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M.Sc. Grundpraktikum PC und Fortgeschrittenen Praktikum für LA

Auf dieser Seite bekommen Sie umfassende Informationen zum Praktikum im fortgeschrittenen Studium.

Abschluss  •  Anmeldung •  Leitung •  ModusOrganisation •  PraktikumsordnungProtokolle •  SeminarSemesterSkriptStudienortwechselTeilnahme • TerminplanTestatzettelTurnusVersuchslisteVorbesprechung


Leitung

Inhalte und Zielsetzung

Im Master-Grundpraktikum PC werden Experimente zu komplexeren Themen der Spektroskopie, der Kinetik, Thermodynamik und Elektrochemie angeboten. Neben der Kenntnis der zu Grunde liegenden Theorien, die gegenüber dem Stoff der Vorlesungen und Übungen vertieft behandelt werden, soll Verständnis für aufwendigere Versuchsaufbauten vermittelt werden, die computergestützte halbautomatische Experimente einschließen.

Teilnahmevoraussetzungen

Die verbale Kommunikation der Lehrinhalte in deutscher oder englischer Sprache muss möglich sein.

Master-Grundpraktikum:

Sie sind als Studierende/r an der Universität Freiburg im Masterstudium Chemie eingeschrieben. Grundlegende Kenntnisse der Quantenmechanik sind zum Bestehen erforderlich, siehe "Skript" (unten).

Fortgeschrittenen Praktikum für Lehramt:

Erfolgreich bestandene Zwischenprüfung (= "Anorganische Chemie II", "Grundpraktikum Anorganische Chemie für Lehramt", "Organische Chemie I" und "Grundpraktikum Physikalische Chemie für Lehramt") und erfolgreich absolvierte Physikalische Chemie II Klausur.

Anmeldung

Die Anmeldung läuft über das online Vorlesungsverzeichnis. Bitte schauen Sie dort nach und melden sich an. Bei Poblemen wenden Sie sich bitte an die Praktikumsleitung.

Vorbesprechung

Vor Beginn des Praktikums findet die Vorbesprechung statt. Der genaue Termin wird per Aushang und im online Vorlesungsverzeichbnis bekannt gegeben. Es ist eine persönliche Anwesenheit erforderlich, da die Praktikumsplätze vergeben werden.

Modus

Wird die Masterarbeit nicht im selben Fach angefertigt wie die Bachelorarbeit, dann umfasst das Grundpraktikum 6 Versuche und einen Seminarvortrag, der benotet wird und in die Endnote einfließt. (MGP-PC).

einige Versuche werden alternativ angeboten, siehe Vorbesprechung.

Lehramt Chemie

Lehramtsstudierende führen 3 Versuche ebenfalls in 2er- bzw. 3er-Gruppen durch und halten einen Seminarvortrag, der benotet wird und in die Endnote einfließt. Sie machen kein Abschlusskolloquium.

Physikdiplom

Physikdiplomstudierende führen 5 Versuche ebenfalls in 2er-Gruppen durch und halten einen Seminarvortrag. Sie machen ein Abschlusskolloquium zu den gewählten Versuchen.

Biologiediplom

Biologiediplomstudierende führen 3 Versuche ebenfalls in 2er-Gruppen durch und halten einen Seminarvortrag, der benotet wird und in die Endnote einfließt. Sie machen kein Abschlusskolloquium.

Turnus

Das Praktikum wird jedes Semester angeboten.

Praktikumsordnung

  • Vor Beginn des Praktikums nehmen alle Studierenden an der Sicherheitsbelehrung durch den Praktikumsleiter teil.
  • Voraussetzung für die Zulassung zum Praktikum ist die Teilnahme an der Sicherheitsbelehrung, die schriftliche bestätigt werden muss. Die Praktikantinnen und Praktikannten müssen die Schriften "Sicheres Arbeiten in chemischen Laboratorien", "Betreibsanweisung für chemische und artverwandte Laboratorien der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg" und "Anleitung zur Ersten Hilfe" gelesen haben.
  • Der Verzehr von Lebensmitteln in den Praktikumsräumen ist untersagt.
  • Im Praktikum ist eine Schutzbrille zu tragen.
  • Mit der Durchführung des Versuchs darf erst nach Einweisung durch die zuständige Betreuerin oder den zuständigen Betreuer begonnen werden.
  • Der Praktikumsplatz ist nach Beendigung des Versuchs in aufgeräumten Zustand zu verlassen. Alle benutzten Geräte z.B. Analysenwaage sind zu säubern.

Organisation

Das Praktikum findet in einem 6 wöchigen Kurs in verschiedenen Laboratorien der Physikalischen Chemie  statt, wobei jede Woche ein Versuch durchgeführt wird. Vor jedem Versuch prüft die betreuende Person, ob der theoretische Stoff und die praktische Durchführung beherrscht werden. Erst danach kann der Versuch selbständig in 2er- oder 3er-Gruppen durchgeführt werden.

Zu jedem Versuch ist ein Protokoll zu führen, welches Durchführung, Ergebnisse, Auswertung und Diskussion der Ergebnisse enthält und der betreuenden Person spätestens 1 Woche nach Durchführung des Versuchs von jedem/r Studierenden in ausgedruckerter abzugeben ist.

Die Versuchstermine werden am Anfang des Praktikums in der Vorbesprechung bekanntgegeben. Vor der selbständigen Durchführung eines Versuchs findet ein Vorkolloquium statt. Der Termin hierfür ist mit dem Assistenten bzw. der Assistentin frühzeitig abzusprechen. Die Versuche werden in 2er-Gruppen durchgeführt.

Das Praktikum ist nachmittags von 13-18 Uhr geöffnet.

Während des Praktikums findet das Freitagsseminar statt, das verpflichtend besucht werden muss, die Termine und Themen werden zu Beginn des Praktikums kanntgegeben.

Testatzettel

Die Noten der Versuche werden in einem online-System eingetragen und können von den Teilnehmenden des Praktikums jederzeit eingesehen werden. Zugangsdaten hierzu werden nach der Vorbesprechung mitgeteilt.

Seminar

Praktikumsbegleitend findet im Freitagsseminar eine Vortragsrunde mit Anwesenheitspflicht statt, in der die Praktikantengruppen zu einem Thema einen 20 minütigen Vortrag mit anschließender Diskussion halten. Der Vortrag wird benotet.

Die Art der Präsentation ist den Vortragenden freigestellt, es stehen Tafel, Overheadprojektor und Beamer zur Verfügung. Ein Laptop kann für eine Beamer-Präsentation ebenfalls zur Verfügung gestellt werden.

Versuchsliste

Die Beschreibung zu den Versuchen finden Sie im Skript.

Name
Kürzel
Beschreibung
Quantenchemie zweiatomiger Moleküle QC Die Berechnung der Bindung zweiatomiger Moleküle erfordert Näherungsverfahren, da die exakte Lösung der Schrödinger-gleichung nicht mehr möglich ist. Hier werden Rechner gestützt (Programm Gaussian) zwei dieser Variationsverfahren - Hartree-Fock-Methode und Møller-Plesset-Verfahren - zur Linear-kombination von Atomorbitalen angewendet. Die Ergebnisse der Berechnung der elektronischen Struktur der Beispielmoleküle werden mit dem Grakprogramm Molekel visualisiert.
Infrarot-Spektroskopie IR Die Infrarot (IR) - Spektroskopie misst Übergänge zwischen Schwingungsniveaus desselben Elektronenzustandes im nahen und mittleren Infrarot. Aus diesen Rotations-Schwingungs-spektren lassen sich Ausagen über Molekülstruktur wie z. B. die Bindungslänge, Kraftkonstante der Bindung oder die Nullpunkts-energie gewinnen. Hierzu kommt ein Fourier-Transform-IR-Spektrometer zum Einsatz dessen charkteristisches Element das Michelson-Interferometer ist. Dieses liefert das Interferogramm ("Frequenzspektrum") welches durch Fourier-transformation in das gesuchte Spektrum umgerechnet wird.
UV/VIS-Spektroskopie UV Der Bereich der Molekülspektroskopie in dem das ultraviolette (UV) und das sichtbare (visual, Vis) Licht absobiert wird, ist die UV/Vis-Spektroskopie. Hier werden Übergänge zwischen verschiedenen Elektronenniveaus erzeugt, die zu Elektronen-Schwingungsspektren führen. Für einfache Moleküle können hieraus die Bindugsenergien und Potentialkurven bestimmt werden.
Transiente Absorptionsspektroskopie TA ie zeitaufgelöste Absorptionsspektroskopie auch transiente Absorptionsspektroskopie (TAS, hier TA) genannt untersucht metastabile Zustände der materie. Das Messprinzip beruht auf der Blitzlichtphotolyse. Ein Lichtblitz von kurzer Dauer, aber von hoher Intensität, erzeugt kurzlebige Intermediate in so hoher Konzentration, dass sie durch Absorptionsspektren nachgewiesen werden können. Auf diese Weise sind Informationen über z. B. Reaktionsmechanismen und Geschwindigkeitskonstanten der Elementarschritte photochemischer Reaktionen zugänglich. Am Beispiel des cis-trans-Photoisomerisierung des Azofarbstoffs Thiazolgelb wird die Untersuchungsmethode angewendet.
Lichtstreuung LS Lichtstreuung ist eine Standardmethode der Polymeranalytik. Man kann durch sie Größe, Molgewicht oder gar die Form eines Polymers bestimmen (unter Anwendung der Zimm/Berry-Methode). Dies wird beispielhaft für ein Polystyrol-Polymer durchgeführt. Des weiteren können mit verbesserten Methoden Informationen über Größe und Form von kolloidalen Partikeln gewonnen werden, für die die Zimm/Berry-Methode ungeeignet ist. Diese weiterführende Untersuchung wird im zweiten Teil des Versuchs durchgeführt. Weitere Anwendungen der Lichtstreuung finden sich z.B. in der Analyse von Phasenübergängen kolloidaler Systeme um Kristallisation oder Glasübergänge zu untersuchen.
Kernspinresonanz-Spektroskopie NM Bei der kernmagnetischen Resonanzspektroskopie (NMR-Spektroskopie) werden die Eigenschaften von Molekülen bestimmt, deren Atomkerne einen von Null verschiedenen Kernspin besitzen. Das mit einem Kernspin verbundene magnetische Moment kann mit einem äußeren Magnetfeld in Wechselwirkung treten, wodurch ein Molekül im Magnetfeld unterschiedliche Energiezustände einnehmen kann, die spektroskopisch untersucht werden können. Mit Ausnahme der sogenannten gg-Kernen (Kerne mit gerader Protonen- und gerader Neutronenzahl) genügen alle Atomkerne der Bedingung eines von Null verschiedenen Kernspins.
Elektronenspinresonanzspektroskopie ES Die Elektronenspinresonanz (ESR; engl. electron paramagnetic resonance, EPR) gehört wie auch die Kernspinresonanz (NMR) zu den Untpektrersuchungsmethoden der magnetischen Resonanzspektroskopie, wobei hier magnetische Dipolübergänge zwischen Elektronenspinniveaus in einem äußeren Magnetfeld studiert werden. Während die NMR-Spektroskopie eine analytische Standardmethode mit großer Anwendungsbreite ist, eignet sich die ESR-Spektroskopie, die 1944 von Yevgeny Zavoisky in Kazan (Russland) entdeckt wurde, für Systeme mit einem oder mehreren ungepaarten Elektronenspins. Beispiele hierfür sind organische Radikale, paramagnetische Übergangsmetallionen und -komplexe, durch ionisierende Strahlung erzeugte Radikale, sowie organische Moleküle im Triplettzustand.
Die Bedienung eines konventionellen ESR-Spektrometers sowie die Grundlagen und Interpretation von ESR-Spektren sollen durch Messungen von Beispielsubstanzen wie dem Diphenylpicrylhydrazyl (DPPH), dem Kupfercarbamat und der Glucoseoxidase erlernt werden.
Dipolmoment DP Im vorliegenden Versuch werden Dielektrizitätskonstanten und Brechungsindizes gemessen, um daraus die Dipolmomente einiger polarer Moleküle in unpolaren Lösungsmitteln zu bestimmen. Aus makroskopischen Messgrößen werden somit mikroskopische Größen ermittelt. Diesen Zusammenhang und das dahinterstehende Messprinzip gilt es zu verstehen.
Zustand der Materie ZM Im Versuch Zustand der Materie wird das thermodynamische Verhalten von Gasen, Flüssigkeiten und Festkörpern untersucht. Im Teilversuch Kritischer Punkt von CO2 soll die Zustandsänderung zwischen gasförmiger und flüssiger Phase mit Temperaturzyklen studiert werden. Im zweiten Teilversuch soll die Gitterenergie von festem Argon zum einen aus gemessenen thermodynamischen Potentialen und zum anderen aus dem theoretisch ermittelten Paarpotential bestimmt werden.
Viskosität VK Die Temperaturabhängigkeit der Viskosität von Toluol soll gemessen und mit Literaturwerten verglichen werden. Die theoretische Behandlung der Deutung der Viskosität mit Hilfe der Theorie des aktivierten Komplexes soll an diesem Beispiel überprüft werden.
Polarographie PG Die beiden folgenden Praktikumsversuche, Polarographie und Cyclovoltammetrie, sollen dazu dienen, den Studierenden mit zwei wesentlichen Methoden der Elektrochemie vertraut zu machen. Während die Polarographie überwiegend in der Umweltanalytik beispielsweise zur Schwermetalldetektion ihre Anwendung findet, ist die Cyclovoltammetrie in einem noch breiteren Spektrum einsetzbar. So lässt sie nicht nur Rückschlüsse betreffs der Konzentration und Stabilität eines elektrochemisch aktiven Mediators in einer Lösung zu, sondern gibt auch noch über einzelne Reaktionsmechanismen und deren Kinetiken Auskunft.
Cyclovoltammetrie CV Die Cyclovoltammetrie, auch als Dreiecksspannungsmethode bekannt, ist durch die Vorgabe eines dreieckigen Potential-Zeit-Verlaufs an der Arbeitselektrode (AE) und Registrierung des resultierenden Strom-Potential-Diagramms charakterisiert. Bereits in der Versuchsbeschreibung zur Polarographie wurde der Zusammenhang zwischen dem von Arbeits- zu Gegenelektrode fließenden Strom und dem jeweiligen Elektrodenpotential hergeleitet. Im Gegensatz zur Cyclovoltammetrie werden in der Polarographie jedoch nicht direkt Strom-Potentialkurven, sondern vielmehr Strom- Zeitkurven bei unterschiedlichen Potentialen an der tropfenden Quecksilberelektrode gemessen.
AFM AF Die Rasterkraftmikroskopie, AFM (engl. atomic force microscopy) oder seltener RKM, befasst sich mit dem nanoskopischen Abtasten von Oberflächen mittels einer feinen Spitze am Ende einer einseitig gelagerten Blattfeder (Ausleger, engl. cantilever).

Terminplan

Der Terminplan wird jeweils zum aktuellen Semester in der Vorbesprechung bekanntgegeben.

Protokolle

Zu jedem Versuch ist ein Protokoll (per EDV oder handschriftlich) anzufertigen, das Gliederung, Einführung, experimentellem Teil mit Messwerten und Auswertung mit Fehlerrechnung und Diskussion der Resultate enthält. Es ist spätestens eine Woche nach Versuchsdurchführung beim Assistenten abzugeben. Jede/r Studierende gibt ein Protokoll ab. Zur Erstellung des Protokolls ist Gruppenarbeit (Zweiergruppe) erwünscht.

Abschluss

Aus den Noten der Versuchstestate und des Semiarvortrags wird die Note für das Praktikum ermittelt.

Skript

Die Versuchsbeschreibungen zu den einzelnen Versuchen stehen auf der Homepage in aktueller elektronischer Version zur Verfügung. Mit My-Account ist der Download der PDF-Dateien zugänglich.

Studienortwechsler

Studierende, die von einer anderen Universität an die Universität Freiburg wechseln möchten und Fragen zum Mastrer-Grundpraktikum PC haben, wenden sich bitte an die Praktikumsleitung (s.o.).