Module des Studienganges - bscw.uni-wuppertal.de · Gravimetrie: Fällungsmechanismus, Bedingungen für eine analytische Fällung, Fällung aus homogener Lösung, Verunreinigungen

Module des Studienganges

Chemie im Kombinatorischen Studiengang

Bachelor of Arts (2016)

zur Prüfungsordnung vom 06.10.2016 (Amtl. Mittlg. Nr. 80/2016)

Beschlussdatum des Modulhandbuches: 27.02.2016

Redaktionsstand des Modulhandbuches: 22.09.2016

Module des Studiengangs Chemie im Kombinatorischen Bachelor of Arts (2016) Stand: 22.9.2016

CHE1 Grundlagen der Chemie Gewichtder Note

Workload

9 9 LP

Die Studierenden haben fachliche Basiskompetenzen für weiterführende Veranstaltungen und einfache praktischeFähigkeiten und Arbeitstechniken im Laboratorium erworben. Sie haben erste Erfahrungen mit der Dokumentationund Auswertung von Experimenten und wurden an Teamarbeit herangeführt. Unterschiedliche Voraussetzungenzu Studienbeginn wurden ausgeglichen.

Modulabschlussprüfung(en) Wiederholbarkeit LP

Schriftliche Prüfung (Klausur) 180 min. Dauer UW 6

Die Modulabschlussprüfung bezieht auch Inhalte der Modulkomponente c (Praktikum) mit ein.

Unbenotete Studienleistung(en) LP

in Komponente c: Praktikumsleistung: Protokolle, Kolloqium 3

Komponente(n) P/WP Lehrform SWS Aufwand

a Allgemeine Chemie P Vorlesung/Übung

4 4 LP

Atom- und Molekülbau: Element- und Verbindungssymbole, historische Entwicklung, Stoffe und ihre Charakterisierung,Stoffeinteilung, Elemente und Verbindungen, Bausteine der Materie, subatomare Teilchen, Radioaktivität, Kern-Hülle Modell, Häufigkeit der Elemente in der Erdrinde und im Weltall und ihre Entstehung, Häufigkeit von Nukliden,Isotope und Isotopieeffekte, Grunddefinitionen, Summenund Strukturformeln, Atomverbände, Grundgesetze, atomareMasseneinheit, Massendefekt, Stoffmenge und Mol, Bohrsches Atommodell, Quantenzahlen, wellenmechanischesAtommodell, Ein- und Mehrelektronensysteme, Pauli-Prinzip, Hundsche Regel, Aufbau des Periodensystems,Aufbauprinzip, Orbitale. Chemische Bindung: Starke und schwache Bindungen, Behandlung der drei idealisierten, starkenBindungstypen, Ionenbindung, kovalente Bindung, Metallbindung, Edelgaskonfiguration, Oktettregel, Ionisierungspotential,Elektronenaffinität, isoelektronisch, isoster, Ionenkristall, Radienverhältnis, Koordinationszahl, Packungen, einfacheGittertypen, Lewis-Valenzstrichformeln, VB-Theorie Hybridisierung, VSEPR-Theorie, Grundzüge der MO-Theorie,Elektronegativität, valenztheoretische Begriffe, elektrische Leitfähigkeit, Metalle, Halbund Nichtleiter, Bändermodell,Legierungen, Phasendiagramme, Magnetismus, Bindungsparameter, Isomerie. Chemische Reaktion: Stoff- undEnergiebilanz, Aufstellen von Reaktionsgleichungen, reversible Reaktionen, chemisches Gleichgewicht, kinetischeGrundbegriffe, Charakterisierung von Lösungen, Konzentrationsangaben, kolligative Eigenschaften, Elektrolyte,Leitfähigkeit, pHWert, Säuren und Basen, Titration, Indikatoren, Puffersysteme, Löslichkeitsprodukt und Löslichkeit.

Voraussetzung für die Komponente:

Schulkenntnisse der Chemie (z.B. Grundkurs Chemie der gymnasialen Oberstufe)

b Allgemeine Physikalische Chemie P Vorlesung/Übung

1 2 LP

Einführung in die Physikalische Chemie: Bücher, Grundgrößen, abgeleitete Größen, dezimale Vielfache von Einheiten,physikalische Konstanten, Umrechenfaktoren der verschiedenen Energieeinheiten, Aggregatzustände, Phasen, Definitionvon Systemen, Messung der Grö- ßen V, p, T Das Ideale Gas: Boyle-Mariottesche Gesetz, Gay-Lussacsche Gesetz,Avogadro Hypothese, Ideales Gasgesetz, Begriff der Zustandsfunktion, Daltonsches Partialdruckgesetz KinetischeGastheorie: Ableitung des Druckes, mittlere kinetische Energie eines Gases, Gleichverteilungssatz, Freiheitsgrade,Geschwindigkeit von Molekülen (Maxwell-Boltzmann), Stoßzahlen, mittlere freie Weglänge, Effusion, bzw. Stöße auf eineFläche, Transportphänomene (Viskosität, Wärmeleitfähigkeit, Diffusion) Das Reale Gas: Das ideale Gas im Vergleich zurWirklichkeit, Virialgleichung, Van der Waals Gleichung, Kritische Daten eines Gases, Theorem der übereinstimmendenZustände


Schulkenntnisse der Chemie (z.B. Grundkurs Chemie der gymnasialen Oberstufe), fundierte Schulkenntnisse derMathematik (Kurvendiskussion, Integration, Differentiation)

1


c Praktikum Allgemeine Chemie P Praktikum 4 3 LP

Inhalt des Praktikums/Seminars: Umgang mit Waagen und Messgeräten, Methoden, Abtrennung von Niederschlägen,Ionentauscher, Titrationen, pKs-Werte, Redoxreaktionen und deren Spezialfälle, spezielle Nachweisreaktionen,charakteristische Reaktionen einzelner Elemente, Stoffkunde mit einfachen Synthesen, Vorversuche zu Trennungsgängen,Temperaturmessung, Thermoelemente, Auswertung kalorischer Messungen, Wärmekapazität, Kältemischungen,Wärmetönung chemischer Reaktionen, Anwendung der idealen Gasgesetze, Volumen- und Druckmessung, Umgangmit der Gasbürette, Molmassenbestimmung, Reales Verhalten von Gasen, gesättigter Dampf, Verdampfungsenthalpie,Dampfdruckkurven, dynamisches Gleichgewicht, Zustandsdiagramm von Wasser, Kinetische Gastheorie,Geschwindigkeitsverteilung, Stoßzahlen, mittlere freie Weglänge, Spektroskopie, Linienspektren, Absorptions- undEmissionsspektren

Bemerkung zur Komponente: Das Praktikum wird in der Regel im zweiten Studiensemester (nach den Vorlesungen!)absolviert.

2


CHE2 Mathematik für Chemiker Gewichtder Note

Workload

Bemerkung: Modulkomponente a wird jedes Semester angeboten, Modulkomponente b nurim Sommersemester.

8 8 LP

Die Studierenden haben mathematische Operationen in linearer Algebra und Differentialgleichungen erlernt undvertieft. Sie besitzen die mathematischen Voraussetzungen für die Formulierung und Lösung von Problemen inchemischen und physikalischen Anwendungen.

Empfohlene Voraussetzungen: Es wird empfohlen vor der Teilnahme an einer Lehrveranstaltung zu Modulkomponente bdie Modulkomponente a zu absolvieren.




a Mathematik für Chemiker, Teil A P Vorlesung/Übung

3 4 LP

Elementare Vektorrechnung: Linearer Vektorraum, Skalarprodukt, Kreuzprodukt, Gram-Schmidt-Orthogonalisierung;Elementare Theorie reeller Funktionen einer und mehrerer Veränderlicher: Homogene Polynome, Exponentialfunktionen,Potenzfunktionen, Trigonometrische Funktionen, Zusammengesetzte Funktionen, inverse Funktionen;Differentialrechnung: Ableitung elementarer Funktionen, Differentiationsregeln, Partielle Ableitungen, Totales Differential;Integralrechnung: Integration elementarer Funktionen, Integrationsverfahren

b Mathematik für Chemiker, Teil B P Vorlesung/Übung

3 4 LP

Komplexe Zahlen: Elementare Operationen, Komplexe Exponentialfunktionen Lineare Gleichungssysteme: Homogeneund Inhomogene Gleichungssysteme, Bedingungen für die Existenz einer Lösung, Lösungsverfahren Matrizenrechnung:Elementare Operationen, Multiplikation, Inversion, Determinanten, Eigenwertproblem Differentialgleichungen:Grundlagen, Differentialgleichung 1. Ordnung mit Trennung der Variablen und mit Variation der Konstanten, ExakteDifferentialgleichungen 1. Ordnung, Lineare Differentialgleichungen 2. Ordnung mit konstanten Koeffizienten.

3


CHE3 Chemie der Haupt- und Nebengruppenelemente Gewichtder Note

Workload

Bemerkung: Modulkomponente a "Chemie der Hauptgruppenelemente" wird semesterweiseangeboten, Modulkomponente b "Chemie der Nebengruppenelemente" nur imSommersemester.

10 10 LP

Die Studierenden verstehen grundlegende Eigenschaften von Elementen aufgrund ihrer Stellung imPeriodensystem. Sie sind mit dem Modellbegriff und dem Umgang mit Modellen sowie mit Basiskonzepten derChemie vertraut. Sie haben Stoffeigenschaften ausgewählter Elemente und ihrer Verbindungen kennen gelernt.




a Chemie der Hauptgruppenelemente P Vorlesung/Übung

4 6 LP

Chemie der Hauptgruppenelemente. Vorkommen, Gewinnung, Eigenschaften und ihre wichtigsten binären Verbindungen.Nomenklatur, Biochemie. Darüber hinaus: Wasserstoff: Isotope, NMR-Spektroskopie, Brennstoffzelle, ionische, kovalente,metallische Hydride, Wasserstoffbrückenbindung; Alkalimetalle: Flammfärbung, Thermochemie von wässrigen Lösungen,Solvay-Prozess, Chloralkalielektrolyse, Lösungen in NH3(l); Erdalkalimetalle: Wasserhärte, Komplexometrie, thermischerAbbau von MCO3, Baustoffe wie Gips, Mörtel, Zement, Gläser, Schrägbeziehung; Erdmetalle: Mehrzentrenbindungen,Lewis-Säure/Base Reaktionen, isoelektronische BN- und C-Verbindungen, Hartstoffe, inertes Elektronenpaar; Elementeder C-Gruppe: Modifikationen des Kohlenstoffs, Isotope und Altersbestimmung, Carbide, CO-Chemie, FCKW's undHalbleitersilicium, Piezoeffekt, Aerosol, Silicate und Alumosilicate, Gläser, Keramiken, Silicone, Lichtwellenleiter, Sn-,PbChemie, Pb-Akku; Elemente der N-Gruppe: Haber-Bosch-, Osterwald-Verfahren, N2H4, NH2OH, HN3, Airbag,Abgaskatalyse, Modifikationen des Phosphors, Phosphide, Düngemittel; Chalcogene: Aufbau und Entwicklung derAtmosphäre, Formen des Sauerstoffs, Oxide, Vergleich O/S, allotrope Formen des Schwefels, Claus-, Kontakt-Verfahren,Schwefelsäuren; Halogene: Interhalogene, Halogenoxide und Halogensäuren, Sonderstellung Fluor; Grundlagen derEdelgaschemie


Es werden Teile der Allgemeinen Chemie vorausgesetzt.

b Chemie der Nebengruppenelemente P Vorlesung/Übung

3 4 LP

Chemie der d- und f-Nebengruppenelemente. Vorkommen, Gewinnung und Eigenschaften. Chemie in wässerigenLösungen; Überblick über technische Reduktionsverfahren für Eisen, Zink, Kupfer, Gold, Titan, Wolfram, Nickel;Grundlagen der Koordinationschemie, Ligandenfeldtheorie; Farbe, Magnetismus, kinetische und thermodynamischeStabilität; Chemische Transportreaktionen; Stabilität der Oxidationsstufen in Abhängigkeit vom Reaktionsmedium;Nichtstöchiometrische Verbindungen, heterogene und homogene Katalyse, Supraleiter; Fotographischer Prozess;Biologische Aspekte der Nebengruppenmetalle; Grundlagen der Kernchemie

4


CHE4 Experimentelle Anorganische Chemie Gewichtder Note

Workload

6 6 LP

Die Studierenden verfügen über praktische Fähigkeiten im Umgang mit Chemikalien und Gefahrstoffen. Sie sindin der Lage, im Labor selbstständig und methodisch korrekt zu arbeiten und die experimentellen Beobachtungenkritisch zu bewerten. Sie können ihre experimentellen Ergebnisse protokollieren und fachlich sinnvoll auswerten.

Nachzuweisende Voraussetzungen: Die Teilnahme an einer Lehrveranstaltung zu diesem Modul setzt den erfolgreichenAbschluss des Moduls "Grundlagen der Chemie" voraus.


Sammelmappe mit Begutachtung UW 6

Die Sammelmappe umfasst folgende exemplarische Einzelleistungen, welche die oder der Studierendezusammenzustellen und der Prüferin oder dem Prüfer zur abschließenden Begutachtung vorzulegen hat: -Protokollezu den Versuchen, -Fachgespräch. Die Einzelleistungen werden durch die zur Prüferin bestellte Lehrendeoder den zum Prüfer bestellten Lehrenden jeweils für eine Modulkomponente zusammenfassend unverbindlichvorbegutachtet und vorbewertet, die oder der diese Vorbegutachtung und Vorbewertung gegenüber dem Fach-Prüfungsausschuss dokumentiert. Im Anschluss an die Vorbegutachtungen und -bewertungen der Einzelleistungen allerModulkomponenten begutachtet und bewertet die hierzu bestellte Prüferin oder der hierzu bestellte Prüfer die Ergebnisseder Einzelleistungen für das gesamte Modul in einer Gesamtbetrachtung. Der Prüfungsausschuss stellt der Prüferin oderdem Prüfer diese Vorbewertung für die abschließende Gesamtbegutachtung und -bewertung der Sammelmappe zurVerfügung.


a Praktikum Anorganische Chemie P Praktikum 8 6 LP

I. Stoffkundliche Versuche zu der Chemie der Elemente und ihrer Verbindungen 1. Reaktivitäten ausgewählterElemente (Kupfer, Silber, Zinn, Chlor, Phosphor, u.a.) gegenüber Wasser, Säuren und Basen 2. Stabilitäten vonOxidationsstufen und ihre Änderungen innerhalb einer Gruppe 3. Redoxreaktionen einfacher anorganischer Ionen undVerbindungen 4. Disproportionierungreaktionen anorganischer Stoffe II. Qualitative Analyse anorganischer Verbindungen1. Einführung in die analytische Methodik 2. Spezifische Reaktionen anorganischer Ionen 3. Selbstständige Anwendungvon Trennverfahren III. Anorganische Synthese 1. Darstellung von Metallen aus ihren Oxiden 2. Bildung einfacherVerbindungen von Metallen und Nichtmetallen 3. Darstellung anorganischer Komplexe

5


CHE5 Quantitative Analyse Gewichtder Note

Workload

6 6 LP

Die Studierenden verstehen die Prinzipien der quantitativen Analyse und kennen die Grundzüge volumetrischer,potentiometrischer und spektralphotometrischer Methoden. Sie arbeiten im Labor sicher und methodisch sauber.

Nachzuweisende Voraussetzungen: Die Teilnahme an einer Lehrveranstaltung zu Modulkomponente b (PraktikumAnalytische Chemie) setzt den erfolgreichen Abschluss des Moduls CHE1 "Grundlagen der Chemie" voraus.



Inhalt, Form und Frist der jeweiligen Einzelleistung sowie die Art und Weise ihrer Dokumentation werden zuSemesterbeginn vom Prüfungsausschuss durch Aushang bekannt gegeben.


a Quantitative Analyse P Vorlesung/Übung

3 4 LP

Grundlegende Begriffe: Stoffmenge, molare Masse, Äquivalentstoffmenge, Konzentration, Ionenstärke, Aktivitätund Aktivitätskoeffizient. Chemisches Gleichgewicht: Gleichgewichtskonstante; Gleichgewicht und Thermodynamik;Dissoziation von schwachen Säuren, Komplexbildung, Löslichkeit von Niederschlägen, Wirkung gleich- und fremdionigerZusätze; gekoppelte Gleichgewichte, Einfluss des pH auf die Löslichkeit; Aktivitätskoeffizienten und chemischesGleichgewicht. Säure-Base-Gleichgewichte: Säure-Base-Theorien; pH-Wert starker und schwacher Säuren undBasen; Dissoziation von mehrprotonigen Säuren; Puffer und Pufferkapazität. Säure-Base-Titrationen: Titrationskurven,Berechnung und experimentelle Bestimmung; Titration starker Säuren mit starken Basen und starken Basen mitstarken Säuren, Titration schwacher Säuren mit starken Basen, Titration schwacher Basen mit starken Säuren, Titrationeines Gemisches zweier Säuren oder Basen unterschiedlicher Stärke, Titration mehrprotoniger Säuren; Säure-Base-Indikatoren; Anwendungen von Säure-Base-Titrationen; Hägg-Diagramme, mathematische Ableitung und geometrischeKonstruktion. Fällungstitrationen: Potentiometrische Titrationen mit Silber (I); Titration von Chlorid nach Mohr, Titrationnach Volhard, Titration von Halogeniden oder Sulfat unter Verwendung von Adsorptionsindikatoren. KomplexometrischeTitrationen: Metall-Chelatkomplexe; Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA); Titrationskurven mit EDTA, Einfluss vonpH und Hilfkomplexbildnern auf die Titrationskurve; Metallindikatoren; Titrationsmethoden mit EDTA, Bestimmung derWasserhärte. Redox-Reaktionen und Redox-Titrationen: Redox-Reaktionen, Elektrodenpotentiale, Abhängigkeit desElektrodenpotentials von der Konzentration, Redox-Reaktionen durch Kombination von Halbreaktionen, potentiometrischeTitration, Form der Redox-Titrationskurve, Redox-Indikatoren, Geschwindigkeit und Mechanismus von Redox-Reaktionen.Elektroden und Potentiometrie: Indikatorelektroden, Referenzelektroden, ionenselektive Elektroden, Flüssigmembran-Elektroden, FeststoffmembranElektroden, Anwendung ionenselektiver Elektroden, pH-Messung mit der Glaselektrode,Fluoridbestimmung. Gravimetrie: Fällungsmechanismus, Bedingungen für eine analytische Fällung, Fällung aushomogener Lösung, Verunreinigungen in Niederschlägen, Filtrieren und Waschen von Niederschlägen, Erhitzen desNiederschlages, Berechnung der Ergebnisse, Beispiele für gravimetrische Bestimmungen. Spektralphotometrie: Absorptionvon Strahlungsenergie, LambertBeersches Gesetz, Messung der Absorption von Strahlung, SpektralphotometrischeBestimmungen im sichtbaren Bereich und im UVBereich.


Grundkenntnisse der Chemie und Mathematik

b Praktikum Analytische Chemie P Praktikum 2 2 LP

Benutzung von analytischen Waagen, Fotometern und Elektroden; genaues Titrieren und quantitative Behandlung vonProben; Ergründung aller Schritte bei den verschiedenen Analysen; Herstellung von Maßlösungen; mathematischeBehandlung von Daten. Gravimetrische Analysen: Nickel als Dimethylglyoxim-Komplex Volumetrische AnalysenRedoxtitrationen: Iodometrische Bestimmung von Kupfer Komplexometrische Titrationen: Simultantitration von Calciumund Magnesium (Wasserhärte) Säure-/Basetitrationen: Zink (Ionenaustauschsäule mit konduktometrischer Titration derentstandenen Säure) Fotometrische Bestimmung von Eisen

6


Bemerkung zur Komponente: Das Praktikum wird in der Regel in der vorlesungsfreien Zeit nach dem Sommersemesterdurchgeführt. Die Teilnahme am praktikumsbegleitenden Seminar ist Pflicht.

7


CHE6 Grundlagen der Organischen Chemie Gewichtder Note

Workload

10 10 LP

Die Studierenden haben fachliche Basiskompetenzen und ein grundlegendes Verständnis für OrganischeChemie erworben. Sie haben die Systematik des Faches sowohl in stofflicher Hinsicht bei den verschiedenenSubstanzklassen als auch in mechanistischer Hinsicht für die wichtigsten Reaktionstypen kennen gelernt.

Empfohlene Voraussetzungen: Voraussetzung: Inhalte der Grundlagen der Chemie




a Grundlagen der Organischen Chemie P Vorlesung/Übung

5 6 LP

Struktur und Bindung organischer Moleküle; Alkane und ihre Reaktionen: Isomerie, Radikalische Substitution; CyclischeAlkane: Ringspannung, Konformationen cyclischer Alkane; Chiralität: Konfigurationsisomerie, CIP-Nomenklatur;Halogenalkane: SN1 und SN2-Reaktion, Konkurrenz von Eliminierung und Substitution; Alkohole: Synthesen undReaktionen, Umlagerungen; Ether: Ethersynthesen, Reaktionen von Oxiranen; Alkene: pi-Bindung, Synthesen,Regioselektivität der Eliminierung, Additionen; Alkine: Alkinsynthesen, Reaktionen von Alkinen; Konjugierte pi-Systeme:Additionen an konjugierte Diene, Abgrenzung zu Aromaten; Aromaten: Aromatizität, Eigenschaften, Reaktionen,elektrophile aromatische Substitution; Aldehyde und Ketone: Struktur der Carbonylgruppe, Aldehyd- und Ketonsynthesen,nucleophile Additionen an die Carbonylgruppe; Enole und Enone: CH-Acidität, Tautomerie, Reaktionen CH-aciderVerbindungen; Carbonsäuren und ihre Derivate: Struktur der Carboxylgruppe, Acidität, Carbonsäuresynthesen, Reaktionender Carbonsäuren und ihrer Derivate; Dicarbonylverbindungen: Synthesen, Reaktionen; Amine: Struktur, Acidität undBasizität, Aminsynthesen, Reaktionen der Amine


Inhalte der Grundlagen der Chemie

b Spezielle Substanzklassen P Vorlesung/Übung

4 4 LP

Erweiterter Begriff der Aromatizität; Carbocyclen: Monocyclen, Bicyclen, Polycyclen, Ringgröße, Konformation,Reaktivität; Heterocyclen: Dreiring-, Vierring-, Fünfring-, Sechsring- und größere Ringsysteme, bicyclische Heterocyclen;Farbstoffe: Konstitution und Farbe, Farbstoffklassen, Anwendungsbeispiele; Naturstoffe: Aminosäuren, Peptide,Kohlenhydrate, Nucleinsäuren, Lipide, Terpene, Pheromone, Alkaloide; Wirkstoffe: Einführung in die pharmazeutische undPflanzenschutzChemie, wichtige Wirkstoffklassen


Basiswissen der Organischen Chemie

8


CHE7 Experimentelle Organische Chemie Gewichtder Note

Workload

8 8 LP

Die Studierenden wenden die allgemeinen Synthese-, Trenn- und Reinigungsmethoden der organischen Chemiezielgerichtet bei Synthesen, Stofftrennungen und Strukturaufklärungen an. Sie besitzen ein grundlegendesVerständnis der zur Charakterisierung chemischer Verbindungen verwendeten spektroskopischen Methoden.Sie verfügen über praktische Fähigkeiten im sicheren Umgang mit Chemikalien und Gefahrstoffen und könnenselbstständig im Labor arbeiten.

Nachzuweisende Voraussetzungen: Die Teilnahme an einer Lehrveranstaltung zu Modulkomponente b (PraktikumOrganische Chemie) setzt den erfolgreichen Abschluss des Moduls CHE1 "Grundlagen der Chemie" voraus.





a Methoden der Strukturuntersuchung P Vorlesung/Übung

2 3 LP

Kernresonanzspektroskopie: Grundlagen der NMR-Spektroskopie; Parameter der 1D-Spektroskopie; PraktischeAnwendung von 2DTechniken. Grundlagen der Massenspektroskopie; Infrarot- und Ramanspektroskopie: Grundlagender Infrarotabsorption und Ramanstreuung, Auswahlregeln; Schwingungsspektren kleiner Moleküle; CharakteristischeGruppenschwingungen. UV/VIS-Spektroskopie: Grundlagen der UV-Anregung, LambertBeer'sches Gesetz,Auswahlregeln; Anwendung in der organischen Chemie; Spektroskopie an Übergangsmetallkomplexen


Grundlagen aus der anorganischen, organischen und physikalischen Chemie.

b Praktikum Organische Chemie P Praktikum 9 5 LP

Inhalt des Praktikums/Seminars: Standard-Reaktionsapparaturen und Methoden in der präparativen organischenChemie; Einfache Syntheseplanung; Literaturrecherchen; Organisch-chemische Trenn- und Reinigungsverfahren (z.B.Extraktion, Destillation, Sublimation, Umkristallisation, Chromatographie); Klassische und moderne Charakterisierungs-und Identifizierungsmethoden (z.B. Nachweis- und Derivatisierungsmethoden; IR-, UV- und NMR-Spektroskopie);Sachgerechter Umgang mit Gefahrstoffen Es werden 8 Präparate dargestellt, die Beispiele aus folgenden Bereichenenthalten: Veresterung, Nukleophile Substitution am gesättigten Kohlenstoffatom, Elektrophile Substitution am Aromaten,Addition an Olefine; Reaktionen an Carbonylverbindungen: Reduktion, Wittig-Reaktion, Grignard-Reaktion, StereoselektiveOxidation;

9


CHE8 Physikalische Chemie Gewichtder Note

Workload

8 8 LP

Die Studierenden haben einen grundlegenden Überblick über verschiedene Teilbereiche der PhysikalischenChemie. In den Bereichen Elektrochemie, Kinetik und Struktur der Materie/Spektroskopie besitzen sieBasiswissen, im Bereich Thermodynamik verfügen sie über ein breiteres Methodenwissen.




a Einführung in die Thermodynamik P Vorlesung/Übung

3 4 LP

Grundlagen der Thermodynamik: 0. Hauptsatz der Thermodynamik (Wärme, Calorimetrie) 1. Hauptsatz derThermodynamik (Volumenarbeit (reversibel, irreversibel), Innere Energie, CV, Enthalpie, Cp, Cp,mol-CV,mol,Joule Thomson Versuch, partiell molare Größen, Phasenumwandlungen reiner Stoffe, Regel von Petit-Trouton,Regel von Richard) Thermochemie (Heßscher Satz, Kirchhoffscher Satz) 2. Hauptsatz der Thermodynamik(Adiabatengleichungen, Carnotscher Kreisprozess, Wärmekraftmaschine, Wirkungsgrad, Entropie, ClausiusscheUngleichung, Temperaturabhängigkeit der Entropie, Mischungsentropie, Gibbs-Helmholtz Gleichungen, das chemischePotential, System der thermodynamischen Funktionen) 3. Hauptsatz der Thermodynamik (Nernstsches Wärmetheorem,Debyesches T3-Gesetz)



b Allgemeine Themen der Physikalischen Chemie P Vorlesung/Übung

3 4 LP

Kurze Wiederholung Allgemeine physikalische Chemie und Thermodynamik, das chemische Gleichgewicht,Mischphasenthermodynamik, Clausius Clapeyronsche Gleichung, Kolligative Eigenschaften, Elektrochemie,Reaktionskinetik, Grundbegriffe der Elementarkinetik, die bimolekulare Geschwindigkeitskonstante, Grundbegriffe derSpektroskopie, Welle-Teilchen Dualismus, Strahlungsgesetze, Lambert-Beersche Gesetz, Photophysikalische Prozesse,Photochemische Prozesse


Inhalte der Einführung in die Thermodynamik

10


CHE9 Toxikologie und Rechtskunde für Chemiker Gewichtder Note

Workload

Bemerkung: Es wird dringend empfohlen die beiden Modulkomponenten im gleichenSemester zu belegen.

2 2 LP

Nachweis der Sachkunde gemäß §5 der Chemikalien-Verbotsordnung. Die Studierenden sind in der Lage, diejeweils geltenden Vorschriften des Chemikalien- und Gefahrstoffrechts im Überblick zu durchschauen, mitanderen Vorschriften sinnvoll in Beziehung zu setzen und für die Anforderungen der täglichen Praxis beimVerkehr sowie beim Umgang mit gefährlichen Stoffen und Zubereitungen anzuwenden.





a Toxikologie P Vorlesung 1 1 LP

Grundlagen der Toxikologie (Toxikokinetik, Toxikodynamik, Fremdstoffmetabolismus); Akut und chronisch toxischeWirkungen von einigen ausgewählten Substanzen; Organtoxizität; "Umweltgifte"; Beispiele für Vergiftungen; Grundlagender Vergiftungsbehandlung; Krebsentstehung (beispielhaft an einigen kanzerogenen Substanzen); Prüfmethoden in derToxikologie (in vivo, in vitro); Risikoermittlung und -bewertung (Ermittlung von Grenzwerten)


Grundkenntnisse der Chemie und Biologie

b Rechtskunde für Chemiker P Vorlesung 1 1 LP

Die jeweils geltenden deutschen und europarechtlichen Vorschriften des Chemikalien- und Gefahrstoffrechts: ihreGrundbegriffe, ihre Anwendung auf praktische Fälle einschließlich der rechtlich vorgesehenen Sanktionen beiRechtsverstößen; insbesondere: Einstufungs- und Kennzeichnungspflichten, Verbote, Erlaubnis- und Anzeigepflichten,Arbeitsschutz.


Kenntnisse über die wesentlichen Eigenschaften der gefährlichen Stoffe und Zubereitungen und über die mit ihrerVerwendung verbundenen Gefahren.

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CHE10 Vertiefung Fachwissenschaft Gewichtder Note

Workload

Bemerkung: Im MEd kann dieses Modul nur gewählt werden, wenn das Modul Didaktik derChemie (GymGe, BK) bereits im Rahmen des Bachelor-Studiums abgeschlossen wurde.

9 9 LP

Die Studierenden verfügen in einem oder mehreren Bereichen der Chemie über vertiefte Wissensbestände undMethodenkenntnisse. Diese Bereiche können nach Neigung und späterem Berufsziel der Studierenden gewähltwerden.





a Grundzüge der Nachhaltigkeit WP Vorlesung 1 1 LP

Erklärung der grundlegende Begriffe: Nachhaltigkeit, Sustainable Development, Green Chemistry, Green Engineering,RessourcenManagement sowie die Verknüpfung zwischen diesen Begriffen Aufzeigen der historischen Entwicklungund der zu Grunde liegenden Modelle; Erläuterung des Begriffes Nachhaltigkeit als Handlungskonzept der chemischenIndustrie sowie der sich daraus ableitenden chemisch technischen Entwicklungen; Erläuterung der Zusammenhängezwischen Ökologie - Ökonomie und sozialer Aspekte an Hand von Fall-Beispielen


Kenntnisse aus Grundlagen der Chemie

b Einführung in die Biologische Chemie WP Vorlesung/Übung

3 4 LP

Biologisch relevante Aspekte der Chemie des Wassers Überblick über die biologische Evolution und die dreiOrganismenreiche; Umfang von Genomen; Von biologischen Bausteinen zu funktionellen Biomolekülen und ganzen Zellen;Struktur und Funktion von Nukleinsäuren: DNA, RNA, Replikation, Transkription, Translation; Struktur und Funktion vonProteinen: Aminosäuren, Primär-, Sekundär-, Tertiär- und Quartär-Struktur, Coenzyme und Co-Faktoren Enzyme undbiochemische Kinetik: Grundzüge der Biokatalyse, Geschwindigkeit biochemischer Reaktionen, Reaktionsmechanismen,Aktivierungsenergie; Einführung in den Intermediär- und Energiestoffwechsel, Glykolyse, Citrat-Cyclus, Atmung undElektronen-Transport


Grundkenntnisse der Allgemeinen und Organischen Chemie

c Einführung in die Makromolekulare Chemie WP Vorlesung/Übung

3 4 LP

Entwicklung des Fachgebiets Polymerwissenschaften. Charakteristika von Polymermolekülen: Aufbau und Klassifizierung;Polymerbildungsreaktionen: Ketten- und Stufenwachstum; Radikalische Polymerisation; Polykondensation/Polyaddition;Ionische Polymerisation; Vergleich Radikalische/Ionische Polymerisation; Ringöffnungspolymerisation; KoordinativePolymerisation; Polymeranaloge Reaktionen/ Polymerunterstützte Reaktionen/ Photoresists


Inhalte des Moduls Grundlagen der Organischen Chemie

d Lebensmittelchemische Grundlagen WP Vorlesung/Übung

5 4 LP

Vorlesung: Wasser: Einfluss auf die Lagerstabilität, Wasseraktivität; Kohlenhydrate: Monosaccharide, Mutarotation,Oxidation, Reduktion, Reaktionen im sauren und basischen Milieu, Maillard-Reaktion, Oligound Polysaccharide,Dickungsmittel; Aminosäuren, Peptide, Proteine: Einteilung, Vorkommen, Eigenschaften, Strukturen, Reaktionen bei der

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Lebensmittelverarbeitung, Quervernetzung; Lipide: Fettsäuren, Mono-, Di- und Triglyceride, Phospho- und Glykolipide,Oxidationsprozesse, Unverseifbares; Minorkomponenten: Vitamine, Mineralstoffe, sekundäre Pflanzeninhaltsstoffe,Zusatzstoffe, Rückstände und Kontaminanten.


Grundkenntnisse der allgemeinen, organischen und biologischen Chemie

e Instrumentelle Analyse WP Vorlesung/Übung

4 5 LP

Grundzüge statistischer Datenauswertung; Einführung in analytische Trennverfahren; Einführung in die Chromatographie;Flüssigchromatographie; Gaschromatographie; Kapillarelektrophorese; Massenspektrometrie; Atomspektroskopie;Chemometrie


Inhalte von Quantitative Analyse, Methoden der Strukturuntersuchung, Chemie der Hauptund Nebengruppenelemente,Grundlagen der Organischen Chemie und Physikalische Chemie.

f Thermodynamik und Elektrochemie WP Vorlesung/Übung

3 4 LP

Chemisches Gleichgewicht; Abweichen vom idealen Verhalten; Phasengleichgewichte; Kolligative Eigenschaften;Destillation; Oberflächenspannung; Adsorption von Gasen an Festkörpern; Grundlagen der Elektrochemie


Inhalte der Einführung in die Thermodynamik, Mathematik Teil A

g Einführung in die Theoretische Chemie WP Vorlesung/Übung

3 4 LP

Historische Entwicklung hin zur Quantenmechanik: Planck'sches Strahlungsgesetz, Photoelektrischer Effekt,Compton-Streuung, Spektroskopie des Wasserstoffatoms, Bohrsches Atommodell; Begriffe der Quantenmechanik:Wellenfunktionen, Operatoren, Wahrscheinlichkeitsinterpretation der Wellenfunktion; Operatorersetzungsprinzip:Klassische Energie für Einteilchen- und Mehrteilchensysteme, Herleitung des quantenmechanischen Hamiltonoperators,Zeitunabhängige Schrödingergleichung, Kommutatoren. Teilchen im Potentialkasten: Hamiltonoperator, Quantelungder Eigenenergien, Eigenfunktionen; Kreisbewegung: Drehimpuls, Hamiltonoperator, Quantelung der Eigenenergien,Eigenfunktionen; Harmonischer Oszillator: Hamiltonoperator, Hermitepolynome, Stufenoperatoren, Eigenenergien,Eigenfunktionen; Wasserstoffatom: Sphärische Koordinaten, Abtrennung der Schwerpunktsbewegung, Abtrennung derRotationsbewegung, Kugelfunktionen, Radialfunktionen, Aufenthaltswahrscheinlichkeiten des Elektrons Heliumatom:Lösung der zeitunabhängigen Schrödingergleichung durch Variations- und Störungsrechnung


Mathematikkenntnisse im Umfang von Mathematik für Chemiker, Teile A und B

h Reaktionsmechanismen WP Vorlesung/Übung

3 4 LP

Grundbegriffe der physikalisch-organischen Chemie: z. B. Reaktivität vs. Selektivität, thermodynamische undkinetische Reaktionskontrolle Reaktive Zwischenstufen: Radikale, Carbeniumionen, Carbanionen, Carbene, Nitrene;Substitutionen: Nucleophile aliphatische, elektrophile aromatische, nucleophile aromatische; Additionen; Eliminierungen;Carbonylreaktionen: nucleophile Addition, Reaktionen CH-acider Verbindungen, Umpolung; Umlagerungen: anionotrope,kationotrope; Pericyclische Reaktionen: elektrocyclische Reaktionen, Cycloadditionen, cheletrope Reaktionen, sigmatropeUmlagerungen


Basiswissen der Organischen Chemie (Substanzklassen und ihre Eigenschaften), Grundkenntnisse aus den BereichenThermodynamik und Kinetik.

i Organische Synthese WP Vorlesung/Übung

3 4 LP

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Grundlegende Synthesemethoden in der Organischen Chemie; Syntheseplanung, Retrosynthese; Methoden zurC-C-Verknüpfung; Methoden zur Synthese von C=C-Doppelbindungen; Funktionalisierungen von Grundgerüsten;Gruppentransformationen; Beispielhaft einfache Naturstoffsynthesen


Inhalte von Grundlagen der Organischen Chemie und Spezielle Substanzklassen.

j Einführung in die metallorganische Chemie WP Vorlesung/Übung

3 4 LP

Herstellung, Strukturen, Bindungsverhältnisse und Reaktionen von metallorganischen Verbindungen der Haupt- undNebengruppen. Übergangsmetall-Carbonyle: Typen, Bindungsverhältnisse, IRSpektroskopie. Übergangsmetallorganyle:Haptizität verschiedener Liganden, Elektronenzählweisen, sigma-, pi- und Sandwichkomplexe, Organyle mit Metall-Metall-Bindungen. Strukturmodelle: 18-Valenzelektronenregel, Ligandenfeldtheorie, Valenzeleketronenregel. Reaktionstypen:Insertion, Reduktive Eliminierung, Oxidative Addition, Metathese.


Inhalte der Chemie der Haupt- und Nebengruppenelemente und der Grundlagen der Organischen Chemie

k Festkörperchemie WP Vorlesung/Übung

3 4 LP

Betrachtungsweisen der Festkörperchemie und Festkörperphysik; Grundlagen kristalliner Festkörper; Phasen,Phasendiagramme; Festkörper: Kräfte, Bindungen, Packungen; Gittertypen und ihre Beziehungen; Zintl-Phasen;Synthesemethoden; Reale Kristalle - Defektstrukturen; Ionenleiter und ihre Anwendungen; Metalle/Halbleiter/Isolatoren;Kooperative elektrische und magnetische Eigenschaften und ihre Anwendungen


Chemie der Haupt- und Nebengruppenelemente, Grundkenntnisse der Physik

l Praktikum Biologische Chemie WP Praktikum 5 4 LP

(Praktikum/Seminar) Einführung in mikrobiologische Arbeitstechniken: Vorsichtsmaßnahmen bei Arbeiten mitMikroorganismen, Steriltechnik; Mikroskopie von Bakterien und Pilzen: Färbetechniken, Vitalfärbung; Isolierungund Züchtung von Bakterien: Flüssig- und Festmedien, Herstellung von Nährmedien; Gesamtzellzahl- undLebendzellzahlbestimmungsmethoden (Mikroskopie, Kultivierung, Trübung etc.). Einführung in die biochemischenArbeitstechniken: Isolierung von Enzymen, Enzymkinetik. Wachstum, Hemmung und Abtötung von Mikroorganismen:Wachstum in statischer Kultur, Desinfektion, Antibiotika, Hitzeinaktivierung. Taxonomie und Nachweis von Bakterien:Grobidentifizierung von Reinkulturen, Keimbestimmung in Mischkulturen. Nachweise mit PCR: E. coli in Mischkulturen,Rind- bzw. Schweinefleisch in Lebensmittelproben.


Inhalte der Einführung in die Biologische Chemie

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CHE11 Didaktik der Chemie (GymGe, BK) Gewichtder Note

Workload

Bemerkung: Das Modul erstreckt sich über ein bis zwei Semester. 9 9 LP

Die Studierenden sind in der Lage, die für das Gymnasium und das Berufskolleg relevanten chemischenFachinhalte unter Kenntnis der geltenden Richtlinien für das Fach Chemie didaktisch zu strukturieren undkontextorientierte Lernbausteine für den Unterricht zu planen, zu begründen und zu bewerten. Sie verfügenüber praktische Fähigkeiten im Umgang mit schulrelevanten Chemikalien und Gefahrstoffen und sind in derLage, Schulexperimente selbstständig methodisch korrekt durchzuführen und zu protokollieren. Sie wertenihre experimentellen Ergebnisse fachlich korrekt und didaktisch prägnant aus. Die Studierenden bauen ihreTeamfähigkeit aus, indem sie in nach eigenen Bedürfnissen zusammengesetzten Gruppen experimentieren,auswerten und Ergebnisse präsentieren.



Die Sammelmappe umfasst folgende exemplarische Einzelleistungen, welche die oder der Studierendezusammenzustellen und der Prüferin oder dem Prüfer zur abschließenden Begutachtung vorzulegen hat: -Protokollezu den Praktikumsversuchen, -Präsentation eines konstruktivistischen Lernzyklus sowie eines schulformspezifischenArbeitsblatts. Die Einzelleistungen werden durch die zur Prüferin bestellte Lehrende oder den zum Prüfer bestelltenLehrenden jeweils für eine Modulkomponente zusammenfassend unverbindlich vorbegutachtet und vorbewertet, die oderder diese Vorbegutachtung und Vorbewertung gegenüber dem Fach-Prüfungsausschuss dokumentiert. Im Anschlussan die Vorbegutachtungen und -bewertungen der Einzelleistungen aller Modulkomponenten begutachtet und bewertetdie hierzu bestellte Prüferin oder der hierzu bestellte Prüfer die Ergebnisse der Einzelleistungen für das gesamte Modulin einer Gesamtbetrachtung. Der Prüfungsausschuss stellt der Prüferin oder dem Prüfer diese Vorbewertung für dieabschließende Gesamtbegutachtung und -bewertung der Sammelmappe zur Verfügung.


a Kommunikation von Chemie (Didaktik undMethodik I)

P Seminar 2 3 LP

Die Studierenden üben sich im Gebrauch der Fachtermini und einer adressatengerechten Sprache bei der Kommunikationvon Chemie. Sie strukturieren schulrelevante Inhalte der Sekundarstufen I und II und betrachten sie unter didaktischenGesichtspunkten. Sie setzen sich mit geltenden Lehrplänen für das Gymnasium auseinander und gleichen Inhalte mitLehrplänen ab. Die Studierenden lernen konstruktivistische Lernzyklen als übergeordnetes didaktisches Prinzip für dieGestaltung von Chemieunterricht kennen und entwickeln im Team einen Lernzyklus zu einem gewählten Thema undpräsentieren gemeinsam ihr Ergebnis im Plenum. Die Studierenden setzen sich im fachdidaktischen Diskurs mit gängigenModellen und Experimenten im Chemieunterricht auseinander.

b Schulorientiertes Experimentieren I für LehramtGymGe, BK

P Praktikum 5 6 LP

Im Seminar/Praktikum wählen die Studierenden ihre Gruppen- und Kooperationspartner und damit das Umfeld ihrerpraktischen Arbeiten selbst. Innerhalb der Veranstaltung berechnen die Studierenden die Zusammensetzung vonLösungen und setzen diese selbst an. Sie setzen sich experimentell, fachlich und unter didaktischen Gesichtspunkten mitden Themen Wasser, Gase (Wasserstoff, Luft, Sauerstoff, Ozon), mit Elementfamilien (Halogene, Alkalimetalle undErdalkalimetalle) und Metallen und Metallgewinnung auseinander. Sie führen verschiedene Arten der Chromatografie(Papier-, Dünnschicht- und Gaschromatografie) mit schultauglichen Materialien durch und vergleichen diese miteinander.Sie wenden das Verfahren der Elektrolyse an, bauen verschiedene elektrochemische Spannungsquellen auf und führenMessungen damit durch. Die Studierenden setzen sich mit verschiedenen Arten von Säure-Base-Titrationen (mitIndikatoren, konduktometrisch und pH-metrisch) praktisch und theoretisch auseinander, vertiefen ihre praktische Expertisezu den Themen Reaktionskinetik, Energetik, chemisches Gleichgewicht.

Bemerkung zur Komponente: Praktikum mit Seminar

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NWT1 Grundlagen der Naturwissenschaften für LehramtHRGe I

Gewichtder Note

Workload

Bemerkung: Studierende mit dem Studienfach Biologie belegen die beidenModulkomponenten b "Allgemeine Chemie I: Anorganische Chemie" und c "Elemente derPhysik I", Studierende mit Studienfach Chemie belegen die beiden Modulkomponenten a"Strukturen und Funktionen der Tiere" und c "Elemente der Physik I", und Studierende mitStudienfach Physik belegen die beiden Modulkomponenten a "Strukturen und Funktionen derTiere" und b "Allgemeine Chemie I: Anorganische Chemie". Bei den FächerkombinationenBiologie und Chemie sowie Biologie und Physik in dem Kombinatorischen Bachelor of Arts,ist in einem der Teilstudiengänge anstatt der Modulkomponente "Elemente der Physik I" einein Absprache mit der/dem Lehrenden festzulegende Veranstaltung zu belegen.

6 6 LP

Die Studierenden erhalten einen Einblick in zwei weitere Naturwissenschaften. Sie kennen und verstehengrundlegende Begriffe, Konzepte und Modelle der Biologie, Chemie bzw. Physik. Sie bearbeitenAufgabenstellungen aus diesen Naturwissenschaften und ordnen konkrete Sachverhalte begründet in dieSystematik der jeweiligen Fächer ein. Sie deuten und erklären Fakten aus der Natur und experimentelleErgebnisse aus dem Labor und schließen daraus auf allgemeine Zusammenhänge. Sie kennen die Prinzipien desnaturwissenschaftlichen Erkenntnisweges sowie die Bedeutung der unterschiedlichen fachwissenschaftlichenZugänge in den Einzeldisziplinen.




Die Schriftlichen Prüfungen beziehen sich jeweils auf eine Modulkomponente. Je nach zu studierendenModulkomponenten sind zwei der Teilprüfungen zu belegen. Die Berechnung der Gesamtnote des Moduls erfolgt gemäß §21 der Allgemeinen Bestimmungen des Kombinatorischen Bachelors.


a Strukturen und Funktionen der Tiere (G / HRGe) WP Vorlesung 2 3 LP

Die Studierenden bearbeiten die fachlichen Grundlagen zum Verständnis der Strukturen und damit verbundenenFunktionen der Tiere. Ausgehend von der Struktur der Zelle beschäftigen sie sich mit der aktuellen Evolutionstheoriedargestellt an der Phylogenese der Tiere. Sie lernen die Großgruppen des Tierreichs mit ihren Autapomorphien undMerkmalen kennen und können Entwicklungsprozesse nachvollziehen. Sie erhalten einen Einblick in die Grundlagen derÖkologie, Variation und Anpassung und werden somit in die Lage versetzt, sich zu aktuellen gesellschaftlichen, ethischenoder umweltrelevanten Themen eine auf fachlicher Ebene begründetete Bildung anzueignen.

b Allgemeine Chemie I: Anorganische Chemie WP Vorlesung/Übung

3 3 LP

Die Studierenden kennen das Periodensystem und unterscheiden zwischen den chemischen BindungstypenIonenbindungen, kovalente Bindung und Metallbindung. Sie können zwischenmolekulare Kräfte erklären und darausresultierende Eigenschaften von Stoffen ableiten. Sie haben Fachkenntnisse über Wasserstoff, Wasser, Halogeneund Alkalimetalle. Sie können verschiedene Reaktionsarten, wie Redoxreaktionen und Säure-Base-Reaktionenunterscheiden und lernen einfache Analysemethoden wie Titrationen kennen. Sie verstehen die Ursachen von Korrosionund die dabei ablaufenden chemischen Prozesse und erklären Maßnahmen zum Korrosionsschutz.

c Elemente der Physik I WP Vorlesung/Übung

3 3 LP

Die Studierenden kennen ausgewählte Phänomenbereiche der Physik (Optik, Akustik, Wärmelehre, Mechanik,Hydrostatik etc.) und haben ein Grundverständnis der methodischen Werkzeuge phänomenologischer undphysikalischer Erkenntnisgewinnung erlangt. Dazu gehören die selbständige Untersuchung und Beschreibung derBedingungen einfacher physikalischer Phänomene, ihre Geometrisierung, Mathematisierung und Modellierung.Die Studierenden sind in der Lage, subjektive und objektive Bedingungen von Phänomenen in geordneten und

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methodisch begründeten Beobachtungshandlungen zu verknüpfen und dadurch Übergänge zwischen alltagsbezogenen,phänomenologischen Kontexten und physikalischen Konzeptualisierungen selbständig herzustellen.

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NWT2 Grundlagen der Naturwissenschaften für LehramtHRGe II

Gewichtder Note

Workload

Bemerkung: Studierende mit dem Studienfach Biologie belegen die beidenModulkomponenten b "Allgemeine Chemie II: Organische Chemie" und c "Elemente derPhysik II", Studierende mit Studienfach Chemie belegen die beiden Modulkomponenten a"Strukturen und Funktionen der Pflanzen" und c "Elemente der Physik II", und Studierendemit Studienfach Physik belegen die beiden Modulkomponenten a "Strukturen undFunktionen der Pflanzen" und b "Allgemeine Chemie II: Organische Chemie". Bei derFächerkombination Biologie und Chemie in dem Kombinatorischen Bachelor of Arts, ist ineinem der Teilstudiengänge anstatt der Modulkomponente c "Elemente der Physik II" einein Absprache mit der/dem Lehrenden festzulegende Veranstaltung zu belegen. Bei derFächerkombination Biologie und Physik in dem Kombinatorischen Bachelor of Arts, ist ineinem der Teilstudiengänge anstatt der Modulkomponente c "Elemente der Physik II" undanstatt der Modulkomponente b "Allgemeine Chemie II: Organische Chemie" jeweils eine inAbsprache mit der/dem Lehrenden festzulegende Veranstaltung zu belegen.

6 6 LP

Die Studierenden erhalten weitere Einblicke in die Naturwissenschaften. Sie kennen und verstehen weitereBegriffe, Konzepte und Modelle der Biologie, Chemie bzw. Physik. Sie bearbeiten Aufgabenstellungenaus den jeweiligen Naturwissenschaften und ordnen konkrete Sachverhalte begründet in die Systematikder jeweiligen Fächer ein. Sie bearbeiten vertiefende oder neue Aspekte der Naturwissenschaften, umnaturwissenschaftliche Phänomene auch kontextualisiert zu erkennen und zu interpretieren. Sie erweitern ihrnaturwissenschaftliches Verständnis sowohl umfassend als auch in den Einzeldisziplinen und können somit anaktuellen Diskussionen in Bezug auf Umwelt und Ethik teilhaben.




Die Schriftlichen Prüfungen beziehen sich jeweils auf eine Modulkomponente. Je nach zu studierendenModulkomponenten sind zwei der Teilprüfungen zu belegen. Die Berechnung der Gesamtnote des Moduls erfolgt gemäß §21 der Allgemeinen Bestimmungen des Kombinatorischen Bachelors.


a Strukturen und Funktionen der Pflanzen (G/ HRGe) WP Vorlesung 2 3 LP

Die Studierenden lernen die Pflanzenzelle mit ihren Eigenschaften kennen und sind in der Lage, verschiedene Gewebein den Grundorganen der Pflanzen zu differenzieren. Sie betrachten ausgewählte Pflanzen und Pilze hinsichtlich ihrerAnatomie und Morphologie und können die verschiedenen Erscheinungsformen begründen.

b Allgemeine Chemie II: Organische Chemie WP Vorlesung/Übung

3 3 LP

Die Studierenden haben Kenntnisse über Kohlenwasserstoffe (Alkane, Alkene und Aromaten) und Verbindungenmit funktionellen Gruppen (Alkohole, Aldehyde, Ketone, Carbonsäuren, Halogenderivate, Amine, Amide, Ether) undkönnen aus deren Molekülstrukturen Stoffeigenschaften ableiten und Vorhersagen über deren Reaktionsvermö- gentreffen. Sie verstehen die Prozesse bei Kondensationsreaktionen und können diese angemessen darstellen. DieStudierenden teilen makromolekulare Verbindungen in Polyolefine, Polyester, Polyamide, Polycarbonate, Silicone, Proteineund Polysaccharide ein und nennen die Edukte, aus denen sie gebildet werden. Sie verfügen über ein Verständnisüber die Grundreaktionstypen der organischen Chemie (Substitution, Additionen, Eliminierungen) und können derenVerlauf beschreiben. Die Studierenden teilen Makromoleküle nach ihrer Vernetzung in Thermoplaste, Duroplaste oderElastomere bzw. nach den jeweils zugrundeliegenden Polyreaktionen (Polykondensation, Polyaddition, Polymerisation) inGruppen ein.

c Elemente der Physik II WP Vorlesung/Übung

3 3 LP

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Die Studierenden erweitern und vertiefen ihre fachlichen und methodischen Grundkenntnisse aus der vorangegangenenVeranstaltung in ausgewählten Phänomenbereichen der Physik (Optik, Akustik, Wärmelehre, Mechanik, Hydrostatiketc.). Die Studierenden sind in der Lage, subjektive und objektive Bedingungen von Phänomenen in geordneten undmethodisch begründeten Beobachtungshandlungen zu verknüpfen und dadurch Übergänge zwischen alltagsbezogenen,phänomenologischen Kontexten und physikalischen Konzeptualisierungen selbständig herzustellen.

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CHE12 Bindung und Struktur Gewichtder Note

Workload

4 4 LP

Die Studierenden kennen die Grundlagen des quantenchemischen Orbital-Modells und können es auf den Bauvon Atomen, Molekülen und Festkörpern anwenden. Sie erklären makroskopische Eigenschaften von Stoffendurch die Struktur der sie aufbauenden Teilchen. Umgekehrt leiten sie aus vorgegebenen Teilchenstrukturenund -anordnungen die Eigenschaften entsprechender Stoffe ab. Sie kennen die wichtigsten Stoffgruppen derAnorganischen und Organischen Chemie, klassifizieren sie nach fachimmanenten Kriterien und ordnen sie nachabgestuften Eigenschaften.



Die Sammelmappe umfasst folgende exemplarische Einzelleistungen, welche die oder der Studierendezusammenzustellen und der Prüferin oder dem Prüfer zur abschließenden Begutachtung vorzulegen hat: -dreischriftliche Ausarbeitungen von Aufgabenblättern zu Inhalten der Vorlesung / Übung oder -Referat und eine schriftlicheLeistungsabfrage. Die Einzelleistungen werden durch die zur Prüferin bestellte Lehrende oder den zum Prüfer bestelltenLehrenden jeweils für eine Modulkomponente zusammenfassend unverbindlich vorbegutachtet und vorbewertet, die oderder diese Vorbegutachtung und Vorbewertung gegenüber dem Fach-Prüfungsausschuss dokumentiert. Im Anschlussan die Vorbegutachtungen und -bewertungen der Einzelleistungen aller Modulkomponenten begutachtet und bewertetdie hierzu bestellte Prüferin oder der hierzu bestellte Prüfer die Ergebnisse der Einzelleistungen für das gesamte Modulin einer Gesamtbetrachtung. Der Prüfungsausschuss stellt der Prüferin oder dem Prüfer diese Vorbewertung für dieabschließende Gesamtbegutachtung und -bewertung der Sammelmappe zur Verfügung.


a Bindung und Struktur P Vorlesung/Übung

3 4 LP

Die Studierenden kennen die Prinzipien der Quantenmechanik, Quantenzahlen und Orbitale undElektronenkonfigurationen. Sie setzen sich mit verschiedenen Modellen für chemische Bindungen(Ionenbindung, kovalente Bindung, Metallbindung) auseinander. Sie erarbeiten die verschiedenen Arten derzwischenmolekularen Kräfte und können diese miteinander vergleichen. Sie können den Zusammenhalt von Ionen undMetallatomen in Gittern und physikalische und chemische Eigenschaften von Salzen erklären. Die Studierenden setzensich mit den Grundlagen der Struktur von Komplexverbindungen und organischen Verbindungen auseinander. Sie könnendie Vorgänge bei Lichtabsorption und –emission im VIS- und UV-Bereich (unter dem Aspekt: Relation Bindung-Struktur-Eigenschaften) erklären.

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CHE13 Anorganische Chemie für Lehramt HRGe Gewichtder Note

Workload

6 6 LP

Die Studierenden verstehen grundlegende Eigenschaften von Elementen auf Grund ihrer Stellung imPeriodensystem, sind mit Modellen (z.B. MO, VSEPR) und dem Umgang mit ihnen vertraut und kennenStoffeigenschaften ausgewählter Elemente und ihrer Verbindungen.


Mündliche Prüfung 30 min. Dauer UW 6


Die Form der Modulabschlussprüfung wird zu Beginn der Veranstaltung bekannt gegeben.


a Chemie der Hauptgruppenelemente P Vorlesung/Übung

4 6 LP

Chemie der Hauptgruppenelemente. Vorkommen, Gewinnung, Eigenschaften und ihre wichtigsten binären Verbindungen.Nomenklatur, Biochemie. Darüber hinaus: Wasserstoff: Isotope, NMR-Spektroskopie, Brennstoffzelle, ionische, kovalente,metallische Hydride, Wasserstoffbrückenbindung; Alkalimetalle: Flammfärbung, Thermochemie von wässrigen Lösungen,Solvay-Prozess, Chloralkalielektrolyse, Lösungen in NH3(l); Erdalkalimetalle: Wasserhärte, Komplexometrie, thermischerAbbau von MCO3, Baustoffe wie Gips, Mörtel, Zement, Gläser, Schrägbeziehung; Erdmetalle: Mehrzentrenbindungen,Lewis-Säure/Base Reaktionen, isoelektronische BN- und C-Verbindungen, Hartstoffe, inertes Elektronenpaar; Elementeder C-Gruppe: Modifikationen des Kohlenstoffs, Isotope und Altersbestimmung, Carbide, CO-Chemie, FCKW's undHalbleitersilicium, Piezoeffekt, Aerosol, Silicate und Alumosilicate, Gläser, Keramiken, Silicone, Lichtwellenleiter, Sn-,PbChemie, Pb-Akku; Elemente der N-Gruppe: Haber-Bosch-, Osterwald-Verfahren, N2H4, NH2OH, HN3, Airbag,Abgaskatalyse, Modifikationen des Phosphors, Phosphide, Düngemittel; Chalcogene: Aufbau und Entwicklung derAtmosphäre, Formen des Sauerstoffs, Oxide, Vergleich O/S, allotrope Formen des Schwefels, Claus-, Kontakt-Verfahren,Schwefelsäuren; Halogene: Interhalogene, Halogenoxide und Halogensäuren, Sonderstellung Fluor; Grundlagen derEdelgaschemie


Es werden Teile der Allgemeinen Chemie vorausgesetzt.

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CHE14 Organische Chemie für Lehramt HRGe Gewichtder Note

Workload

10 10 LP

Die Studierenden kennen und verstehen die Basiskonzepte der organischen Chemie und sind in der Lage, ausder Molekülstruktur organischer Verbindungen grundlegende Eigenschaften abzuleiten. Sie gehen sicher mitModellen und Formelschreibweisen der organischen Chemie um. Sie kennen grundlegende Reaktionstypenund -mechanismen der organischen Chemie und wenden diese bei konkreten Beispielen an. Die Studierendenverfügen über praktische Fähigkeiten im sicheren Umgang mit Chemikalien und Gefahrstoffen. Sie könnendie allgemeinen Synthese-, Trenn- und Reinigungsmethoden der organischen Chemie bei Synthesen undStofftrennungen anwenden. Sie verfügen über ein Basiswissen der Methoden der Strukturaufklärung. Sieprotokollieren Beobachtungen und werten sie aus.

Nachzuweisende Voraussetzungen: Die Teilnahme an Modulkomponente b "Praktikum Organische Chemie" setzt denerfolgreichen Abschluss des Moduls CHE1 "Grundlagen der Chemie" voraus.





a Grundlagen der Organischen Chemie P Vorlesung/Übung

5 6 LP

Struktur und Bindung organischer Moleküle; Alkane und ihre Reaktionen: Isomerie, Radikalische Substitution; CyclischeAlkane: Ringspannung, Konformationen cyclischer Alkane; Chiralität: Konfigurationsisomerie, CIP-Nomenklatur;Halogenalkane: SN1 und SN2-Reaktion, Konkurrenz von Eliminierung und Substitution; Alkohole: Synthesen undReaktionen, Umlagerungen; Ether: Ethersynthesen, Reaktionen von Oxiranen; Alkene: pi-Bindung, Synthesen,Regioselektivität der Eliminierung, Additionen; Alkine: Alkinsynthesen, Reaktionen von Alkinen; Konjugierte pi-Systeme:Additionen an konjugierte Diene, Abgrenzung zu Aromaten; Aromaten: Aromatizität, Eigenschaften, Reaktionen,elektrophile aromatische Substitution; Aldehyde und Ketone: Struktur der Carbonylgruppe, Aldehyd- und Ketonsynthesen,nucleophile Additionen an die Carbonylgruppe; Enole und Enone: CH-Acidität, Tautomerie, Reaktionen CH-aciderVerbindungen; Carbonsäuren und ihre Derivate: Struktur der Carboxylgruppe, Acidität, Carbonsäuresynthesen, Reaktionender Carbonsäuren und ihrer Derivate; Dicarbonylverbindungen: Synthesen, Reaktionen; Amine: Struktur, Acidität undBasizität, Aminsynthesen, Reaktionen der Amine



b Praktikum Organische Chemie P Praktikum 6 4 LP

Inhalt des Praktikums/Seminars: Standard-Reaktionsapparaturen und Methoden in der präparativen organischen Chemie;Organisch-chemische Trenn- Reinigungsverfahren (z. B. Extraktion, Destillation, Umkristallisation, Chromatographie);Sachgerechter Umgang mit Gefahrstoffen Es werden ca. 6 Präparate dargestellt, die Beispiele aus folgenden Bereichenenthalten: Veresterung, nucleophile Substitution am gesättigten Kohlenstoffatom, elektrophile Substitution am Aromaten,Addition an Olefine, Eliminationsreaktionen, Reaktionen der Carbonylgruppe


Basiswissen der Organischen Chemie

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CHE15 Physikalische Chemie für Lehramt HRGe Gewichtder Note

Workload

4 4 LP

Die Studierenden verfügen in einem grundlegenden Bereich der Physikalischen Chemie über methodischesWissen hinreichender Tiefe, um sich in weitere Bereiche selbstständig einarbeiten zu können.


Mündliche Prüfung 30 min. Dauer UW 4


Die Form der Modulabschlussprüfung wird zu Beginn der Veranstaltung bekannt gegeben.


a Einführung in die Thermodynamik P Vorlesung/Übung

3 4 LP

Grundlagen der Thermodynamik: 0. Hauptsatz der Thermodynamik (Wärme, Calorimetrie) 1. Hauptsatz derThermodynamik (Volumenarbeit (reversibel, irreversibel), Innere Energie, CV, Enthalpie, Cp, Cp,mol-CV,mol,Joule Thomson Versuch, partiell molare Größen, Phasenumwandlungen reiner Stoffe, Regel von Petit-Trouton,Regel von Richard) Thermochemie (Heßscher Satz, Kirchhoffscher Satz) 2. Hauptsatz der Thermodynamik(Adiabatengleichungen, Carnotscher Kreisprozess, Wärmekraftmaschine, Wirkungsgrad, Entropie, ClausiusscheUngleichung, Temperaturabhängigkeit der Entropie, Mischungsentropie, Gibbs-Helmholtz Gleichungen, das chemischePotential, System der thermodynamischen Funktionen) 3. Hauptsatz der Thermodynamik (Nernstsches Wärmetheorem,Debyesches T3-Gesetz)



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NWT3 Vermittlungswege der Naturwissenschaften (HRGe) Gewichtder Note

Workload

5 5 LP

Die Studierenden verfügen über grundlegende Kenntnisse zum naturwissenschaftlichen Unterricht. Siekennen sowohl Inhalte der Lehrpläne als auch verschiedene Lehr-/Lernverfahren, Sozial- und Aktionsformen.Strukturmodelle für den Einsatz im naturwissenschaftlichen und technischen Unterricht sind ihnen vertraut.Sie sind in der Lage, eigenen naturwissenschaftlichen Unterricht auf der Basis des Erlernten auszuarbeiten,Kompetenzen und Ziele zu formulieren und auf ihre Erreichbarkeit hin zu überprüfen. Sie kennen die besondereBedeutung des Experiments im naturwissenschaftlichen Unterricht und dessen Einsatzmöglichkeiten in derPraxis. Sie üben sich in der Durchführung einfacher Freihandexperimente und im Vortrag.



Die Sammelmappe umfasst folgende exemplarische Einzelleistungen, welche die oder der Studierendezusammenzustellen und der Prüferin oder dem Prüfer zur abschließenden Begutachtung vorzulegen hat: -schriftlicheAusarbeitung, -Präsentation mit Foliensatz. Die Einzelleistungen werden durch die zur Prüferin bestellte Lehrendeoder den zum Prüfer bestellten Lehrenden jeweils für eine Modulkomponente zusammenfassend unverbindlichvorbegutachtet und vorbewertet, die oder der diese Vorbegutachtung und Vorbewertung gegenüber dem Fach-Prüfungsausschuss dokumentiert. Im Anschluss an die Vorbegutachtungen und -bewertungen der Einzelleistungen allerModulkomponenten begutachtet und bewertet die hierzu bestellte Prüferin oder der hierzu bestellte Prüfer die Ergebnisseder Einzelleistungen für das gesamte Modul in einer Gesamtbetrachtung. Der Prüfungsausschuss stellt der Prüferin oderdem Prüfer diese Vorbewertung für die abschließende Gesamtbegutachtungund -bewertung der Sammelmappe zurVerfügung.


a Fachwissenschaftliche und fachdidaktischeZugänge

P Form nachAnkündigung

3 5 LP

Fachspezifische und schulformspezifische Aufbereitung wissenschaftlicher Inhalte. Darstellung, Analyse und Reflektionder fachdidaktischen Zugänge mit praktischen Beispielen. Schulformspezifische Aufbereitung fachspezifischerUnterrichtsinhalte, Gestaltung und Präsentation einer Lerneinheit und didaktischer Materialien mit Bezügen zu geltendenCurricula und Schulbüchern.

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CHE16 Fachliche Vertiefung Chemie für Lehramt HRGe Gewichtder Note

Workload

Bemerkung: Die beiden Modulkomponenten können auch gleichzeitig belegt werden. 8 8 LP

Die Studierenden besitzen fachliche Kenntnisse in den Bereichen Biologische Chemie und Lebensmittelchemie.Sie kennen die Grundzüge der Biochemie und Molekularbiologie, d.h., der Evolution und Struktur von Zellen,des Grundstoffwechsels sowie der Struktur und Funktion von Proteinen und Nukleinsäuren. Sie verfügen überGrundkenntnisse zur stofflichen Zusammensetzung von Lebensmitteln und zu der beim Lagern und Zubereitenablaufenden chemischen Veränderungen der Inhaltsstoffe.





a Einführung in die Biologische Chemie P Vorlesung/Übung

3 4 LP

Biologisch relevante Aspekte der Chemie des Wassers Überblick über die biologische Evolution und die dreiOrganismenreiche; Umfang von Genomen; Von biologischen Bausteinen zu funktionellen Biomolekülen und ganzen Zellen;Struktur und Funktion von Nukleinsäuren: DNA, RNA, Replikation, Transkription, Translation; Struktur und Funktion vonProteinen: Aminosäuren, Primär-, Sekundär-, Tertiär- und Quartär-Struktur, Coenzyme und Co-Faktoren Enzyme undbiochemische Kinetik: Grundzüge der Biokatalyse, Geschwindigkeit biochemischer Reaktionen, Reaktionsmechanismen,Aktivierungsenergie; Einführung in den Intermediär- und Energiestoffwechsel, Glykolyse, Citrat-Cyclus, Atmung undElektronen-Transport


Grundkenntnisse der Allgemeinen und Organischen Chemie

b Lebensmittelchemische Grundlagen P Vorlesung/Übung

5 4 LP

Vorlesung: Wasser: Einfluss auf die Lagerstabilität, Wasseraktivität; Kohlenhydrate: Monosaccharide, Mutarotation,Oxidation, Reduktion, Reaktionen im sauren und basischen Milieu, Maillard-Reaktion, Oligound Polysaccharide,Dickungsmittel; Aminosäuren, Peptide, Proteine: Einteilung, Vorkommen, Eigenschaften, Strukturen, Reaktionen bei derLebensmittelverarbeitung, Quervernetzung; Lipide: Fettsäuren, Mono-, Di- und Triglyceride, Phospho- und Glykolipide,Oxidationsprozesse, Unverseifbares; Minorkomponenten: Vitamine, Mineralstoffe, sekundäre Pflanzeninhaltsstoffe,Zusatzstoffe, Rückstände und Kontaminanten.


Grundkenntnisse der allgemeinen, organischen und biologischen Chemie.

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CHE17 Didaktik der Chemie (HRGe) Gewichtder Note

Workload

Bemerkung: Das Modul erstreckt sich über ein bis zwei Semester. 9 9 LP

Die Studierenden sind in der Lage, die für Hauptschule, Realschule und Gesamtschule relevantenchemischen Fachinhalte didaktisch zu strukturieren und daraus Lernsequenzen und Bausteine für den Unterrichtzu planen. Sie verfügen über praktische Fähigkeiten im Umgang mit Chemikalien und Gefahrstoffen und sindin der Lage, Schulexperimente selbstständig methodisch korrekt durchzuführen, zu protokollieren. Sie wertenihre experimentellen Ergebnisse fachlich korrekt und für die jeweilige Schulart didaktisch adäquat aus. DieStudierenden bauen ihre Teamfähigkeit aus, indem sie in nach eigenen Bedürfnissen zusammengesetztenGruppen experimentieren, auswerten und Ergebnisse präsentieren.



Die Sammelmappe umfasst folgende exemplarische Einzelleistungen, welche die oder der Studierendezusammenzustellen und der Prüferin oder dem Prüfer zur abschließenden Begutachtung vorzulegen hat: -Protokollezu den Praktikumsversuchen, -Präsentation eines konstruktivistischen Lernzyklus sowie eines schulformspezifischenArbeitsblatts. Die Einzelleistungen werden durch die zur Prüferin bestellte Lehrende oder den zum Prüfer bestelltenLehrenden jeweils für eine Modulkomponente zusammenfassend unverbindlich vorbegutachtet und vorbewertet, die oderder diese Vorbegutachtung und Vorbewertung gegenüber dem Fach-Prüfungsausschuss dokumentiert. Im Anschlussan die Vorbegutachtungen und -bewertungen der Einzelleistungen aller Modulkomponenten begutachtet und bewertetdie hierzu bestellte Prüferin oder der hierzu bestellte Prüfer die Ergebnisse der Einzelleistungen für das gesamte Modulin einer Gesamtbetrachtung. Der Prüfungsausschuss stellt der Prüferin oder dem Prüfer diese Vorbewertung für dieabschließende Gesamtbegutachtung und -bewertung der Sammelmappe zur Verfügung.


a Kommunikation von Chemie (Didaktik undMethodik I)

P Seminar 2 3 LP

Die Studierenden üben sich im Gebrauch der Fachtermini und einer adressatengerechten Sprache bei der Kommunikationvon Chemie. Sie strukturieren schulrelevante Inhalte der Sekundarstufe I an Haupt- /Real- und Gesamtschulen undbetrachten sie unter didaktischen Gesichtspunkten. Sie setzen sich mit geltenden Lehrplänen für die Sekundarstufe Ian verschiedenen Schulformen auseinander und gleichen Inhalte mit Lehrplänen ab. Die Studierenden lernenkonstruktivistische Lernzyklen als übergeordnetes didaktisches Prinzip für die Gestaltung von Chemieunterricht kennenund entwickeln im Team einen Lernzyklus zu einem gewählten Thema und präsentieren gemeinsam ihr Ergebnisim Plenum. Die Studierenden setzen sich im fachdidaktischen Diskurs mit gängigen Modellen und Experimenten imChemieunterricht auseinander.

b Schulorientiertes Experimentieren I für LehramtHRGe

P Praktikum 5 6 LP

Im Seminar/Praktikum wählen die Studierenden ihre Gruppen- und Kooperationspartner und damit das Umfeld ihrerpraktischen Arbeiten selbst. Innerhalb der Veranstaltung berechnen die Studierenden die Zusammensetzung vonLösungen und setzen diese selbst an. Sie setzen sich experimentell, fachlich und unter didaktischen Gesichtspunkten mitden Themen Wasser, Gase (Wasserstoff, Luft, Sauerstoff, Ozon), mit Elementfamilien (Halogene, Alkalimetalle)und Metallen und Metallgewinnung auseinander. Sie führen verschiedene Arten der Chromatografie (Papier- undDünnschichtchromatografie) mit schultauglichen Materialien durch und vergleichen diese miteinander. Sie wenden dasVerfahren der Elektrolyse an, bauen verschiedene elektrochemische Spannungsquellen auf und führen Messungendamit durch. Die Studierenden setzen sich mit verschiedenen Arten von Säure-Base-Titrationen (mit Indikatoren, und pH-metrisch) praktisch und theoretisch auseinander, vertiefen ihre praktische Expertise zu den Themen Waschmittel undWasserhärte.

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Documents

Module des Studienganges - bscw.uni-wuppertal.de · Gravimetrie: Fällungsmechanismus, Bedingungen für eine analytische Fällung, Fällung aus homogener Lösung, Verunreinigungen