Theoretischer Teil
Theoretischer Teil
Der theoretische Teil besteht aus 8 Seminaren, die s.t. (sine tempore = pünktlich; c.t. = cum tempore = angegebene Zeit + 15 Minuten) stattfinden. Für die Studierenden ist die Teilnahme an diesen Seminaren Pflicht; die Seminargruppen dürfen nicht gewechselt werden.
Seminar
Zu den Seminaren müssen Sie vorbereitet erscheinen. Sollten Sie ein Seminar unvorbereitet besuchen, wird dieser Stoff am nächsten Kurstag in Form eines Testates (20 – 30 Minuten) bei dem/r Tagesassistenten/in abgefragt. Als unvorbereitet werden Studierende bezeichnet, die die Versuche und Aufgaben des laufenden Kurstages nicht beschreiben können. Wir empfehlen, die Seminar-Themen anhand des Skripts (s. Downloads) und der einschlägigen Lehrbücher vorzubereiten. Die vorbereitete Teilnahme am Seminar wird auf dem Laufzettel testiert.
1. Kurstag
Aufbau der Materie:
Bausteine der Materie, Atombau, Kernbau, Grundzüge des Bohr´schen Atommodells, Aufbau der Elektronenhülle, Spektralanalyse, Grundzüge des Atommodells von Schrödinger, Orbitale, Elektronenkonfiguration der Elemente H bis Ar.
Periodensystem der Elemente (PSE):
Aufbau des PSE, Ordnungszahl, Isotopie, stabile und instabile Isotope, der radioaktive Zerfall, alpha-, beta- und gamma- Strahlung, ionisierende Wirkung der radioaktiven Strahlung, Nebengruppenelemente, Elementsymbole.
Chemische Bindung Teil I:
Das Prinzip der chemischen Bindung, Ionenbindung, kovalente Atombindung, polare Atombindung, Metallbindung, Wasserstoffbrücken, Einfluß der Wasserstoffbrücken auf physikalische Eigenschaften, van-der-Waals-Kräfte, Dipol-Dipol-Wechselwirkung.
Gesetzmäßigkeiten in Perioden und Gruppen des PSE:
Atomradius, Ionenradius, Elektronegativität, metallischer und nichtmetallischer Charakter, Säuren und Basen, Ampholyte.
Chemische Grundgesetze:
Gesetz von der Erhaltung der Masse, Gesetz von den konstanten und multiplen Proportionen, Gesetz von Avogadro, das allgemeine Gasgesetz, die Loschmidt´sche Zahl oder Avogadro´sche Konstante.
Zustandsformen der Materie:
Aggregatzustände, homogene und heterogene Systeme, der Begriff der Phase, Suspension, Emulsion, Aerosol, Kolloid, Gitterstruktur, Schmelzen, Kristallisation, Löslichkeit und Gitterenergie, Solvatation, ideale Gase, allgemeine Gasgleichung, Dampfdruck von Substanzen.
2. Kurstag
Der Säure-Base-Begriff:
Stellung der Säuren und Basen im PSE, Definitionen von Säuren und Basen nach Brönstedt, Neutralisation, Ampholyte, Protolyse, elektrolytische Dissoziation.
Chemische Stoffmengen- und Maßeinheiten:
Atommasse, Molekülmasse, Mol, Konzentration
Stöchiometrie:
Molarität, Normalität, Aktivität und Aktivitätskoeffizient
Energetik chemischer Reaktionen:
Energieformen, Systeme, 1. Hauptsatz, innere Energie und Enthalpie, Änderung von U und H bei isobaren Prozessen, exo- und endotherm, Satz von Hess, 2. Hauptsatz, freie Enthalpie und Entropie, Gibbs-Helmholtz-Gleichung, ex- und endergonisch.
3. Kurstag (Hinweise zur Auswertung s. hier)
Reaktionskinetik:
Molekularität und Ordnung einer Reaktion, Definition der Reaktionsgeschwindigkeit, geschwindigkeitsbestimmender Schritt, Halbwertszeit einer Reaktion, Exponentialfunktion einer Reaktion 1.Ordnung mit Auswertung des Diagramms, Energieprofil einer Reaktion, Aktivierungsenthalpie, Arrhenius-Gleichung, Katalyse und Katalysator.
Gleichgewichte:
Der stationäre Zustand (Fließgleichgewicht), das Massenwirkungsgesetz (MWG), gekoppelte Gleichgewichte.
Freie Enthalpie und MWG-Konstante:
Protolysegleichgewicht, Protolysegrad , starke und schwache Basen und Säuren, pH- und pK-Wert, Berechnung des pH-Wertes, Puffer und Puffersysteme, Bestimmung von pK-Werten, Äquivalenzpunkt, Neutralpunkt und Pufferbereich an Titrationskurven schwacher Säuren oder Basen, Pufferkapazität, Farbindikatoren, Verteilungsgesetz von Nernst, Gesetz von Henry, Löslichkeitsprodukt, Osmose, Gefrierpunktserniedrigung / Siedepunktserhöhung.
Theorie der Komplexe:
Unterschied einfaches Salz/ Doppelsalz/ Komplexsalz, Ligand, Zentralteilchen, Koordinationszahl, Dissoziation der Komplexe (Nomenklatur der Komplexe), Assoziate, Hydrate, Hydratation, Solvatation, Komplexbildungs- und Zerfallskonstante
Redoxreaktionen:
Theorie der Redoxreaktionen, Oxidationszahl, Formulierung von Redoxreaktionen, Disproportionierung, Synproportionierung, Oxidationsschmelze, Redoxtitration.
Nernst'sche Gleichung:
Elektromotorische Kraft (EMK) einer Reaktion, Nernst'sche Gleichung, Standardpotential, Standardwasserstoffelektrode, Spannungsreihe, Standardpotential und Reaktionsrichtung, pH-Messung mit der Standardwasserstoffelektrode.
Name, Symbol und Stellung im PSE der biochemisch wichtigsten Elemente:
H, F, Cl, Br, I, O, S, N, P, C, Na, K, Ca, Ba, Pb, Fe, Cu, Hg, Mn.
5. Kurstag (Hinweise zur Auswertung s. Downloads)
Gerüste, Isomerie
Chemische Bindung II:
Einfache Hybridorbitale (sp3-, sp2- und sp-Orbitale), räumlicher Bau einfacher Moleküle
Aliphaten:
Nomenklatur, homologe Reihe, Alkane, Cycloalkane, Alkene, Alkine, cis/trans-Dekalin, Steran
Aromaten:
Nomenklatur, Mesomerie, kondensierte Aromaten
Heterocyclen:
Tetrahydrofuran, Tetrahydropyran, Pyrrol, Imidazol, Pyridin, Pyrimidin, Purin, Indol, Thiazol
Konstitution:
Verzweigte Alkane, o-, m-, p-substituierte Aromaten
Konfiguration:
cis/trans-Isomerisierung an Ringsystemen, E/Z-Isomerie an Doppelbindungen
Enantiomerie:
Asymmetrisch substituiertes C-Atom, Enantiomere / Diastereomere, Eigenschaften chiraler Verbindungen
Konformation:
Unterschied zu / Gemeinsamkeit mit Konfiguration, gestaffelt / ekliptisch (staggered / eclipsed), Sessel / Wanne
Ringspannung:
Torsionsspannung, Winkelspannung (Baeyer-Spannung), Pitzer-Spannung
Projektionsformeln:
Keilstrich, Sägebock, Newman-Projektion
6. Kurstag
Funktionelle Gruppen (Übersicht), Reaktionen:
Name, Formel und Oxidationsstufe (am C-Atom) von Halogenverbindungen und Aminen, Thiolen, Sulfiden, Disulfiden, Sulfonsäuren, Alkoholen, Ethern, Aldehyden, Ketonen, Carbonsäuren, Carbonsäurederivaten, Nitrilen, Induktiver Effekt
Reaktive Teilchen:
Radikal, Anion / Kation, Elektrophil / Nucleophil
Nucleophile Substitution:
Inversion, Retention, SN1, SN2
Elektrophile Substitution am Aromaten:
Mesomerer und induktiver Effekt, dirigierende Wirkung, Einfluß auf relative Reaktionsgeschwindigkeiten (Substituenten 1. und 2. Ordnung)
Eliminierung, Addition:
Hydrierung, Bromierung, Hydratisierung, Markownikoff-Regeln, Polymerisierung, Dehydrohalogenierung, Hofmann- und Saytzew- Produkt
7. Kurstag
Monofunktionelle Verbindungen
Bezeichnung, Struktur, Eigenschaften, Darstellung, Reaktionen von:
Ø Halogenverbindungen
(Chloroform, DDT)
Ø Amine
(tertiäre / quartäre Ammoniumverbindungen, Basizität)
Ø Thiolen, Sulfiden, Disulfiden, Sulfonsäuren
Ø Alkohole (Glycol, Glycerin)
Ø Ethern
Ø Phenolen
Acidität, Hydrochinon / Chinon, Substituenteneinfluss auf das Redoxpotential
Ø Aldehyden und Ketonen
Tautomerie, Aldol-Reaktion, Umsetzung mit Ammoniak-Derivaten
8. Kurstag
Carbonsäuren, Polyfunktionelle Verbindungen
Carbonsäuren:
Acidität, Tenside, Fette, Seifen
Carbonsäurederivate:
Halogenide, Amide, Anhydride, Ester, Nitrile, Reaktivität
Kohlensäurederivate:
Phosgen, Kohlensäureester, Harnstoff (Urethane), Barbitursäure, Guanidin
Hydroxy- und Ketocarbonsäuren:
Redoxreaktionen, Tautomerie, Decarboxylierung
Reinigungs- und Trennverfahren:
Reinheitskriterien Festpunkt, Kochpunkt, Brechungsindex, Rf-Wert, Drehwert, IR-, UV-Spektroskopie, Destillation, Sublimation, Gefriertrocknung, Kristallisation, Extraktion, Chromatographie, Ionenaustausch, Elektrophorese, Gelfiltration, Osmose und Dialyse, Membrangleichgewicht (Donnan-Beziehung)
Enantiomere:
D/L-Nomenklatur, Fischerprojektion, R/S-Nomenklatur, meso-Verbindungen, Diastereomerie
Bezeichnung, Struktur, Eigenschaften von
- Aminosäuren: alle 20 proteinogenen AS, isoelektrischer Punkt, Peptidbindung, Aminosäuresequenz, Eiweiß (Primär-, Sekundär, Tertiärstruktur von Proteinen)
- Kohlenhydraten: Klassifizierung nach C-Zahl, Ringgröße, funktionellen Gruppen, Haworth-Formel, - und ß-Form, Glycosid-Bindung, höhere Saccharide (reduzierende und nicht-reduzierende)
- Phosphorsäureestern: AMP, c-AMP, ADP, ATP, Hydrolyse, Energetik
- Alkaloiden
- Steroiden
- Nucleinsäuren: Purin- und Pyrimidinbasen, DNA-Struktur, Doppelhelix
- Fetten
