Arbeitsgruppe Sitzmann

Lehre

von apl. Prof. Dr. Helmut Sitzmann

Vorlesungen

(die jeweiligen Überschriften sind Links auf die zugehörige Veranstaltung im KIS)

Allgemeine Chemie für Ingenieure und Biologen: Heute, 14. 2. 2020, letzte Doppelstunde ab 13:15 Uhr in 46-210, Thema: Elektrochemie

Dozent: Apl. Prof. Dr. Helmut Sitzmann

Studiengang: BaMV: 1.Sem. , BaBio: 1.Sem., BaWIC: 1. Sem., BaEdBio: 1. Sem., Biophysik: 1. Sem.

Turnus: WS

Ort/Zeit: HS 52/207, Mo: 12h00-13h30; Di: 15h30-17h00

Begleitmaterial: Skript, Übungen

Inhalt: Atombau: Bohr'sches Atommodell, wellenmechanisches Atommodell, Elektronenkonfiguration und Periodensystem der Elemente, Ionisierungsenergie, Elektronenaffinität, Elektronegativität, Atom- und Ionenradien.

Chemische Bindung: Kovalente Bindung, Wasserstoffmolekül, σ- und π-Bindung, ionische Bindung, metallische Bindung, Übergangsformen der chemischen Bindung, Dipol-Dipol-Wechselwirkung, Van der Waals-Wechselwirkung, Wasserstoffbrückenbindung.

Massenverhältnis der Elemente in Verbindungen, stöchiometrische Gesetze, Molekülmasse, Formelmasse, Stoffmenge, Mol, molare Masse. Aggregatzustände, ideale Gase, Gesetz von Gay-Lussac, Gesetz von Avogadro, Gesetz für ideale Gase, Gasverflüssigung, der flüssige Zustand, der feste Zustand, Kristalle, homogene und heterogene Mischungen, Lösungen, Gehalt, Konzentration, Diffusion, Osmose, Enthalpie und Entropie, Phasendiagramm, Gibbs´sche Phasenregel, Kältemaschine, Siedediagramm, Destillationskolonne.

Chemische Reaktionen, Reaktionsgleichungen, stöchiometrische Berechnungen, Energieumsatz, reversible und irreversible Reaktionen, Reaktionsgeschwindigkeit, Katalysatoren, Reduktion, Oxidation, Oxidationszahlen, Beispielreaktionen, Säuren, Basen, pH-Wert, Salze.

Chemisches Gleichgewicht, Massenwirkungsgesetz, Prinzip von Le Chatelier, Ionenprodukt des Wassers, elektrolytische Dissoziation, Kohlensäuregleichgewicht, Pufferlösungen, pH-Indikatoren, Säure/Base-Titration, saure und alkalische Reaktion von Salzen, Normallösungen, Redoxtitration, Löslichkeitsprodukt, Wasserhärte und andere Praxisbeispiele, Komplexbildungsgleichgewichte, Gasgleichgewichte, Ammoniaksynthese, Steam-Reforming, Wassergas-Gleichgewicht, Fischer-Tropsch-Synthese, Knallgasflamme, Acetylen/Sauerstoff-Flamme, Bunsenbrennerflamme, Boudouard-Gleichgewicht, Hochofenprozess, Kohlevergasung, Heß´scher Satz, Chemisorption, Physisorption, Gaschromatographie, Flüssigkeitschromatographie.

Chemische Elemente, Einteilung, Vorkommen, Rohstoffsituation, Elementumwandlungen, Kernreaktionen, Nichtmetalle, Halbmetalle, Metalle.

Anorganische Verbindungen: Einfache Verbindungen der Hauptgruppenelemente und ausgewählter Übergangsmetalle

Organische Verbindungen: Systematik, Nomenklatur, Substanzklassen, funktionelle Gruppen, einfache Vertreter als Beispiele, Grundlagen der Stereochemie, grundlegende Reaktionen, Beispiele

Biochemie: Lipide, Kohlenhydrate, Proteine (Aufbau, Reinigung, Sequenzierung, Bedeutung),  genetischer Code

Elektrochemie: Daniell-Element, Nernst´sche Gleichung, Referenzelektroden, Primärelemente, Sekundärelemente, Brennstoffzellen, Elektrolyse, Korrosion, Korrosionsschutz, Elektroanalytische Methoden.

 

 

Chemie der Hauptgruppenelemente

Dozent: Apl. Prof. Dr. Helmut Sitzmann

Studiengang: BaCh: 2.Sem., MaEdChemie 

Turnus: SoSe

Ort/Zeit: HS 52/207, Mo: 10h00-11h30

Begleitmaterial: Skript, Übungen

Inhalt: baut auf den Inhalten der Vorlesung "Allgemeine und Anorganische Experimentalchemie" auf und behandelt die Elemente der Gruppen 1,2 und 13-18 in der durch das Periodensystem vorgegebenen Reihenfolge.

Ausbildungsziele:

Vertieftes Verständnis der chemischen Bindung in Metallen, Halbmetallen, Nichtmetallen und ausgewählten Verbindungen der Hauptgruppenelemente (sekundäre Wechselwirkungen, Dreizentren-Zweielektronen-Bindung, Dreizentren-Vierelektronen-Bindung, Molekülorbital-Betrachtungen an ausgewählten Beispielen)

Trends in den Eigenschaften der Elemente und deren Beziehung zur Schalenstruktur der Elektronenhülle

ausgewählte Strukturbeispiele zur Einführung in die Strukturchemie

Aufstellen und Memorieren von Reaktionsgleichungen und Valenzstrichformeln

Chemisches Weltbild (Mineralien, industrielle Prozesse, Bedeutung einer Reihe von Hauptgruppenelementen für lebende Organismen, Häufigkeit und in besonderen Fällen Herkunft der irdischen Vorräte an Hauptgruppenelementen)  

ausgewählte Beispiele für Synthesestrategien zur Knüpfung von Element-Element-Bindungen

Konzepte wie VSEPR-Modell, relativistische Effekte, Druck-Abstands-Paradoxon, Wade´sche Regeln, Zintl-Regel

 

  

Anorganische Strukturchemie: Diese Vorlesung hat am 4. November 2019 begonnen

Dozent: apl. Prof. Dr. Helmut Sitzmann

Studiengang: MaCh

Turnus: WS

Ort/Zeit: HS 52/207, Mo: 10h00-11h30

Begleitmaterial: Übungen: Bau von Strukturmodellen, Strukturdarstellung mit Computerprogrammen 

Inhalt:

Vorüberlegungen: Bedeutung der anorganischen Strukturchemie, Methoden der Strukturbestimmung, Interpretation von Strukturdaten

Darstellung von Kristallstrukturen: Computerprogramme, Atomkoordinaten, Bildschirmdarstellung ausgewählter Strukturen

Strukturen der Elemente: Metallgitter, Nichtmetalle, Halbmetalle, Chemische Elemente unter Druck, Atomradien, Phasenumwandlungen, Struktur-Abstands-Paradoxon

Strukturen von binären und ternären Verbindungen: Kugelpackungen, Ionenradien, Gitterenergie, Koordinationspolyeder, Verknüpfung von Koordinationspolyedern

Struktur-Eigenschafts-Beziehungen: Mechanische, elektrische und magnetische  Eigenschaften

Moderne Anorganische Chemie

Für die ersten beiden Kapitel, die sich mit Hydriden und mit Distickstoffkomplexen befassen, sind sieben Doppelstunden vorgesehen.

Termine: Do, 13:30 - 15:00 und Fr, 10:00 - 11:30 Uhr im Seminarraum 54-656.

Wir beginnen am 31. 10. mit dem Hydrid-Teil, für den folgende Literatur empfohlen wird:

Lehrbuch Cotton-Wilkinson (5. Auflage), Kapitel 24, "Transition Metal Compounds with Bonds to Hydrogen", insbesondere die Seiten 1097 und 1101 - 1105.

G. H. Hlatky, R. H. Crabtree, Transition Metal Polyhydride Complexes, Coord. Chem. Rev. 65 (1985) 1 - 48.

D. M. Heinekey, A. Lledos, J. M. Lluch, Elongated dihydrogen complexes: what remains of the H-H bond?Chem. Soc. Rev. 33 (2004) 175 - 182.

G. J. Kubas, Activation of dihydrogen and coordination of molecular H2 on transition metals, J. Organomet. Chem. 751 (2014) 33 - 49.

R. H. Crabtree, Dihydrogen complexation, Chem. Rev. 116 (2016) 8750 - 8769.

 

Dem Stickstoff-Kapitel der Vorlesung liegen folgende Quellen zugrunde:

C. Janiak, H.-J. Meyer, D. Gudat, R. Alsfasser, Riedel Moderne Anorganische Chemie, Kap. 3.13, Distickstoff-Metallkomplexe sowie eine Auswahl von Originalarbeiten, die in der Vorlesung genannt werden. 

 

 

 

 

Praktika

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