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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: N Ort:Hörsaal 4, Wilhelm-Ostwald-Institut, Linnéstrasse 2 Beginn: Montag, Zeit:Vorlesung: Montag 13:30 – 15:00 Uhr und Mittwoch 10:15 – 11:45 Uhr Seminar: nach Vereinbarung Klausur: voraussichtlich Mittwoch, , 10:15 – 11:45 Uhr (Änderung) Nachklausur: nach Vereinbarung Kontakt Büro 417 im TA Gebäude, Linnestr. 3 Tel: +49-(0) ??? Sprechzeiten: nach Vereinbarung ( )

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 - 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, , 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 https://www.iqb.hu-berlin.de/laendervergleich/lv2012/

5 Chemie Nobelpreis 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 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 funktion-im-computer-simuliert/ 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

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 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 Lomonosov erfindet den Begriff Physikalische Chemie Bunsen und Kirchhoff entwickeln die Spektralanalyse Gibbs "On the Equilibrium of Heterogeneous Substances" Gustav Wiedemann erster deutscher Lehrstuhl für Physikalische Chemie (Leipzig) Mikhail Lomonosov russ. Wissenschaftler Physikalische Chemie Josiah Willard Gibbs amerik. Physiker Freie Energie chemisches Potential Phasenregel Robert Boyle engl. Naturforscher Gesetz von Boyle-Mariotte Elementbegriff Robert W. Bunsen Spektralanalyse Bunsen-Gesellschaft (1894)

12 Begründer der Physikalischen Chemie 12 Wilhelm Ostwald Nobelpreis 1909 Katalyse Verdünnungsgesetz Dissoziation Svante Arrhenius 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 Neubesetzung des Lehrstuhls mit Wilhelm Ostwald 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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