che225 - Physikalische Chemie 2: Spektroskopie und Elektrochemie (Complete module description)

Module label	Physikalische Chemie 2: Spektroskopie und Elektrochemie
Module code	che225
Credit points	12.0 KP
Workload	360 h
Institute directory	Department of Chemistry
Applicability of the module	Bachelor's Programme Chemistry (Bachelor) > Aufbaumodule Dual-Subject Bachelor's Programme Chemistry (Bachelor) > Erweiterungsmodule
Responsible persons	Wittstock, Gunther (module responsibility) Brand, Izabella (authorised to take exams) Dosche, Carsten (authorised to take exams) Wittstock, Gunther (authorised to take exams) Dosche, Carsten (Module counselling) Wittstock, Gunther (Module counselling)
Prerequisites	Teilnahmevoraussetzungen ist ein erfolgreicher Abschluss folgender Module: che105 - Grundlagen der Chemie, che115 - Theoretische und mathematische Grundlagen der Chemie, che215 - Physikalische Chemie 1: Thermodynamik und Kinetik, che155 - Theorie und Praxis der Anorganisch-nasschemischen Analytik Weitere empfohlene Voraussetzungen: Erfolgreich absolviertes Modul che210 - Begleitwissenschaften im Fach Mathematik.
Skills to be acquired in this module	Kenntnisse (Wissen) Nach dem Besuch der Vorlesungen, der Übungen und des Praktikums kennen die Studierenden die wichtigsten Typen von Elementarreaktionen und die dazugehörigen Zeitgesetze. Sie kennen die wichtigsten experimentellen Techniken zur Ermittlung von Zeitgesetzen. Sie kennen die Zusammenhänge zwischen den Elementarreaktionen für wichtige komplexe Reaktionstypen einschließlich elektrochemischer Reaktionen als Beispiel für heterogene Reaktionen. Die Studierenden wissen für das Beispiel elektrochemischer Reaktionen zwischen thermodynamische Bedingungen, und kinetische Größen und Transportprozesse zu unterscheiden, und diese Phänomene formelhaft beschreiben. Die Studierenden kennen die wichtigsten Prozesse bei der Wechselwirkung von elektromagnetischer Strahlung im infraroten, sichtbaren, ultravioletten Spektralbereich sowie im Bereich der Mikrowellen und der Röntgenstrahlung. Sie kennen das grundlegende Vorgehen, um aus Spektren der jeweiligen Bereiche Strukturinformationen über chemische Verbindungen abzuleiten. Fertigkeiten (Können) Die Studierenden sind nach dem Besuch der Vorlesungen, der Übungen und des Praktikums in der Lage, die Dynamik elektrochemischer Prozesse in einfachen Laborexperimenten experimentell zu erfassen, durch Wahl von Versuchs- bzw. Prozessbedingungen gezielt zu steuern, mathematisch zu beschreiben und dabei sinnvolle und zweckbezogene Abstraktionen vorzunehmen. Sie können spektroskopische Techniken zur Untersuchungen einfacher Strukturparameter auswählen, die Techniken durchführen und Strukturinformationen aus den Spektren ableiten. Dabei handhaben sie physikalisch-chemischen Messgeräten und Standardauswerteprogrammen geübt. Die Studierenden können komplexer Vorgänge, insbesondere am Beispiel elektrochemischer Energiewandler und spektroskopischer Experimente gedanklich in formal beschreibbare Teilprozesse zerlegen und die limitierender Faktoren im Ablauf chemischer Reaktionen und ihre technologische Ausnutzung identifizieren. Sie sind mit den spezifischen Aspekten des Arbeitsschutzes an komplexen physikalisch-chemischen Messinstrumenten vertraut.
Module contents	V Elektrochemie (WiSe): Elektrodenreaktionen, Faraday´sche Gesetze, Zellspannungen und Elektrodenpotentiale, Kinetik elektrochemischer Reaktionen und von Massentransporterscheinungen in Lösungen, Struktur geladener Grenzflächen, elektrochemische Oberflächenmodifizierung, Korrosion. V Spektroskopie (WiSe): Aufbau von Spektrometer, Eigenschaften elektromagnetischer Strahlung, Rotationspektren von Molekülen, Schwingungsspektren von Molekülen, UV-vis Spektren von Molekülen, Fluoreszenz, Phosphoreszenz, photochemische Reaktion, Elementarprozesse mit Röntgenstrahlung, Strahlenschutz bei ionisierender Strahlung, Photoelektronenspektroskopie. PR Physikalische Chemie 2 (WiSe): Einweisung bzw. Wiederholung digitale und analoge Signalverarbeitung, 8 Versuche zu den Gebieten Gleichgewichtselektrochemie, Elektrolyse, Ionenleitung, Zeitgesetze homogener Reaktionen und Katalyse, Spektroskopie.
Recommended reading	P. W. Atkins: "Physikalische Chemie", Wiley-VCH C.H. Hamann, W. Vielstich, "Elektrochemie", 3. Auflage, Wiley-VCH A.J. Bard, L.R. Faulkner; "Electrochemical Methods". 2. Auflage, J. Wiley, 2001 C.N. Banwell, E. M. McCash; "Molekülspektroskopie", Oldenbourg-Verl. 1999 J.M. Hollas; "Moderne Methoden in der Spektroskopie", vieweg 1995 G. Wittstock; Lehrbuchmanuskript Kap. 1-4 (in Stud.IP)
Links
Language of instruction	German
Duration (semesters)	1 Semester
Module frequency	jährlich WiSe
Module capacity	unlimited
Reference text	Empfohlene Belegung im 3. Fachsemester (WiSe) Die mündliche Modulprüfung kann erst nach Abschluss des Praktikums abgelegt werden.
Type of module	je nach Studiengang Pflicht oder Wahlpflicht
Teaching/Learning method	2 Vorlesungen, 2 Übungen, 1 Praktikum.
Previous knowledge	notwendig: che105 - Grundlagen der Chemie, che115 - Theoretische und mathematische Grundlagen der Chemie, che215 - Physikalische Chemie 1: Thermodynamik und Kinetik, che155 - Theorie und Praxis der Anorganisch-nasschemischen Analytik dringend empfohlen: che210 - Begleitwissenschaften im Fach Mathematik

Type of course	SWS	Frequency	Workload of compulsory attendance
Lecture	4	WiSe	56 2 Vorlesungen a 2 SWS d.h. 2 Vorlesungen a 2x14 Stunden Präsenzzeit
Exercises	2	WiSe	28 2 Übungen a 1 SWS
Practical training	3	WiSe	42
Total module attendance time			126 h

Examination	Prüfungszeiten	Type of examination
Final exam of module	In den Semesterferien nach dem WiSe gemäß separater Ankündigung Die mündliche Modulprüfung kann erst nach Abschluss des Praktikums abgelegt werden.	G