Allgemeine Chemie

Die Grundlagen des Faches Chemie werden in 14 Kapiteln strukturiert durchbesprochen:

  • Einführung und Grundlagen: Stoffe, Substanzen, Elemente, Verbindungen, Gemische, Aggregatzustände, Mol, Molmasse, Reaktionsgleichungen, Energieformen.
  • Atome, Elemente und Periodensystem: Elemente und Isotope, Periodensystem, Welle-Teilchen Dualismus, Wellenfunktion, Atomspektren, Atomorbitale, Quantenzahlen, Elektronenkonfiguration, Atomeigenschaften.
  • Chemische Bindungen: Ionenbindung, kovalente Bindung, Lewis- und Valenzformeln, Mesomerie, Dipolmoment, Polarisierbarkeit, Elektronegativität, Metallbindung.
  • Die Geometrie und Struktur von Molekülen: VSEPR Modell, Molekülorbitale, Sigma- und Pi-Bindung, Elektronenübergänge, UV-Spektren, Lambert-Beer Gesetz, Photometrie.
  • Die Eigenschaften von Gasen: Boyle-, Gay-Lussac- und Ideales Gasgesetz, Molares Volumen, Partialdruckgesetz, kinetische Gastheorie, Diffusion.
  • Flüssigkeiten und Festkörper: Intermolekulare Wechselwirkungen (Ion-Ion, Diol-Dipol, Dipol-Dipol, Dispersions-WW, Wasserstoffbrückenbindung), Struktur und Eigenschaften von Flüssigkeiten und Festkörpern, Kugelpackungen, Kristallstrukturen.
  • Thermodynamik: Der erste Hauptsatz, Systeme, Arbeit Wärme, Innere Energie, reversible und irreversible Prozesse, Enthalpie, Bildungs- und Reaktionsenthalpien, Satz von Hess.
  • Thermodynamik: Der zweite und dritte Hauptsatz, spontane Prozesse, Unordnung und Entropie, Bildungs- und Reaktionsentropien, Gleichgewicht, Freie Energie, Schmelzprozess.
  • Physikalische Gleichgewichte: Phasen und Phasenübergänge, Dampfdruck, Sieden und Schmelzen, Phasendiagramme, Lösungsvorgang/Löslichkeit, Konzentrationsmaße und Berechnung, Herstellen von Lösungen, Osmotischer Druck, Nernst’sche Verteilungsisotherme, Mehrfachextraktion, Quantifizierung durch Extraktion und Photometrie, Adsorption/Desorption, Dünnschichtchromatographie.
  • Das chemische Gleichgewicht: Massenwirkungsgesetz, Reaktionsrichtung, Gleichgewichtskonstanten, Le Chatelier, Van t’Hoff Gleichung, Haber-Bosch Verfahren.
  • Säuren und Basen: Säure- Basenstärke, wichtigste Säuren und Basen, konjugierte Säure/Base, Autoprotolyse v. Wasser, Neutralisation, Elektrolyte, pH-Wert, Berechnung f. starke/schwache Säure/Base.
  • Gleichgewichte in wässrigen Lösungen: Pufferlösung, pH-Wert eines Puffers, Pufferkapazität, Puffer und Titrationskurve, Titration, Indikator, prakt. Durchführung einer Titration, Löslichkeitsprodukt, Fällungsreaktion, Bestimmung des Löslichkeitsproduktes.
  • Redoxreaktionen und Elektrochemie: Reduktion, Oxidation, Bestimmung von Oxidationszahlen, Ausgleichen von Redoxreaktionen, Galvanische Zellen, Zellpotentiale, Wasserstoffelektrode, Standardpotentiale, Spannungsreihe, Nernst’sche Gleichung, Konzentrationspotentiale, Protonengradient und ATP Synthese, pH-Messung, Glaselektrode, Ag/AgCl Elektrode, Elektrolyse.
  • Die chemische Kinetik: Reaktionsgeschwindigkeit, Geschwindigkeitsgesetz, Reaktionsordnung, Aktivierungsenergie, Reaktionsprofile, Katalyse, homogene Säurekatalyse (Veresterung), heterogene Katalyse (Haber-Bosch Verfahren), Enzymkatalysatoren.

Vermittlung der Grundkenntnisse zum Verständnis der in den Bio- und Materialwissenschaften ablaufenden chemischen und physiko-chemischen Vorgänge.

  • Aus dem atomaren/molekularen Aufbau die Eigenschaften und das chemische Verhalten von Stoffen verstehen.
  • Die wichtigsten Elemente des Periodensystems und deren Eigenschaften kennen lernen.
  • Von atomaren Eigenschaften auf Eigenschaften des Kollektivs schließen und diese beschreiben können.
  • Chemische Formeln lesen und interpretieren können und die Formeln und Strukturen der wichtigsten chemischen Stoffe kennen.
  • Den Begriff Energie im Zusammenhang physikalischer und chemischer Umwandlung verstehen können.
  • Ein Verständnis entwickeln, warum physikalische und chemische Prozesse spontan ablaufen oder nicht.
  • Chemische Gleichgewichte beschreiben können.
  • Chemische Reaktionstypen wie Säure-Base Reaktion, Redox-Reaktion, Fällungsreaktion inklusive Stöchiometrie beschreiben und unterscheiden können.
  • Die wichtigsten Arbeitsgeräte und Arbeitsoperationen in Labors kennen lernen.
  • Aspekte des sicheren Umgangs mit Chemikalien und Messgeräten sowie Maßnahmen zur Unfallverhütung in Laboratorien kennen lernen, Verständnis für Struktur und Eigenschaften anorganischer und organischer Moleküle entwickeln.
  • Kennen lernen von Apparaturen und Instrumenten für chemische Reaktionen.