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Institut für Anorganische Chemie
Chemie Studium in Erlangen
www.chemie.uni-erlangen.de
Allgemeine und Anorganische Chemie
Karsten Meyer, Institut für Anorganische Chemie,Egerlandstr. 1, 91058 Erlangen
Vorlesung mit Experimente für:
Chemiker, Molekularwiss., Chemie-Ingenieure, Physiker, Werkstoffwiss., Geologen, Mineralogen,
Biologen, Lehramt, E-Techniker.
Allgemeine und Anorganische Chemie
Karsten Meyer, Institut für Anorganische Chemie, Egerlandstr. 1, 91058 Erlangen
Vorlesung mit Experimente für: Chemiker, Molekularwiss., Chemie-Ingenieure,
Physiker, Werkstoffwiss., Geologen, Mineralogen, Biologen, Lehramt, E-Techniker.
1. Allgemeine und physikalische Grundlage
2. Chemische Eigenschaften der Elemente
Allgemeine & Physikalische Grundlagen
AtomstrukturElektronische Aufbau
PeriodensystemEigenschaften der Atome
Chemische BindungChemische Formeln und Gleichungen
Gase, Flüssigkeiten, FeststoffeLösungen
Thermodynamische GrundlageKinetische Grundlagen
Chemisches GleichgewichtSäuren und Basen
LöslichkeitRedox- und Elektrochemie
Chemische Eigenschaften der Elemente
Sauerstoff, Wasserstoff8. Hauptgruppe (Edelgase)7. Hauptgruppe (Halogene)6. Hauptgruppe (Chalkogene)5. Hauptgruppe4. Hauptgruppe3. Hauptgruppe1. Hauptgruppe (Alkalimetalle)2. Hauptgruppe (Erdkalimetalle)
Übergangsmetalle
Lehrbücher
Mortimer: „Chemie – das Basiswissen der Chemie”
Holleman/Wiberg: „Lehrbuch der Anorganischen Chemie”
Riedel: „Anorganische Chemie“
Housecroft/Sharpe: „Anorganische Chemie“
Institut für Anorganische Chemie
H2O
http://www.chemsoc.org/viselements/pages/pertable_fla.htm
Wasser-Cluster
Schematische Abbildung von Gashydrat. Methan oder andere Gasmolküle werden
von einem Käfig aus Wassermoleküleneingeschlossen.
Methan-Cluster
http://www.planeterde.de/Members/redaktion/GEOTECHNOLOGIEN/09_2005/COMET/view
Methan-Cluster
Methanhydrat, Methanklathrat
Auf ein Mol Methan kommen 5,75 Mol Wasser, die Formelschreibweise lautet daher CH4 · 5,75 H2O. Die Dichte liegt bei 0,9 g/cm3. Das Methan liegt in einer hoch konzentrierten Form vor, denn ein Liter festesMethanhydrat enthält eine Menge Methan, die unter Normalbedingungen 168 Liter einnimmt. Bei Raum-temperatur entweicht Methan, das angezündet werden kann, es handelt sich um "brennbares Eis“
Methanhydrat, Methanklathrat
Auf ein Mol Methan kommen 5,75 Mol Wasser, die Formelschreibweise lautet daher CH4 · 5,75 H2O. Die Dichte liegt bei 0,9 g/cm3. Das Methan liegt in einer hoch konzentrierten Form vor, denn ein Liter festes Methanhydrat enthält eine Menge Methan, die unter Normalbedingungen 168 Liter einnimmt. Bei Raum-temperatur entweicht Methan, das angezündet werden kann, es handelt sich um "brennbares Eis“
Methan-Cluster Methan-Cluster
CHEMIE. ELEMENT UNSERES LEBENS
http://www.elementunsereslebens.de/eul_index_flash.htmlhttp://www.vci.de/
http://www.elementunsereslebens.de/eul_index_flash.htmlhttp://www.vci.de/
CHEMIE. ELEMENT UNSERES LEBENS
CHEMIE. ELEMENT UNSERES LEBENS
...Natriumazid, Natriumnitrat,Siliciumdioxid - Zündung
Der schnellste Luftballon der Welt dämpftden Aufprall auf alle harten Flächen…
CHEMIE. ELEMENT UNSERES LEBENS
Rn 86At 85Po 84Bi 83Pb 82Tl 81Ba 56Cs 55
Xe 54J 53Te 52Sb 51Sn 50In 49Sr 38Rb 37
Kr 36Br 35Se 34As 33Ge 32Ga 31Ca 20K 19
Ar 18Cl 17S 16P 15Si 14Al 13Mg 12Na 11
Ne 10F 9O 8N 7C 6B 5Be 4Li 3
He 2H 1
back contact
front contact
anti-reflectivecoating
semiconductormaterial
Efficiency-ProblemBell’s 1954 PV Zelle: 4.5%
Problem:Eine Zelle – Ein Material – Eine Wellenlänge – Schlechte Effizienz!
Photozellen/Solarzellen
Problem:Eine Zelle – Ein Material – Eine Wellenlänge – Schlechte Effizienz!
Photozellen/Solarzellen
NREL’s Multi-Junction Photo Cells(Cascade or Tandem ) Cell Efficiency: 34% !
Meissner Effekt: Der 1-2-3 Supraleiter YBa2Cu3O7-x (Typ II):
When a material makes the transition from the normal to superconductingstate, it actively excludes magnetic fields from its interior; this is called the Meissner effect.
http://www.hfml.science.ru.nl/levitate.html
Supraleitende Materialien
Supraleitende Materialien
„Real Life Applications“
Applications:
1) SQUIDs, MRIs...
2) Magnetic Levitation (MAGLEV) Transportation Mode of the Future:
clean, quite & efficient …@ >400 km/h!!!
image resolution =magnet strength
please note
Molekulare Materie
Supramolekulare Chemie
Materialien, die Dinge bilden und Dinge tun
Strukturelle und funktionelle Materialien
Oberflächen und Oberflächentechnologie
Katalyse
Bionik und Biomimetik
Institut für Anorganische Chemie
„Selbstorganization“ von supramolekularen Strukturen
DNA
„Selbstorganization“ von supramolekularen Strukturen
Influenza Virus Structure
„Selbstorganization“ von supramolekularen Strukturen „Selbstorganization“ von supramolekularen Strukturen
Lebensprozesse
Die Chemie des Lebens verstehen
Entdeckung, Einführung und Synthese von neuen Arzneistoffen
Gentechnologie und Biotechnologie
Instrumente für die Medizin
Geräte und neue Materialien für die Medizin
Institut für Anorganische Chemie
B. Rosenberg et al. in Nature 1965, 205, 698
Stephen J. Lippard et al. in Nature (1999), 399, 708 - 712Basis for recognition of cisplatin-modified DNA by high-mobility-group proteins
SUMMARY: The anticancer activity of cis -diamminedichloroplatinum(II) (cisplatin) arises from its ability to damage DNA, with the major adducts formed being intrastrandd(GpG) and d(ApG)
Cisplatin acts by crosslinking DNA in several different ways, making it impossible for rapidly dividing cells to duplicate their DNA for mitosis. The damaged DNA sets off DNA repair mechanisms, which activate apoptosiswhen repair proves impossible. The trans isomer does not have this pharmacological effect.
Pt
Cl
Cl N
N
Für unsere Erde sorgen
Sustainable Development
Verbesserte chemische Herstellungsverfahren
Behebung von Umweltschäden und Reinhaltung
Recycling
Nachwachsende Rohstoffe
Erhalt unseres kulturellen Erbes
Institut für Anorganische Chemie
Chemie und Gesellschaft
Chemie: Wissenschaft auf molekularer Ebene
Chemie, Ausbildung und Forschung
Chemie und industrielle Wettbewerbsfähigkeit
Chemie und die Zukunft
Institut für Anorganische Chemie
Chemie Studium
Chemie = Lehre von den Stoffen
Chemie Studium
Chemie = Lehre von den Stoffen
Chemie ist eine experimentelle Wissenschaft
Struktur º ReaktivitätAtome Energetik
Moleküle Kinetik
Verbindungen
Chemie Studium
Chemie = Lehre von den Stoffen
Chemie ist eine experimentelle Wissenschaft
http://www.radiochemistry.org/periodictable/index.shtml
www.inorganic-chemistry.net
Das Periodensystem der Elemente Die Hauptgruppen:Alkali- und Erdalkali- Elemente
Die Nebengruppen: Übergangsmetall-Elemente (d-Block) Die Nebengruppen: Lanthanoid- & Actinoid-Elemente (f-Block)
the „trans-uranic“ elements
Die Nebengruppen: Actinoide (oder “Man-Made Elements) Die Nebengruppen: Actinoide (oder “Man-Made Elements)
Shiva - Hindu deity - "I am born the creator and destroyer of mankind."
Die Nebengruppen: Lanthanoid- & Actinoid-Elemente (f-Block) Die Nebengruppen: Transactinoide (oder “Super Heavy Metal elements”)
87 %
↓ 98,3 %
Vier Elemente - C, O, H und N -machen mehr als 99 % aller Atome
des menschlichen Körpers aus Biochemisch wichtige und pharmakologisch oder toxikologisch bedeutsame Elemente
Biochemisch wichtige und pharmakologisch oder toxikologisch bedeutsame Elemente
www.zaubervorlesung.de
Institut für Anorganische Chemie Universität Erlangen-Nürnberg
Donnerstag 19. Okt. 2006Einlass: 18:00 Uhr Beginn: 20:00 Uhr
Getränke dürfen nur in Plastikflaschen mitgebracht werden!
Bestandteil Volumenanteil Siedepunkt% °C
Stickstoff N2 78,08 -196Sauerstoff O2 20,95 -183Argon Ar 0,93 -186Kohlendioxid CO2 0,034 -78(subl.)Helium He 0,0005 -269Wasserstoff H2 0,00005 -253
Zusammensetzung der Luft Physikalische und chemische Eigenschaften
Physikalische
FarbeDichteHärteElektrische LeitfähigkeitMagnetische
EigenschaftenLöslichkeitFp, SchmelzpunktKp, Siedepunkt
Chemische
BrennbarkeitVerhalten gegen andere
StoffeThermische BeständigkeitChemische Reaktionen
- Experimente -
Pt-Draht, Mg-Band,Zucker & Naphthalin
Physikalische Eigenschaften
- Experimente -
Elastizität: Funktion der Temperatur
N2-VersucheRose & Gummischlauch„Schwebende Jungfrau“
Physikalische Eigenschaften
- Experimente -
Farbe: Funktion der Temperatur
S: gelb ↔ farblosHgI2: rot ↔ orangeBi2O3: rotbraun ↔ gelbK2CrO4: orange ↔ farblos
Physikalische Eigenschaften
- Experimente -
Farbe: Kristalle vs. Pulver
K3[Fe(CN)6]
CuSO4.5H2O
K[Cr(SO4)2].12H2O
Physikalische und chemische Eigenschaften
Physikalische
FarbeDichteHärteFp, SchmelzpunktKp, SiedepunktElektrische LeitfähigkeitMagnetische
EigenschaftenLöslichkeit
Chemische
BrennbarkeitVerhalten gegen andere StoffeThermische BeständigkeitChemische Reaktionen
Siedepunkt°C K
Helium He -269 4Stickstoff N2 -196 77Kohlendioxid CO2 -78(subl) 195Eis 0 273
Kältemischungen
Temperatur-Arbeitsbereich in Chem. Laboratorien
Temperatur-Arbeitsbereich in Chem. Laboratorien
Siedepunkt°C K
Eis 0 273CH3OH +65 338EtOH +78 351H20 +100 373Toluol +110 383Mesitylen +165 438DMSO +189 462Ethylenglykol +197 470
Temperatur-Arbeitsbereich in Chem. Laboratorien AGGREGATZUSTÄNDE
FEST FLÜSSIG GASFÖRMIG
Metalle Hg, H2O, ROH H2, O2, N2, Cl2
(s) (l) (g)Ga Br
AGGREGATZUSTÄNDE
FEST FLÜSSIG GASFÖRMIG
Metalle Hg, H2O, ROH H2, O2, N2, Cl2
(s) (l) (g)BrI
Phasenumwandlungen
Funktion von Druck
Phasendiagramm für H2O
Flüssig (l)
Gasförmig (g)
Fest (s)
← Schmelzpunkt
Siedepunkt →
ºGleichgewicht
Tripelpunkt
Sublimationspunkt→ Tripelpunkt
Le Chateliersches Prinzip
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