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Viele Kapitel aus der Chemie haben das Potential, im Physik-Studium deutlich zu helfen und manche abstrakte Konzepte mit konkretem Inhalt einzufüllen. In diesem Kurs werden die wichtigsten Themen der Chemie besprochen, mit dem Fokus auf Struktur und Reaktivität der Moleküle. Nach dem Absolvieren des Kurses sollten die Studierenden die Grundlagen der allgemeinen Chemie beherrschen (chemische Bindung, chemische Reaktivität, Potentialhyperfläche, Kinetik und Gleichgewicht) und ihre Anwendung in verschiedenen Kontexten verstehen können (Synthese, Katalyse, Biochemie). Um die Intuition zu fördern, werden im Kurs einfache quantenchemische Rechnungen durchgeführt und analysiert.

Der Kurs enthält die folgenden Themen:

Chemische Bindung – Warum werden Atome und Moleküle überhaupt verbunden? Was bestimmt die Struktur der Moleküle? Warum bilden Kohlenstoff und Silicium vier kovalente Bindungen, aber Sauerstoff nur zwei? Was ist die Oxidationszahl?

Chemische Reaktivität und chemisches Gleichgewicht – Was bestimmt, ob eine chemische Reaktion stattfindet? Welche Teile eines Moleküls sind reaktiv? Wie beschleunigt man Reaktionen, die zu langsam sind? Wo liegt das chemische Gleichgewicht und wie können wir dieses beeinflussen?

Chemie in Lösung – Wie ändert die Lösung die Eigenschaften der Moleküle? Was bestimmt, ob ein Molekül eine Säure oder eine Base ist? Was ist pH?

Chemische Synthese – Wie bereitet man neue Moleküle mit vorgesehenen Eigenschaften? Wie werden diese dann im Labor analysiert? Was sind die Herausforderungen, wenn man die Reaktion aus dem Labor in die Industrie bringen will?

Festkörperchemie – Woher kommt der Magnetismus im Eisen? Wie kann man die Form, Farbe und Leitfähigkeiten des Festkörpers chemisch beeinflussen? Wie funktioniert die Katalyse auf Oberflächen? Warum spielen die Übergangsmetalle eine große Rolle in den industriellen Prozessen?

Biochemie – Welche Regeln steuern die Struktur und Funktion der biologischen Polymeren (DNA, RNA, Proteine, Zucker)? Wozu wird die Energie im Körper gebraucht?

Nivaldo J. Tro: Chemistry: A Molecular Approach (https://elibrary.pearson.de/book/99.150005/9781292349015)