Inhalt (Stand: 31.10.2016) - Universität Düsseldorf: Chemie · Modulhandbuch „achelor of Science“ im Fach hemie 3 Module des Instituts für Anorganische Chemie und Strukturchemie

Modulhandbuch „Bachelor of Science“ im Fach Chemie

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Inhalt (Stand: 31.10.2016)

Module des Instituts für Anorganische Chemie und Strukturchemie .............................................. 3

Pflichtmodule .......................................................................................................................................... 3

Einführung in die Allgemeine und Anorganische Chemie (C1) ........................................................... 3

Praktikum Allgemeine und Anorganische Chemie (C1-P) ................................................................... 4

Chemie der Elemente (C2) .................................................................................................................. 5

Praktikum zur Chemie der Elemente (C2-P) ........................................................................................ 6

Elementorganische Chemie (EOC) ...................................................................................................... 7

Analytische Methoden in der Chemie: Bestimmungsanalytik (ANA) .................................................. 8

Wahlpflichtmodule/Qualifizierungsmodule ............................................................................................ 9

Moderne Anorganische Chemie (MAC) .............................................................................................. 9

Kristallstrukturbestimmung (Krist) .................................................................................................... 10

Module des Instituts für Biochemie ............................................................................................ 12

Pflichtmodule ........................................................................................................................................ 12

Grundlagen der Biochemie (GBC) ..................................................................................................... 12

Wahlpflichtmodule/Qualifizierungsmodule .......................................................................................... 13

Biochemie des Stoffwechsels (QM-BC) ............................................................................................. 13

Module des Instituts für Organische Chemie und Makromolekulare Chemie ................................ 14

Pflichtmodule ........................................................................................................................................ 14

Prinzipien der Organischen Chemie (POC) ........................................................................................ 14

Einführung in synthetische und analytische Methoden (SAM) ......................................................... 15

Vertiefte Organische Chemie (VOC) .................................................................................................. 16

Organisch-Chemisches Synthesepraktikum (VOC-P) ........................................................................ 16

Prinzipien der Makromolekularen Chemie (PMC) ............................................................................ 17


Großtechnische Prozesse in der organischen Chemie (QM-MC) ..................................................... 18

Angewandte Organische Chemie (AOC) ............................................................................................ 19


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Module des Instituts für Physikalische Chemie ............................................................................ 20

Pflichtmodule ........................................................................................................................................ 20

Einführung in die Physikalische Chemie (PC0) .................................................................................. 20

Mathematische Methoden in der Chemie I (MMC I) ........................................................................ 21

Mathematische Methoden in der Chemie II (MMC II) ...................................................................... 22

Grundlagen der Physikalischen Chemie (GPC) .................................................................................. 23

Praktikum Grundlagen der Physikalischen Chemie (GPC-P) ............................................................. 25

Fortgeschrittene Physikalische Chemie (FPC) ................................................................................... 26


Qualifizierungsmodul PC (QM-PC): Experimentelle Methoden in der Physikalischen Chemie ........ 28

Module des Instituts für Theoretische Chemie und Computerchemie ........................................... 29

Pflichtmodule ........................................................................................................................................ 29

Einführung in die Quanten- und Computerchemie (QCCC) .............................................................. 29


Angewandte Quantenchemie und Computerchemie (AnQCCC) ...................................................... 31

Molekülmodellierung (MoMo) .......................................................................................................... 32

Module mit Lehrimport .............................................................................................................. 33

Pflichtmodule ........................................................................................................................................ 33

Rechtskunde (ReKu) .......................................................................................................................... 33

Experimentalphysik (Phys) ................................................................................................................ 34

Experimentalphysik Praktikum (Phys-P) ........................................................................................... 35


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Module des Instituts für Anorganische Chemie und Strukturchemie

Pflichtmodule

Einführung in die Allgemeine und Anorganische Chemie (C1)

Stand: 18.01.2012

Studiengang: B. Sc. Chemie Modus: Pflicht ECTS-Punkte Arbeitsaufwand [h] Dauer Turnus Studiensemester

8 240 1 Semester WiSe 1.

Lehrveranstaltungen Typ Umfang [SWS]

Arbeits-aufwand

[h]

Präsenzzeit [h]

Gruppen-größe

Einführung in die Allgemeine und Anorganische Chemie

V 4 180 60 250

C1-Übungen Üb 2 60 30 30

Modulverantwortlicher Prof. Dr. C. Janiak

Beteiligte Dozenten Die Dozenten des Instituts für Anorganische Chemie und Strukturchemie

Sprache deutsch

Weitere Verwendbarkeit des Moduls

Studiengang Modus

B.Sc. Biochemie B.Sc. Wirtschaftschemie B.Sc. Physik B.Sc. Med. Physik B.Sc. Informatik

Pflicht Pflicht Wahlpflicht Wahlpflicht Wahlpflicht

Lernziele und Kompetenzen

Verständnis der grundlegenden allgemein-chemischen Konzepte. Verständnis für die Eigenschaften der wichtigsten Stoffe und ihre Anwendung in Labor, Technik und Alltag.

Inhalte

Atome, Moleküle, Ionen. Daltons Atomtheorie. Stoffmenge, Substanzformel, Molekularformel, Stöchiometrie.

Atommodelle, Aufbau des Periodensystems, Elektronenkonfi-gurationen der Atome und Ionen, Atomeigenschaften.

Kovalente Bindung: Oktettregel, Lewis-Formeln, VSEPR-Regeln, Molekülorbitale

Ionische Bindung: Elektronegativität, Struktur kristalliner Festkörper, Born-Haber-Kreisprozess, Gitterenergie.

Grundbegriffe der Komplexchemie (Zentralion, Liganden, Koordinationszahl, Koordinations-Geometrie).

Metallische Bindung.

Intermolekulare Bindungskräfte, Wasserstoffbrückenbindung.

Energieänderungen bei chemischen Reaktionen und Chemisches Gleichgewicht, Massenwirkungsgesetz, Lösungsgleichgewichte, Löslichkeitsprodukt, Komplexbildungsgleichgewichte, Temperatur- und Druckabhängigkeit von Gleichgewichten. Prinzip von Le Châtelier, Katalysatoren.

Säure-Base-Reaktionen, pH-Wert, Puffer, Titrationskurven.

Redoxreaktionen, Nernst-Gleichung, Elektrolyse, Batterien, Brennstoffzellen.

Elementare Chemie der Halogene sowie der Elemente H, O, S, N, C.

Teilnahmevoraussetzungen Allg. Hochschulreife


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Studienleistungen (u.a. als Zulassungsvoraussetzung zur Modulprüfung)

Teilnahme an Vorlesung und Übungen, Bearbeitung von Übungsaufgaben.

Prüfungen Prüfungsform Dauer [min] benotet/unbenotet

Klausur zum Gesamtmodul 120 Benotet

Stellenwert der Note für die Endnote 10/180

Medienformen Projektor, Tafel, Internet

Webseite http://www.chemie.uni-duesseldorf.de/ Faecher/Anorganische_Chemie/Vorlesungen_und_Praktika

Literatur Binnewies, Jäckel, Willner: Allgemeine und Anorganische Chemie; Riedel/Janiak: Anorganische Chemie, u. zugehöriges Übungsbuch Mortimer, Müller: Chemie;

Praktikum Allgemeine und Anorganische Chemie (C1-P) Stand: 18.01.2012




Arbeits-aufwand

[h]

Präsenzzeit [h]

Gruppen-größe

Grundpraktikum Allgemeine und Anorganische Chemie

PExp 12 210 180 15



Sprache Deutsch


Studiengang Modus


Sicheres Arbeiten im chemischen Labor (Handhabung der Laborausrüstung, Umgang mit Chemikalien), Kennenlernen der typischen Reaktionen wässeriger Lösungen: Säure-Base-, Redox-, Fällungs- und Komplexbildungsreaktionen.

Inhalte

Einführende Versuche: Gerätehandhabung, Trennoperationen, Volumenmessung und Konzentration, Entsorgung. Praktikumsaufgaben: Analytische Bestimmungen mit titrimetrischen, gravimetrischen, potentiometrischen und photometrischen Methoden. Herstellung von einfachen anorganischen Präparaten.

Teilnahmevoraussetzungen Allg. Hochschulreife, erfolgreiche Teilnahme an einer Sicherheitsklausur


Teilnahme an den Praktikumsversuchen inkl. Vorbesprechungen, Erfolgreiche Bearbeitung der analytischen und präparativen Aufgaben, Protokolle.


Unbenotet

Stellenwert der Note für die Endnote

Medienformen


Literatur Riedel/Janiak: Anorganische Chemie; Praktikumsskript; Jander/Blasius: Lehrbuch der analytischen und präparativen Anorganischen Chemie


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Chemie der Elemente (C2) Stand: 18.01.2012


8 240 1 Semester SoSe 2.


Arbeits-aufwand

[h]

Präsenzzeit [h]

Gruppen-größe

Struktur, Bindung, Reaktivität V 2 90 30 250

Chemie der Elemente V 2 90 30 250

C2-Übungen Üb 2 60 30 30

Modulverantwortlicher Prof. Dr. W. Frank


Sprache Deutsch


Studiengang Modus

B. Sc. Wirtschaftschemie Pflicht


Erwerb eines repräsentativen Überblicks der Chemie der praxisrelevanten Haupt- und Nebengruppenelemente, Verständnis von Grundprozessen und Prinzipien der anorganischen Chemie

Inhalte

1. Struktur, Bindung, Reaktivität: Elektronegativitätsskalen und Bindungsarten; HSAB-Konzept; Struktur und Bindung bei Metallen und ionischen Verbindungen, einfache Phasendiagramme, elektrische und magnetische Eigenschaften von Feststoffen; Darstellung der Elemente durch Redoxreaktionen; Übergangsmetallionen in wässeriger Lösung, Grundbegriffe der Komplexchemie, Redoxstabilitäten von Metallionen, Latimer-, Frost- und Pourbaix-Diagramme; Symmetrie und Punktgruppen.

2. Chemie der Elemente: Synthesen, Strukturen, Reaktionen und technische Anwendungen von Haupt- und Nebengruppen-elementen und -verbindungen aufbauend auf die Inhalte der Experimentalchemievorlesung zu Modul C1

In den Übungen werden die Themen der Vorlesungen eingeübt.



Teilnahme an Vorlesung und Übungen, Bearbeitung von Übungsaufgaben.




Medienformen Tafel, Projektor, Internet


Literatur Riedel/Janiak: Anorganische Chemie; Holleman-Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie Shriver, Atkins, Langford: Anorganische Chemie


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Praktikum zur Chemie der Elemente (C2-P) Stand: 18.01.2012




Arbeits-aufwand

[h]

Präsenzzeit [h]

Gruppen-größe

C2-Praktikum PExp 12 240 180 15



Sprache deutsch


Studiengang Modus


Kennenlernen der charakteristischen Reaktionen der repräsentativen Elemente.

Inhalte

Chalkogene (Redoxreaktionen: Sauerstoff, Oxide, Wasserstoffperoxid, Schwefelmodifikationen, H2S, SO2, SO3, Thiosulfat)

Pnicogene (Ammoniak, Ammoniumsalze, Salpetersäure, NOx (Smog), Phosphorpentoxid, Phosphorsäure, Polyphosphate)

Kohlenstoffgruppe (Carbonate, Hydrogencarbonat, CO2, CO, Boudouard-Gleichgewicht, Kieselsäuren, Sol-Gel-Prozess, Silicone, Zinn, Blei

Borgruppe (Borsäure (Titroprozessor), Borax, Perborat (NIR-Produktkontrolle), Aluminium, Aluminiumhydroxid, Alaune, Aluminothermie)

Übergangsmetalle - Typische Reaktionen von d-Block-Metallsalzen: Titan (TiO2-Modifikationen, Weißpigmente, röntgenogr. Phasenanalytik), Vanadium, Wolfram (Wolframbronzen), Eisen, Kobalt (Komplexisomerie), Nickel, Kupfer, Silber

Teilnahmevoraussetzungen Erfolgreiche Teilnahme an den Modulen C1 und C1-P oder äquivalente Studienleistungen


Erfolgreiche Bearbeitung der Praktikumsaufgaben, Anfertigen von Protokollen.


unbenotet


Medienformen


Literatur Riedel/Janiak: Anorganische Chemie; Praktikumsskript; Jander/Blasius: Lehrbuch der analytischen und präparativen Anorganischen Chemie


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Elementorganische Chemie (EOC) Stand: 18.01.2012




Arbeits-aufwand

[h]

Präsenzzeit [h]

Gruppen-größe

Grundzüge der elementorganischen Chemie

V 2 90 30 250

EOC-Übungen Üb 1 30 15 30

EOC-Praktikum PExp 6 120 90 15

Modulverantwortlicher Prof. Dr. Christian Ganter

Beteiligte Dozenten Die Dozenten des Instituts für Anorganische Chemie

Sprache deutsch


Studiengang Modus



Vorlesung: Verständnis der grundlegenden Konzepte der elementorganischen Chemie. Praktikum: Generelle Arbeitstechnik der elementorganischen Chemie. Kennenlernen der typischen Reaktionen wichtiger Substanzklassen.

Inhalte

Vorlesung: Grundzüge der elementorganischen Chemie: a) elementorganische Chemie der Hauptgruppenelemente

- Element-Kohlenstoff-Verknüpfungsreaktionen im Überblick - Struktur, Bindungsverhältnisse und Reaktionen ausgewählter Lithium-, Magnesium-, Aluminium-, Silicium- und Phosphororganyle - Aromatenkomplexe schwerer Hauptgruppenelemente; nichtkovalente Element-Kohlenstoff-Wechselwirkungen

b) elementorganische Chemie der Übergangsmetalle - Metallcarbonyle (Geschichte, Synthesen, Strukturen, typische Reaktionen), Bindungsverhältnisse, 18-Elektronen-Regel - Cyclopentadienylkomplexe (Übersicht: Haupt- und Nebengruppenelemente; Metallocene und Derivate: Synthesen, Eigenschaften, Anwendungen) - Olefinkomplexe (Übersicht, Synthesen, Bindungsverhältnisse)

Praktikum: Grundzüge der elementorganischen Chemie: - Strategien zur Knüpfung von Element-C-Bindungen (insbesondere P-C, Si-C). - Synthesen und typische Reaktionen von Metallcarbonylen und Metallocenen. - Anwendung spektroskopischer Methoden zur Produktcharakterisierung (NMR, IR, MS, Röntgenbeugung).

Teilnahmevoraussetzungen Erfolgreiche Teilnahme an den Modulen C1, C2 und C2-P oder äquivalente Studienleistungen


Teilnahme an Vorlesung, Übung und Praktikum; Vorbesprechung und Protokolle zu Praktikumsversuchen


Klausur zum Gesamtmodul 120 benotet



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Literatur Lehrbücher der Fortgeschrittenen Anorganischen Chemie z.B. Riedel, Janiak „Moderne Anorganische Chemie“, de Gruyter. Elschenbroich „Organometallchemie“

Analytische Methoden in der Chemie: Bestimmungsanalytik (ANA)

Stand: 18.01.2012




Arbeits-aufwand

[h]

Präsenzzeit [h]

Gruppen-größe

Bestimmungsanalytik V 2 90 30 250

ANA-Übungen Üb 2 50 30 30

ANA-Praktikum PExp 2 40 30 15



Sprache Deutsch


Studiengang Modus



Verständnis der Analytischen Chemie zur Untersuchung der qualitativen und quantitativen Zusammensetzung von Stoffen und Stoffgemischen mit Anwendung in Labor, Technik und Alltag.

Inhalte

Der Analytische Prozess, Probennahme, Probenvorbereitung, Messung (Standards, Kalibrierung), Auswertung (Fehlerquellen), (statistische) Bewertung und Interpretation der Analysenergebnisse (Genauigkeit, Richtigkeit, Zufallsfehler, systematische Fehler, Chemometrie), Nachweisgrenzen, Selektivität, Matrix und Matrixeffekte, Empfindlichkeit, Qualitätssicherung (DIN EN ISO Normen), Validierung von analytischen Methoden; Beispiele instrumenteller analytischer Methoden: potentiometrische Titrationen (mit Karl-Fischer-Titration), Atomemissionsspektroskopie (AES), Photoelektronenspektroskopie (PES), Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA, TRFA) und Röntgendiffraktometrie, Auger-Elektronenspektroskopie, Elektronenstrahl-Mikrosonde (ESCA, ESMA, EDX), Atomabsorptionsspektroskopie (AAS), UV/VIS-Absorptionsspektroskopie, Fluoreszenzspektroskopie, Fließinjektionsanalyse (FIA), Thermochemische Methoden (TG, DTA, DSC), Polarographie und Voltammetrie, Chromatographie (GC, HPLC, GPC, SFC), Ionenchromatographie (IC), Neutronenaktivierungsanalyse, (NAA), anorganische Massenspektrometrie (ICP-MS)

Teilnahmevoraussetzungen Erfolgreiche Teilnahme an Modulen des 1. und 2. Semesters oder äquivalente Studienleistungen


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Teilnahme an Vorlesung, Übungen und Praktikum, Bearbeitung von Praktikumsaufgaben.




Medienformen Tafel, Projektor, Internet, Skript und Arbeitsblätter


Literatur Cammann (Hrsg.): Instrumentelle Analytische Chemie; Otto, Analytische Chemie; Schwedt, Analytische Chemie; Skript und Arbeitsunterlagen

Wahlpflichtmodule/Qualifizierungsmodule

Moderne Anorganische Chemie (MAC) Stand: 18.01.2012

Studiengang: B. Sc. Chemie Modus: Wahlpflicht ECTS-Punkte Arbeitsaufwand [h] Dauer Turnus Studiensemester

8 240 Blockmodul

1. Semesterhälfte SoSe 6.


Arbeits-aufwand

[h]

Präsenzzeit [h]

Gruppen-größe

Moderne Anorganische Chemie V 2 90 30 250

MAC-Übungen Üb 1 30 15 30

MAC-Praktikum PExp 6 120 90 15

Modulverantwortlicher Prof. Dr. Christian Ganter

Beteiligte Dozenten Die Dozenten des Instituts für Anorganische Chemie

Sprache deutsch


Studiengang Modus

B. Sc. Wirtschaftschemie (anteilig) Wahlpflicht


Das Modul vermittelt einen Überblick über moderne Forschungsgebiete der Anorganischen Chemie. Die Studierenden werden mit den Problemstellungen und Methoden auf den Gebieten Supramolekulare Chemie, Nanochemie, Katalyse sowie Bioanorganischer Chemie vertraut gemacht.

Inhalte

Vorlesung: - Supramolekulare Chemie und Nichtkovalente Bindung: Varianten der Nichtkovalenten Bindung, Molekulare Selbstorganisation; Crystal Engineering, Wirt-Gast-Systeme; Kationen- und Anionenselektive Rezeptoren; Chlathrate; Spezies-Engineering; - Nanochemie: Nanokristall-, Nanoröhren-, Nanodrähte-Synthese und -Selbstorganisation, Mikrokugeln, mikroporöse und mesoporöse Materialien, chemische Mustererzeugung und Lithographie, Organisation von Schichten auf Oberflächen; - Katalyse: Grundlagen der homogenen Katalyse, Katalysezyklen und relevante metallorganische Elementarreaktionen, Steuerung von Aktivität, Produktivität und Selektivität. Ausgewählte Beispiele aus Labor und Produktion; - Bioanorganische Chemie: Elemente mit Bio-Funktion, Metallo-enzyme, Transport und Aktivierung von O2, Vitamin und Cofaktor B12 (Cobalamine), Elektronentransferketten, Photosynthese, Eisen-Schwefel-Proteine, Nitrogenase, Carboanhydrase, Biomineralisation. Praktikum: jeweils ausgewählte Reaktionen bzw. Versuche, die die


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Prinzipien der Vorlesungsinhalte verdeutlichen.

Teilnahmevoraussetzungen Erfolgreiche Teilnahme an den Modulen C1, C2 und EOC oder äquivalente Studienleistungen


Aktive und regelmäßige Teilnahme an Modulveranstaltungen; Protokolle zu Praktikumsversuchen; Testatgespräche zum Praktikum;






Literatur Lehrbücher der Fortgeschrittenen Anorganischen Chemie z.B. Riedel, Janiak „Moderne Anorganische Chemie“, de Gruyter.

Kristallstrukturbestimmung (Krist) Stand: 18.01.2012


8 240 Blockmodul



Arbeits-aufwand

[h]

Präsenzzeit [h]

Gruppen-größe

Theorie und Praxis der Kristallstrukturanalyse

V 2 90 30 250

Krist-Übungen Üb 1 30 15 30

Krist-Praktikum PExp 6 120 90 15


Beteiligte Dozenten Prof. Dr. W. Frank, Dr. G. Reiß

Sprache deutsch


Studiengang Modus

B. Sc. Wirtschaftschemie (anteilig) Wahlpflicht


Erlernen der theoretischen Grundlagen der Kristallstrukturanalyse; Erwerb eines Überblicks über die experimentellen Möglichkeiten zur Charakterisierung von Einzelkristallen mittels Röntgenbeugung; Erlernen der Durchführung und der Dokumentation einer Kristallstrukturanalyse im Routinefall.

Inhalte

Erzeugung von Röntgenstrahlen und Strahlenschutz; Kristallgitter und Symmetrie; Wellenkinematische Theorie der Röntgenbeugung, Die Deutungen des Beugungsphänomens von Laue und Bragg; Das Reziproke Gitter, Die Ewald-Konstruktion, Atomformfaktoren und Strukturfaktoren; Translationenbehaftete Symmetrieelemente; Systematische Auslösungen und die Bestimmung von Raumgruppen; Fourier-Reihen in der Kristallographie; Optische Diffrakometrie; Experimentelle Methoden (Kristallzucht und –auswahl, Kurze Einführung in die klassischen Filmmethoden; Vierkreisdiffraktometer; Imaging Plate- und CCD-Diffraktometer, Intensitätsdatensammlung); Datenreduktion; Strukturlösung mit Direkten Methoden bzw. Pattersonfunktion; Strukturverfeinerung und Qualitätsindikatoren; Kritische Beurteilung der Ergebnisse von Kristallstrukturanalysen; Kristallographische Datenbanken und Crystallographic Information Files; Pseudosymmetriephänomene; Aperiodische Kristallstrukturen;


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Durchführung einer exemplarischen Kristallstrukturbestimmung und Erstellung einer CIF-Publikation

Teilnahmevoraussetzungen Erfolgreiche Teilnahme am Modul Analytische Methoden (ANA) oder äquivalente Studienleistungen


Teilnahme an Vorlesung, Übung und Praktikum, Anfertigen von Protokollen






Literatur Massa, Kristallstrukturbestimmung (Teubner); Borchardt-Ott, Kristallographie (Springer); Giacovazzo, Fundamentals of Crystallography (Oxford)


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Module des Instituts für Biochemie

Pflichtmodule

Grundlagen der Biochemie (GBC) Stand: 18.01.2012




Arbeits-aufwand

[h]

Präsenzzeit [h]

Gruppen-größe

Grundlagen der Biochemie V 2 90 30 250

GBC-Übungen (Präsenz optional) Üb 1 30 15 250

Methoden der Biochemie PExp & Sem 7 120 90 15 & 30

Modulverantwortlicher PD Dr. Ulrich Schulte

Beteiligte Dozenten Die Dozenten des Instituts für Biochemie

Sprache Deutsch


Studiengang Modus

B. Sc. Wirtschaftschemie Wahlpflicht


Grundkenntnisse der Strukturen, Eigenschaften und Reaktionen biologischer Makromoleküle, Verständnis der Prinzipien von Stoffwechselvorgängen und ihrer Steuerung; experimentelle Fähigkeiten zur Handhabung und Charakterisierung von Proteinen und Nukleinsäuren; Fähigkeit zur schriftlichen und mündlichen Präsentation experimenteller Ergebnisse

Inhalte

Vorlesung: Molekulare Grundlagen des Lebens (Zellaufbau, Entstehung des Lebens, Einteilung und Stammbaum der Organismen), Aufbau und Eigenschaften biologischer Makromoleküle, (Kohlenhydrate, Lipide, Nukleinsäuren, Proteine), Strukturbildung von Nukleinsäuren und Proteinen (Strukturtypen, 3D-Darstellung durch rasmol) Funktion von Proteinen (Überblick, Struktur-Funktionsbeziehung an Beispielen), Prinzipien des Stoffwechsels (Redoxreaktionen in Glykolyse und Citratzyklus, Mechanismus und Thermodynamik der oxidativen Phosphorylierung), Anabolismus (Glucogenese, Fettsäuresynthese, Mechanismus der ATP-Kopplung), Fluss der genetischen Information (Replikation, Transkription, Translation), Grundlagen von Regulation und Signalübertragung (Rückkopplung, allosterische Enzyme, Hormone), Methoden der Biochemie (Proteinisolierung, Proteincharakterisierung, Enzymkinetik, Gentechnik) Anwendungen der Biochemie (Wirkstoffe, Technische Anwendung von Enzymen) Praktikum: Isolierung und Charakterisierung der Glutamat-Oxalacetat-Transaminase aus Schweineherz, Enzymkinetik der Alkoholdehydrogenase, Klonierung und heterologe Expression des Gens für das Grün-Fluoreszierende Protein in Escherichia coli.



Aktive und regelmäßige Teilnahme am Praktikum; Protokolle zu den Praktikumsversuchen; Abschlusskolloquium zum Praktikum




Medienformen Tafel, Projektor und Internet

Webseite http://www.chemie.uni-duesseldorf.de/Faecher/Biochemie/Lehre


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Literatur Lehrbücher der Biochemie z.B.: Karlson, Doenecke, Koolman "Kurzes Lehrbuch der Biochemie für Mediziner und

Naturwissenschaftler" Georg Thieme Verlag


Biochemie des Stoffwechsels (QM-BC) Stand: 18.01.2012


8 240 Blockmodul



Arbeits-aufwand

[h]

Präsenzzeit [h]

Gruppen-größe

Stoffwechselbiochemie V 4 120 60 30

Methoden der Proteincharakterisierung

PExp & Sem

7 120 90 15

Modulverantwortlicher Prof. Dr. Lutz Schmitt

Beteiligte Dozenten Die Dozenten des Instituts für Biochemie

Sprache deutsch


Studiengang Modus

B.Sc. Biochemie (Vorlesung) Pflicht


Kenntnis wesentlicher Stoffwechselwege und katalytischen Mechanismen beteiligter Enzyme; Verständnis für die Zusammenhänge von Stoffwechselprozessen und den resultierenden physiologischen oder pathologischen Auswirkungen; experimentelle Fähigkeiten zur Bestimmung wichtiger Proteineigenschaften; Fähigkeit zur schriftlichen und mündlichen Präsentation experimenteller Ergebnisse

Inhalte

Vorlesung: Glycolyse, Milchsäure- und Ethanol-Gärung, Substratketten-Phosphorylierung, Pyruvatdehydrogenase, Citronensäurezyklus, Oxidative Phosphorylierung, Aufbau biologischer Membranen, Grundlagen der Bioenergetik, Gegenüberstellung von Oxidativer Phosphorylierung und Photophosphorylierung, Gluconeogenese und Glykogenstoffwechsel und ihre hormonelle Steuerung, Abbau und Synthese von Triacylglycerol und deren hormonelle Steuerung, Aminosäure-Abbau, Harnstoffzyklus, Stickstoffkreislauf, Pentosephosphat-Weg in Tieren und Calvin-Zyklus in Pflanzen, Steroid- und Isoprenoidsynthese, Oxygenasen und Desaturasen Praktikum: Proteinsequenzierung durch Edman-Abbau von Insulin; Lipidzusammensetzung der Mitochondrienmembran; Isoelektrofokussierung von Cytochrom c und Myoglobin; Quantifizierung von IgG durch ELISA; Darstellung von Proteinstrukturen mit Hilfe von Standardprogrammen und der Brookhaven Protein Data Base



Aktive und regelmäßige Teilnahme an Praktikum; Protokolle zu den Praktikumsversuchen; Abschlusskolloquium zum Praktikum




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Medienformen Projektor, Tafel, Internet

Webseite Tafel, Projektor, Internet

Literatur Lehrbücher der Biochemie z.B.: Berg, Tymoczko, Stryer "Biochemie", Spektrum Verlag

Module des Instituts für Organische Chemie und Makromolekulare Chemie

Pflichtmodule

Prinzipien der Organischen Chemie (POC) Stand: 18.01.2012




Arbeits-aufwand

[h]

Präsenzzeit [h]

Gruppen-größe

Prinzipien und Mechanismen der Organischen Chemie

V 4 150 60 250

VOC-Übungen Üb 2 90 30 30

Modulverantwortlicher Prof. Dr. T. J.J. Müller

Beteiligte Dozenten Prof. Dr. C. Czekelius, Prof. Dr. T. J. J. Müller, Dozenten der Organischen Chemie

Sprache deutsch


Studiengang Modus

B. Sc. Biochemie B. Sc. Physik B. Sc. Wirtschaftschemie

Pflicht Wahlpflicht Pflicht


Grundkenntnisse über wichtige Substanzklassen, Reaktionen und Reaktionsmechanismen der Organischen Chemie.

Inhalte

Vorlesung: Bindungsverhältnisse, Strukturen, Stereochemie, Nomenklatur, Funktionelle Gruppen und Stoffklassen, grundlegende Reaktionstypen (Autoxidation, SRad, SN1, SN2, Additionen an olefinische C=C-Bindungen, ß-Eliminierungen, SE-Ar, Carbonylchemie, Redox-Reaktionen), bedeutende Industrieverfahren.

Übungen: Bearbeitung von Übungsaufgaben zu den Themen der Vorlesung.

Teilnahmevoraussetzungen Keine


Regelmäßige und aktive Teilnahme an Vorlesung und Übungen, Schriftliche Bearbeitung von Übungsaufgaben.




Medienformen Tafel, PC und Internet für Lernhilfen

Webseite www.chemie.uni-duesseldorf.de/Faecher/Organische_Chemie/Studium

Literatur

K. P. C. Vollhardt, / N. E. Schore, Organische Chemie. Wiley-VCH, Weinheim, 4. Auflage, 2005.

N. E. Schore, Arbeitsbuch Organische Chemie. Wiley-VCH Weinheim, 4. Auflage, 2006.

J. McMurry, Organic Chemistry. Brooks/Cole (Thomson Learning), Fifth Edition, 2000.

S. McMurry, Study Guide and Solutions Manual for McMurry’s. Brooks/Cole (Thomson


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Learning), Fifth Edition, 2000.

K. Schwetlick, Organikum. Wiley-VCH Weinheim, 2001.

Einführung in synthetische und analytische Methoden (SAM)

Stand: 18.01.2012




Arbeits-aufwand

[h]

Präsenzzeit [h]

Gruppen-größe

Einführung in synthetische und analytische Methoden

V 1 30 15 250

SAM-Übungen Üb 2 60 30 30

Organisch-Chemisches Grundpraktikum

PExp 4 90 60 15

Modulverantwortlicher Prof. Dr. T. J. J. Müller

Beteiligte Dozenten PD Dr. Klaus Schaper, Dr. H. Keck, Dr. S. Beutner

Sprache deutsch


Studiengang Modus


Studierende sollen an ausgewählten Beispielen grundlegende Experimentiertechniken bei Synthese, Isolierung und Analyse von niedermolekularen Substanzen sowie einen sachgerechten Umgang mit chemischen Gefahrstoffen erlernen.

Inhalte

Destillation, Extraktion, Umkristallisation, Chromatographie, Trennung von Substanzgemischen, Aufbau von Versuchsapparaturen, Sachgerechte Planung und Durchführung organisch-chemischer Synthesen, Analyse und Interpretation von IR-, MS- und NMR-Spektren ausgewählter Substanzen

Teilnahmevoraussetzungen Erfolgreiche Teilnahme am Modul POC bzw. der Nachweis von Kenntnissen, die dort vermittelt worden sind.

Studienleistungen

Aktive und regelmäßige Teilnahme an den Lehrveranstaltungen. Erfolgreiche Bearbeitung experimenteller Aufgaben, Erstellen von Protokollen, Analyse und Interpretation von IR-, MS- und NMR-Spektren.


unbenotet




Literatur

Heinz G. O. Becker, Werner Berger, Günter Domschke u. a., Organikum, Wiley-VCH Weinheim, 2009.

Hünig; Kreitmeier, Märkl; Sauer, Arbeitsmethoden in der organischen Chemie, Lehmanns Media Berlin 2008.

Manfred Hesse ; Herbert Meier ; Bernd Zeeh, Spektroskopische Methoden in der organischen Chemie, Thieme, 2005. Skriptum zum Praktikum


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Vertiefte Organische Chemie (VOC) Stand: 18.01.2012




Arbeits-aufwand

[h]

Präsenzzeit [h]

Gruppen-größe

Struktur und Reaktivität V 2 75 30 250

Naturstoffe V 2 75 30 250

VOC-Übungen Üb 2 90 30 30

Modulverantwortlicher Prof. Dr. Thomas J. J. Müller

Beteiligte Dozenten Dozenten der Organischen Chemie

Sprache deutsch


Studiengang Modus



Sicherer Umgang mit Themen der Organischen Chemie; vertiefte Kenntnis der organischen Reaktivität und der Mechanismen; Kenntnis wichtiger Naturstoffklassen.

Inhalte

Vertiefter Einblick in die Chemie der reaktiven Zwischenstufen, Konzertierte Reaktionen, Einführung in die Organometallchemie, Nutzung der Chemie funktioneller Gruppen.

Einführung in die Chemie biologisch relevanter Moleküle (Terpene und Steroide, Kohlenhydrate, Nucleinsäuren, Alkaloide, Aminosäuren und Peptide, Lipide und Eicosanoide, Porphyrine).

Übungen: Bearbeitung von Übungsaufgaben zu den Themen der Vorlesungen und Präsentation der Lösungen.

Teilnahmevoraussetzungen Solide Grundkenntnisse in organischer Chemie


Regelmäßige und aktive Teilnahme an Vorlesung und Übungen, schriftliche Bearbeitung von Übungsaufgaben.






Literatur

F. A. Carey, R. J. Sundberg, Organische Chemie – Ein weiterführendes Lehrbuch, VCH Weinheim 1995. F. A. Carey, R. J. Sundberg, Advanced Organic Chemistry – Part A: Structure and Mechanisms, VCH Weinheim 2007 (5. Aufl.). M. B. Smith, J. March, March's Advanced Organic Chemistry, J. Wiley & Sons New York 2007 (6. Aufl.). R. Brückner, Reaktionsmechanismen, Spektrum, 2009 (3. Aufl., 2. korr. Nachdruck) .H. Maskill, Structure and Reactivity in Organic Chemistry, Oxford University Press, 1999. Beyer-Walter Lehrbuch der Organischen Chemie, Hirzel Verlag, 24. Auflage 2004 Habermehl-Hammann Naturstoffchemie Eine Einführung, Springer 1992 E. Breitmaier Alkaloide Teubner Studienbücher Chemie, 1997 B. Fugmann Römpp Lexikon der Naturstoffe Thieme, 1997

Organisch-Chemisches Synthesepraktikum (VOC-P) Stand: 18.01.2012



Lehrveranstaltungen Typ Umfang Arbeits- Präsenzzeit Gruppen-


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[SWS] aufwand [h]

[h] größe

Organisch-Chemisches Synthesepraktikum

PExp 11 240 150 15


Beteiligte Dozenten Prof. Dr. T. J.J. Müller, Prof. Dr. C. Czekelius, PD Dr. K. Schaper, Dr. B. Mayer, Dr. S. Beutner

Sprache deutsch


Studiengang Modus


Sicherheit bei Planung, Durchführung, Auswertung und Doku-mentation von Experimenten. Befähigung zur wissenschaftlichen Diskussion.

Inhalte

Planung und Durchführung individuell vorgegebener Lehrbuch-synthesen, Nutzung analytischer Methoden zum Nachweis des Syntheseerfolges. Diskussion versuchsbezogener Themen mit den Praktikumsbetreuern.

Teilnahmevoraussetzungen Erfolgreiche Teilnahme am Modul SAM bzw. der Nachweis von Kenntnissen, die dort vermittelt worden sind.

Studienleistungen Regelmäßige und aktive Teilnahme an Praktikum. Erfolgreiche Bearbeitung aller Praktikumsaufgaben. Erstellen von Protokollen.


unbenotet


Medienformen Tafel, PC und Internet für Lernhilfen und Literatursuche


Literatur

Heinz G. O. Becker, Werner Berger, Günter Domschke u. a., Organikum, Wiley-VCH Weinheim, 2009.

Reinhardt Brückner u.a. Praktikum Präparative Organische Chemie - Organisch-Chemisches Grundpraktikum, Spektrum Akademischer Verlag, 2008.

S. Hünig u. a., Integriertes Organisch-Chemisches Praktikum, Lehmanns Media-Lob.de, 2007.

Skriptum zum Praktikum

Prinzipien der Makromolekularen Chemie (PMC) Stand: 18.01.2012

Studiengang: B.Sc. Chemie Modus: Pflicht ECTS-Punkte Arbeitsaufwand [h] Dauer Turnus Studiensemester



Arbeits-aufwand

[h]

Präsenzzeit [h]

Gruppen-größe

Prinzipien der Makromolekularen Chemie I

V 2 90 30 250

PMC-Übungen Üb 1 45 15 30

PMC-Praktikum PExp 6 135 90 15

Modulverantwortlicher Prof. Dr. L. Hartmann

Beteiligte Dozenten Prof. Dr. L. Hartmann, Dr. Monir Tabatabai

Sprache deutsch


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Studiengang Modus

B. Sc. Wirtschaftschemie (anteilig) B. Sc. Biochemie

Pflicht Wahl


Grundverständnis über Herstellung und Eigenschaften von Polymeren in Lösungen und Feststoffen.

Inhalte

Vorlesung: Grundlagen der Polymerchemie, Aufbau und Struktur von Polymeren, deren Eigenschaften und Charakterisierung, ionische und radikalische Polymerisationen, Polyadditionen, Polykondensationen, Emulsionspolymerisation, Suspensionspolymerisation und Copolymerisationsreaktion, Praktikum: Versuche zur radikalischen, anionischen und kationischen

Polymerisation von Styrol, -Methylstyrol; kinetische Untersuchungen, Polykondensation, PU-Schaum Herstellung, Emulsionspolymerisation, Methoden zur Charakterisierung von Polymeren wie z. B. DSC, Molekulargewichtsbestimmung wie z. B. GPC, Bestimmung der Copolymerisationsparameter, Herstellung von Plexiglas, Vernetzung von ungesättigten Polyestern. In den Übungen werden die Themen der Vorlesung und des Praktikums vertieft.

Teilnahmevoraussetzungen Erfolgreiche Teilnahme an den Modulen VOC-P und GPC oder der Nachweis von Kenntnissen, die den dort vermittelten gleichwertig sind.


Regelmäßige und aktive Teilnahme an Vorlesung, Übungen und Praktikum. Erstellen von Protokollen.





Webseite http://www.macrochem.hhu.de/lehrevorlesungen-und-praktika.html

Literatur

1) D. Braun, H. Cherdron, M. Rehan, H. Ritter, B. Voit, Polymer Synthesis Theory and Practice, 4th Edition, 2004, Springer Verlag.

2) Hans-Georg Elias, Makromoleküle, Band 1-4, Wiley-VCH 3) George Odian, Principles of Polymerization, 3rd Edition, Wiley Interscience 4) Praktikumsskript


Großtechnische Prozesse in der organischen Chemie (QM-MC)

Stand: 18.01.2012

Studiengang: B.Sc. Chemie Modus: Wahlpflicht ECTS-Punkte Arbeitsaufwand [h] Dauer Turnus Studiensemester

8 240 Blockmodul



Arbeits-aufwand

[h]

Präsenzzeit [h]

Gruppen-größe

Großtechnische Prozesse in der Organischen Chemie

V 2 60 30 30

QM-MC-Übungen Üb 1 45 15 30

QM-MC-Praktikum PExp 6 135 90 15


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Modulverantwortlicher Prof. Dr. L. Hartmann

Beteiligte Dozenten Prof. Dr. L. Hartmann, Dr. Monir Tabatabai

Sprache deutsch


Studiengang Modus

B.Sc. Wirtschaftschemie (anteilig) M. SC. Wirtschaftschemie

Qualifizierung Wahlpflicht


Vertieftes Verständnis über Fragestellungen der Polymerchemie, Vorbereitung zum wissenschaftlichen Arbeiten

Inhalte

Stammbaum der chemische Prozesse, von der Kohle bis zum Arzneimittel, C1 bis C8 Chemie und Folgeprodukte, Alfen- und Alfol-Prozesse C1: Phosgen, Formaldehyd, Methanol und chlorierte Methanol und Silikonchemie C2: Acetaldehyd, Essigsäure, Acetylenchemie, Ethylenoxid und Folgeprodukte. C3: Propylenoxid, Aceton und deren Folgeprodukte C4: Butadien C5: Isopren, Cyclopentadien C6: Cyclohexan, Benzol und Folgeprodukte wie z. B. Nylon, Perlon C7: Toluol und deren Folgeprodukte C8: Xylol Trennung und Oxidation zu Säurederivaten

Teilnahmevoraussetzungen Erfolgreiche Teilnahme an den Modulen PMC und VOC


Aktive und regelmäßige Teilnahme an Vorlesung, Übung und Forschungsarbeit in Arbeitsgruppe; Ausführliche Protokolle zur wissenschaftlichen Arbeit


Mündliche Einzelprüfung 30-45 benotet



Webseite http://www.macrochem.hhu.de/lehrevorlesungen-und-praktika.html

Literatur K. Weissermel, H.-J. Arpe, IndustiralOrganic Chemistry

Angewandte Organische Chemie (AOC) Stand: 18.01.2012


8 240 Blockmodul



Arbeits-aufwand

[h]

Präsenzzeit [h]

Gruppen-größe

Syntheseplanung V 2 60 30 30

AOC-Übungen Üb 1 45 15 30

AOC-Praktikum PExp 6 135 90 15


Beteiligte Dozenten Dozenten der Organischen Chemie

Sprache deutsch


Studiengang Modus

B.Sc. Wirtschaftschemie (anteilig) M. Sc. Chemie

Wahlpflicht Wahlpflicht


Die Studierenden erwerben Kenntnisse und experimentelle Fertigkeiten über komplexere Reaktionssequenzen und deren


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retrosynthetische Analyse, zur Syntheseplanung auch mit katalytischen Methoden und werden zur mechanistischen Diskussion befähigt. Somit werden sie zur Durchführung einer präparativ-organisch ausgerichteten Bachelorarbeit befähigt.

Inhalte

Vorlesung: Synthesestrategien, Retrosynthetische Analyse, Syntheseplanung, wichtige Transformationen von funktionellen Gruppen. Praktikum: Am Beispiel ausgewählter Laborsynthesen von interessanten und relevanten Verbindungen werden Stoffklassen und Funktionalitäten mit Reaktionstypen und Mechanismen verknüpft. Hierzu werden auch mehrstufige Reaktionssequenzen und Mikrowellen-unterstütze Synthesen genutzt sowie die Möglichkeiten und Grenzen moderner analytischer Methoden bei der Identifizierung und Reinheitskontrolle der Syntheseprodukte aufgezeigt. Im Seminar zum Praktikum werden relevante Aspekte der im Praktikum durchgeführten Versuche diskutiert.

Teilnahmevoraussetzungen Erfolgreiche Teilnahme an den Modulen VOC und VOC-P


Regelmäßige und aktive Teilnahme an Praktikum. Erfolgreiche Bearbeitung aller Praktikumsaufgaben. Erstellen von Versuchs-protokollen.






Literatur

S. Warren, Organische Retrosynthese, Teubner, 1997; S. Warren, P. Wyatt, Organic Synthesis – The Disconnection Approach, Wiley, 2008; S. Warren, Workbook for Organic Synthesis, Wiley, 1982; F. A. Carey, R.J. Sundberg, Organische Chemie – Ein weiterführendes Lehrbuch, VCH Weinheim, 1995, Kap. 26.; J. Fuhrhop, G. Penzlin, Organic Synthesis, VCH, 1994.

Reinhardt Brückner u.a. Praktikum Präparative Organische Chemie - Organisch-chemisches Fortgeschrittenenpraktikum, Spektrum Akademischer Verlag, 2008. Praktikumsskript.

Module des Instituts für Physikalische Chemie

Pflichtmodule

Einführung in die Physikalische Chemie (PC0) Stand: 18.01.2012




Arbeits-aufwand

[h]

Präsenzzeit [h]

Gruppen-größe

Einführung in die Physikalische Chemie V 2 75 30 250

PC0-Übungen Üb 1 45 15 30

Modulverantwortlicher Prof. Dr. Michael Schmitt

Beteiligte Dozenten Prof. Dr. Michael Schmitt

Sprache deutsch


Studiengang Modus


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Vermittlung der grundlegenden Zusammenhänge bei phys.chem. Prozessen durch Vorlesungsversuche mit Auswertung der ge-messenen Zusammenhänge (Proportionalitäten) in Formel-beziehungen. Dann Formelrechnen mit Einheiten in den Übungen und Diskussion des Modellkonzeptes

Inhalte

Einführung in die physikalische Chemie

Von der Messung zur Formel und zum Modell, SI-Einheiten.

Kraft und Arbeit: Verschiedene Kräfte und ihre Felder, insbesondere Ladung und elektrisches Feld; Kraft und harmonische Bewegung, Welle, Druck und laminare Strömung, Arbeit.

Energiefluss und -umwandlung: Temperatur, Wärmekapazität und innere Energie, Energieübertragung und Wärmeleitung, Schmelzen und Sieden, Gasexpansion, Entropie.

Moleküle, Atome, Kerne und Elektronen: Nachweis des Elektrons und Ladungsmessung, Nachweis des Atomkerns, Linienspektrum und Wasserstoffatom, Messung der Energieniveaus, Materiewellen (de Broglie).

Elementarteilchen mit Spin: Nachweis des Elektronen- und Kern-spins und Messung ihrer Größe, Wechselwirkung mit äußerem Magnetfeld

Geladene Teilchen: Galvanische Zelle und Elektrolysezelle, Redoxpotential, Elektronenenergie und Solvatationsenergie, Konzentrationsabhängigkeit des Redoxpotentiale.

Spektroskopie: Dipol und Polarisierbarkeit, Lichtabsorption, H-Linienspektrum, Rotations-, Schwingungs-, und Elektronenanregung in Molekülen. Anregung innerer Elektronen und Röntgenstrahlen.

Zusammenfassung: Energetische Reihung der (intra)atomaren/-molekularen Bewegungen von NMR bis XUV-Frequenzen, Übersicht über Spektroskopiearten und Frequenzspektrum. Physikalische Grundprinzipien und spezifische Informationen der jeweiligen Methode



Teilnahme an Vorlesung und Übungen. Fill-Ins, Multiple Choice und Formelrechnen mit Einheiten in den Übungen.




Medienformen Tafel, Projektor, Internet, Auswahl aus 22 Vorlesungsversuchen

Webseite http://www.chemie.uni-duesseldorf.de/Faecher/Physikalische_Chemie

Literatur Vorlesungsskript,15 Wissenschaftsfilme (Google: Scienceforum Düsseldorf).

Mathematische Methoden in der Chemie I (MMC I) Stand: 18.01.2012




Arbeits-aufwand

[h]

Präsenzzeit [h]

Gruppen-größe

Mathematische Methoden in der Chemie I

V 3 90 45 250


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MMC I-Übungen Üb 1 60 15 60

Modulverantwortlicher Prof. Dr. R. Weinkauf

Beteiligte Dozenten Prof. Dr. R. Weinkauf

Sprache Deutsch


Studiengang Modus

B. Sc. Biochemie Pflicht


Verständnis der grundlegenden mathematischen Konzepte zur Bearbeitung experimenteller und theoretischer Aufgaben zur Physikalischen Chemie

Inhalte

Basiswissen: Rechnen mit Ungleichungen, Logarithmen, Exponentialfunktionen, trigonometrische Additionstheoreme, Begriff der Funktion u. Umkehrfunktion; Binomialkoeffizienten Zahlenfolgen, Reihen, Grenzwerte von Folgen und Reihen,

Anwendung auf die Herleitung von und e, Grenzwerte von Funktionen einer reellen Veränderlichen, Stetigkeit, Differenzierbarkeit von Funktionen einer reellen Veränderlichen, Stetigkeit als Folge der Differenzierbarkeit, Ableitungsregeln, Newton-Raphson-Verfahren, Kurvendiskussion, l´Hospitalsche Regeln, bestimmtes Integral stetiger Funktionen, Hauptsatz d. Differential- und Integralrechnung, partielle Integration, Substitutionsregeln, Partialbruchzerlegung, Näherungsverfahren zur Berechnung bestimmter Integrale, uneigentliche Integrale, Taylorreihenentwicklung

Teilnahmevoraussetzungen allg. Mathematikkenntnisse


Teilnahme an Vorlesung und Übungen, Bearbeitung von Übungsaufgaben


Klausur 120 Benotet


Medienformen Tafel, Nutzung von Computer-Algebra-Programmen (Mathcad)

Webseite http://www.ak-weinkauf.hhu.de/unsere-lehre.html

Literatur

Zachmann, Mathematik für Chemiker, Wiley

Papula, Mathematik für Chemiker, Enke Verlag

Reinsch, Mathematik für Chemiker, Teubner Verlag

Bronstein-Semendjajew, Taschenbuch der Mathematik

Mathematische Methoden in der Chemie II (MMC II) Stand: 18.01.2012




Arbeits-aufwand

[h]

Präsenzzeit [h]

Gruppen-größe

Mathematische Methoden in der Chemie II

V 3 90 45 250

MMC II-Übungen Üb 1 60 15 60


Beteiligte Dozenten Prof. Dr. R. Weinkauf

Sprache Deutsch


Studiengang Modus



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Verständnis der grundlegenden mathematischen Konzepte zur Bearbeitung experimenteller und theoretischer Aufgaben zur Physikalischen Chemie und Computerchemie

Inhalte

Komplexe Zahlen, Eulersche Formel; Gaußsche Zahlenebene Fourierreihen; Fourier-Transformation Vektoren, Vektorräume, Basen, Lineare Abbildungen, Matrizenrechnung, Basistransformationen, Skalarprodukt, Vektorprodukt, Spatprodukt, reziproke Räume , Lineare Gleichungssysteme und Determinantenrechnung; Gewöhnliche Differentialgleichungen 1. u. 2. Ordnung, Differentialgleichungen mit getrennten Variablen; Differentialrechnung für Funktionen mehrerer Veränderlicher, partielle Differentation, vollständiges Differential, Extrema; Fehlerrechnung, Regression, Kurvenintegrale, Bereichsintegrale;

Teilnahmevoraussetzungen Kenntnis der Inhalte von MMC I


Teilnahme an Vorlesung und Übungen, Bearbeitung von Übungsaufgaben




Medienformen Tafel, Nutzung von Computer-Algebra-Programmen (Mathcad)

Webseite http://www.ak-weinkauf.hhu.de/unsere-lehre.html

Literatur

Zachmann, Mathematik für Chemiker, Wiley

Papula, Mathematik für Chemiker, Enke Verlag

Reinsch, Mathematik für Chemiker, Teubner Verlag

Bronstein-Semendjajew, Taschenbuch der Mathematik

Grundlagen der Physikalischen Chemie (GPC) Stand: 18.01.2012




Arbeits-aufwand

[h]

Präsenzzeit [h]

Gruppen-größe

PC I V 3 90 45 250

PC II V 3 90 45 250

GPC-Übungen Üb 2 120 30 30

Modulverantwortlicher Prof. Dr. Matthias Karg/Prof. Dr. C. Seidel

Beteiligte Dozenten Die Dozenten des Instituts für Physikalische Chemie im Wechsel

Sprache deutsch (Fachwörter: englisch)


Studiengang Modus

B. Sc. Biochemie B. Sc. Wirtschaftschemie

Pflicht Pflicht


Experimentelle und theoretische Bearbeitung der physikalisch-chemischen Grundlagen (Spektroskopie/ Thermodynamik/ Kinetik)

Inhalte

Vorlesung PC I : Vom Atom zur kondensierten Materie 1. Motivation und historische Einleitung: Entdeckung der Elementar-teilchen, Bestimmung von q/m und der Elementarladung, Anschauung zu Atomkern und Elektronenhülle. 2. Teilchen- und Wellennatur von Materie und elektromagnetischer Strahlung: Compton-Effekt, photoelektrischer Effekt, Impuls von Licht-


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quanten, Lichtbeugung, De-Broglie-Beziehung, Elektronenbeugung an Kristallen, Beugung am Einfachspalt, Heisenbergsche Unschärfe-relation. 3. Schrödinger-Gleichung: Teilchen im Potentialkasten, der Tunneleffekt harmonischer und anharmonischer Oszillator, interne Rotation und starrer Rotator, Art und Zahl der Freiheitsgrade. 4. Wasserstoffatom mit empirischer Beschreibung, Bohrsches Atommodell und quantenmechanischer Behandlung. 5. Aufbau des Periodensystems und Atomspektren: Elektronenspin und Pauli Prinzip, Termsymbole, der Grundzustand von Atomen. 6. Intra- und intermolekulare Bindungen: Kovalente Bindung, H2

+, Born-Oppenheimer Näherung, Hückelmodell, chemische Struktur von Molekülen, Hybridisierung und Bindungswinkel, Ionische und Metalli-sche Bindung, Van der Waals-Bindung, reales Gases, Wasserstoff-brückenbindung, Flüssigkeit. Übergang zum Festkörper, 7. Spektroskopie: Wechselwirkung von Materie mit elektromagne-tischer Strahlung: permanentes Dipolmoment, Polarisierbarkeit. Nicht-resonante Anregung: der Raman-Effekt. Bohrsche Frequenzbedingung. Übergangswahrscheinlichkeiten. Rotations- Schwingungs- und elektronische Übergänge, das Franck-Condon-Prinzip. Verbotene Übergänge, Chromophore, 8. Qualitativ: Umgebungseffekte, Dynamik, Jablonski-Diagramm, strahlungslose Prozesse, Fluoreszenz. Kasha-Regel, energy gap rule Ausblick: Spektroskopische Methoden bei Makromolekülen. Vorlesung PC II: Thermodynamik und chemische Kinetik Thermodynamik: 1. Gasgesetze: Empirische Gasgesetze und das ideale Gase, reale Gase, kinetische Gastheorie, Boltzmann-Gesetz, Molwärme und Freiheitsgrade, der Gleichverteilungssatz, Wärmeleitung, reales Gas, van der Waals Gleichung, der Joule-Thompson-Effekt. 2. Die drei Hauptsätze der Thermodynamik: Zustandsfunktionen (innere Energie, Enthalpie, Entropie, freie Energie/Enthalpie), Arbeit, Wärme, Kreisprozesse, Wirkungsgrad. 3. Energieformen, Energiegewinnung und Energierückgewinnung 4. Phasengleichgewichte: Ein-Stoff-Phasengleichgewichte, Zu-standsdiagramme, chemisches Potential, Aktivitäten, Mischphasen-thermodynamik. 5. Chemische Reaktionsthermodynamik: Massenwirkungsgesetz, Nernstsche Gleichung, Gleichgewichtselektrochemie. Kinetik: 1. Formale Kinetik: Reaktionsgeschwindigkeit und Geschwindigkeits-gleichung, grundlegende Messmethoden, Reaktionen erster, zweiter und dritter Ordnung. 2. Komplexere Reaktionsmechanismen, Quasistationarität. Katalyse, Biokatalyse, Michaelis-Menten-Kinetik, fortgeschrittene Messmethoden 2. Temperaturabhängigkeit der Geschwindigkeitskonstanten: Arrhenius Stoßtheorie, Theorie diffusionskontrollierter Reaktionen. Übungen Vertiefende Rechenübungen zu den Themen der zwei Vorlesungen.


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Gestellte Aufgaben werden selbständig bearbeitet und abgegeben. Die Übungsaufgaben werden gemeinsam mit der Darstellung der Lösungswege besprochen.

Teilnahmevoraussetzungen Erfolgreiche Teilnahme an den Modulen Mathematische Methoden in der Chemie I u. PC0 oder äquivalente Studienleistungen.


Aktive und regelmäßige Teilnahme an den Vorlesungen und besonders an den Übungen (Teilnehmerliste, Abgabe der bearbeiteten Übungs-aufgaben).




Medienformen Tageslichtprojektor, Powerpoint, Tafel, Videos, Demonstrations-experimente.


Literatur

Umfangreiche Materialien (Videokurse, multimediales Lehrmaterial im Internet angeboten, EDV-unterstütztes Physikalisch-Chemisches Praktikum). Wissenschafts-filme (Google: Science-Forum Düsseldorf). Fachbücher:

P.W. Atkins, "Physikalische Chemie", Wiley-VCH

P.W. Atkins, "Molecular Quantum Mechanics", Oxford University Press

G. Wedler, "Lehrbuch der Physikalischen Chemie", Verlag Chemie

W.J. Moore, D.O. Hummel, "Physikalische Chemie", W. de Gryter

G.M. Barrow,G.W. Herzog, "Physikalische Chemie I-III", Vieweg

H. Kuhn, H.-D. Försterling, "Principles of Physical Chemistry", Wiley.

Praktikum Grundlagen der Physikalischen Chemie (GPC-P) Stand: 18.01.2012




Arbeits-aufwand

[h]

Präsenzzeit [h]

Gruppen-größe

GPC-Praktikum mit Seminar PExp 7 150 80 15

Modulverantwortlicher Prof. Dr. Matthias Karg/Prof. Dr. C. Seidel


Sprache deutsch (Fachwörter: englisch)


Studiengang Modus


Pflicht Pflicht


Experimentelle und theoretische Bearbeitung der physikalisch-chemischer Grundlagen (Spektroskopie/ Thermodynamik/ Kinetik), Präsentation von Ergebnissen.

Inhalte

1. Simulation von formalen Gesetzen zu den Themen der Vorlesung mit dem Programm MathCAD experimentelle Übungen am PC. 2. Experimentelle Übungen zur Spektroskopie, Thermodynamik und Kinetik. 7 ausgewählte Versuche aus einem Pool von Versuchen. Beispielhaft Versuche wie:

UV Spektroskopie

Atom-Absorptionsspektroskopie

IR Spektroskopie


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Ramanspektoskopie

Massenspektrometrie

Druckmessung

Kinetik der Hydrolyse von Malachitgrün

Temperaturabhängigkeit der Molwärme

Lösungsenthalpie

Verbrennungsenthalpie

Dissoziationskonstante sowie weitere Versuche, die sich eng an den Stoff der Vorlesung anlehnen.

Teilnahmevoraussetzungen Erfolgreiche Teilnahme an den Modulen Mathematische Methoden in der Chemie I (MMC I) u. PC0 oder äquivalente Studienleistungen.


Aktive und regelmäßige Teilnahme am Praktikum: vor Versuchsbeginn Kolloquium zum Experiment, Seminarvortrag, Anfertigung von Protokollen, die testiert werden.


unbenotet


Medienformen Versuchsanordungen


Literatur

BMBF gefördertes Projekt Scienceforum "Materialien zur Fortbildung und Ausbildung in Chemie und Physik" (http://134.99.152.34/index.html). Umfangreiche Materialien (Videokurse, multimediales Lehrmaterial im Internet angeboten, EDV-unterstütztes Physikalisch-Chemisches Praktikum). Das Institut für Physikalische Chemie ist Teilnehmer am Programm "Notebook University". W-LAN mit Hot-Spots ist in beiden Instituten installiert. Fachbücher:







Fortgeschrittene Physikalische Chemie (FPC) Stand: 18.01.2012




Arbeits-aufwand

[h]

Präsenzzeit [h]

Gruppen-größe

Fortgeschrittene Physikalische Chemie V 3 90 45 250

FPC-Übungen Üb 1 60 15 30

FPC-Praktikum mit Seminar PExp 7 150 80 15

Modulverantwortlicher Prof. Dr. Matthias Karg/ Prof. Dr. C. Seidel


Sprache Deutsch


Studiengang Modus

B. Sc. Wirtschaftschemie (anteilig) Pflicht


Vertiefung der Grundlagen: Die Besprechung von kondensierter Materie und Grenzflächen beinhaltet auch eine Einführung in die Elektrochemie und in Transportprozesse. Diese Lehrinhalte sollen auf


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die Vertiefung von Schwerpunktthemen in SMKS (PC IV) vorbereiten. Abrundung der Grundausbildung in physikalischer Chemie und ihre Anwendung auf komplexere Systeme.

Inhalte

Vorlesung PC III: Phasenumwandlungen von Mischungen Chemisches Potential und Phasenumwandlungen, Henry- und Raoultsches Gesetz, Chemisches Potential einer Mischphase, Phasengleichgewichte, kolligative Effekte, Rektifikation. Grenzflächen Grenzfläche Flüssigkeit-Gas, Flüssigkeit-Flüssigkeit, Gas-Fest-körper, Flüssigkeit-Festkörper in nichtgeladenen Systemen; Heterogene Katalyse, Nanoteilchen und Nanostrukturen, Inter-ionische Wechselwirkungen in Elektrolytlösungen, Interionische Wechselwirkungen an Grenzflächen. Elektrochemie und Elektrodenprozesse: Elektrolysezelle und galvanisches Element. Leitfähigkeit und Wechselwirkungen in ionischen Systemen, Transportprozesse: Diffusion, Beweglichkeit, Migration, Fick'sche Gesetze, Messmethoden. Leitwert, Überführungszahlen, Debye-Hückel-Onsager-Theorie, Aktivitätskoeffizient. Anwendungen. Potentiale: Elektrodenpotentiale, Temperaturabhängigkeit von Zellspannungen, Flüssigkeitspotentiale, Diffusionspotentiale, Membranpotentiale. Strukturen an Grenzflächen: Starre und diffuse Doppelschicht, Elektrokapillarität. Potentiale und Ströme: Überspannung, Elektrodenprozesse, Butler-Volmer-Gleichung, cyclische Voltametrie, Diffusionsgrenzstrom. Beschreibung von Adsorptionsprozessen. Übungen: Vertiefende Rechenübungen. Gestellte Aufgaben werden selbständig bearbeitet. Die korrigierten Übungsaufgaben werden gemeinsam mit der Darstellung der Lösungswege besprochen. Praktikum/ Seminar: 7 ausgewählte Fortgeschrittenen-Versuche der Physikalischen Chemie

Teilnahmevoraussetzungen Erfolgreiche Teilnahme an den Modulen Mathematische Methoden in der Chemie I+II (MMC I, MMCII), PC0, GPC-P oder äquivalente Leistungen.


Aktive und regelmäßige Teilnahme an den Modulveranstaltungen. Praktikum: vor Versuchsbeginn mündliches Kolloquium zum Experiment, Seminarvortrag, Anfertigung von Protokollen, Praktikum erfolgreich abgeschlossen.




Medienformen Vorlesungsskript als pdf Dokument, Tageslichtprojektor, Powerpoint, Tafel, Videos, einige praktische Vorführungen


Literatur

Umfangreiche Materialien (Videokurse, multimediales Lehrmaterial im Internet angeboten, EDV-unterstütztes Physikalisch-Chemisches Praktikum). Elektronische Lehrbücher von Prof. Kleinermanns: 1: Aufbau von Atomen, Molekülen und supramolekularen Aggregaten; 2. Chemische Kinetik. 3. Statistische Thermodynamik und Grenzfläche 15 Wissenschaftsfilme (Google: Scienceforum Düsseldorf). Fachbücher:



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H. Kuhn, H.-D. Försterling, "Principles of Physical Chemistry", Wiley

C.M. Hamann, W. Vielstich: Elektrochemie, Wiley-VCH.

G.H. Findenegg, "Grundzüge der Physikalischen Chemie II, Statistische Thermodynamik", Steinkopff.


Qualifizierungsmodul PC (QM-PC): Experimentelle Methoden in der Physikalischen Chemie

Stand: 18.01.2012


8 240 Blockmodul



Arbeits-aufwand

[h]

Präsenzzeit [h]

Gruppen-größe

Experimentelle Methoden in der Physikalischen Chemie

V 2 45 30 250

QM-PC-Übungen Üb 1 45 15 30

QM-PC-Praktikum PExp 6 150 75 15


Beteiligte Dozenten Die Dozenten der Physikalischen Chemie

Sprache Deutsch


Studiengang Modus

B. Sc. Biochemie M. Sc. Biochemie



Anwendung der physikochemischen Kenntnisse auf komplexe molekulare Systeme und Grenzflächen. Vermittlung moderner spektroskopischen Methoden und technische Anwendungen.

Inhalte

Vorlesung: Absorption im UV- und im sichtbaren Bereich, Multiphotonanregung, Doppelresonanzspektroskopie, excited-state Spektroskopie, fs-Spektroskopie, Infrarotabsorption und Raman-streuung, Rotationsaufgelöste Fluoreszenzspektroskopie, Massen-spektrometrie und Photoelektronenspektroskopie, Nanoteilchen und Nanostrukturierung Förster-Resonanz-Energietransfer (FRET), Einzelmolekülspektroskopie. Übung/Seminar: Eigenständige Bearbeitung und Vorstellung ausgewählter moderner Themen der physikalischen Chemie Praktikum: ein oder zwei experimentelle Forschungsprojekte zur Vertiefung der Vorlesung.

Teilnahmevoraussetzungen Kenntnisse mathematischer Methoden und Grundkenntnisse der Physikalischen Chemie aus den Modulen GPC


Aktive, regelmäßige Teilnahme an den Veranstaltungen. Anfertigung von Protokollen.



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Medienformen Beamer, Tafel, Videos


Literatur







Module des Instituts für Theoretische Chemie und Computerchemie

Pflichtmodule

Einführung in die Quanten- und Computerchemie (QCCC) Stand: 29.02.2012




Arbeits-aufwand

[h]

Präsenzzeit [h]

Gruppen-größe

QCCC-Vorlesung V 3 90 45 250

QCCC-Seminar Sem 1 45 15 30

QCCC-Praktikum PExp 4 105 60 15

Modulverantwortlicher Prof. Dr. C. Marian

Beteiligte Dozenten Dozentinnen und Dozenten der Theoretischen Chemie im Wechsel

Sprache deutsch (Fachwörter englisch)


Studiengang Modus

B. Sc. Wirtschaftschemie B. Sc. Informatik



Grundlegendes Verständnis von quantenchemischen Methoden und Symmetrieeigenschaften von Molekülen; computergestützte Berech-nung von Moleküleigenschaften mit Standardverfahren

Inhalte

Vorlesung 1. Observable und Operatoren: Was ist ein Operator? Eigen-

funktionen und Eigenwerte, Eigenschaften quantenmechanischer Operatoren, Spektrum, Korrespondenzprinzip, zeitabhängige und zeitunabhängige Schrödingergleichung, Energiequantelung.

2. Erwartungswerte und Varianz: Erwartungswerte, Varianz und Standardabweichung, Ehrenfesttheorem, Vertauschbarkeit von Operatoren, Unschärfe, Variationsprinzip für die Energie, Über-gangswahrscheinlichkeiten.

3. Das Hückel-Orbital-Modell: Näherungen im HMO-Modell, Topologiematrix, Ladungsordnung, Bindungsordnung, freie Valenz, offenkettige Polyene, ringförmige Polyene, empirische Bestimmung des Parameters β.

4. Separation von Variablen: zweidimensionaler Kasten, Abseparation der Schwerpunktsbewegung, Wasserstoffatom, Wasserstofforbitale.

5. Mehrelektronenatome: Näherung der unabhängigen Teilchen, Orbitale, Hartree-Näherung, Teilchenvertauschung,


30

Slaterdeterminante, Hartree-Fock-Ansatz. 6. Moleküle: Molekularer Hamiltonoperator, Born-Oppenheimer-

Näherung, Elektronische Schrödingergleichung, LCAO-MO-Modell, gebräuchliche Basisfunktionen.

7. Potenzialhyperflächen: Stationäre Punkte, Koordinatenwahl, Geometrieoptimierung, Molekülschwingungen.

8. Chemische Bindung: Einelektronenbindung, kovalente Bindung, delokalisierte Bindung. ionische Bindung, polare (Donor-Akzeptor)-Bindung, intermolekulare Wechselwirkungen (statische, induzierte), Wasserstoffbrückenbindung.

9. Kraftfelder und Molekülmechanik. 10. Elektronenkorrelation (qualitativ):

a. Definition, Fermi-/Coulomb-Loch; b. Wellenfunktionsmethoden zur Beschreibung der

Elektronenkorrelation: Multikonfigurationsansatz (CASSCF), Konfigurationswechselwirkung (CI), Møller-Plesset-Störungstheorie (MP2);

c. Dichtefunktionaltheorie: Hohenberg-Kohn-Theorem, Kohn-Sham-Gleichungen, Austauschkorrelationsfunktionale.

11. Symmetrie in der Chemie: Klassifikation von Symmetrie-eigenschaften, Richtung des Dipolmoments, Chiralität, reduzible und irreduzible Darstellungen, Ausreduzieren, Symmetrieeigen-schaften von Schwingungsmoden, Auswahlregeln für Infrarot- und Ramanübergänge, Erhaltung der Orbitalsymmetrie, Perizyklische Reaktionen, Woodward-Hoffmann-Regeln

Seminar Seminarvortrag über ein Thema aus Vorlesung oder Praktikum

Computerpraktikum 1. Literaturrecherche und Chemiedatenbanken im Internet. 2. Computergestützte Lösung von Übungen zur Vorlesung am PC

unter Windows und Linux: Wellen und Interferenz, Aufenthaltswahrscheinlichkeit, Erwartungswerte, Wasserstoffatom

3. Berechnung von Moleküleigenschaften mit Standardquan-tenchemieprogrammen: (a) Elektronische Schrödingergleichung (Teilchen im Kasten, Hückeltheorie, Restricted Hartree-Fock-Verfahren, Kohn-Sham-Verfahren); (b) Geometrieoptimierung; Konstitutionsisomere; (c) Molekülschwingungen und Kraftkonstanten, Übergangswahr-scheinlichkeiten; (d) Woodward-Hoffmann-Regeln

Teilnahmevoraussetzungen Erfolgreiche Teilnahme an den Modulen MMC I und MMC II oder äquivalente Leistungen


Aktive Teilnahme an Praktikum und Seminar, Anwesenheitsaufgaben, Protokolle, Seminarvortrag




Medienformen Tageslichtprojektor, Beamer, Tafel, Personal Computer

Webseite http://www.chemie.uni-duesseldorf.de/lehre_de__.html


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Literatur

1. Skript zur Vorlesung 2. Fachbücher:

J. Reinhold, „Quantentheorie der Moleküle“, Teubner Studienbücher

W. Kutzelnigg, „Einführung in die Theoretische Chemie“, Wiley VCH

N.J.B. Green, Oxford Chemistry Primers “Quantum Mechanics 1: Foundations”, Oxford Science Publications G.H. Grant and W.G. Richards, Oxford Chemistry Primers “Computational Chemistry”, Oxford Science Publications.


Angewandte Quantenchemie und Computerchemie (AnQCCC)

Stand: 29.02.2012

Studiengang: B. Sc. Chemie Modus: Qualifizierung ECTS-Punkte Arbeitsaufwand [h] Dauer Turnus Studiensemester

8 240 Blockmodul



Arbeits-aufwand

[h]

Präsenzzeit [h]

Gruppen-größe

AnQCCC-Vorlesung V 2 60 30 250

AnQCCC-Seminar Sem 1 45 15 30

AnQCCC-Praktikum PExp 6 135 90 15

Modulverantwortlicher Prof. Dr. C. Marian

Beteiligte Dozenten Die Dozenten des Instituts für Theoretische Chemie und Computer-chemie

Sprache englisch/deutsch


Studiengang Modus

B. Sc. Wirtschaftschemie (anteilig) B. Sc. Informatik M. Sc. Chemie M- Sc. Wirtschaftschemie

Qualifizierung Wahlpflicht Wahlpflicht Wahlpflicht


Näherungsverfahren der Quantenchemie; Quantenchemische Metho-den zur Behandlung des elektronischen Grundzustands, elektronisch angeregte Zustände

Inhalte

1. Quantenchemische Methoden für Eigenschaften von Molekülen im elektronischen Grundzustand (Hartree-Fock, Dichtefunktionaltheorie, Møller-Plesset-Störungstheorie, semiempirische Verfahren

2. Grundzüge der statistischen Thermodynamik, Zustandssummern für Translation, Rotation, Schwingungs- und elektronische Energien

3. Einschätzen der Leistungsfähigkeit der quantenchemischen und semiempirischen Methoden

4. Interpretation der Ergebnisse von MO-Rechnungen 5. Suche nach Minima und Übergangszuständen ,

Reaktionswärmen (Wahl von Atomorbitalbasen, Bedeutung der Nullpunktsschwingungsenergie, Temperaturabhängigkeit, Lösungsmitteleffekte)

6. Berechnung elektronischer Anregungsspektren mit DFT/MRCI

Teilnahmevoraussetzungen Erfolgreiche Teilnahme am Modul QCCC oder äquivalente Leistungen.


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Teilnahme an Vorlesung und Praktikum, Auswertung der Praktikumsaufgaben, Seminarvortrag.




Medienformen Computer, Tafel, Projektor


Literatur Skript zur Vorlesung, C.J.Cramer „Essentials of Computational Chemistry“, Wiley 2004

Molekülmodellierung (MoMo) Stand: 29.02.2012

Studiengang: B. Sc. Chemie Modus: Qualifizierung ECTS-Punkte Arbeitsaufwand [h] Dauer Turnus Studiensemester

8 240 Blockveranstaltung WiSe 5.


Arbeits-aufwand

[h]

Präsenzzeit [h]

Gruppen-größe

Simulation von Biomolekülen,QM/MM V 2 60 30 30

BioSim-Praktikum PExp 4 70 60 8

BioSim-Seminar Sem 1 45 15 12

QM/MM-Praktikum PExp 2 35 30 8

Modulverantwortlicher Jun. Prof. Dr. Birgit Strodel

Beteiligte Dozenten Jun. Prof. Dr. Birgit Strodel, Prof. Walter Thiel

Sprache deutsch, englisch auf Wunsch


Studiengang Modus

M. Sc. Chemie B. Sc. Wirtschaftschemie (anteilig) M. Sc. Informatik M. Sc. Wirtschaftschemie

Wahlpflicht Qualifikation Wahlpflicht Wahlpflicht

Lernziele und Kompetenzen Grundlegendes Verständnis und praktische Anwendung von Computersimulationsmethoden für Biomoleküle, insbesondere für Proteine

Inhalte

Vorlesung: 1. Biomolekulare Kraftfelder: Annahmen und Grundlagen; Funktionale Form: bindende und nichtkovalente Beiträge; Parameterisierung; Übliche Kraftfelder: CHARMM, AMBER, GROMOS, OPLS; Ausblick: “Knowledge-based” und “coarse-grained”-Kraftfelder. 3. Berechnung nichtkovalenter Wechselwirkungen: Reduktion des Rechenaufwandes: “Cutoff”-, Ewald- und Multipolmethoden; Solvatation mit Kontinuumsmethoden. 4. Geometrieoptimierung: Überblick über verschidene Minimierungsmethoden 5. Molekulardynamik (MD) - Grundlagen: Grundlagen; Integration der Newtonschen Bewegungsgleichungen; MD in verschiedenen Ensembles: konstante Temperatur (Thermostate: Berendsen und Nosé-Hoover) und konstanter Druck; Auswertung von MD-Simulationen (Freie Energie, Ordnungsparameter, Hauptkomponentenanalyse); MD-Programm: GROMACS 6. Molekulardynamik – Weitere Themen: Langevin-Dynamik; Brownsche Dynamik; MD unter


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Zwangsbedingungen; Umbrella Sampling; “Replica exchange MD”. 7. Monte-Carlo (MC)-Simulationen: Idee; Metropolis-Methode; Generation von Versuchskonformationen; MC zur globalen Optimierung. 8. QM/MM-Simulationen: Konzept; Einbettungsverfahren; Behandlung der QM/MM-Grenzregion; QM/MM-Optimierungs- und Simulationsverfahren; QM/MM-Methoden für elektronisch angeregte Zustände; Übersicht über Anwendungen auf Enzyme und photoaktive Proteine. Seminar: – Bearbeiten von Übungen zu den Themen der Vorlesung. Die Übungsaufgaben werden selbständig bearbeitet und gemeinsam mit der Darstellung der Lösungswege besprochen. – Seminarvortrag (30 Minuten, Powerpoint) Computerpraktikum: 1. Einführung in Linux, die Benutzung des MD-Programms GROMACS, des QM/MM-Programms ChemShell und des Programms VMD zur Darstellung von Biomolekülen;

2. Bearbeitung von praktischen Übungen zu den Themen der Vorlesung am PC unter Linux

Teilnahmevoraussetzungen Grundlegende Kenntnisse der Physikalischen Chemie, der Quantenchemie, der statistischen Thermodynamik und der Proteinbiochemie


Bearbeitung von Übungen im Rahmen des Computerpraktikums inklusive Protokolle, Seminarvortrag


Mündliche Prüfung 30-45 benotet


Medienformen Tafel, Powerpoint, Computer


Literatur

1. Skript zur Vorlesung 2. Fachbücher: - T. Schlick, “Molecular Modeling and Simulation. An Interdisciplinary Guide.” Springer, New York. - A.R. Leach, "Molecular Modeling – Principles and Applications.” Prentice Hall, Harlow. - D. Frenkel, B. Smit, "Understanding Molecular Simulation", Academic Press, San Diego - H. M. Senn, W. Thiel, Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48, 1198. 3. Spezialliteratur zu Seminarthemen wird ausgegeben.

Module mit Lehrimport

Pflichtmodule

Rechtskunde (ReKu) Stand: 18.01.2012



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3 90 1 Semester SoSe & WiSe 2.-6.


Arbeits-aufwand

[h]

Präsenzzeit [h]

Gruppen-größe

Rechtskunde und Toxikologie V 2 90 30 250

Modulverantwortlicher Dipl.-Chem. Oliver Fahr

Beteiligte Dozenten Dipl.-Chem. Oliver Fahr

Sprache deutsch


Studiengang Modus


Pflicht Pflicht


Die Studierenden sollen die Sachkunde gem. § 5 ChemVerbotsV erwerben sowie Verhaltensregeln zum sicheren Arbeiten in Labora-torien erlernen und vertiefen.

Inhalte Chemikaliengesetz, Gefahrstoffverordnung, Chemikalienverbotsverordnung, Grundbegriffe der Toxikologie, Erste Hilfe im Labor, Gefahrstoffkunde

Teilnahmevoraussetzungen Keine


Regelmäßige und aktive Teilnahme an der Vorlesung


Klausur 120 unbenotet


Medienformen Projektor

Webseite

Literatur

Rechtstexte, H. Hörath „Giftige Stoffe und Zubereitungen“, H.F. Bender „Das Gefahrstoffbuch“, L. Roth, M. Daunderer „Erste Hilfe bei Chemikalienunfällen“

Experimentalphysik (Phys) Stand: 18.01.2012




Arbeits-aufwand

[h]

Präsenzzeit [h]

Gruppen-größe

Experimentalphysik V 3 120 45 250

Modulverantwortlicher Prof. Dr. Georg Pretzler

Beteiligte Dozenten Die Dozenten der WE Physik

Sprache deutsch


Studiengang Modus

B. Sc. Biochemie B. Sc. Wirtschaftschemie (anteilig)

Pflicht Pflicht


Die Studierenden sollen in die Grundlagen der Physik und ihre Bedeu-tung für die Naturwissenschaften eingeführt werden. Anhand der Vor-lesungs-Demonstrationsexperimente sollen sie die naturwissenschaft-liche Arbeitsweise kennen lernen.

Inhalte Allgemeines: kurze Einführung in die Wissenschaftstheorie;

Physikalische Größen, Maßzahlen, Schreibweisen, Darstellungen; Genauigkeit und Fehler, Fehlerfortpflanzung


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Mechanik I: Grundgrößen: Länge, Masse, Zeit und ihre Messung; Kinematik: Bewegung des Massenpunktes, Überlagerung von Bewegungen; Kräfte: Federkraft, Gravitation, Reibungskräfte; Kinematik: Newton-Prinzipien, Arbeit – Energie – Leistung, Energie- und Impulserhaltungssatz, Stoßgesetze; Drehbewegungen: Trägheits- und Drehmoment, Drehimpuls, zusammengesetzte Bewegungen; Hebelgesetz, Gleichgewicht und Stabilität.

Mechanik II: Mechanik deformierbarer Körper: Deformation fester, flüssiger und gasförmiger Körper, Druck und Spannung, Auftrieb, Kapillarität, Diffusion und Strömung, Viskosität.

Schwingungen und Wellen: Allg. Beschreibung von Schwingungen, Dämpfung, Resonanz; Allg. Beschreibung von Wellen, Fequenz, Wellenlänge, Geschwindigkeiten; Wellenphänomene: Brechung, Beugung, Interferenz, Schwebung; Akustik, Dopplereffekt.

Elektrizitätslehre: Elektrostatik, elektrisches Feld und Potenzial, Influenz und Abschirmung, Dipole, Kondensatoren; Strom, Spannung, Widerstand; Stromkreise; Stromgefahren; Magnetismus: Entstehung und Wirkung von magnetischen Feldern, magnetische Materialien, Elektromagneten und Anwendungen; Elektromagnetismus: Induktionsgesetz und Anwendungen, Wechselstromgrößen, elektromagnetische Schwingkreise, hertzscher Dipol, elektromagnetische Wellen;

Optik: Reflexion und Brechung, Dispersion, Linsen und Abbildung, optische Geräte. Kohärenz, Interferometer, Spektrometer, Auflösung, Holographie, Polarisation und optische Aktivität, Dispersion und Absorption, Lichtquellen und -empfänger. Licht und Sehen, Farbmetrik.



Regelmäßige und aktive Teilnahme an der Vorlesung


Klausur 120 benotet


Medienformen Projektor

Webseite http://www.physik.uni-duesseldorf.de/

Literatur International anerkannte Lehrbücher, Skripte; Vorlesungsfolien und Versuchsbeschreibungen

Experimentalphysik Praktikum (Phys-P) Stand: 18.01.2012




Arbeits-aufwand

[h]

Präsenzzeit [h]

Gruppen-größe

Experimentalphysik Praktikum PExp 4 90 50 24

Modulverantwortlicher Prof. Dr. Dieter Schumacher

Beteiligte Dozenten Prof. Dr. Dieter Schumacher mit Assistenten der Physik

Sprache deutsch


Studiengang Modus



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Die Studierenden sollen in die naturwissenschaftlich-experimentelle Arbeitsweise eingeführt werden und dabei die Grundlagen der Physik durch eigenständige experimentelle Arbeit vertiefen.

Inhalte

Fehlerrechnung und Statistik: Auswertung statistisch verteilter Messgrößen.

Mechanik: Ausflussviskosimeter, Federwaage, Federpendel, Schall, Bestimmung der Wellenlänge durch Phasenvergleich, Schall, Amplitudenverteilung einer stehenden Welle.

Wärmelehre: Mischungskalorimeter, spezifische Wärmekapazität fester Körper, Zustandsgleichung idealer Gase.

Elektrizitätslehre: Kennlinien elektrischer Leiter, Potentiometerschaltung, Weathstonesche Brückenschaltung, Wechselstromwiderstände bei der Serienschaltung von R,L und C, R-C-Kombination als Hoch- und Tiefpass, Versuche mit dem Oszillographen, R-C-Kombination als Differenzier- und Integrierglied, Elektrische Resonanz Serienresonanz.

Optik: Brennweite dünner Linsen, sphärische und chromatische Abberation, Polarimeter, Malussches Gesetz, Saccharimetrie, Beugung und Interferenz am Gitter, Augenmodell.

Ionisierende Strahlung: Künstliche Radioaktivität, Nachweis und Schwächung radioaktiver Gamma-Strahlung.



Unbenotete Studienleistungen werden erbracht durch

Regelmäßige aktive Teilnahme am Praktikum (Anwesenheitspflicht)

Überprüfung der Vorbereitung und des endgültigen Erfolgs für jeden Versuch.


unbenotet


Medienformen Realexperimente

Webseite http://www.gpphy.uni-duesseldorf.de/

Literatur

Z.B.:

Dieter Geschke (Hrsg.), „Physikalisches Praktikum“, Verlag: Teubner; ISBN 3815430186

H.J. Eichler, H.D. Kronfeldt, J. Sahm: „Das Neue Physikalische Grundpraktikum“ Verlag: Springer; ISBN 3-540-63109-7

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Inhalt (Stand: 31.10.2016) - Universität Düsseldorf: Chemie · Modulhandbuch „achelor of Science“ im Fach hemie 3 Module des Instituts für Anorganische Chemie und Strukturchemie