Hier lernen Studierende Grundlagen der Laborarbeit im Bereich Chemie. In Versuchen vertiefen sie ihr theoretisches Wissen zu den Themen:
Umgang mit Laborgeräten, Massenwirkungsgesetz, Puffer, Reaktionsgeschwindigkeit, Redoxreaktionen, Konzentrationsbestimmung- und Herstellung.

Grundoperationen der Chemischen Verfahrenstechnik werden im Labormaßstab durchgeführt.

• chemisches Gleichgewicht,
• gravimetrische Bestimmung,
• chromatografische Trennung und
• präparative Methoden am Beispiel der Herstellung eines Esters, einer Carbonylverbindung und eines Kupfersalzes.

 

Profil und Zielsetzung

Die ingenieurmäßige Beschreibung technischer, chemischer und biologischer Phänomene sowie die Definition messtechnischer Anforderungen auch und gerade zur Reduktion umweltschädlicher Auswirkungen erfolgen immer unter Anwendung physikalischer Gesetze und ihrer Verknüpfungen.

Dies setzt einen erheblichen Abstrahierungsgrad und die Anwendung einer naturwissenschaftlich-technischen Logik voraus, die eingeübt sein muss. Dieser Abstrahierungsgrad ist die Voraussetzung für Modellvorstellungen und ihrer messtechnischen Überprüfung. Dabei ist ein wesentliches Hilfsmittel die stöchiometrische Beschreibung chemischer Vorgänge.

Die Studierenden müssen die

• physikalisch-chemische Fachterminologie,
• die Grundlagen der physikalisch-chemischen Analytik,
• das Instrumentarium und
• das grundsätzliche Herangehen an Problembehandlungen

so beherrschen, dass sie diese auf konkrete ingenieurmäßige Aufgaben übertragen und anwenden können.

In dem Modul werden die
physikalisch-chemischen Messprinzipien, Gesetzmäßigkeiten und Zusammenhänge

• der Elektrochemie, der Spektroskopie,
• der Chromatographie sowie
• der Datenübertragung vom Messgerät zum Laborrechner

behandelt.

Ferner werden grundsätzliche Methoden der Beschreibung und Modellbildung physikalischer Zusammenhänge vermittelt.
Die Studierenden müssen in der Lage sein, in dem jeweiligen chemisch-analytischen Teilgebiet

1. analytische Prinzipien zu erläutern,
2. Gesetzmäßigkeiten verbal und mathematisch-formal auszudrücken,
3. die mathematische Herleitung analytisch-chemischer Gesetze mit den jeweiligen Randbedingungen nachzuvollziehen,
4. chemischanalytische Prinzipien auf andere Problemfelder zu übertragen und anzuwenden,
5. bei praxisbezogenen Fragestellungen die zugrunde liegenden chemisch-analytischen Prinzipien zu erkennen und auszuwerten,
6. geeignete Messverfahren und -techniken zu benennen und zu beurteilen, sowie
7. Messdaten quantitativ auszuwerten.

 

Praktika und Übungen /Praxisbezogene Anwendungen

Die Studierenden bereiten sich anhand eines Skriptes auf die Versuche vor. Die Durchführung erfolgt weitgehend selbstständig. Ein Protokoll ist abzugeben, dass die Studierenden nach Korrektur zurückerhalten.

Versuch 0: Sicherheitsbelehrung und Ansetzen der benötigten Reagenzien und Titrationslösungen
Versuch 1: Komplexometrische Härtebestimmung von Prozesswasser
Versuch 2: Red./Ox.-Titration zur Bestimmung des Permanganatindexes und jodometrische Bestimmung von Sauerstoff in Oberflächenwasser
Versuch 3: Photometrische Bestimmung von Eisen in Prozesswasser
Versuch 4: Dünnschichtchromatographische Untersuchung von Blattfarbstoffen
Versuch 5: Rechnergesteuerte Säure/Base-Titration mit elektronischer Auswertung
Versuch 6: Rechnergesteuerte Aufnahme von Enzymkinetiken (durch Leitfähigkeitsmessungen) zur quantitativen Bestimmung von Harnstoff in Kunstdünger

Praxisbezogene Anwendungen

Kristallbildung
Umgang mit Volumenmessgeräten
Chemisches Gleichgewicht
Löslichkeitsprodukte
Redoxreaktionen
Reaktionsgeschwindigkeit und homogene Katalyse
Amphoteres Verhalten von Aluminiumionen
Herstellen einer definierten Lösung durch Wiegen und Verdünnen
Komplexbindungen
Flammenfärbung

 

Ausstattung

• Grundausstattung eines Chemielabors
• Destillations- und Rektifikationsapparaturen
• Ionenaustauscher-Säule