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)

Vorabinformation Vorlesungsunterlagen Lehrbücher 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 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)

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)

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

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

Hybrid Molekulardynamik-Simulationen 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 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. http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/2013/popular-chemistryprize2013.pdf

Ein Enzym in Aktion Ein Enzym in Aktion Acetylcholinesterase (Enzym, wichtig für Signalübertragung durch Nervenzellen) baut den Neurotransmitter Acetylcholin (zu Essigsäure und Cholin) ab. Hemmung des Enzyms führt zur Reizüberflutung. Gleichgewichtsstruktur eines Enzyms 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. http://www.spektrum.de/alias/nobelpreise/chemie-nobelpreis-2013-form-und-funktion-im-computer-simuliert/1209911

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

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

Kapitel 1: Einführung 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 Literatur Wedler: Einführung (S. XXIII-XXIX) großer Atkins: Grundlagen (S. 1-15) kleiner Atkins: Kapitel 0 und Anhang 1+3

Kurzgeschichte der Physikalischen Chemie Robert Boyle 1626-1691 engl. Naturforscher Gesetz von Boyle-Mariotte Elementbegriff Mikhail Lomonosov 1711-1765 russ. Wissenschaftler „Physikalische Chemie“ Robert W. Bunsen 1811-1899 Spektralanalyse Bunsen-Gesellschaft (1894) Josiah Willard Gibbs 1839-1903 amerik. Physiker Freie Energie chemisches Potential Phasenregel - 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)

Begründer der Physikalischen Chemie 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

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