Modulhandbuch

Chemische Messtechnik

Lehrform Vorlesung/Labor
Lernziele / Kompetenzen

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, (7) sowie Messdaten quantitativ auszuwerten.

Dauer 1
SWS 6.0
Aufwand
Lehrveranstaltung 88
Selbststudium / Gruppenarbeit: 94
Workload 182
ECTS 6.0
Leistungspunkte Noten

Schriftliche Modulprüfung in Form einer Abschlussklausur K-90.
Prüfungsvoraussetzung: Erfolgreiche Teilnahme am Chemische Meßtechnik-Labor.

Modulverantwortlicher

Prof. Dr. rer. nat. Bernd Spangenberg

Empf. Semester 3
Haeufigkeit jedes Jahr (WS)
Veranstaltungen

Analytische Chemie

Art Vorlesung
Nr. M+V418
SWS 4.0
Lerninhalt
  1. Einleitung
    1.1 Organische - Anorganische Chemie
    1.2 Stellung des Kohlenstoffs im PSE, sp3,sp2 sp - Hybridisierung
    1.3 Bindungen, Polaritäten, Begriffe elektrophil, nucleophil
    1.4 Bindungsenergien
    1.5 Oxidationszahlen
    1.6 Übersicht: wichtige funktionelle Gruppen
    1.7 Nomenklatur = Benennung organischer Verbindungen
  2. Strukturen organischer Moleküle
    2.1 Summenformel
    2.2 Strukturformel
    2.3 Isomerie
  3. Stoffgruppen und wichtige Reaktionsmechanismen
    3.1 Kohlenwasserstoffe
    3.2 Alkohole und Phenole
    3.3 Aldehyde und Ketone
    3.4 Carbonsäuren und Derivate
  4. Makromoleküle
    4.1 Allgemeines
    4.2 Polymerisation
    4.3 Polykondensation
    4.4 Polyaddition
    4.5 Kunststoffadditive
Literatur

- Analytikum, K. Doerffel, R. Geyer, H. Müller, Deutscher Verlag für Grundstoffchemie, Leipzig,
Stuttgart, 1994
- Elektrochemie, C. H. Hamann, W. Vielstich, Wiley - VCH, Weingarten, 1998
- Grundlagen der quantitativen Analytik, R. R. Kunz, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, New York,
1998

Analytik-Labor

Art Labor
Nr. M+V480
SWS 2.0
Lerninhalt

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.

Literatur

eigenes Skript (Bernd Spangenberg, Analytik)

Chemische Messtechnik

Art Vorlesung
Nr. M+V418 VT
SWS 4.0
Lerninhalt

A.) Chemisches Rechnen (Stöchiometrie), Beherrschung einfacher Gehaltsberechnungen von Mischungen und
Verdünnungen, von Säure/Base-Titrationen, Red./Ox.-Reaktionen und komplexometrischen Titrationen.
Beherrschung einer Gehaltsbestimmung über die Methode der linearen Kalibrierung.
B.) Elektrochemie, Leitfähigkeitsmessungen (spezifische Leitfähigkeit, Äquivalentleitfähigkeit), Nernst'sche Gleichung,
Akkumulatoren, Brennstoffzellen, Thermoelement, Elektroden (Ag/AgCl-Elektrode, Glaselektrode, fluoridsensitive
Elektrode), Potentiometrie, Datenübertragung zu einem Laborrechner, potentiometrische Titrationen, Amperometrie
(am Beispiel einer Clark-Zelle zur Sauerstoffmessung), Voltametrie (am Beispiel einer jodometrischen Karl-Fischer
Titration), Schwermetallbestimmung mittels Polarographie
C.) Spektroskopie, Bohr'sches Atommodell, Kernspin, Flammenemissionsspektroskopie (FES),
Atomabsorptionsspektroskopie (AAS), UV-vis-Spektroskopie, Infrarotspektroskopie (IR)
D.) Chromatographie, Nernst'scher Verteilungssatz, Chromato-graphiegesetz, Dünnschichtchromatographie,
Säulenchromatographie (GC, HPLC), Gelelektrophorese

Literatur

- Analytikum, K. Doerffel, R. Geyer, H. Müller, Deutscher Verlag für Grundstoffchemie, Leipzig,
Stuttgart, 1994
- Elektrochemie, C. H. Hamann, W. Vielstich, Wiley - VCH, Weingarten, 1998
- Grundlagen der quantitativen Analytik, R. R. Kunz, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, New York,
1998

Chemische Messtechnik-Labor

Art Labor
Nr. M+V480 VT
SWS 2.0
Lerninhalt

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.