Grundlagen Physikalische Chemie - Interaktive Studienpläne der TU Ilmenau

Das Modul Grundlagen Physikalische Chemie mit der Prüfungsnummer 240263 schließt mit folgenden Leistungen ab:

• schriftliche Prüfungsleistung über 90 Minuten mit einer Wichtung von 70% (Prüfungsnummer: 2400691)
• Studienleistung mit einer Wichtung von 30% (Prüfungsnummer: 2400692)

Details zum Abschluss Teilleistung 1:

Die Prüfungsleistung wird schriftlich in Form einer 90 minütigen Klausur erbracht. In dieser soll nachgewiesen werden, dass in begrenzter Zeit und ohne Hilfsmittel die grundlegenden Prinzipien der physikalischen Chemie wiedergegeben und angewandt werden können.

Details zum Abschluss Teilleistung 2:

Das Praktikum wird während des Semesters abgelegt und abgeschlossen.  Die Bewertung des Praktikums erfolgt anhand der vorgelegten Protokolle. Das Praktikum besteht aus Antestaten, schriftlichen Versuchsauswertungen und Protokollen. Die Wiederholung des Praktikums umfasst dabei sowohl die Versuche mit den schriftlichen Versuchsauswertungen als auch die Protokolle. 

Nach dem Modul kennen die Studierenden die wichtigsten Grundlagen der physikalischen Chemie. Im Ergebnis sind die Studenten mit den wichtigsten Grundlagen der chemischen Thermodynamik, der Gastheorie, der chemischen Kinetik sowie der Elektrochemie und der Wechselwirkung zwischen Molekülen und elektromagnetischer Strahlung vertraut, können sie beschreiben.

Nach der Vorlesung haben die Studierenden die Grundlagen der Physikalischen Chemie als Schnittstelle zwischen Physik und Chemie verstanden. Nach dem Seminar können die Studierenden die spezifische physikochemische Fragestellung (z.B. Enthalpie, Entropie u.a.) mathematisch lösen.

Die Studenten sind fähig, physikochemische Phänomene zu verstehen und das vermittelte Wissen zu nutzen, physikochemische Größen mathematisch zu bestimmen.

Die Vorlesung vermittelt Grundlagen der Physikalischen Chemie. Es werden die chemische Kinetik und die chemische Thermodynamik für gleichgewichtsnahe Prozesse behandelt.

In der Kinetik werden die Themen Makro- und Mikrokinetik, Elementarreaktionen, die Reaktionsordnung und Molekularität, die Aktivierungsenergie und die Arrheniusgleichung, der Begriff der Katalyse sowie das Bodenstein‘sche Quasistationaritätsprinzip behandelt. Dabei wird die quantitative, physikochemische Beschreibung Reaktionen 0., 1. und 2. Ordnung sowie komplexere Kinetiken wie die der Folge- und Nebenreaktion, dem vorgelagertem Gleichgewicht sowie die Michaelis-Menten-Kinetik behandelt.

Die chemische Thermodynamik für gleichgewichtsnahe Prozesse führt hingegen u.a. Begriffe wie die Innere Energie, die Enthalpie, die Entropie und das chemischePotential ein. Daraufaufbauend werden Reaktions- und Bildungsenthalpien und -entropien behandelt und die MAxwell-Gleichungen abgeleitet. Basierend auf den Begriffen des idealen Gases und der idealen Mischungen werden anschließend Phasenübergänge und -diagramme für binäre Systeme mit unterschiedlichen Eigenschaften diskutiert. Dies führt zur Beschreibung von Effekten wie der Siedepunktserhöhung, dem Raoultschen Gesetz, dem Henryschen Gesetz und der Clausius-Clapeyron-Gleichung.

In der Übung werden die Inhalte der Vorlesung auf konkrete Fragestellungen angewandt und so gefestigt.

In Ergänzung zur Vorlesung über Grundlagen der Physikalischen Chemie lernen die Studenten im Physikalisch-chemischen Praktikum wichtige physikochemische Sachverhalte im Experiment kennen. Sie wenden dabei theoretisches Wissen aus Chemie und Physik an und erwerben Kenntnisse und Fertigkeiten bei der praktischen Durchführung von Laborexperimenten und zur Gewinnung und
Beurteilung von Messdaten aus physikochemischen Experimenten. Neben Versuchen zur chemischen Thermodynamik werden auch Versuche zur Wechselwirkung von Stoffen und Strahlung, zu Elektrolyten und zur Kinetik chemischer Reaktionen durchgeführt.

Vorlesung: Tafel, Beamer, Videos, Simulationen

Übungsserien: Folien aus der Vorlesung, Übungszettel

G. Wedler und H.-J. Freund: Lehr- und Arbeitsbuch der Physikalischen Chemie, 2022, 7. Auflage, Wiley-VCH, Weinheim, ISBN: 978-3-527-34611-0
P. W. Atkins et al.: Physikalische Chemie, 2022, 6. Auflage, Wiley-VCH, Weinheim, ISBN: 978-3-527-34552-6