che225 - Physikalische Chemie 2: Spektroskopie und Elektrochemie (Vollständige Modulbeschreibung)

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.

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.

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.

• 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)

• Empfohlene Belegung im 3. Fachsemester (WiSe)
• Die mündliche Modulprüfung kann erst nach Abschluss des Praktikums abgelegt werden.

• In den Semesterferien nach dem WiSe gemäß separater Ankündigung
• Die mündliche Modulprüfung kann erst nach Abschluss des Praktikums abgelegt werden.

2 Prüfungsleistungen:

1. Benotete Prüfungsleistung: 1 mündl. Prüfung von max. 45 min. Dauer oder 1 Klausur von max. 4 Stunden
2. Unbenotete Prüfungsleistung: Fachpraktische Übung (max. 8 Praktikumsprotokolle)