Technisch-chemisches Praktikum - Cheatsheet.pdf

Durchführung und Dokumentation von chemischen Experimenten

Definition:

Durchführung und Dokumentation von Experimenten im Rahmen des Technisch-chemischen Praktikums an der TU München.

Details:

• Sicherheitsvorschriften einhalten (Schutzkleidung, Sicherheitsdatenblätter)
• Experimentelldurchführung gemäß Arbeitsanweisung
• Protokollierung: Zielsetzung, Materialien, Methoden, Ergebnisse, Diskussion
• Messwerte und Beobachtungen präzise notieren
• Berechnungen nachvollziehbar dokumentieren, z.B. Stoffmengenberechnung \[ n = \frac{m}{M} \]
• Ergebnisse grafisch darstellen (Diagramme, Tabellen)
• Fehleranalyse ausführen
• Einordnung der Ergebnisse in den theoretischen Kontext
• Schlussfolgerungen und weitere Perspektiven aufzeigen

Sicherheitsmaßnahmen und Schutz im chemischen Labor

Definition:

Schutz von Person und Umgebung vor chemischen Gefahren.

Details:

• Schutzkleidung: Laborkittel, Schutzbrille, Handschuhe
• Gefahrenstoffkennzeichnung beachten
• Abzugshauben verwenden
• Notfallausrüstung: Augendusche, Notdusche, Feuerlöscher
• Keine Lebensmittel konsumieren
• Chemikalienvorräte sicher und korrekt lagern
• Erste Hilfe: Kenntnisse über Maßnahmen und Standorte
• Entsorgung von Sonderabfällen
• Belüftung: Regelmäßiges Lüften

Spektroskopische Methoden: UV/VIS, IR und NMR

Definition:

Spektroskopische Methoden zur Analyse und Identifizierung chemischer Substanzen;

Details:

• UV/VIS-Spektroskopie: Messung der Lichtabsorption im UV- und sichtbaren Bereich (200-800 nm); Quantifizierung und Analyse von Konjugationen und Konzentrationen
• IR-Spektroskopie: Analyse der Schwingungen molekularer Bindungen; Identifizierung funktioneller Gruppen; Bereiche: 4000-400 cm^-1
• NMR-Spektroskopie: Untersuchung des magnetischen Verhaltens von Kernen (z. B. ¹H, ¹³C); Strukturaufklärung von Molekülen durch chemische Verschiebungen (\textdelta) und Kopplungskonstanten (\text J)

Chromatographische Techniken: HPLC, GC

Definition:

HPLC (High Performance Liquid Chromatography) und GC (Gaschromatographie) sind chromatographische Techniken zur Trennung, Identifizierung und Quantifizierung von Substanzen in einem Gemisch.

Details:

• HPLC:
  • Mobile Phase: Flüssigkeit
  • Stationäre Phase: Säule gefüllt mit feinem Feststoff
  • Vielseitig für polare und nicht-polare Verbindungen
  • Anwendung: Pharma, Biochemie
• GC:
  • Mobile Phase: Gas
  • Stationäre Phase: Säule beschichtet mit Flüssigkeit oder Feststoff
  • Eignet sich für flüchtige und thermisch stabile Verbindungen
  • Anwendung: Umweltanalytik, Petrochemie

Katalytische Prozesse und deren Mechanismen

Definition:

Katalytische Prozesse beschleunigen chemische Reaktionen durch Herabsetzung der Aktivierungsenergie. Dabei wird der Katalysator nicht verbraucht.

Details:

• Homogene Katalyse: Katalysator und Reaktanten in gleicher Phase.
• Heterogene Katalyse: Katalysator und Reaktanten in unterschiedlichen Phasen.
• Enthalten Schritte wie Adsorption, Reaktion und Desorption.
• Mechanismen beinhalten oft Zwischenprodukte und Übergangszustände.
• Schlüsselkennzahlen: Umsatzhäufigkeit (TOF), Turnover-Number (TON).
• Arten von Katalysatoren: Enzyme, Metalle, Säuren/Basen.
• Beispiele: Haber-Bosch-Prozess, Kontaktprozess.
• Zentrale Gleichungen: Arrhenius-Gleichung für Reaktionsgeschwindigkeitskonstante: ewline \[ k = A e^{-\frac{E_a}{RT}} \]

Computergestützte Modellierung von Reaktionsmechanismen

Definition:

Verwendung von Software und Rechenmethoden zur Simulation und Analyse von chemischen Reaktionsmechanismen.

Details:

• Software: z.B. Gaussian, ORCA
• Ab initio Methoden und DFT
• Bestimmung von Energetik, Kinetik und Mechanismus
• Übergangszustände identifizieren
• Potentialenergiekurven berechnen
• Relevante Parameter: Aktivierungsenergie, Reaktionsenthalpie

Hochaufgelöste Massenspektrometrie

Definition:

Hochaufgelöste Massenspektrometrie (HRMS): analytische Methode zur Bestimmung der genauen Masse und Struktur von Molekülen durch Ionisierung und Messung des Masse-zu-Ladungs-Verhältnisses (m/z) mit hoher Auflösung.

Details:

• Ermöglicht die genaue Bestimmung von Molekularformeln durch präzise Massemessung.
• Benutzt z.B. Orbitrap oder Time-of-Flight (ToF) Detektoren.
• Unterscheidung von Isotopen und chemischen Verbindungen mit ähnlicher Masse.
• Häufig verwendet in der Identifizierung und Quantifizierung von Proteinen, Metaboliten und kleinen Molekülen.
• Möglichkeit zur Fragmentierung (MS/MS) für Strukturaufklärung.

Wissenschaftliche Präsentationstechniken

Definition:

Effektive Techniken zur Darstellung und Vermittlung wissenschaftlicher Inhalte.

Details:

• Struktur: Einführung, Hauptteil, Schluss
• Klarheit: Einfache und prägnante Sprache verwenden
• Visualisierung: Diagramme, Tabellen, Grafiken
• Werkzeuge: PowerPoint, LaTeX
• Körpersprache: Augenkontakt, Gestik, Stimme
• Zeitmanagement: Einhaltung der vorgegebenen Zeit
• Feedback: Vorab Proben und Rückmeldungen einholen