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Physikalische Chemie I SS 2018
Vorlesung für BA Chemie und BA Nanoscience
Prof. Dr. K. Hauser Fachbereich Chemie [email protected]
Universität Konstanz
Praktikum für
Anfänger Praktikum
für Fortgeschrittene
PC I
PC II
PC III
PC IV
Molekül- analytik
Polymer- chemie
Katalyse
Kolloidchemie
Komplexchemie
Synthese, Reaktionsmecha-
nismen
Biophysik
Advance Organizer
Universität Konstanz
PC I: • Grundlagen der Quantenmechanik • Quantenmechanische Modellsysteme • Spins • Atome • Moleküle, chemische Bindung
Praktikum für
Anfänger
PC I
PC II
Molekül- analytik
Polymer- chemie
Komplexchemie
Physikalische Chemie I
Universität Konstanz
PC II: • Grundlagen der Thermodynamik: makroskopisch • thermodynamische Modellsysteme • Statistische Thermodynamik: mikroskopisch • Phasen & Mischungen • freie Energie & Entropie • kinetische Gastheorie • chemische Gleichgewichte
Physikalische Chemie II
Universität Konstanz
PC III: • organische π-Systeme • Übergangszustände • Übergangsdipolmoment • Spektroskopie • Reaktionskinetik
Physikalische Chemie III
Universität Konstanz
PC IV: • Transportprozesse & Diffusion • klassische Modelle realer Systeme • intermolekulare Wechselwirkungen • Elektrochemie
Physikalische Chemie IV
Universität Konstanz
Kennenlernen physikalisch-chemischer Messtechniken.
Praktikum für
Anfänger
PC I
PC II
Molekül- analytik
Polymer- chemie
Komplexchemie
R
Praktikum für Anfänger
Universität Konstanz
Konzeption und Durchführung physikalisch-chemischer Experimente.
Praktikum für Fortgeschrittene
Themenübersicht Vorlesung PC I: Einführung in die Quantenmechanik und Molekülorbitale 1. Einführung und Grundlagen Anfänge der Quantentheorie, Versagen der klassischen Physik Welle-Teilchen Dualismus Wellenfunktionen, Operatoren, Eigenwerte, Eigenfunktionen, Superpositionen Schrödinger-Gleichung Quantenmechanische Postulate 2. Anwendungen der Quantenmechanik auf einfache Systeme Translation von Molekülen: Teilchen im Kasten Bewegung in eindimensionalen Potentialen Der Tunneleffekt Energieniveaus Schwingung von Molekülen: Quantenmechanischer harmonischer Oszillator Energieniveaus, Nullpunktsenergie Rotation von Molekülen: Drehimpuls, Drehimpulsquantelung Rotation in 2 Dimensionen, Teilchen auf einem Ring Rotation in 3 Dimensionen, Teilchen auf einer Kugel Richtungsquantelung Elektronenspin
Themenübersicht Vorlesung 3. Das Wasserstoffatom Formulierung der Schrödingergleichung Lösung der SGL für das Wasserstoffatom Eigenwerte und Eigenfunktionen der Gesamtenergie Orbitale, radiale Verteilungsfunktionen wasserstoffähnliche Atome Atomorbitale und ihre Energien Schalen und Unterschalen 4. Mehrelektronenatome Helium als kleinstes Mehrelektronenatom Einführung des Elektronenspins Wellenfunktionen; Schrödingergleichung Variationsmethode Hartree-Fock Terme, Niveaus, Zustände Spin-Bahn-Kopplung 5. Chemische Bindung und Einführung in die Molekülstruktur Einfachstes Ein-Elektron Molekül: Wasserstoffmolekülion H+
Wasserstoffmolekül H2, Molekülorbital- und Valenzbindungsmodell Schrödingergleichung für Mehrelektronenmoleküle Molekülorbitale als Linearkombination von Atomorbitalen Molekülorbital-Energiediagramm Elektronische Struktur von Mehrelektronenmolekülen Bindungsordnung, Bindungsenergie, Bindungslänge
Literatur
• Peter W. Atkins, Julio Paula: „Physikalische Chemie“, Wiley-VCH Arbeitsbuch Physikalische Chemie – Lösungen zu den Aufgaben, Wiley-VCH Molecular Quantum Mechanics
• Thomas Engel, Philip Reid: „Physikalische Chemie“, Pearson Studium Quantum Chemistry and Spectroscopy
• H. Haken, H. Wolf: Molekülphysik und Quantenchemie, Springer
• H. Haken, H. Wolf: Atom- und Quantenphysik, Springer • ……..
• Ihr eigenes Skript • pdf- Vorlesungsmaterialien (www.biophysik.uni-konstanz.de → teaching)
Termine Vorlesung (4 std.) Beginn 18.04.2018 Ende 20.07.2018 Mittwochs 8.15 h – 9.45 h, R 512 Freitags 10.00 h – 11.30 h, R 611 Klausur Anmeldung über studis 1.Termin: Mo, 13.08.2018, 08:30 - 10.30 Uhr, R 711 2. Termin: Fr, 12.10.2018, 08:30 - 10:30 Uhr, R 711 (https://www.chemie.uni-konstanz.de/studium/bachelor-of-science/chemie/klausurtermine)
Erlaubte Hilfsmittel: - nicht-programmierbarer Taschenrechner - selbst geschriebene Formelsammlung (1DIN A4 Seite)
Übungen
FR 11.45 -13.15 h
Gruppe 1: M 627, Tutor: David Scheerer, [email protected]
Gruppe 2: L 601, Tutor: Ho-Wah Siu, [email protected]
FR 13.30-15.00 h
Gruppe 3: L 829, Tutor: Christian Scheibe, [email protected]
Bitte in die Listen eintragen
Übungen
• Übungsblätter jeden Mittwoch in der Vorlesung (auch unter: www.biophysik.uni-konstanz.de → teaching → PC I(uni-login erforderlich))
• Bearbeitung vor der Übung
• Insgesamt müssen mindestens 50 % bearbeitet werden; bearbeitete Aufgaben werden vor der Übung in die Liste des Tutors eingetragen; der Tutor kann auswählen, wer vorrechnet; jeder muss mindestens 1 mal vorrechnen • Aktive Mitarbeit ist erwünscht!
Termine Übungen
FR: 11.45-13.15 (M 627, L 601) oder 13.30 – 15.00 (L 829) 04.05. (Ü1)
11.05. (Ü2)
18.05. (Ü3)
25.05. Test (Ü4)
01.06. (Ü5)
08.06. (Ü6)
15.06. (Ü7)
22.06. Test (Ü8)
29.06. (Ü9)
06.07. (Ü10)
13.07. (Ü11)
20.07. Test (Ü12)
Übungen: Tests - freiwillig
• Jeder kann freiwillig die Tests mitschreiben • Dauer: 20 min., erlaubte Hilfsmittel: nicht-programmierbarer Taschenrechner,
keine Formelsammlung • Termine: 25.5., 22.6., 20.7., Freitags jeweils 11.45 h, in M 627 und L 601 • Je Test sind 3 Bonuspunkte für die Klausur möglich, dh maximal 9 Bonuspunkte (erreichbare Punktzahl in der Klausur: 100) • Bonuspunkte können für eine Klausur eingereicht werden (nicht übertragbar)
