vorlesungsankündigung einführung in die physikalische chemie (wintersemester 2013/14) für...
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Vorlesungsankündigung
Einführung in die Physikalische Chemie(Wintersemester 2013/14)
für Studierende des Bachelorstudienganges Chemie
Prof. Dr. Knut AsmisWilhelm-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 2Beginn: Montag, 14.10.2013Zeit: Vorlesung: Montag 13:30 – 15:00 Uhr und
Mittwoch 10:15 – 11:45 UhrSeminar: 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)[email protected]
Sprechzeiten: nach Vereinbarung (e-mail)
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
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
4https://www.iqb.hu-berlin.de/laendervergleich/lv2012/
Chemie Nobelpreis 2013
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Arieh WarshelUniversity of Southern
CaliforniaTheoretische Chemiker
Michael LevittStanford University
Biophysiker
Martin Karplus Université de
Strasbourg, & Harvard University
theoretischer Chemiker
"for the development of multiscale models for complex chemical systems"
“für Physikalische
Chemie!"
Hybrid Molekulardynamik-Simulationen
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http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/2013/popular-chemistryprize2013.pdf
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
Ein Enzym in Aktion
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Ein Enzym in Aktion
http://www.spektrum.de/alias/nobelpreise/chemie-nobelpreis-2013-form-und-funktion-im-computer-simuliert/1209911
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.
Klassische Mechanik + Quantenmechanik?
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http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/2013/popular-chemistryprize2013.pdf
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-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
Literatur
Wedler: Einführung (S. XXIII-XXIX)
großer Atkins: Grundlagen (S. 1-15)
kleiner Atkins: Kapitel 0 und Anhang 1+3
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
Kurzgeschichte der Physikalischen Chemie
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- 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)
Mikhail Lomonosov1711-1765
russ. Wissenschaftler„Physikalische Chemie“
Josiah Willard Gibbs 1839-1903
amerik. Physiker Freie Energie
chemisches PotentialPhasenregel
Robert Boyle 1626-1691
engl. Naturforscher Gesetz von Boyle-Mariotte
Elementbegriff
Robert W. Bunsen1811-1899
SpektralanalyseBunsen-Gesellschaft (1894)
Begründer der Physikalischen Chemie
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Wilhelm Ostwald1839-1903
Nobelpreis 1909Katalyse
VerdünnungsgesetzDissoziation
Svante Arrhenius1859-1927
Nobelpreis 1903 elektrolytische Dissoziation
Reaktionskinetik
Jacobus van ’t Hoff1852–1911
Nobelpreis 1901chemischen Dynamik
osmotischer Druck
Walther Nernst1864–1941
Nobelpreis 1920Thermo- und
Elektrochemie3. 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