Chemie für Physiker
Chemistry for Physicists

Modul CH1104

Dieses Modul wird durch Fakultät für Chemie bereitgestellt.

Diese Modulbeschreibung enthält neben den eigentlichen Beschreibungen der Inhalte, Lernergebnisse, Lehr- und Lernmethoden und Prüfungsformen auch Verweise auf die aktuellen Lehrveranstaltungen und Termine für die Modulprüfung in den jeweiligen Abschnitten.

Modulversion vom SS 2017 (aktuell)

Von dieser Modulbeschreibung gibt es historische Versionen. Eine Modulbeschreibung ist immer so lange gültig, bis sie von einer neuen abgelöst wird.

verfügbare Modulversionen
SS 2017SS 2010

Basisdaten

CH1104 ist ein Semestermodul in Deutsch auf Bachelor-Niveau das im Sommersemester angeboten wird.

Das Modul ist Bestandteil der folgenden Kataloge in den Studienangeboten der Physik.

  • Pflichtmodule im Bachelorstudiengang Physik (4. Fachsemester)
GesamtaufwandPräsenzveranstaltungenUmfang (ECTS)
180 h 60 h 6 CP

Inhalte, Lernergebnisse und Voraussetzungen

Inhalt

Es werden die Grundlagen des Aufbaus der Materie besprochen (Atombau), um den Aufbau des Periodensystems der Elemente verstehen zu können. Zudem sollen wichtige Konzepte der Chemie wie Energetik und Gleichgewichts-reaktionen vermittelt werden, u.a. Grundlagen der Thermodynamik und Kinetik. Abschließend werden einfache Reaktionstypen wie Reaktionen von Ionen in wässriger Lösung, sowie Oxidations- und Reduktionsreaktionen eingeführt, welche z.B. für das chemische Verständnis von Korrosionsprozessen und Verbrennungsprozessen unerlässlich sind.
Im zweiten Teil erfolgt ein Überblick zur Stoffchemie der Hauptgruppenelemente. Dabei wird zum einen das im ersten Teil vermittelte Wissen an Beispielen illustriert, zum anderen lernen die Studenten typische Reaktionen, Eigenschaften und Verwendung bestimmter Elemente und Verbindungen kennen. Abschließend werden Grundlagen der organischen Chemie und exemplarisch einige Metalle angesprochen.

Kapitelübersicht:
1 Atombau
2 Chemische Bindung
3 Chemische Thermodynamik
4 Chemische Kinetik
5 Chemische Reaktionen
6 Chemie der Nichtmetalle
7 Organische Chemie
8 Chemie der Metalle

Lernergebnisse

Nach der Teilnahme an dem Modul Chemie für Physiker sind die Studierenden in der Lage den Aufbau der Materie und den Aufbau des Periodensystems darstellen und auf der Basis von Trends für verschiedene Elemente ihre Eigenschaften abzuschätzen können. Verschiedene Chemische Bindungstypen können beschrieben und unterschieden werden; einfache Strukturen von Molekülen und Metallen können dargestellt werden und erlauben einen ersten Zugang zum dreidimensionalen Aufbau der Materie.
Die Studierenden können auf der Grundlage der phänomenologischen Thermodynamik die grundlegenden Konzepte der Chemischen Energetik anwenden, können einfache Beispiele für chemische Kinetik darstellen und simple Berechnungen für beide Bereiche durchführen.
Außerdem haben die Studierenden die Fähigkeit erlangt für gegebene Reaktanden und Bedingungen Reaktionsgleichungen richtig aufzustellen und Regeln für Redox-Reaktionen und Reaktionen in Lösung anzuwenden.
Des Weiteren sind die Studierenden in der Lage anorganische Substanzen zu kategorisieren sowie einfache chemische Reaktionen vorauszusagen und zu klassifizieren. Sie haben grundlegende Kenntnisse über die Reaktivität der Chemie der Elemente erworben und sind in der Lage, diese auf neue Aufgabenstellungen zu übertragen. Darüber hinaus besitzen die Studierenden ein breites Wissen über anorganische Materialien und Metalle und ihre Eigenschaften. Des Weiteren sind die Studierenden in der Lage einfache organische Moleküle zu nach der IUPAC-Nomenklatur zu benennen und zu zeichnen; die wichtigsten funktionellen Gruppen in organischen Verbindungen können identifiziert und benannt werden.

Voraussetzungen

Grundlegende Kenntnisse der Chemie auf Schulniveau.

Lehrveranstaltungen, Lern- und Lehrmethoden und Literaturhinweise

Lehrveranstaltungen und Termine

ArtSWSTitelDozent(en)Termine
VO 4 Chemie für Physiker (LV0196) Dachwald, O. Köhler, K. Di, 13:00–14:00, CH 21010
Do, 12:00–14:00, CH 21010

Lern- und Lehrmethoden

Die Inhalte der Vorlesung werden im Vortrag, durch Tafelanschrieb sowie mittels Projektionsmethoden und Experimenten vermittelt.
Durch Fragen an die Studierenden und Diskussion mit den Studierenden sollen diese gezielt zur inhaltlichen Auseinandersetzung mit den Themen angeregt werden. In den Übungen werden konkrete Fragestellungen mit den Studierenden diskutiert und die Lösungen an der Tafel im Dialog erarbeitet.

Medienformen

In der Vorlesung und der zugehörigen Übung werden alle wichtigen Inhalte an der Tafel erarbeitet und dokumentiert; die Studierenden erarbeiten sich somit Ihr eigenes Skript.
Bei komplexeren Inhalten werden ergänzend dazu PowerPoint-Folien eingesetzt und mit dem Tafelanschrieb verknüpft. Zur Vertiefung, des Verständnis von Chemischen Vorgängen und Phänomenen insbesondere im Bereich der Chemischen Reaktivität, werden während der Vorlesung Experimente gezeigt und erklärt.
Die Studenten sind zum Eigenstudium der Inhalte über die Vorlesung hinaus angehalten und erhalten durch entsprechende Kapitel in den Lehrbüchern Gelegenheit. Ebenso werden im Rahmen der Übungen die Konzepte der Vorlesung vertieft und anhand von Beispielen angewendet.
Weiterführende Informationen, die Folien der Vorlesung, die Übungsaufgaben und die dazugehörigen Lösungen sind im Internet verfügbar.

Literatur

Chemie - Mortimer, Charles E.; Müller, Ulrich: 2014 (11. Auflage); Print ISBN 9783134843118 - Online ISBN 9783131940513 - Link zum e-book (im MWN)
Allgemeine und Anorganische Chemie - Riedel, Erwin: 2010 (10. Auflage); Print ISBN 978-3-11-022782-6 - Link zum e-book (im MWN)
Chemie für Ingenieure - Hoinkis, Jan: 2016 (14. Auflage)
Print ISBN 978-3-527-33752-1

Modulprüfung

Beschreibung der Prüfungs- und Studienleistungen

Die Prüfungsleistung wird in Form einer Klausur am Ende Semesters erbracht. In dieser soll nachgewiesen werden, dass in begrenzter Zeit und ohne Hilfsmittel ein Problem erkannt wird und Wege zu einer Lösung gefunden werden können. Die Prüfungsfragen erstrecken sich über den gesamten Vorlesungsstoff. Die Antworten erfordern hierbei eigene Berechnungen und Formulierungen.

Wiederholbarkeit

Eine Wiederholungsmöglichkeit wird am Semesterende angeboten.

Kondensierte Materie

Wenn Atome sich zusammen tun, wird es interessant: Grundlagenforschung an Festkörperelementen, Nanostrukturen und neuen Materialien mit überraschenden Eigenschaften treffen auf innovative Anwendungen.

Kern-, Teilchen-, Astrophysik

Ziel der Forschung ist das Verständnis unserer Welt auf subatomarem Niveau, von den Atomkernen im Zentrum der Atome bis hin zu den elementarsten Bausteinen unserer Welt.

Biophysik

Biologische Systeme, vom Protein bis hin zu lebenden Zellen und deren Verbänden, gehorchen physikalischen Prinzipien. Unser Forschungsbereich Biophysik ist deutschlandweit einer der größten Zusammenschlüsse in diesem Bereich.