RUHR-UNIVERSITÄT BOCHUM

Fakultät für Chemie

Titel der Lehreinheit (LE) Anorganische Chemie II

Bezeichnung der LE 180301 LE-Kreditpunkte 4

Semester SWS

Fachsemester 4 Dauer 1 3

Dozenten M. Epple, N. N. Prüfer M. Epple, N. N.

Pflicht-LE für: Studiengänge B.Sc. in Chemie Freiwillige LE für:

Zielsetzungen Nach Ende dieses Moduls soll der/die Studentin grundlegende Kenntnisse zu den Gebieten Koordinationschemie, Festkörperchemie/Festkörperstrukturen und Metalle (inklusive Stoffchemie) besitzen.

Themenverzeichnis

Koordinationschemie: Historisches, Symmetrie, Reaktionen von Koordinationsverbindungen, Ligandenfeldtheorie, Ligandentypen Organometallchemie (nur Grundlagen) Festkörperchemie: Kugelpackungen, Symmetrie, Strukturtypen Metalle: Definition, Eigenschaften von Metallen (chemisch, physikalisch, mechanisch, strukturell), Bindungskonzepte. Stoffchemie der Metalle: Vorkommen, Gewinnung, Verwendung, charakteristische Verbindungen (Hauptgruppenmetalle, Übergangsmetalle, Lanthanoide, Actinoide)

Lehrmethoden: Vorlesungen 13 x 2 Stunden

Übungen 13 x 1 Stunde

Überprüfung des Lernfortschritts Aktive Teilnahme an Vorlesungen und Übungen Leistungskontrolle Zweistündige Klausur am Ende des 4. Semesters

(100 %)

Zusammenfassung der Lehrgegenstände Koordinationschemie: Historisches, Nomenklatur, Symmetrie, Reaktivität und Thermodynamik von Koordinationsverbindungen; Kristallfeldtheorie; Ligandenfeldtheorie; Ligandentypen, π-Komplexe, Carbonylkomplexe Organometallverbindungen: Grundlagen, Metallocene, Stabilität, Bindungskonzepte Festkörperchemie: Dichte Kugelpackungen, Symmetrie von Kristallen, grundlegende Strukturtypen (NaCl, NiAs, ZnS, CaF2) Metalle: Definition; Abgrenzung zu Nichtmetallen und Halbleitern; Eigenschaften von Metallen (chemisch, physikalisch, mechanisch, strukturell); Bindungskonzept: Bändermodell; Leitfähigkeit Stoffchemie der Metalle: Hauptgruppen, Nebengruppen, Lanthanoide, Actinoide; jeweils Vorkommen, Gewinnung, Eigenschaften, technische Verwendung, charakteristische Verbindungen. Spezialthemen: Chloralkali-Elektrolyse, Schmelzflußelektrolyse, Baustoffe (Mörtel, Zement), Aluminium-Elektrolyse, Anorganische Pigmente, Bleiakkumulator, Polymorphie, Eisenverhüttung, Hochofenprozess, Stahlgewinnung, Goldgewinnung, Kernreaktortechnik

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Fakultät für Chemie

Titel der Lehreinheit (LE) Grundlagen der Technischen Chemie

Bezeichnung der LE Nr. des

Vorl.-Verzeichnisses LE-Kreditpunkte 4

Semester SWS

Fachsemester 4

Dauer 1 3

Dozenten M. Muhler, W. Grünert Prüfer M. Muhler, W. Grünert

Pflicht-LE für: Studiengänge B. Sc. In Chemie Freiwillige LE für:

Zielsetzungen Nach Ende dieses Moduls sollen die Studierenden ein grundlegendes Verständnis der wesent-lichen Problemstellungen der Technischen Chemie haben, die wichtigsten Stoffverbünde der Chemiewirtschaft kennen und einfache Aufgabenstellungen zur Bilanzierung von Verfahrenszügen, zur Umsatzberechnung bei idealen Reaktoren, zur Beschreibung von Wärme- und Stoffübergang sowie zu Wirtschaftlichkeitsberechnungen lösen können.

Themenverzeichnis Verfahren und Stoffverbund; allgemeine chemische Technologie, chemische Reaktoren (konkret sowie ideale Reaktortypen; Hydrodynamik und Kinetik); thermische Trennverfahren, mechanische Trennverfahren; Methoden des Energiemanagements, des Stoffaustausches; homogene und heterogene Katalyse; wichtige Prozessstränge der chemischen Industrie: Synthesegaserzeugung und –verwendung; vom Erdöl zum Kraftstoff, vom Erdöl zum Kunststoff; Schwefelsäure und Kreislaufwirtschaft; Funktionalisierung von Kohlenwasserstoffen; heterogene Katalyse in Produktion und Umweltschutz, Prozesse der Biotechnologie

Lehrmethoden: Vorlesungen 13 x 2 Stunden

Übung / Seminar 13 x 1 Stunde

Überprüfung des Lernfortschritts Aktive Teilnahme an Vorlesung bzw. Übung/Seminar

Leistungskontrolle Zweistündige Klausur am Ende des 4. Semesters (100 %)

Zusammenfassung der Lehrgegenstände Verfahren und Stoffverbund: Erläuterung der Beziehung zwischen Einzelverfahren und Stoffver-bund am Beispiel Ethylenoxid; Rohstoffe/(großtonnagige) Produkte der chemischen Industrie und ihre Eigenschaften/Qualitätsmerkmale; typische Reaktionstypen/Zwischenproduktebenen auf dem Weg vom Rohstoff zum Produkt Allgemeine chemische Technologie: Ökonomische Aspekte der Chemiewirtschaft, Sicherheits- und Umweltaspekte (Vermeiden, Verwerten und Entsorgen von Abprodukten als Strategien des Umweltschutzes; toxische, brennbare, explosiver Stoffe, exotherme Reaktionen), Wassermana-gement (Grundzüge der Wasseraufbereitung, der Abwasserreinigung; Kreislaufführung) Chemische Reaktoren: prinzipielle Möglichkeiten der technischen Reaktionsführung – kontinuierlich, diskontinuierlich; Reaktorgestaltung in Abhängigkeit vom Phasenbestand, von der Wärmetönung, von der Desaktivierungsrate des Katalysators; ideale Reaktoren – Eigenschaften, Bilanzierung, Verweilzeitfunktionen, Umsatzberechnung Thermische Trennverfahren: Rektifikation, Absorption, Extraktion, Adsorption, umgekehrte Osmose, Kristallisation – Darstellung der zugrundeliegenden Gleichgewichte; apparative Realisierung Mechanische Aufschluss- und Trennverfahren; elektrostatische Trennverfahren: Brechen, Mahlen, Sedimentieren, Zentrifugieren; Zyklon, Filtrieren, Flotation, Elektrofilter, elektrostatisches Scheiden – Grundprinzipien und Apparate Methoden des Energiemanagements: Grundlagen der Wärmeübertragung (Triebkraft, moleku-lare, konvektive, Strahlungsprozesse), Wärmeaustauscher, Verdampfer, Öfen, Kälteerzeugung Methoden des Stoffaustausches: Grundlegendes zum Stoffaustausch über Phasengrenzflächen (Triebkraft, molekulare, konvektive Prozesse, Rolle der Austauschfläche), Stoffaustauschapparate (im Rückgriff auf Trennapparate) Grundformen der Förderaggregate / Kompressoren: Kolben-, Turbokompressoren, Arbeitslinien Katalyse: Grundbegriffe der Katalyse, heterogene, homogene, Biokatalyse; Elementarschritte der heterogenen Katalyse, Grundlegendes zur Kopplung katalytische Reaktion – Stofftransport (qualitativ), Einsatzbereiche von homogenen, heterogenen und Biokatalysatoren, Problem der Rezyklisierung homogener Katalysatoren Wichtige Prozessstränge der chemischen Industrie: Synthesegas (Schwerpunkte: Steam Refor-ming, Synthesegasaufbereitung, und –verwendung (Übersicht) Ammoniaksynthese als exother-me Gleichgewichtsreaktion, Salpetersäure, Methanolsynthese), vom Erdöl zum Kraftstoff (Über-blick über Raffinerieprozesse, Erdöldestillation, Hydrotreating, Methoden der Oktanzahlsteige-rung, Crackverfahren), vom Erdöl zum Kunststoff (Steamcracker, Aufbau von Monomerstruktu-ren, Grundlagen des Polymeraufbaus, Polymerisationsverfahren, Massenpolymere), Schwefel-säure und Kreislaufwirtschaft (Doppelkontaktverfahren, Schwefel aus Erdölfraktionen, SO2 aus Rauchgasen, Aufarbeitung von Altschwefelsäuren), Funktionalisierung von Kohlenwasserstoffen (Funktionalisierung über Sauerstoff: Selektivoxidation, Hydratationen, über Chlor – Chlorierung, Chlorhydrinierung, Phosgenierung, über Stickstoff: Nitrierung) heterogene Katalyse in Produktion und Umweltschutz (Überblick): Metallkatalysierte Reaktionen, sauer katalysierte Reaktionen, bifunktionelle Reaktionen, Selektivoxidationen, Hydroraffination; Dreiwegekatalyse, SCR Prozesse der Biotechnologie: klassische Verfahren, Fermentation, Prozessgrößen, Kultivierung von Mikroorganismen, Beispiele

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Fakultät für Chemie

Titel der Lehreinheit (LE) Einführung in die Biochemie

Bezeichnung der LE Nr. des

Vorl.-Verzeichnisses LE-Kreditpunkte 4

Fachsemester Semester SWS

B.Sc. in Biochemie 2 Dauer 1 3 B.Sc. in Chemie 4 Dozenten B.Benecke, A. Blöchl, I. Dietzel-Meyer, R. Heumann, M. Hollmann, Prüfer I. Dietzel-Meyer, N.N.

Pflicht-LE für: Studiengänge B.Sc. in Biochemie B.Sc. in Chemie Freiwillige LE für:

Zielsetzungen Dieses Modul soll den Studierenden in den B.Sc.Studiengängen Chemie und Biochemie elementare Vorstellungen biochemischer Zusammenhänge vermitteln. Dabei soll zum einen besonderes Gewicht auf das Verständnis für die Biochemie wichtiger molekularer Grundreaktionen gelegt werden, darüber hinaus sollen aber auch Perspektiven aufgezeigt werden, wie die Biochemie zum Verständnis der komplexen Organisation des Organismus beitragen kann.

Themenverzeichnis Die chemische Zusammensetzung des Organismus, das Wasser als Lösungsmittel, energiereiche Bindungstypen in Biomolekülen, Aminosäuren und Peptidbindung, Nukleotide, Zellmembranen und Zell-Zell Kommunikation, die Zelle als chemische Fabrik, Zelladhäsion, Steuerung des Organismus durch Hormone und Wachstumsfaktoren

Lehrmethoden: Vorlesungen 12 x 2 Stunden

Übungen 12 x 1 Stunde

Überprüfung des Lernfortschritts Aktive Teilnahme an Vorlesungen und Übungen Leistungskontrolle 90 min Klausur am Ende des 2./4. Semesters (100 %)

Zusammenfassung der Lehrgegenstände 1. Chemische Zusammensetzung des Organismus, Wasser als Lösungsmittel 2. Funktionelle Gruppen in Biomolekülen und energiereiche Bindungen 3. Aminosäuren, Peptidbindung und allgemeine Proteinstruktur 4. Struktur und Funktion von Nukleotiden 5. Zellmembranen, ein Überblick über Ionenpumpen, Aminosäuretransporter, spannungs- und

ligandenaktivierte Ionenkanäle, 6. Zell-Zell Kommunikation 7. Die Zelle als chemische Fabrik I: Kompartimentarisierung in einzelen Organellen: Überblick

über die wichtigsten chemischen Reaktionen im endoplasmatischen Retikulum, Golgi-Apparat, sekretorischen Vesiklen und deren Recycling, Lysosomen

8. Die Zelle als chemische Fabrik II: Chloroplasten und Photosynthese, Mitochondrien und

Atmungskette 9. Zelluläre Selbstorganisation: Die Bildung von Organen mit Hilfe von Adhäsionsmolekülen,

Verbindungen und Abgrenzungen über Tight Junctions, Gap-Junctions, Connexone 10. Steuerung des Organismus durch molekulare Fernwirkung I: eine Einführung in die

Steuerung der Organentwicklung und Verhinderung des Zelltodes durch Wachstumsfaktoren 11. Steuerung des Organismus durch molekulare Fernwirkung II: Mechanismen der Koordination

der Funktion verschiedener Organe durch Hormone

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Fakultät für Chemie

Titel der Lehreinheit (LE) Organisch Chemisches Grundpraktikum

Bezeichnung der LE Nr. des Vorl.-

Verzeichnisses LE-Kreditpunkte 11

Fachsemester 4 Dauer Semester

1 SWS

18 Dozenten Dozentinnen und Dozenten der Organischen Chemie Prüfer Dozentinnen und Dozenten der Organischen Chemie

Pflicht-LE für: Studiengänge B.Sc. in Biochemie Freiwillige LE für:

Zielsetzungen Nach Ende dieses Moduls soll der/die Student/Studentin ein apparatives und praktisches Verständnis der Grundoperationen der Organischen Synthese besitzen.

Themenverzeichnis Organisch-chemische Reaktionen wie Additionen, Substitutionen, Eliminierung, C-C- und C-Heteroatom-Verknüpfungen Organisch-chemische Trennverfahren wie Destillation, Sublimation, Kristallisation und Chromatographie. Einfache analytische Methoden, UV, IR, NMR. Lehrmethoden: Praktikum mit

begleitendem Seminar

12 x 18 Semesterwochenstunden Praktikumsmanuskript für private

Vorbereitung

Überprüfung des Lernfortschritts Aktive Teilnahme an begleitenden Kolloquien und Seminaren Sicherheits-und Eingangskolloquium vor jedem Versuch Bearbeitung der Praktikumsaufgaben Abschlusskolloquium bei den Dozenten der Organischen Chemie

Leistungskontrolle Die erfolgreiche Anfertigung von schriftlichen Berichten

zu den Praktikumsaufgaben sowie das bestandene Abschlusskolloquium sind die Voraussetzungen für die Kreditierung der Lehrveranstaltung.

Zusammenfassung der Lehrgegenstände Apparative Methoden Destillation, Sublimation, Vakuum- und Schutzgas-Technik, Umgang mit kondensierten Gasen, Hydrierapparaturen, Ozonolyse, Chromatographie, DC, Analytische Grundoperationen, UV, IR, NMR. Reaktionsklassen Esterbildung, Herstellung von Derivaten organischer Säuren, Elektrophile Aromatische Substitution, Nukleophile Substitution, Additionen, Wittig-Reaktion, Grignard-Reaktionen, Radikalreaktionen, Darstellung von Enaminen, Hydroborierung, Photoreaktionen, Racemattrennung.

RUHR-UNIVERSITÄT BOCHUM

Fakultät für Chemie

Titel der Lehreinheit (LE) Physikalische Chemie II

Bezeichnung der LE Nr. des Vorl.-Verzeichnisses LE-Kreditpunkte 4

Semester SWS

Fachsemester 4 Dauer 1 3

Dozenten M. Havenith-Newen, Ch. Wöll, H. Weingärtner und wiss. Mitarbeiter Prüfer M. Havenith-Newen, Ch. Wöll, H. Weingärtner und wiss. Mitarbeiter

Pflicht-LE für: Studiengänge B.Sc. in Chemie Freiwillige LE für:

Zielsetzungen Die Studentin/der Student soll ein grundlegendes Verständnis der chemischen Reaktionskinetik und der Transporteigenschaften sowie von Prozessen an Oberflächen erwerben.

Themenverzeichnis

Kinetische Theorie der Gase, Transporteigenschaften in Gasen, Flüssigkeiten und Festkörpern, chemische Reaktionskinetik, Prozesse an Oberflächen Lehrmethoden: Vorlesungen 12 x 2 Stunden

Übungen 12 x 1 Stunde

Überprüfung des Lernfortschritts Aktive Teilnahme an Vorlesungen und Übungen, Bearbeitung von Übungsaufgaben

Leistungskontrolle zweistündige Klausur am Ende des vierten Semesters

(100 %)

Zusammenfassung der Lehrgegenstände Kinetische Theorie der Gase Molekulares Bild des Gases, Geschwindigkeitsverteilungen und Mittelwerte, mittlere freie Weglänge, Stoßzahlen, Stöße auf Oberflächen Tansporterscheinungen Diffusion, Viskosität und Wärmeleitfähigkeit von Gasen, Grenzen der kinetischen Theorie, Knudsen-Zellen Diffusion, Viskosität und elektrische Leitfähigkeit in Flüssigkeiten, Ionenbeweglichkeiten Diffusionsmechanismen in Festkörpern Chemische Reaktionskinetik

Geschwindigkeitsgesetze einfacher chemischer Reaktionen und ihre Integration, Halbwertszeiten, experimentelle Methoden der chemischen Kinetik, zusammengesetzte Reaktionen (Folge-, Parallel- und Rückreaktionen), komlexere Reaktionen in der Gasphase, Quasistationarität, vorgelagerte Gleichgewichte, unimolekulare Reaktionen, Kettenreaktionen, Explosion, diffusionskontrollierte Reaktionen in Flüssigkeiten, Reaktionen an Oberflächen, homogene und heterogene Katalyse, Temperaturabhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit, Theorie der Reaktionsgeschwindigkeit (Stoßtheorie und Theorie des aktivierten Komplexes). Prozesse an Oberflächen Oberflächenspannung von Reinstoffen und Gemischen, Benetzung, Dampfdruck von Töpfchen, Adsorption von Gasen an Oberflächen

RUHR-UNIVERSITÄT BOCHUM

Fakultät für Chemie

Titel der Lehreinheit (LE) Physikalisch-chemisches Grundpraktikum

Bezeichnung der LE Nr. des

Vorl.-Verzeichnisses LE-Kreditpunkte 5

4 Semester SWS

Fachsemester

Dauer 1 8

Dozenten E. Bründermann, M. Havenith-Newen, C. Herrmann, H. Weingärtner, Ch. Wöll

Prüfer E. Bründermann, M. Havenith-Newen, C. Herrmann, H. Weingärtner, Ch. Wöll Pflicht-LE für: Studiengänge B.Sc. in Chemie

B.Sc. in Biochemie Freiwillige LE für:

Zielsetzungen Nach Ende des Praktikums soll die Studentin/der Student ein apparatives und theoretisches Verständnis grundlegender experimenteller Techniken der Physikalischen Chemie erworben haben und in der Lage sein, die durchgeführten Experimente in schriftlichen Berichten und einem Seminarbeitrag darzustellen.

Themenverzeichnis

Thermodynamik, Elektrochemie, Mischungen, Kinetik Lehrmethoden: Praktika 12 x 6 Stunden

Seminare 12 x 2 Stunden

Überprüfung des Lernfortschritts Aktive Teilnahme an Seminaren, Eingangskolloquium zu jedem Versuch, Begleitung bei der praktischen Bearbeitung, Besprechung des schriftlichen Berichts

Leistungskontrolle Erfolgreiche Anfertigung von schriftlichen Berichten zu

jedem Versuch, erfolgreiche Darstellung eines Themas in einem Seminarbeitrag

Zusammenfassung der Lehrgegenstände Es werden verschiedene Versuche zu den Teilgebieten der Physikalischen Chemie durchgeführt. Jeder Teilnehmer erstellt eigenständig einen schriftlichen Bericht. Vor jedem Versuch ist ein Sicherheitskolloquium abzulegen. Spezielle Sicherheitsunterweisungen erfolgen z.B. bei Versuchen, in denen Laser eingesetzt werden. Apparative Methoden Elektrodentypen, Kalorimeter, Vakuumanlagen, Gasanlagen, Physikalische und Chemische Sensoren, Datenaufnahme per Computer, Laser Themengebiete Phasendiagramm, Kalorimetrie, Elektromotorische Kraft, Elektrolyte, Reibung, Mischungen, Oberflächenspannung, Diffusion, Leitfähigkeit, Beweglichkeit, Kinetische Funktionen, Strukturbestimmung, Fehleranalyse Seminar Jeder Teilnehmer vertieft eine Thematik aus einem Teilgebiet der Physikalischen Chemie typischerweise anhand eines Versuches und präsentiert dies in einem eigenständig vorbereiteten Seminarvortrag.