache Pulsprogramme, Fouriertransformation zu 1D- und 2D-NMR-Spektren - Theorie und Praxis am PC. Spektrale Parameter und molekulare Struktur: Chemische Verschiebungen in 1H- und 13CNMR Spektren - elektronische Umgebung, Anisotropie, Ringstrom, Lösungsmitteleinfluß und intermolekulare Aggregation, Voraussagen von chemischen Verschiebungen durch Inkrementsysteme und empirische Programme; Strukturabhängigkeit skalarer Kopplungen (Karplus-Gleichung), dipolare Kopplung und Populationstransfer, NMR-Spektren von Heterokernen - 19F, 31,P, 29Si, exemplarisch Übergangsmetalle (z.B. Pt) und Kerne mit Quadrupolmomenten; Homonukleare und heteronukleare Spinsysteme - Analyse und (Computer-)Simulation, DNMR-Phänomene. NMR-Techniken und ihr Informationsgehalt: Breitbandige und selektive Anregung bzw. Entkopplung; 2D-Spektren - COSY, HMQC. Kombination von spektroskopischen Techniken und chemischem Wissen zur Strukturaufklärung unbekannter Stoffe: Welche Technik für welche Fragestellung? Welche spektrale Information ist hinreichend für die Identifizierung einer Struktureigenschaft - welche Daten sind nur Hinweise. Einsatz von Spektrendatenbanken (Praxis am PC). Problemlösungen in den Übungen. RUHR-UNIVERSITÄT BOCHUM Fakultät für Chemie Titel der Lehreinheit (LE) Bezeichnung der LE F-Praktikum für Synthesechemie 180 503 LE-Kreditpunkte 10 180 504 Fachsemester Dozenten Prüfer Eingangsvoraussetzung 5 Dauer Semester 1 SWS 17 R. Fischer, A. Terfort, C. Gemel, M. Lieb, K. Merz, G. Dyker, M. Feigel, S. Müller, W. Sander, G. von Kiedrowski, G. Bucher, M. Pankau R. Fischer, A. Terfort, C. Gemel, M. Lieb, K. Merz, G. Dyker, M. Feigel, S. Müller, W. Sander, G. von Kiedrowski, G. Bucher, M. Pankau Abschluß und Kreditierung zum Anorganisch- und Organisch-Chemischen Grundpraktikums. Für das erfolgreiche Absolvieren des F-Praktikums ist es wünschenswert, dass die Creditpoints der AC 1 Klausur vorgewiesen werden können. Das Praktikum beinhaltet ein SicherheitsKolloquium für alle Teilnehmer. Bei Vorlage der Creditpoints der AC1 Klausur erfolgt das Kolloquium bei den Assistenten, ansonsten erfolgt das Sicherheitskolloquium bei einem Hochschullehrer. Zielsetzungen: Nach Ende dieses Moduls soll der/die Student/Studentin in der Lage sein, mehrstufige Synthesen (anorganische, organische, metallorganische und bioorganische Präparate) eigenständig durchzuführen und mechanistisch zu interpretieren. Dabei soll vor allem ein sicherer Umgang mit der Vakuumtechnik, Schutzgastechnik, Trocknung von Lösungsmitteln sowie die Anwendung von spektroskopischen Methoden zur Strukturaufklärung (IR-, UV-, NMR-Spektroskopie, Massenspektrometrie), Chromatographie und Diffraktometrie (Pulver und Einkristall) erzielt werden. Das Praktikum besteht aus je einem anorganischen und organischen Teil, die inhaltlich und methodisch miteinander verschränkt sind, wobei der anorganische Teil vor dem organischen Teil abgeschlossen werden muß. Die Techniken und Fertigkeiten werden in ihrer Vielfalt an Hand von didaktischen und forschungsrelevanten Präparaten erworben und vertieft. Das F-Praktikum für Synthesechemie soll den Übergang von den erworbenen Fertigkeiten und Kenntnissen in den präparativen Grundpraktika hin zum selbständigen Arbeiten in wissenschaftlichen Projekten ermöglichen Themenverzeichnis: Hauptgruppenelemente, Übergangsmetalle, Elementorganik, Liganden, Cluster, Aggregate, Synthese von reaktiven und komplexen organischen Verbindungen mehrstufige Synthesen, Stereo- und enantioselektive Synthesen, Anwendung analytischer Methoden zur Strukturaufklärung. Synthesemethoden: Vakuumtechnik, Schutzgastechnik (Schlenktechnik, Substanztransfer in einer Glovebox, Lösemitteltransfer unter Schutzgas, Filtration unter Schutzgas, Abfüllen von NMR-Proben unter Schutzgas), Aufreinigungstechniken: Säulenchromatographie, Umkristallisieren, Sublimation, fraktionierte Destillation und fraktionierte Kondensation, Umgang mit Gefahrstoffen, selbstentzündliche Reagenzien, Transfer mit Spritze und Septum, Umgang mit toxischen / carcinogenen Substanzen, Umgang mit geruchsbelästigenden Stoffen, im Mikromaßstab: Umgang mit potentiell explosiven Substanzen Charakterisierungsmethoden: NMR in Lösung und im Festkörper, Einkristall- und Pulverdiffraktometrie, IR, UV/VIS, Dünnschichtchromatographie, Gaschromatographie, Massenspektrometrie, GC/MS-Kopplung Lehrmethoden: Praktikum 250 Stunden Seminar 16 x 1 Stunde Praktikumsmanuskript zur Vorbereitung Überprüfung des Lernfortschritts • • • • • Leistungskontrolle Aktive Teilnahme an Seminaren Sicherheits- und Eingangsgespräch vor jedem Versuch Synthese des Präparats (Ausbeute: min 50% der Literaturangabe) Skizzieren der Versuchsdurchführung des Praktikumspräparts im Laborjournal Anfertigung eines Praktikumspräparat Versuchsprotokolls zu dem Die erfolgreiche Anfertigung von schriftlichen Berichten zu den Praktikumspräparaten, die Teilnahme an dem Vorbereitungsseminars, die Präsentation eines Kurzreferats im Rahmen des praktikumsbegleitenden Seminars sind Voraussetzung für die Kreditierung der Lehrveranstaltung Zusammenfassung der Lehrgegenstände Die oben aufgeführten Techniken und Charakterisierungsverfahren werden in ihrer Vielfalt an Hand einer Auswahl von folgenden didaktisch und forschungsrelevanten Präparaten erworben und vertieft. RUHR-UNIVERSITÄT BOCHUM Fakultät für Chemie Titel der Lehreinheit (LE) Bezeichnung der LE Fachsemester Dozenten Prüfer Studiengänge Physikalische Chemie III Nr. des Vorl.-Verzeichnisses LE-Kreditpunkte 5 Dauer 4 Semester SWS 1 3 M. Havenith-Newen, Ch. Wöll, H. Weingärtner und wiss. Mitarbeiter M. Havenith-Newen, Ch. Wöll, H. Weingärtner und wiss. Mitarbeiter Pflicht-LE für: B.Sc. in Chemie B.Sc. in Biochemie Freiwillige LE für: Zielsetzungen Die Studentin/der Student soll ein grundlegendes Verständnis der Grundlagen der Molekülspektroskopie erwerben. Themenverzeichnis Grundlagen der zum Verständnis spektroskopischer Methoden erforderlichen Quantenmechanik, Methoden der Molekülspektroskopie Lehrmethoden: Vorlesungen 16 x 2 Stunden Übungen 16 x 1 Stunde Überprüfung des Lernfortschritts Aktive Teilnahme an Vorlesungen und Übungen, Bearbeitung von Übungsaufgaben Leistungskontrolle zweistündige Klausur am Ende des fuenften Semesters (100 %) Zusammenfassung der Lehrgegenstände Grundlegende experimentelle Hinweise auf Quanteneffekte, Strahlung schwarzer Körper, photoelektrischer Effekt, Compton-Effekt, Welle-Teilchen-Dualismus. Grundlagen der Quantenmechanik (soweit zum Verständnis der Spektroskopie erforderlich), Wellenpakete, Heisenberg'sche Unschärferelation, Operatoren und Variablen, SchrödingerGleichung, freie Teilchen, Teilchen im Kasten, Stufenpotentiale und Barrieren, Tunneleffekt, freier Rotator. Wasserstoffatom, Wasserstoffspektrum und Übergänge, Elektronenspin, Atome mit mehreren Elektronen, Pauli-Prinzip, Hund'sche Regel. Molekülorbitale und chemische Bindung., Born-Oppenheimer-Näherung, Elektronenkonfigurationen einfacher Moleküle, Termschemata, Photoelektronenspektren. Schwingungsstruktur elektronischer Übergänge, Franck-Condon-Prinzip. Raman-Effekt und Methoden der Raman-Spektroskopie. Mikrowellenspektroskopie, lineare, sphärische, symmetrische und asymmetrische Rotoren, Schwingunsspektroskopie, Schwingungsspektren zwei- und mehratomiger Moleküle, RotationsSchwingungsspektren. Laserspektroskopische Techniken, Methoden der Piko- und Femtosekundenspektroskopie. RUHR-UNIVERSITÄT BOCHUM Fakultät für Chemie Titel der Lehreinheit (LE) Bezeichnung der LE Fachsemester Dozenten Prüfer Analytische Chemie III - Stoff- und Elektroanalytik Nr. des Vorl.-Verzeichnis LE-Kreditpunkte 5 Dauer 4 Semester SWS 1 3 W. Schuhmann, W. S. Sheldrick, I. M. Müller W. Schuhmann, W. S. Sheldrick Pflicht-LE für: Studiengänge Freiwillige LE für: B.Sc. in Chemie Zielsetzungen Nach Ende dieses Moduls soll der/die Student/Studentin ein fortgeschrittenes Verständnis über die Theorie und Praxis der wichtigsten Methoden der Molekülspektrometrie, Festkörperanalytik, Elektroanalytik und Sensorik besitzen. Themenverzeichnis Der analytische Prozess, Qualitätssicherung Molekülspektrometrie: Spektrometer-Komponenten und Leistungsparameter, UV/VIS-, Fluoreszenz-, IR- und Ramanspektroskopie, Massenspektrometrie Festkörperanalytik: Photoelektronenspektroskopie, UPS, XPS, AES, Mößbauerspektroskopie, Elektroanalytik: Cyclische Voltammetrie, Differenz-Puls-Voltammetrie, Stripping-Voltammetrie Bioanalytik: Immunoassays, Enzymatische Analytik Sensorik: Ionenselektive Elektroden, Chemische Sensoren, Biosensoren Lehrmethoden: Vorlesungen 15 x 2 Stunden Übungen 15 x 1 Stunde Überprüfung des Lernfortschritts Aktive Teilnahme an Vorlesungen und Übungen Leistungskontrolle zweistündige Klausur am Ende des 5. Semesters (100%) Zusammenfassung der Lehrgegenstände Der analytische Prozess Formulierung, Versuchsplanung, Probennahme, Probenvorbereitung, Probenauftrennung, Quantifizierung, Auswertung, Statistische Prüfverfahren, Qualitätssicherung. Molekülspektrometrie Spektrometer: Strahlungsquellen, Wellenlängenselektion, Michelson-Interferometer, Detektoren, Signalbearbeitung Leistungsparameter Elektronenspektroskopie: UV/VIS, Fluoreszenzspektroskopie, Spektrometer und Anwendungen Schwingungsspektroskopie: Grundlagen der IR- und Ramanspektroskopie, apparative Aspekte, FTIR und FT-Raman, Normalschwingungen, Bandenzuordnung, Reflexionsspektroskopie, DRIFTS, ATR Festkörperanalytik Oberflächenanalytik UPS, XPS, AES; Mößbauerspektroskopie - Theorie und Anwendung, Mößbauerisotope und -Parameter (IS, QS). Elektroanalytik Cyclische Voltammetrie (quantitative Betrachtung, Bestimmung von Elektronentransfergeschwindigkeiten); Differenz-Puls-Voltammetrie, Stripping-Voltammetrie, Speciation Bioanalytik Enzymassays, Immunchemische Bestimmungsmethoden Sensorik Aufbau und Eigenschaften von Chemo- und Biosensoren, Ionenselektive Elektroden RUHR-UNIVERSITÄT BOCHUM Fakultät für Chemie Titel der Lehreinheit (LE) Bezeichnung der LE Biochemie I Nr. des Vorl.-Verzeichnisses LE-Kreditpunkte 4 Fachsemester B. Sc. in Biochemie: 3. B. Sc. in Chemie: 5. Semester SWS 1 3 Dauer : Dozenten R. Heumann, H.-H. Kiltz Prüfer R. Heumann, H.-H. Kiltz Studiengänge: Pflicht-LE für: B. Sc. in Biochemie Freiwillige LE für: B. Sc. in Chemie (Wahlpflicht) Zielsetzungen Nach Ende dieser LE soll der Student/die Studentin ein grundlegendes Verständnis über die molekularen und zellulären Funktionen von Proteinen und Lipiden erlangen sowie Kenntnisse über den Metabolismus, molekulare Motoren und Grundzüge der Signaltransduktion erwerben . Themenverzeichnis Grundstrukturen lebender Systeme und ihre Organisation, Protein-Strukturen, Proteine, Enzyme, Dynamik der Eukaryontischen Zelle, Lipide, Biologische Membrane, Stoffwechsel: Grundlagen, Glykolyse, Tricarbonsäure-Zyklus, Gluconeogenese, Mitochondrien, ElektronenTransport, Photosynthese, Pentosephosphatweg, Verwertung von Glucose-6-phosphat, Glutathionreduktase, Harnstoffcyclus, Ketonkörper, Glycogen, Koordination des Stoffwechsels, Signaltransduktion Lehrmethoden: Vorlesungen 16 x 2 Stunden Übungen 16 x 1 Stunden Überprüfung des Lernforschritts Aktive Teilnahme an Vorlesungen und Übungen Leistungskontrolle Zweistündige Klausur am Ende des 3./5. Semesters (100%) Zusammenfassung der Lehrgegenstände Biochemische Definition des Lebens: • Komplexität • Energieumwandlung • Selbstreplikation Faltung von Proteinen: Nicht-kovalente schwache Wechselwirkungen • Faltung des Trypsininhibitors • Chaperone: GroEL und GroES Aminosäure- und Proteinanalytik: • Immunoblotting • Zweidimensionale Elektrophorese • Affinitätschromatographie • Ultrazentrifugation • Gelchromatographie • Salzfällung • Charakterisierung von Proteinen: • Hierarchien in der Proteinstruktur • Antikörperstruktur • Selektion der B-Zellen und T-Zellen • Monoklanale Antikörper Primärsequenzbestimmung • Endgruppenanalyse • Zusammensetzung der Aminosäuren • Fragmentierung der individuellen Untereinheiten • Edman-Abbau • Proteomanalyse • Charakterisierung durch Massenspektrometrische Methoden (MALDI-TOF, Nano-ES) Funktion von Proteinen:• Myoglobin • Hämoglobin • T-und R-Konformation • Sichelzellanämie Dynamik der Eukaryontischen Zelle: Cytoskelett • Muskelkontraktion • molekulare Motoren Lipide: • Fettsäuren • Micellen • Phospholipide • Glykolipide • Doppelschicht • Permeabilität Biologische Membrane: Erythrozyten-Membran • Membranproteine • Verankerung Glykoproteine • Solubilisierung von Membranproteinen • funktionelle Rekonstitution Transport durch biologische Membrane: Sekretion und Exocytose • Mitochondrium • Erleichterte Diffusion • Kinetik des Membrantransportes • Ionophoren (Gramicidin) • Einführung Translokationssysteme • Na/K-ATPase • Na/Glucose Symport • ADP/ATP-Transporter Lipoproteine: Transport von Tracylglyceriden • LDL: Modell, Rezeptor, Endocytose, Recycling Fettsäurestoffwechsel : Abbau: Regulation • Energiebilanz Fettsäurestoffwechsel: Fettsäuresynthetase–Zyklus • Vergleich: Abbau/ Biosynthese Arachidonsäure Stoffwechsel: Prostaglandine , Prostacycline, Thromboxane Energiestoffwechsel: Allgemein Freie Energie • ATP, Creatinphosphat • Energieladung Energiestoffwechsel: Glykolyse, ausgewählte enzymatische Mechanismen und Proteinstrukturen Vergleich: Glykolyse und Glukoneogenese • Pyruvat-Decarboxylase Energiestoffwechsel: Regulation der Glykolyse, Gluconeogenese • Phosphofructokinase Krebszyclus (Tricarbonsäurecyclus): • Regulation • Mitochondrialer Membrantransport Membrangebundene ATP-Synthese: Protonengradient • Bakteriorhodopsin • Elektronentransport • Mitochondriale Elektronentransportkette • ATPase: Rotationsmechanismus Photosynthese: Lichtreaktion • Antennenkomplex • Z-Schema • Spaltung des Wassers Photosynthese: Dunkelreaktion • CO2-Fixierung • Calvin Cyclus • Photorespiration Pentosephophatweg: • Oxidativer und nicht oxidativer Zweig Zelluläre Mechanismen zum Schutz vor toxischen Radikalen • Gluthathion Reduktase Abbau von Aminosäuren: • Harnstoffcyclus • Kopplung Harnstoffcyclus-Citratcyclus Koordination des Stoffwechsels • Gycogen-Stoffwechsel und zelluläre Signaltransduktion RUHR-UNIVERSITÄT BOCHUM Fakultät für Chemie Titel der Lehreinheit (LE) Bezeichnung der LE Fachsemester Technische Chemie I: Chemische Verfahrenstechnik Nr. des Vorl.-Verzeichnisses 5 LE-Kreditpunkte Dauer Dozenten M. Muhler, W. Grünert Prüfer M. Muhler, W. Grünert 4 Semester SWS 1 3 Pflicht-LE für: Studiengänge Freiwillige LE für: B. Sc. in Chemie (Wahlpflicht) Zielsetzungen Nach Ende dieses Moduls sollen die Studierenden die Grundlagen der Reaktorauswahl und – auslegung, der Gestaltung und Auslegung von Wärme- und Stoffaustauschapparaten, der Berechnung von Druckverlusten, sowie der Auslegung von Rektifikations- und Absorptionskolonnen beherrschen und einfache Probleme in diesen Bereichen selbständig lösen können. Sie sollen die Grundlagen und apparative Ausgestaltung von Adsorptions- und Extraktionsanlagen sowie von Misch- und Filtrationsaggregaten kennen. Themenverzeichnis Verweilzeitcharakteristik idealer und realer Reaktoren, Umsatzberechnung in idealen und realen Reaktoren; Einführung in die Systematik der Grundoperationen; Gesetze des Impuls-, Stoffund Wärmetransports, Strömungslehre, Wärme- und Stoffdurchgang, Ähnlichkeitstheorie; Berechnung von Druckverlusten, Wärmetauschern; thermische Trennverfahren – Rektifikation, Absorption, Extraktion, Adsorption: Auslegungsgrundlagen, Anwendungen; mechanische Grundoperationen: Zerkleinern, Rühren und Mischen, Filtration Lehrmethoden: Vorlesungen 16 x 2 Stunden Übung 16 x 1 Stunde Überprüfung des Lernfortschritts Aktive Teilnahme an Vorlesung und Übung Leistungskontrolle Zweistündige Klausur am Ende des 5. Semesters (100 %) Zusammenfassung der Lehrgegenstände Umsatzberechnung in realen und idealen Reaktoren: Stoff- und Wärmebilanzen, Ableitung des Umsatzes unter vereinfachenden Nebenbedingungen (Idealität, Isothermie, etc.), ideale isotherme Reaktoren, ideale adiabatische und polytrope Reaktoren (Ausblick mit Einschluss der Stabilitätsproblematik), Verweilzeitfunktionen idealer und realer Reaktoren, Umsatzberechnung Einführung in die Systematik der Grundoperationen: Begriffsbestimmung, kurzer Überblick Strömungslehre: Bernoulli-, Kontinuitätsgleichung; Grundsituationen des Impulstransports, vom Newton’schen Reibungsgesetz zur Druckverlustgleichung, Strömungsprofile der laminaren Strömung/Hagen-Poiseulle, Reynoldszahl, Ähnlichkeitstheorie und Kriteriengleichungen, Berechnung von Druckverlusten; Pumpen und Pumpenkennlinien mechanische Grundoperationen: Rühren – Grundprozesse und Grundgleichungen, apparative Ausführung; statische Mischer; Filtrieren – Grundprozesse, Grundformen, Filtergleichung, apparative Ausführungen; Mahlen und Brechen; Klassieren Wärme- und Stofftransport: Grundsituationen des Wärme- und Stofftransports; Transportgleichungen für molekulare Mechanismen sowie allgemeine Beschreibung, molekulare und allgemeine Intensitätsparameter, Ähnlichkeitstheorie, dimensionslose Kennzahlen, Ermittlung der Transportparameter über Kriteriengleichungen; Beispiele: Berechnung von Druckverlusten (Rohrströmung, Schüttung), Berechnung von Wärmetauschern, Höhe von Transfereinheiten in Füllkörperkolonnen Thermische Trennverfahren: Rektifikation: Gleichgewichts- und Bilanzlinien im McCabe-Thiele-Diagramm, HTU-NTU-Konzept für Füllkörperkolonnen, Methoden der Vielstoffdestillation, Azeotrop- und Extraktivdestillation Absorption: Gleichgewichts- und Bilanzlinien im McCabe-Thiele-Diagramm, praktische Aspekte von Absorptionsverfahren, Beispiele Extraktion: Gleichgewichts- und Bilanzlinien im McCabe-Thiele-Diagramm (Nichtmischbarkeit von Lösungs- und Extraktionsmittel), Darstellung von Dreistoffsystemen im Dreiecksdiagramm, Polstrahlverfahren zur Bilanzierung von Extraktionsanlagen (Ausblick) Adsorption: Gleichgewichtsdarstellung, Adsorption als instationärer Prozess, Festbettadsorber, cyclische Adsorptionsbatterien, Druckwechseladsorption RUHR-UNIVERSITÄT BOCHUM Fakultät für Chemie Titel der Lehreinheit (LE) Bezeichnung der LE Fachsemester Dozenten Prüfer Theoretische Chemie I Nr. des Vorl.-Verzeichnisses LE-Kreditpunkte 5 4 Dauer Semester SWS 1 3 D. Marx, V. Staemmler D. Marx, V. Staemmler Pflicht-LE für: Studiengänge Freiwillige LE für: B.Sc. in Chemie (Wahlpflicht) Zielsetzungen Vermittlung der wichtigsten Methoden der Theoretischen Chemie in den Bereichen Elektronenstruktur, Molekülstruktur und Molekulardynamik u.a. als Grundlage für das Wahlpflichtpraktikum im 6. Semester. Themenverzeichnis Elektronenstruktur: Hartree-Fock Methode, CI und MP Korrelationsmethoden, Dichtefunktionalmethoden, Basissätze, Lokalisierung; Molekülstruktur: „Born-Oppenheimer Karikatur“ und „BO-Moleküle“, Energiehyperflächen; Molekulare Dynamik: klassische Molekulardynamik und Molecular Modelling, chemische Reaktionen. Lehrmethoden: Vorlesungen 16 x 2 Stunden Übungen 16 x 1 Stunde Überprüfung des Lernfortschritts Aktive Teilnahme an Vorlesungen und Übungen und Bearbeitung der Übungsaufgaben Leistungskontrolle 2-stündige Klausur am Ende des 5. Semesters (100 %) Zusammenfassung der Lehrgegenstände Vielteilcheneffekte: Ununterscheidbarkeit, Symmetrisierungspostulat, Slaterdeterminanten. Born-Oppenheimer Separation: Potentialflächen, nichtadiabatische Korrekturen. Rechenmethoden: Variationsprinzip und Variationsverfahren (Grundzustand); Störungstheorie (nichtentartet, zeitunabhängig). Hartree-Fock Theorie und Elektronenkorrelation: LCAO Ansatz, Roothaan-Hall Gleichungen, Basen, Mehrdeterminantenansätze (CI), Vielteilchenstörungstheorie (MP), semiempirische MO Theorien. Molekülorbitale: kanonisch vs. lokalisiert, MO Schemata, Koopmans’ Näherung. Dichtefunktionaltheorie: Hohenberg-Kohn-Theoreme, Dichtenäherung und Gradientenkorrekturen. Kohn-Sham-Verfahren, lokale Potentialflächen: Topologische Charakterisierung im Sinne von Molekülen, Isomeren, Übergangszuständen, Intermediaten, chemischen Reaktionen, Geometrieoptimierung; Interne Koordinaten, harmonische Analyse, Normalmoden, Anharmonizitäten; Approximative analytische Darstellungen. Molekulardynamik: Newtonsche Mechanik; Paarwechselwirkungen, Kraftfelder, Parameterisierungen; Kondensierte Materie und periodische Randbedingungen; Numerische Quadratur und Integratoren; Trajektorien, Auswertung, statische Messgrößen, radiale Verteilungsfunktionen, Zeitkorrelationsfunktionen.
