IM I und MSK 2013-02-01 PDF

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Summary

winter...

Description

FR

C h e m ie

2

NO

ie nc e

Sc

Li fe

e

Vorlesungen „Molekülsymmetrie und Kristallographie“ und „Instrumentelle Methoden I“ Freitag, 1. Februar 2013

Matrikel-Nr.: ……..…… Fachsemester:………..

Studiengang:

B.Sc. Chemie

(Beginn WS 20

/

)

B.Sc. Biochemie:

(Beginn WS 20

/

)

anderer Studiengang:

(Beginn WS 20

/

)

Punktespiegel Aufgabe 1

erreichbare Punktzahl 2

2

erreichte Punkte

Aufgabe 11

erreichbare Punktzahl 2

3

12

3

3

3

13

2

4

2

14

2

5

5

15

2

6

4

16

4

7

1

17

4

8

3

18

4

9

4

19

7

10

3

erreichte Punkte

60 Maximal erreichbare Punktzahl: 60

Erreichte Punktzahl: ............ bestanden

nicht bestanden

Die Klausur gilt bei Erreichen von mindestens 50 % der maximalen Punktzahl als bestanden.

Hinweise: Bei Rechenaufgaben muss der Lösungsweg angegeben werden. Endergebnisse ohne Lösungsweg werden als ungültig betrachtet. Benutzen Sie keine Extrablätter, sondern, falls notwendig, die leeren Rückseiten! Weisen Sie bei der Verwendung der Rückseiten ausdrücklich darauf hin! Formulieren Sie Reaktionsgleichungen, wenn dies möglich ist! Die Benutzung von Periodensystem-Tafeln ist nicht gestattet. Es dürfen keine programmierbaren Taschenrechner benutzt werden. Es dürfen keine sonstigen Hilfsmittel (Bücher, Skripte, Handys, …) benutzt werden. Antworten, die mit Bleistift oder Rotstift geschrieben wurden, werden nicht gewertet! 1

mi

zum Modul CBM-1 (Instrumentelle Methoden 1)

B i o c he

Klausur

Name, Vorname: ……………………………

NO 2

1.

a) Sie möchten feststellen, ob die beiden Elemente O und P einer Gruppe zueinander konjugiert sind. Formulieren Sie die zu prüfende Bedingung. Was ist weiter für die Gültigkeit der Formulierung vorauszusetzen? (1 Punkt)

b) Die ganzen Zahlen bilden bezüglich der Addition eine Gruppe. Wieviele und welche Elemente der Gruppe sind mit dem Element 1 und welche mit dem Element –1 konjugiert? Warum? (1 Punkt)

(2)

FR

C h e m ie

2

NO

B i o c he

e n ce Sc i

NO 2

Li fe (1 Punkt)

b) Stellen Sie die Multiplikationstafel der Gruppe auf. Wie lautet das inverse Element zu 2? Warum ist es das inverse Element? (2 Punkte)

(3)

2

e

a) Wie lauten die Elemente 1, 2, … der Gruppe, die durch eine achtzählige Symmetrieachse erzeugt wird, so dass gilt: n: Drehung um (n-1)x45° ? Wie werden die Symmetrieoperationen jeweils symbolisiert?

mi

2.

a) Bilde eine Darstellung 3. Grades der Gruppe C 3v, welche die irreduzible Darstellung 2 und die irreduzible Darstellung 3 enthält. (2 Punkte)

1 :

E = (1), C3 = (1), C32 = (1), V = (1), ’V = (1), ’’V = (1)

2 :

E = (1), C3 = (1), C32 = (1), V = (-1), ’V = (-1), ’’V = (-1) 3    1  23  1  1 0 2 ,  , C32 =  2 E =   , C3 =  32  3  1   12  0 1   2  2 2  3 3  1 1     1 0  2 2   , ’’V =  2 V =   , ’V =  2 3  3  1  12   0 1 2  2  2

FR

Ch e mie

2

Li fe (1 Punkt)

(3)

e

b) Ist diese Darstellung der Gruppe selbst eine Gruppe? Warum?

3

2

B i o c he

e n ce Sc i

NO

mi

3 :

NO

3.

Definieren Sie, was eine dreizählige Drehachse ist und demonstrieren Sie dies am Beispiel des Methans. (2)

FR

C he mie

2

NO

S ci

m

ie

Li fe 4

2

Bio che

en ce

NO

4.

In den folgenden Abbildungen sehen Sie die vier Stereoisomere der Weinsäure.

1

COOH 2 H * OH HO 3 * H 4

COOH HO * H H * OH

COOH H * OH H * OH

COOH HO * H HO * H

COOH

COOH

COOH

COOH

A

B

C

D

a) Welches Paar von Verbindungen (A/B, C/D) bildet ein Enantiomerenpaar und welches nicht? b) Was kennzeichnet ein Enantiomerenpaar? c) Warum ist eines der beiden Paare keine Enantiomerenpaar und wie nennt man diese Art Verbindungen? d) Was für eine Art Stereoisomere sind das linke und das rechte Paar zueinander? e) Wie unterscheiden sich Enantiomere im Hinblick auf ihre optische Aktivität? (5)

FR

Ch e m ie

2

NO

B io che

en c e S ci

NO 2

ie

L if e 5

m

5.

Wie unterscheiden sich die gestaffelte und die ekliptische Konformation des Ethans in Struktur und Energie? Zeichnen Sie die Newman-Projektionen und ein Energieprofil. (4)

FR

Ch e m ie

2 2 NO

m

ie

L if e 6

Bi och e

en ce S ci

NO

6.

c

FR

Ch e mie

2

NO 2

e n ce Sc i

Li fe Was versteht man in der Kristallographie unter den Begriffen a) F-Zentrierung, b) Kristallform, c) Habitus? (3)

7

B i o c he

8.

ie m

b

Die Darstellung zeigt ein orthorhombisches Translationsgitter als Projektion auf die b,c-Ebene. In dem Translationsgitter sind Netzebenen eingezeichnet, die parallel zur kristallographischen a-Achse (Blickrichtung) verlaufen. Bestimmen Sie die Miller’schen Indices der Netzebenenschar. (1)

NO

7.

9.

Wir betrachten die Ebenengruppe p2mg (rechteckiges Kristallsystem). Dazu Ch e m ie ist unten eine Elementarzelle mit dem Symmetriegerüst gezeigt. Das FR Symmetriegerüst umfasst eine Drehachse 2 (0,0), eine Spiegelebene m (1/4, y) und eine Gleitspiegelebene g (x, 0). 2

e

L if e

8

mi

e nc e Sc i

NO

a

b

B i o c he

Bestimmen Sie für einen Punkt in allgemeiner Lage x,y alle symmetrieäquivalenten Punkte, die innerhalb der Elementarzelle liegen, und zwar sowohl durch Angabe der transformierten Koordinaten als auch durch Eintragung der Punkte in die Darstellung der Elementarzelle. (4)

NO 2

Die Kristallstruktur von Nioboxid (NbO) kann mit den folgenden kristallographischen Daten und Atomkoordinaten beschrieben werden: Kristallsystem: Raumgruppe: Gitterkonstante:

Atom

Lage

Nb O

3c 3d

kubisch Pm3m a = 4.21 Å

0, ½, ½ ½, 0, 0

Koordinaten (für die Basis) ½, 0, ½ 0, ½, 0

½, ½, 0 0, 0, ½

a) Zeichnen Sie eine Elementarzelle der Kristallstruktur, entweder als Projektion auf die a,b-Ebene oder als dreidimensionale Darstellung. b) Bestimmen Sie die Koordinationszahl und das Koordinationspolyeder eines Nb-Atoms. (3)

FR

Ch e m ie

2

NO

B i o c he

e n ce Sc i

NO 2

e

Lif e 9

mi

10.

11.

a) Wie ist die Wellenzahl definiert? b) Wie nennt man den Wellenzahlenbereich...