Unbedingt notwendig für eine erfolgreiche Mitarbeit im Bereich der Physikalischen Chemie und Materialwissenschaft sind gute Vorkenntnisse in Mathematik und Physik. Ferner sind Fähigkeit und Bereitschaft erforderlich, sich mit der eigenen Vorgehensweise und Fachsprache dieses Faches auseinanderzusetzen. Darüber hinaus ist es unumgänglich, dass die Studierenden in der Lage sind, abstrakte Konzepte zur Problemlösung zu nutzen und diese formel- und fachsprachlich zu kommunizieren.
Die Prüfungsgebiete der Modulprüfungen umfassen jeweils den gesamten Inhalt der unten aufgeführten Lehrveranstaltungen. In der Regel wird das Wissen im Rahmen einer schriftlichen Prüfung abgefragt. Dabei ist den Studierenden die Art der Aufgaben- und Fragestellung von den Übungen her grundsätzlich bekannt.
Allgemeine Chemie
Im physikochemischen Teil der Allgemeinen Chemie werden Grundlagen der Thermochemie und der Gleichgewichtssituationen vermittelt, wobei zunächst auf die Bearbeitung des mathematischen Hintergrundes verzichtet wird.
Unterlagen zur Veranstaltung sind im ILIAS-System hinterlegt. Dort finden sich auch "etherpads", in denen Probleme mit den Übungsaufgaben diskutiert werden können sowie eine kontinuierliche Evaluation der Veranstaltung möglich ist. Bitte reichhaltig und jederzeit nutzen!
Physikalische Chemie I
Die Lehrveranstaltungen "Physikalische Chemie I - II " (Vorlesungen, Übungen und Praktikum) sind Pflichtveranstaltungen für alle Studierenden des Grundstudiums im Studiengang Chemieingenieurwesen. In ihnen werden die physikalisch-chemischen Grundlagen (insbesondere in der Thermodynamik) erarbeitet, wobei nun auch die Beherrschung der typischen mathematischen Werkzeuge mit aufgenommen wird. Die Veranstaltungen sind modular aufgebaut.
Der Erste Hauptsatz, ideale Gase, reversible Prozesse, Volumenarbeit, Wärmekapazität
Zustands- und Wegfunktionen, vollständige und nichtvollständige Differentiale
Enthalpie, Wärmekapazität, adiabatische Prozesse, adiabatische Volumenarbeit, Joule-Thomson-Prozess
Standardzustände, Kreisprozesse, Bildungsgrößen, Reaktionsgrößen, Kirchhoff'scher Satz
Reale Gase, Virialgleichung, van-der-Waals-Gleichung, kritische Punkte
Der Zweite Hauptsatz, Entropie, freiwillige Prozesse, Carnot-Prozeß, Wirkungsgrade, Entropie als S(T)
Der Dritte Hauptsatz
Freie Enthalpie und Freie Energie, Gleichgewichtsbedingungen, maximale Arbeit, Fundamentalgleichungen
Phasengleichgewichte in Reinstoffen, Gleichung von Clausius und Clapeyron
Dampfdruck, Sublimation, Schmelzen, Zustandsdiagramme
Im Ilias-System sind dazu Unterlagen bereitgestellt: Vorlesung, Übungsaufgaben, alte Klausuren sowie etherpads zur Diskussion des Materials und zur kontinuierlichen Evaluation der Veranstaltung.
Physikalische Chemie II
Das chemische Potenzial idealer und realer Gase, Fugazitäten, Fugazitätskoeffizienten, Gibbs'sche Phasenregel
Gleichung von Gibbs und Duhem, Partielle Größen
Ideale Mischungen, Mischungsentropie, Freie Mischungsenthalpie, Mischungsenthalpie
Reale Mischungen, Excess-Größen, flüssige und feste Mischungen, Aktivität, Aktivitätskoeffizient
Flüssigkeits-Dampf-Gleichgewichte, Raoult'sches Gesetz, Henry'sches Gesetz
Siedepunktserhöhung, Gefrierpunktserniedrigung, Osmotischer Druck
Siedediagramme, Hebelgesetz, Rektifizierung, Azeotrope
Mischbarkeit, Mischungslücken, höhere Systeme, Phasendiagramme mit Mischungslücken
Schmelzgleichgewichte, Eutektikum, Verbindungsbildung, Phasendiagramme mit Verbindungsbildung
Chem. Reaktionen und chem. Gleichgewicht, Massenwirkungsgesetz , Temperatur- und Druckabhängigkeit
Homogene Gleichgewichte, Heterogene Gleichgewichte, Säure/Basen-Gleichgewichte, Löslichkeit
Thermodynamik der Ionen in Lösung, Ionen-Aktivitätskoeffizienten, Gleichgewichts-Elektrochemie
Grundlagen chemischer Kinetik, Reaktionsordnungen, gekoppelte Prozesse, Übergangszustände
Grundlagen der Materialwissenschaft
Die Veranstaltung führt an Hand konkreter Beispiele in die Materialwissenschaften ein. Behandelte Materialklassen sind vor allem Gläser und Halbleiter. Neben den realisierten Funktionen werden Strategien zur Herstellung der Materialien vorgestellt.
Die bereitgestellten Unterlagen finden sich im ILIAS-System; dort befinden sich auch alte Klausuren und Anleitungen zum Praktikum
Funktionsmaterialien
Dieser Veranstaltungsteil zeigt auf, wie durch Kontrolle von Defekttypen und Defektkonzentrationen im Festkörper Materialfunktionen realisiert und eingestellt werden. Es werden sowohl kristalline als auch glasartige Festkörper betrachtet, einige Anwendungen eingeschlossen. Besondere Beachtung erfährt die Beschreibung von Diffusionsvorgängen. Unterlagen dazu finden sich im Ilias-System.
Im Praktikum wird gruppenweise in Kleinprojekten gearbeitet, die am Ende der Praktikumswoche den parallel arbeitenden Gruppen vorgestellt werden.