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Vorlesungsankündigung Einführung in die Physikalische Chemie (Wintersemester 2013/14) für Studierende des Bachelorstudienganges Chemie Prof. Dr. Knut Asmis.

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Präsentation zum Thema: "Vorlesungsankündigung Einführung in die Physikalische Chemie (Wintersemester 2013/14) für Studierende des Bachelorstudienganges Chemie Prof. Dr. Knut Asmis."—  Präsentation transkript:

1 Vorlesungsankündigung Einführung in die Physikalische Chemie (Wintersemester 2013/14) für Studierende des Bachelorstudienganges Chemie Prof. Dr. Knut Asmis Wilhelm-Ostwald-Institut für Physikalische und Theoretische Chemie Universität Leipzig und Fritz-Haber-Institut der Max-Planck-Gesellschaft, Berlin Modul: 13-11-0411-N Ort:Hörsaal 4, Wilhelm-Ostwald-Institut, Linnéstrasse 2 Beginn: Montag, 14.10.2013 Zeit:Vorlesung: Montag 13:30 – 15:00 Uhr und Mittwoch 10:15 – 11:45 Uhr Seminar: nach Vereinbarung Klausur: voraussichtlich Mittwoch, 5.2.2014, 10:15 – 11:45 Uhr (Änderung) Nachklausur: nach Vereinbarung Kontakt Büro 417 im TA Gebäude, Linnestr. 3 Tel: +49-(0)341-235-??? knut.asmis@uni-leipzig.de Sprechzeiten: nach Vereinbarung (e-mail)

2 Vorabinformation Vorlesungsunterlagen - Es gibt kein Skript - Der Vorlesungsinhalt ist maßgeschneidert und folgt keinem einzelnen Lehrbuch! - Schreiben Sie mit, vorzugsweise per Hand und farbig! - Powerpoint-Datei jeder Vorlesung normalerweise am folgenden Tag unter http://www.fhi-berlin.mpg.de/~asmis/teaching.htm http://www.fhi-berlin.mpg.de/~asmis/teaching.htm - PP-Datei enthält hauptsächlich Bilder und Zusatzmaterial (kein Skriptersatz!) Lehrbücher - Physikalische Chemie, Atkins & de Paula, Wiley VCH, 5. Auflage (2013) - Lehrbuch der Physikalischen Chemie, Wedler & Freund, Wiley-VCH, 6. Aufl. (2012) - Kurzlehrbuch Physikal. Chemie, Atkins & de Paula, Wiley VCH, 4. Aufl. (2008) - Elements of Physical Chemistry, Atkins & de Paula, Oxford, 6. Aufl. (2013) - Chemie, Mortimer & Müller, Thieme, 10. Aufl. (2010)

3 Vorabinformation Seminar - Termin nach Absprache - 45 Minuten zur Besprechung der Vorlesung und der Übungen - Teilnahme ist beste Voraussetzung für eine erfolgreiche Klausur Klausur (Prüfungsvorleistung) - voraussichtlich Mittwoch, 5.2.2014, 10:15 – 11:45 Uhr (Änderung) - 50% gilt als bestanden -Voraussetzung für mündliche Prüfung nach dem 2. Semester und somit für die Teilnahme am Praktikum in Physikalischer Chemie im 3. Semester - keine Kofferklausur! (keine eigenen Unterlagen)

4 Ländervergleich 2012 4 https://www.iqb.hu-berlin.de/laendervergleich/lv2012/

5 Chemie Nobelpreis 2013 5 Arieh Warshel University of Southern California Theoretische Chemiker Michael Levitt Stanford University Biophysiker Martin Karplus Université de Strasbourg, & Harvard University theoretischer Chemiker "for the development of multiscale models for complex chemical systems" für Physikalische Chemie!"

6 Hybrid Molekulardynamik-Simulationen 6 http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/2013/popular-chemistryprize2013.pdf Man arbeitet auf verschiedenen Größenskalen mit unterschiedlichen Methoden. Das komplette Molekül außenherum kann man mit wenig rechenaufwändiger klassischer Physik beschreiben, und im aktiven Zentrum, wo sich die eigentliche Reaktion abspielt, passt man die dynamische Quantensimulation ein. Das Problem: - Kraftfeldmethoden (klassisch) berechnen Gleichgewichtsstrukturen (keine Dynamik) - Dynamische Modelle brauchen die Quantenmechanik (zu aufwendig für göße Systeme) Die Lösung: -klassische Modelle fürs Grobe und quantenmechanische Modelle fürs Detail - Quantenmechanik + (klassische) Molekülmechanik = QM/MM-Methoden ein Enzym

7 Ein Enzym in Aktion 7 http://www.spektrum.de/alias/nobelpreise/chemie-nobelpreis-2013-form-und- funktion-im-computer-simuliert/1209911 Derart präzise Darstellungen von Reaktionsmechanismen sind erst dank den Arbeiten von Karplus, Warshel und Levitt möglich. Hier sieht man die Acetylcholinesterase in Aktion, das Zielmolekül des Nervengiftes Sarin. Gleichgewichtsstruktur eines Enzyms Acetylcholinesterase (Enzym, wichtig für Signalübertragung durch Nervenzellen) baut den Neurotransmitter Acetylcholin (zu Essigsäure und Cholin) ab. Hemmung des Enzyms führt zur Reizüberflutung.

8 Klassische Mechanik + Quantenmechanik? 8 http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/2013/popular-chemistryprize2013.pdf

9 9 -Molekulardynamik-Simulationen von biologischen Prozesse - z.B. erster Schritt des Sehprozesses -Absorption von Licht führt zur Geometrieänderung in Retinal - Auslösung des Sehprozesses

10 Kapitel 1: Einführung Literatur Wedler: Einführung (S. XXIII-XXIX) großer Atkins: Grundlagen (S. 1-15) kleiner Atkins: Kapitel 0 und Anhang 1+3 1 Grundlagen 1.1 Was ist Physikalischen Chemie 1.2 Einheiten 1.3 Zeit- und Längenskalen 1.4 Aggregatzustände 1.5 Masse und Stoffmenge 1.6 Geschwindigkeit, Impuls und Beschleunigung 1.7 Kraft, Arbeit, Energie 1.8 Volumen, Druck und Temperatur

11 Kurzgeschichte der Physikalischen Chemie 11 - 1752 Lomonosov erfindet den Begriff Physikalische Chemie - 1859 Bunsen und Kirchhoff entwickeln die Spektralanalyse - 1867 Gibbs "On the Equilibrium of Heterogeneous Substances" - 1871 Gustav Wiedemann erster deutscher Lehrstuhl für Physikalische Chemie (Leipzig) Mikhail Lomonosov 1711-1765 russ. Wissenschaftler Physikalische Chemie Josiah Willard Gibbs 1839-1903 amerik. Physiker Freie Energie chemisches Potential Phasenregel Robert Boyle 1626-1691 engl. Naturforscher Gesetz von Boyle-Mariotte Elementbegriff Robert W. Bunsen 1811-1899 Spektralanalyse Bunsen-Gesellschaft (1894)

12 Begründer der Physikalischen Chemie 12 Wilhelm Ostwald 1839-1903 Nobelpreis 1909 Katalyse Verdünnungsgesetz Dissoziation Svante Arrhenius 1859-1927 Nobelpreis 1903 elektrolytische Dissoziation Reaktionskinetik Jacobus van t Hoff 1852–1911 Nobelpreis 1901 chemischen Dynamik osmotischer Druck Walther Nernst 1864–1941 Nobelpreis 1920 Thermo- und Elektrochemie 3. Hauptsatz der TD - 1887 Neubesetzung des Lehrstuhls mit Wilhelm Ostwald - 1887 Zeitschrift für physikalische Chemie, Stöchiometrie und Verwandtschaftslehre - seit 1890 eigenständiges Lehrfach an Hochschulen

13 Kapitel 1: Stichworte Physikalische Chemie, Arrhenius, vant Hoff, Ostwald, Nernst SI-Einheiten, abgeleitete Einheiten, SI-Präfixe Aggregatzustände Masse, Stoffmenge, Teilchenzahl, Avogadro Konstante, Molmasse


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