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Methodenkurs zur Bachelorarbeit in Physikalischer Chemie

Im Rahmen der Bachelorarbeit (B. Sc.) findet der Physikalisch-Chemische Methodenkurs (in der Regel am Anfang des Semesters) statt, der vertiefende Experimente zur Physikalischen Chemie und Seminare beinhaltet. Hier finden Sie wichtige Informationen allgemein, zu den Versuchen, zum Seminar und Organisatorisches. Wenn Sie nach Studium dieser Seiten weitere Fragen haben, kommen sie bitte auf uns zu.

Anmeldung •  LeitungOrganisationPraktikumsordnungProtokolleSeminarSkriptTeilnahmeTestatzettelTurnusVersuchslisteVorbesprechung


Leitung

Inhalte und Zielsetzung

Der Methodenkurs im Rahmen der Bachelorarbeit in PC umfasst 4 Versuche, die die Arbeitsweisen der vier Arbeitsgruppen des Instituts widerspiegeln. Vom Praktikum losgelöst ist das Physikalisch Chemische Seminar regelmäßig zu besuchen und es werden eine Woche lang vertieftende Methoden im Arbeitskreis, in dem die Bachelorarbeit angefertigt wird, kennengelernt.  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.

Durchzuführende Versuche

4 Versuche sind durchzuführen:

  • QC: Quantenchemie
  • AF: AFM (Atomic Force Microscopy), Rasterkraftmikroskopie
  • ES: ESR, Elektronenspinresonaz-Spektroskpie
  • DP: Dipolmoment

Teilnahmevoraussetzungen

Zulassung zur Bachelorarbeit. Bitte melden Sie sich erst für den Methodenkurs an, wenn Sie zur Bachelorarbeit zugelassen sind.

Anmeldung

im HISinOne oder durch die Institutsleitung, Betreuer der Bachelorarbeit beim Kursleiter

Vorbesprechung

Am Anfang des Semesters findet eine obligatorische Vorbesprechung statt, zu der Sie per Email eingeladen werden.

Turnus

Das Praktikum findet jedes Semester statt und beginnt in der Regel in der ersten Semesterwoche.

Praktikumsordnung

  • Vor Beginn des Praktikums nehmen alle Studierenden an der Sicherheitsbelehrung durch den/die Praktikumsleiter/in teil.
  • Voraussetzung für die Zulassung zum Praktikum ist die Teilnahme an der Sicherheitsbelehrung,
  • Im Praktikumssaal darf nicht geraucht werden.
  • 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.
  • Bitte die besonderen Sicherheitshinweise beim Umgang mit Lasern beachten.
  • Der Praktikumsplatz ist nach Beendigung des Versuchs in aufgeräumten Zustand zu verlassen. Alle benutzten Geräte z. B. Analysenwaage sind zu säubern.

Organisation

Die 4 Versuche werden in 2er-Gruppen durchgeführt. Die Versuchstermine und das jeweilige Vorkolloquium sind mit dem Assistenten bzw. der Assistentin zu vereinbaren.
Zu jedem Versuch wird von jedem Teilnehmenden ein Protokoll angefertigt, Details s.u.

Testate

Die Noten der Versuche werden am Ende des Praktikums von den Versuchsbetreuern an die Praktikumsleitung weitergegeben.

Seminar

Das Physikalisch-Chemische Kolloquium ist während der gesamten Bachelorarbeit zu besuchen. Darüber hinaus ist die Teilnahme am jeweiligen Arbeitskreisseminar obligatorisch.

Versuchsliste

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.
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.
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).

Protokolle

Zu jedem Versuch ist ein Protokoll anzufertigen, das Gliederung, Einführung, experimentellen Teil mit Messwerten und Auswertung mit Fehlerrechnung und Diskussion der Resultate enthält.

Skript

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