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Chemische und Physikalische Grundlagen (DLBEWCPG01)

Kursnummer:

DLBEWCPG01

Kursname:

Chemische und Physikalische Grundlagen

Gesamtstunden:

150 h

ECTS Punkte:

5 ECTS

Kurstyp: Pflicht

Kursangebot: WS, SS

Course Duration: Minimaldauer 1 Semester

Zugangsvoraussetzungen:

keine

Kurskoordinator(en) / Dozenten / Lektoren:

Siehe aktuelle Liste der Tutoren im Learning Management System

Bezüge zu anderen Modulen:

Siehe Modulbeschreibung

Beschreibung des Kurses:

Der Kurs vermittelt die elementaren Grundkenntnisse der Physik und Chemie, um die Studierenden auf die komplexen biochemischen Prozesse im menschlichen Organismus vorzubereiten. Die Studierenden erhalten eine knappe Wiederholung der Größen und Einheiten der Physik. Es werden die relevanten Teilbereiche der klassischen Mechanik sowie der Wärmelehre behandelt, wobei der Schwerpunkt auf den fundamentalen Gesetzen und damit einhergehenden Gleichungen liegt. Die Studierenden werden Schrittweise an die Begrifflichkeiten und Zusammenhänge der allgemeinen und anorganischen Chemie herangeführt. Hierfür werden folgende Schwerpunkte vermittelt: Atomaufbau, Periodensystem, chemische Reaktionen und Gleichgewichte sowie Säure-Base-Konzepte. Um den Übergang zur Biochemie zu spannen, erhalten die Studierenden eine knappe Einführung in die organische Chemie mit dem Schwerpunkt auf funktionelle Gruppen.

Kursziele

Nach erfolgreichem Abschluss des Kurses sind die Studierenden in der Lage,

  • SI-Einheiten ineinander umzurechnen und fundamentale physikalische Größen zu deuten.
  • die Newton‘schen Gesetze wiederzugeben und Aufgaben der klassischen Mechanik zu lösen.
  • die Hauptsätze der Thermodynamik wiederzugeben und Zustandsgleichungen der Wärmelehre zu lösen.
  • Funktionsgraphen und Diagramme auszuwerten und zu erstellen.
  • anhand des Periodensystems der Elemente die Protonen-, Neutronen- und Elektronenanzahl eins Elements zu bestimmen.
  • die Bindungsart, Eigenschaften und Löslichkeit eines Moleküls zu beurteilen.
  • Lösungen und heterogene Systeme mit den eindeutigen Fachausdrücken zu benennen.
  • Reaktionsgleichungen (Summenformeln) aufzustellen und die Stöchiometrie auszugleichen.
  • die Reaktivität einer chemischen Reaktion abzuschätzen und den Reaktionsablauf (endotherm/exotherm) zu charakterisieren.
  • den pH-Wert eine Lösung zu berechnen und das Ergebnis entsprechend der pH-Skala zu interpretieren.
  • Redoxgleichungen aufzustellen und durch Anwendung der Oxidationszahlen auszugleichen.
  • die grundlegenden funktionellen Gruppen der organischen Chemie zu erkennen und zu benennen.
  • zwischen Substitutions-, Eliminierungs- und Additionsreaktionen zu differenzieren.

Inhalte des Kurses:

1. Grundbegriffe der Physik

1.1 Fundamentale physikalische Größen und Einheiten

1.2 Masse, Stoffmenge und Dichte

2. Auszüge der klassischen Mechanik

2.1 Bewegung

2.2 Kraft (Dynamik und Trägheit) und Energie

2.3 Hydrostatik

3. Grundlagen der Wärmelehre

3.1 Wärme, Arbeit, innere Energie und Entropie

3.2 Ideales Gas

3.3 Transportphänomene (Wärmeleitung, Diffusion, Osmose)

4. Grundlagen der chemischen Elemente

4.1 Grundbegriffe und Einführung in die Atomtheorie

4.2 Atomaufbau und Periodensystem der Elemente

5. Chemische Bindungen

5.1 Elektronenstruktur der Atome

5.2 Bindungsarten

5.3 Molekülstruktur und Molekülorbitaltheorie

6. Gase, Flüssigkeiten, Feststoffe und Lösungen

6.1 Aggregatszustände

6.2 Lösungen und heterogene Systeme

7. Gesetzmäßigkeiten chemischer Reaktionen

7.1Polarität und Reaktivität

7.2 Chemisches Gleichgewicht

7.3 Reaktionskinetik und chemische Thermodynamik

8. Reaktionsgleichungen

8.1 Summen- und Strukturformeln

8.2 Stöchiometrie

8.3 Löslichkeitsprodukt und Gleichgewichte

9. Säuren und Basen

9.1 Säure-Base-Konzepte

9.2 Säurestärke und der pH-Wert

9.2 Säure-Base-Reaktionen

10. Redoxsysteme

10.1 Oxidation und Reduktion

10.2 Oxidationszahlen

10.3 Reduktions-Oxidations-Reaktionen

11. Grundlagen der organischen Chemie

11.1 Kohlenwasserstoffe

11.2 Funktionelle Gruppen

11.3 Nomenklatur

11.4 Reaktionstypen und Mechanismen

11.5 Stereochemie

Literatur:

  • Bannwarth H. et al. (Hrsg.) (2013): Physik, Chemie und Biochemie: Vom Atom bis zur Atmung - für Biologen, Mediziner und Pharmazeuten. Springer-Verlag, Berlin/Heidelberg.
  • Brown, T. L./LeMay, H. E./Bursten, B. E./Bruice, P. Y. (Hrsg.) (2014): Basiswissen Chemie: Grundlagen der Allgemeinen, Anorganischen und Organischen Chemie. Pearson Deutschland GmbH, Hallbergmoos.
  • Harten, U. (Hrsg.) (2014): Physik: Eine Einführung für Ingenieure und Naturwissenschaftler. Springer-Verlag, Berlin/Heidelberg.
  • Mortimer, C. E./Müller, U. (Hrsg.) (2015): Chemie: Das Basiswissen der Chemie. Georg Thieme Verlag KG, Stuttgart.
  • Riedel, E. (Hrsg.) (2013): Allgemeine und Anorganische Chemie. Walter de Gruyter GmBH, Berlin.

Prüfungszugangsvoraussetzung:

  • Kursabhängig: Begleitende Online-Lernkontrolle (max. 15 Minuten je Lektion, bestanden / nicht bestanden)
  • Kursevaluation

Prüfungsleistung:

Klausur, 90 Min.

Zeitaufwand Studierende (in Std.): 150

Selbststudium (in Std.): 90
Selbstüberprüfung (in Std.): 30
Tutorien (in Std.): 30