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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.

 

 

4.  Kurstag

 

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

 

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