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Zwischenmolekulare Wechselwirkungen

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#20759 / #1

Seit WiSe 2020/21

Deutsch

Zwischenmolekulare Wechselwirkungen

3

Dopfer, Otto

benotet

Mündliche Prüfung

Zugehörigkeit


Fakultät II

Institut für Optik und Atomare Physik

Keine Angabe

Physik

Kontakt


EW 3-1

Dopfer, Otto

otto.dopfer@tu-berlin.de

https://www.ioap.tu-berlin.de/menue/arbeitsgruppen/ag_dopfer/ag_dopfer/

Lernergebnisse

Die Studierenden lernen die Bedeutung der allgegenwärtigen zwischenmolekularen Wechselwirkungen (WW) kennen. Neben chemischen Bindungen, die Atome zu stabilen Molekülen verbinden, wirken zwischenmolekulare WW zwischen diesen stabilen Molekülen und Atomen. Diese Kräfte spielen daher in nahezu allen Bereichen der Physik, Chemie, Biologie und Pharmazie eine herausragende Rolle, da sie die Materie zusammenhalten. In der Lehrveranstaltung lernen die Studierenden durch Vorlesungen, praktische Übungen und Projekte die physikalischen Grundlagen und Eigenschaften dieser WW kennen. Dazu zählen experimentelle und theoretische Informationsquellen zum Potential der WW, die unterschiedlichen Beiträge, Arten und Beispiele, Eigenschaften und Beschreibung, spezielle intermolekulare WW (van der Waals Kräfte, H-Bindungen), Auswirkungen auf Gase, Flüssigkeiten und Festkörper. Am Ende der Veranstaltung können die Studierenden die Grundlagen, Bedeutung und Anwendungen dieser Kräfte einschätzen und deren Stärke und Anisotropie abschätzen. Damit dient diese Lehrveranstaltung als Brücke von der Atom- zur Cluster- und Festkörperphysik, weicher Materie, Flüssigkeiten und Lösungen, sowie biomolekularer Erkennung.

Lehrinhalte

Vorkommen und Bedeutung intermolekularer Wechselwirkungen (WW) in Physik, Chemie, Biologie, Pharmazie; experimentelle und theoretische Methoden zur Bestimmung intermolekularer Wechselwirkungspotentiale; Abgrenzung zu chemischen Bindungen; Zusammensetzung des Wechselwirkungspotentials aus langreichweitigen und kurzreichweitigen Anteilen; Radial- und Winkelabhängigkeit der einzelnen Beiträge (Elektrostatik, Induktion und Polarisation, London Dispersion, Resonanzkräfte, Pauli-Abstoßung); klassische und quantenmechanische Beschreibung; Eigenschaften und spektroskopische Diagnostik von Wasserstoffbrücken (Definition, Energie, Geometrie, Bedeutung, Infrarotspektrum, Tunnelprozesse, Protontransfer, Nullpunktseffekte, Arten); Van der Waals Kräfte; Kristallarten; Eigenschaften von Flüssigkeiten; Dynamik von intermolekularen WW (Energiefluss, Kopplung, Dissoziation).

Modulbestandteile

Pflichtgruppe:

Die folgenden Veranstaltungen sind für das Modul obligatorisch:

LehrveranstaltungenArtNummerTurnusSpracheSWSVZ
Zwischenmolekulare WechselwirkungenIV3237 L 362IVWiSeDeutsch2

Arbeitsaufwand und Leistungspunkte

Zwischenmolekulare Wechselwirkungen (IV):

AufwandbeschreibungMultiplikatorStundenGesamt
Präsenzzeit15.02.0h30.0h
Vor-/Nachbereitung15.04.0h60.0h
90.0h(~3 LP)
Der Aufwand des Moduls summiert sich zu 90.0 Stunden. Damit umfasst das Modul 3 Leistungspunkte.

Beschreibung der Lehr- und Lernformen

Vorlesung mit Übungen, Projekten und Laborführungen

Voraussetzungen für die Teilnahme / Prüfung

Wünschenswerte Voraussetzungen für die Teilnahme an den Lehrveranstaltungen:

Experimentalphysik IV (Molekülphysik) oder äquivalente Vorlesung aus der Chemie zum Aufbau der Materie. Experimentalphysik II (Grundkenntnisse in Elektromagnetismus).

Verpflichtende Voraussetzungen für die Modulprüfungsanmeldung:

1. Voraussetzung
Leistungsnachweis Zwischenmolekulare Wechselwirkungen

Abschluss des Moduls

Benotung

benotet

Prüfungsform

Mündliche Prüfung

Sprache

Deutsch/Englisch

Dauer/Umfang

30 Minuten

Dauer des Moduls

Für Belegung und Abschluss des Moduls ist folgende Semesteranzahl veranschlagt:
1 Semester.

Dieses Modul kann in folgenden Semestern begonnen werden:
Wintersemester.

Maximale teilnehmende Personen

Dieses Modul ist nicht auf eine Anzahl Studierender begrenzt.

Anmeldeformalitäten

Mündliche Modulprüfungen werden über das elektronische Anmeldesystem ggf. nach vorheriger Terminabsprache mit der Prüferin oder dem Prüfer angemeldet.

Literaturhinweise, Skripte

Skript in Papierform

Verfügbarkeit:  nicht verfügbar

 

Skript in elektronischer Form

Verfügbarkeit:  verfügbar
Zusätzliche Informationen:
Das Skript sowie weitere Materialien werden über ISIS zur Verfügung gestellt.

 

Literatur

Empfohlene Literatur
A.J. Stone, The Theory of Intermolecular Forces, Clarendon Press, Oxford, 1996
D. Hadzi, Theoretical Treatment of Hydrogen Bonding, Wiley, New York, 1997
G.A. Jeffrey, W. Sänger, Hydrogen Bonding in Biological Structures, Springer, Berlin, 1991
G.C. Maitland, M. Rigby, E.B. Smith, W.A. Wakeham, Intermolecular Forces, Clarendon, Oxford, 1981
G.C. Pimentel, A.L. McClellan, The Hydrogen Bond, Freeman, London, 1960
Hirschfelder, Curtiss, Bird, Molecular Theory of Gases and Liquids, Wiley, New York, 1954
J. Israelachvili, Intermolecular and Surface Forces, Academic Press, New York 1992
P. Schuster, G. Zundel, C. Sandorfy, The Hydrogen Bond, North Holland, Amsterdam, 1976
Special issues of Chemical Reviews on van der Waals Interactions: Vol. 88 (1988, issue 6), Vol. 94 (1994, issue 7), Vol. 100 (2000, issue 11), Vol. 116 (2016, issue 9)

Zugeordnete Studiengänge


Diese Modulversion wird in folgenden Studiengängen verwendet:

Studiengang / StuPOStuPOsVerwendungenErste VerwendungLetzte Verwendung
Physik (M. Sc.)17SoSe 2021SoSe 2024

Studierende anderer Studiengänge können dieses Modul ohne Kapazitätsprüfung belegen.

(1) Dieses Modul allein ist mit 3 ETCS Punkten als Wahlfach wählbar. (2) Es kann zusammen mit der "Attosekundenphysik" (9 ETCS) kombiniert werden und ergibt dann das Modul als Experimentelle Wahlpflichtfach "Höhere Atom- und Molekülphysik" (insgesamt 12 ETCS). (3) Dieses Modul ist auch geeignet für Studierende der Chemie.

Sonstiges

Das Modul wird nach Wunsch der Studierenden in deutscher oder englischer Sprache angeboten.