Grundlagen Chemie (CH)

Nummer

H002

Leitung

Livia Glanzmann, +41 61 228 63 02, livia.glanzmann@fhnw.ch

ECTS

3.0

Unterrichtssprache

Englisch

Lernziele/Kompetenzen

Studierende….

können die wesentlichen chemischen und physikalischen Eigenschaften von Atomen und Molekülen mithilfe von Elektronenstruktur-, Quantenzahlen-, Valenzschalen- und Orbitalmodellen erklären und Konsequenzen daraus auf Reaktivitäten und sterische Effekte übertragen.
können die Nah- und Fernordnungen von allgemeinen und spezifischen Flüssigkeiten und Festkörpern beschreiben und Auswirkungen davon auf physikalische und chemische Eigenschaften erklären.
können nach erfolgreichem Modulabschluss physikalische und chemische Effekte der gegenseitigen Beeinflussung von Stoffen in Mischungen quantitativ beschreiben und deren Auswirkungen auf chemische, Säure-Base-, und Fällungs-Gleichgewichte berechnen.
wissen nach erfolgreichem Modulabschluss um die wichtigsten physikalischen und chemischen Eigenschaften, Hauptgewinnungsmethoden und wesentliche Verwendungszwecke der behandelten Auswahl wichtiger anorganischer Stoffe.

Inhalt

Elektronenstruktur der Atome

Elektromagnetische Strahlung, Atomspektren
Wellenmechanik, Quantenzahlen, Orbitalbesetzung
Elektronenstruktur und Einteilung der Elemente

Molekülstruktur, Molekülorbitale

Elektronenpaarabstossung und Molekülstruktur
Hybrid- und Molekülorbitale
Delokalisierte und stark polare kovalente Bindung
Hypervalente Atome
Metallische Bindung, Halbleiter

Flüssigkeiten

Intermolekulare Wechselwirkungen
Verdampfung, Dampfdruck, Phasenübergangsenthalpie
Phasendiagramme

Feststoffe

Kristallstrukturen und Symmetrie
Metalle, Ionenkristalle, Defektstrukturen
Flüssigkristalle, Nanostrukturen

Lösungen

Auflösungsprozess, hydratisierte Ionen, Lösungsenthalpie
Druck- und Temperaturabhängigkeit der Löslichkeit
Dampfdruck, Gefrierpunkt und Siedepunkt, Osmose
Destillation
Elektrolyt-Lösungen, Interionische Wechselwirkungen
Kolloide Lösungen und Gele, Tenside und Mizellen

Reaktionen in wässriger Lösung

Metathese-Reaktionen, Oxidationszahlen
Reduktions-Oxidations-Reaktionen
Arrhenius-Säuren und -Basen
Saure und basische Oxide

Beeinflussung der Lage des chemischen Gleichgewichts

Reversible Reaktionen
Gleichgewichtskonstante und Gleichgewichtslage
Konzentrations-, Druck- und Katalysatoreinfluss auf die Gleichgewichtslage
Prinzip von Le Chatelier

Säuren und Basen

Arrhenius-, Brønsted-Lowry- und Lewis-Konzepte
Säurestärke und Molekülstruktur
Lösemitteleinfluss auf die Säurestärke
Ionenprodukt und pH-Wert
Schwache Elektrolyte, Indikatoren, Pufferlösungen
pH-Berechnungen von Lösungen starker und schwacher Säuren und Basen
Säure-Base-Titration
Mehrprotonige Säuren

Löslichkeitsprodukt und Komplexgleichgewichte

Löslichkeitsprodukt
Fällungsreaktionen, Sulfidfällung
Komplexgleichgewichte und Komplexbildungskonstanten

Ausgewählte anorganische Stoffe, deren Eigenschaften, Vorkommen, Gewinnung, Herstellung, Reaktionen

Kohlenstoff, Magnesium, Aluminium, Silicium, Halogene, Silicate, Zeolithe, makromolekulare Stoffe

Erforderliche Vorkenntnisse

Einstiegsmodul

Bibliographie/Literatur

Modulvorbereitung

Chemie; Charles E. Mortimer, Ulrich Müller; Thieme; 12. Auflage; ISBN 978-3-13-484312-5

Kursmaterial

Skript
Übungsaufgaben mit Lösungen

Modultyp

Assessment für Studienrichtung Chemie

Lehr- und Lernmethoden

Flipped Classroom
Lehrgespräche
Übungs- und seminargestütztes Selbststudium
Gruppenarbeiten

Leistungsbewertung

gemäss Modulverzeichnis in der aktuellen StuPO

Anschlussmodule/-kurse

Chemische Kinetik und Reaktionstechnik
Polymere und Soft Materials

Bemerkungen

2 x 2 Lektionen / Woche KW 38 bis 47 (10 Wochen im Herbst-Semester)