Suchergebnis: Katalogdaten im Frühjahrssemester 2021
Chemieingenieurwissenschaften Bachelor | ||||||
Bachelor-Studium (Studienreglement 2018) | ||||||
2. Semester | ||||||
Obligatorische Fächer Basisprüfung | ||||||
Nummer | Titel | Typ | ECTS | Umfang | Dozierende | |
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529-0012-02L | Allgemeine Chemie II (AC) | O | 4 KP | 3V + 1U | J. Cvengros, H. Grützmacher | |
Kurzbeschreibung | 1) Allgemeine Definitionen 2) VSEPR Model 3) Qualitative Molekülorbitaldiagramme 4) Kugelpackungen, Metallstrukturen 5) Strukturen der Hauptgruppenhalbmetalle 6) Strukturen der Nichtmetalle 7) Darstellungen der Elemente 8) Reaktivität der Elemente 9) Ionische Verbindungen 10) Ionen in Lösung 11) Wasserstoffverbindungen 12) Halogenverbindungen 13) Sauerstoffverbindungen 14) Redoxchemie | |||||
Lernziel | Verständnis der grundlegenden Prinzipien der Strukturen, Eigenschaften und Reaktivitäten der Hauptgruppenelemente (Gruppen 1, 2 und 13 bis 18). | |||||
Inhalt | Die Vorlesung ist in 14 Teile gegliedert, in denen grundlegende Phänomene der Chemie der Hauptgruppenelemente diskutiert werden: 1) Einführung in die periodischen Eigenschaften und allgemeine Definitionen –2) VSEPR Modell –3) Qualitative Molekülorbitaldiagramme für einfache anorganische Molekülverbindungen –4) Dichteste Kugelpackungen und Strukturen der Metalle 5) Strukturen der Hauptgruppenhalbmetalle 6) Strukturen der Nichtmetalle 7) Darstellungen der Elemente 8) Reaktivität der Elemente– 9) Ionische Verbindungen 10) Ionen in Lösung 11) Wasserstoffverbindungen 12) Halogenverbindungeen –13) Sauerstoffverbindungen –14) Redoxchemie | |||||
Skript | Die Folien der Vorlesung sind auf dem Internet unter Link zugänglich. | |||||
Literatur | Der Vorlesungsstoff kann in folgendem Lehrbuch, das auch in Englisch erhältlich ist, nachgelesen werden: J. Huheey, E. Keiter, R. Keiter, Anorganische Chemie, Prinzipien von Struktur und Reaktivität, 3. Auflage, deGruyter, 2003. C.E.Housecroft, E.C.Constable, Chemistry, 4th edition, Pearson Prentice Hall, 2010. | |||||
Voraussetzungen / Besonderes | Grundlagen zum Verständnis dieser Vorlesung ist die Vorlesung Allgemeine Chemie 1. | |||||
529-0012-03L | Allgemeine Chemie II (OC) | O | 4 KP | 3V + 1U | P. Chen | |
Kurzbeschreibung | Klassifizierungen organischer Reaktionen, reaktive Zwischenprodukte: Radikale, Carbokationen, Carbanionen, Säuren und Basen, elektrophile aromatische Substitution, elektrophile Addition an Doppelbindungen, HSAB-Konzept, nukleophile Substitution an sp3-hybridiserten Zentren (SN1-/SN2-Reaktionen), nukleophile aromatische Substitutionen, Eliminierungen, Oxidationen, Reduktionen. | |||||
Lernziel | Verständnis der grundlegenden Reaktivitätsprinzipien und der Beziehung zwischen Struktur und Reaktivität. Kenntnis der wichtigsten Reaktionstypen und ausgewählter Stoffklassen. | |||||
Inhalt | Klassifizierungen organischer Reaktionen, reaktive Zwischenprodukte: Radikale, Carbokationen, Carbanionen, Säuren und Basen, elektrophile aromatische Substitution, elektrophile Addition an Doppelbindungen, HSAB-Konzept, nukleophile Substitution an sp3-hybridiserten Zentren (SN1-/SN2-Reaktionen), nukleophile aromatische Substitutionen, Eliminierungen, Oxidationen, Reduktionen. | |||||
Skript | als pdf bei Vorlesungsbeginn erhältlich | |||||
Literatur | [1] P. Sykes, "Reaktionsmechanismen der Organischen Chemie", VCH Verlagsgesellschaft, Weinheim 1988. [2] Carey/Sundberg, Advanced Organic Chemistry, Part A and B, 3rd ed., Plenum Press, New York, 1990/1991. Deutsch: Organische Chemie. [3] Vollhardt/Schore, Organic Chemistry, 2th ed., Freeman, New York, 1994 Deutsche Fassung: Organische Chemie 1995, Verlag Chemie, Wein¬heim, 1324 S. Dazu: N. Schore, Arbeitsbuch zu Vollhardt, Organische Chemie, 2. Aufl. Verlag Chemie, Weinheim, 1995, ca 400 S. [4] J. March, Advanced Organic Chemistry; Reactions, Mechanisms, and Structure, 5th ed., Wiley, New York, 1992. [5] Streitwieser/Heathcock, Organische Chemie, 2. Auflage, Verlag Chemie, Weinheim, 1994. [6] Streitwieser/Heathcock/Kosower, Introduction to Organic Chemistry, 4th ed., MacMillan Publishing Company, New York, 1992. [7] P. Y. Bruice, Organische Chemie, 5. Auflage, Pearson Verlag, 2007. | |||||
529-0012-01L | Physikalische Chemie I: Thermodynamik | O | 4 KP | 3V + 1U | A. Barnes | |
Kurzbeschreibung | Grundlagen der chemischen Thermodynamik: Entropie, Chemische Thermodynamik, Zustandsfunktionen, Hauptsätze der Thermodynamik, Zustandsumme, chemische Reaktionen, Reaktionsgrössen, Gleichgewichtsbedingungen, chemisches Potential, Standardbedingungen, ideale und reale Systeme und Gase, Phasengleichgewichte, kolligative Eigenschaften, mit Applikationen zu aktueller Forschung an der ETHZ. | |||||
Lernziel | Verständnis der Entropie und thermodynamischen Grundlagen. | |||||
Inhalt | Zustandsgrössen und Prozessgrössen, das totale Differential als mathematische Beschreibung von Zustandsänderungen. Modelle: Das ideale und das reale Gas. Die drei Hauptsätze der Thermodynamik: Empirische Temperatur und thermodynamische Temperaturskala, innere Energie, Enthalpie, Entropie, thermisches Gleichgewicht. Mischphasenthermodynamik: Das chemische Potential. Ideale Lösungen und Mischungen, reale Lösungen und Mischungen, Aktivität, kolligative Eigenschaften. Tabellierung thermodynamischer Standardgrössen. Reaktionsthermodynamik: Reaktionsgrössen und Gleichgewichtsbedingungen, Gleichgewichtskonstante und deren Druck- und Temperaturabhängigkeit. Phasengleichgewichte und Phasendiagramme. | |||||
Skript | Beachten Sie die Homepage zur Vorlesung. | |||||
Literatur | Beachten Sie die Homepage zur Vorlesung. | |||||
Voraussetzungen / Besonderes | Voraussetzungen: Allgemeine Chemie I, Grundlagen der Mathematik | |||||
402-0044-00L | Physik II | O | 4 KP | 3V + 1U | T. Esslinger | |
Kurzbeschreibung | Einführung in die Denk- und Arbeitsweise in der Physik unter Zuhilfenahme von Demonstrationsexperimenten: Elektrizität und Magnetismus, Licht, Einführung in die Moderne Physik. | |||||
Lernziel | Vermittlung der physikalischen Denk- und Arbeitsweise und Einführung in die Methoden in einer experimentellen Wissenschaft. Der Studenten/in soll lernen physikalische Fragestellungen im eigenen Wissenschaftsbereich zu identifizieren, zu kommunizieren und zu lösen. | |||||
Inhalt | Elektrizität und Magnetismus (elektrischer Strom, Magnetfelder, magnetische Induktion, Magnetismus der Materie, Maxwellsche Gleichungen) Optik (Licht, geometrische Optik, Interferenz und Beugung) Kurze Einführung in die Quantenphysik | |||||
Skript | Die Vorlesung richtet sich nach dem Lehrbuch "Physik" von Paul A. Tipler | |||||
Literatur | Paul A. Tipler and Gene Mosca Physik Springer Spektrum Verlag | |||||
401-0272-00L | Grundlagen der Mathematik I (Analysis B) | O | 3 KP | 2V + 1U | L. Kobel-Keller | |
Kurzbeschreibung | Grundlagen der mehrdimensionalen Analysis. Vertiefte Behandlung gewöhnlicher Differentialgleichungen als mathematische Modelle zur Beschreibung von Prozessen. Numerische, analytische und geometrische Aspekte von Differentialgleichungen. | |||||
Lernziel | Anwendungsorientierte Einführung in die mehrdimensionale Analysis. Einfache Modelle kennen und selber bilden und mathematisch analysieren können. Kenntnisse der grundlegenden Konzepte. | |||||
Inhalt | Grundlagen der mehrdimensionalen Analysis. Differentialgleichungen als mathematische Modelle zur Beschreibung von Prozessen. Numerische, analytische und geometrische Aspekte von Differentialgleichungen. | |||||
Literatur | - G. B. Thomas, M. D. Weir, J. Hass: Analysis 2, Lehr- und Übungsbuch, Pearson-Verlag - D. W. Jordan, P. Smith: Mathematische Methoden für die Praxis, Spektrum Akademischer Verlag - M. Akveld/R. Sperb: Analysis I, Analysis II (vdf) - L. Papula: Mathematik für Ingenieure und Naturwissenschaftler Bde 1,2,3. (Vieweg) Weitere Literatur wird in der Vorlesung bekanntgegeben. | |||||
401-0622-00L | Grundlagen der Mathematik II (Lineare Algebra und Statistik) | O | 3 KP | 2V + 1U | M. Auer | |
Kurzbeschreibung | Lineare Gleichungssysteme; Matrizenrechnung, Determinanten; Vektorräume, Norm- und Skalarprodukt; Lineare Abbildungen, Basistransformationen, Ausgleichsrechnung; Eigenwerte und Eigenvektoren. Zufall und Wahrscheinlichkeit, diskrete und stetige Verteilungsmodelle; Erwartungswert, Varianz, zentraler Grenzwertsatz, Parameterschätzung; Statistisches Testen; Vertrauensintervalle; Regressionsanalyse. | |||||
Lernziel | Kenntnisse in Mathematik sind eine wesentliche Voraussetzung für einen quantitativen, und insbesondere für einen computergestützten Zugang zu den Naturwissenschaften. In einem zweisemestrigen 11 Semesterwochenstunden umfassenden (Intensiv-)Kurs werden die wichtigsten mathematischen Grundlagen der Mathematik, nämlich ein- und mehrdimensionale Analysis, Lineare Algebra und Statistik, erarbeitet. | |||||
Inhalt | Lineare Gleichungssysteme, Matrizenrechnung, Lineare Abbildungen und Eigenwerte werden als Minimalprogramm der Linearen Algebra behandelt. Ueberbestimmte Gleichungssysteme und die Kleinste Quadrate Methode bilden die Brücke zu einer Einführung in die Statistik am Beispiel der Regression. Vorlesungshomepage: https://moodle-app2.let.ethz.ch/course/view.php?id=11841 | |||||
Skript | Für den Teil Lineare Algebra gibt es ein kurzes Skript, das die wichtigsten Begriffe und Resultate ohne Beispiele zusammenfasst. Für eine ausführlichere Darstellung wird auf das Buch von Nipp und Stoffer (siehe unten) verwiesen. Für den Teil Statistik steht ein detailliertes Skript zur Verfügung. Das Buch von Stahel ist als Ergänzung gedacht. | |||||
Literatur | Für Lineare Algebra: K. Nipp/D. Stoffer: "Lineare Algebra", vdf, 5. Auflage, 2002. Für Statistik: W. Stahel, "Statistische Datenanalyse", Vieweg, 5. Auflage, 2008. | |||||
Praktika | ||||||
Nummer | Titel | Typ | ECTS | Umfang | Dozierende | |
529-0230-00L | Anorganische und Organische Chemie I Elektronische Belegung nur möglich bis Semesterbeginn. | O | 8 KP | 12P | B. Morandi, J. W. Bode | |
Kurzbeschreibung | Praktikum in Anorganischer und Organischer Chemie I | |||||
Lernziel | Schulung in experimenteller Arbeitstechnik. Verständnis organisch-chemischer Reaktionen durch Experimente. | |||||
Inhalt | Teil I: (ca. 1. Semesterdrittel): Grundoperationen: Erlernen der wichtigsten Grundoperationen in der Reinigung, Trennung, Isolierung und Analytik organischer Verbindungen: Fraktionierende Destillation; Extraktive Trennverfahren; Chromatographie; Kristallisation; IR- (evtl. UV-, 1 H-NMR)-spektroskopische Verfahren zur Strukturermittlung. Teil II: (2. Semesterdrittel): Organisch-chemische Reaktionen: Herstellung organischer Präparate. Anfänglich ein-, später mehrstufige Synthesen. Präparate beinhalten breite Palette an klassischen und modernen Reaktionstypen. Teil III: (3. Semesterdrittel): Synthese eines chiralen, enantiomerenreinen Liganden fuer die asymmetrische Katalyse (zusammen mit AOCP II) | |||||
Literatur | - R. K. Müller, R. Keese: "Grundoperationen der präparativen organischen Chemie"; J. Leonard, B. Lygo, G. Procter: "Praxis der Organischen Chemie" (Übersetzung herausgegeben von G. Dyker), VCH, Weinheim, 1996, ISBN 3-527-29411-2. | |||||
Voraussetzungen / Besonderes | Voraussetzungen: - Praktikum Allgemeine Chemie (1. Semester, 529-0011-04/05) - Vorlesung Organische Chemie I (1. Semester, 529-0011-03) Schutzkonzept: https://chab.ethz.ch/studium/bachelor1.html | |||||
4. Semester | ||||||
Prüfungsblock I | ||||||
Nummer | Titel | Typ | ECTS | Umfang | Dozierende | |
529-0122-00L | Inorganic Chemistry II | O | 3 KP | 3G | M. Kovalenko, K. Kravchyk | |
Kurzbeschreibung | The lecture is based on Inorganic Chemistry I and addresses an enhanced understanding of the symmetry aspects of chemical bonding of molecules and translation polymers, i.e. crystal structures. | |||||
Lernziel | The lecture follows Inorganic Chemistry I and addresses an enhanced understanding of the symmetry aspects of chemical bonding of molecules and translation polymers. | |||||
Inhalt | Symmetry aspects of chemical bonding, point groups and representations for the deduction of molecular orbitals, energy assessment for molecules and solids, Sanderson formalism, derivation and understanding of band structures, densities of states, overlap populations, crystal symmetry, basic crystal structures and corresponding properties, visual representations of crystal structures. | |||||
Skript | see Moodle | |||||
Literatur | 1. I. Hargittai, M. Hargittai, "Symmetry through the Eyes of a Chemist", Plenum Press, 1995; 2. R. Hoffmann, "Solids and Surfaces", VCH 1988; 3. U. Müller, "Anorganische Strukturchemie", 6. Auflage, Vieweg + Teubner 2008 | |||||
Voraussetzungen / Besonderes | Requirements: Inorganic Chemistry I | |||||
529-0222-00L | Organic Chemistry II | O | 3 KP | 2V + 1U | B. Morandi | |
Kurzbeschreibung | This course builds on the material learned in Organic Chemistry I or Organic Chemistry II for Biology/Pharmacy Students. Topics include advanced concepts and mechanisms of organic reactions and introductions to pericyclic and organometallic reactions. The basics or retro- and forward synthesis are also introduced. | |||||
Lernziel | Goals of this course include a deeper understanding of basic organic reactions and mechanisms as well as advanced transformations. Reactive intermediates including carbenes and nitrenes are covered, along with methods for their generation and use in complex molecule synthesis. Frontier molecular orbital theory (FMO) is introduced and used to rationalize pericyclic reactions including Diels Alder reactions, cycloadditions, and rearrangements (Cope, Claisen). The basic concepts and key reactions of catalytic organometallic chemistry, which are key methods in modern organic synthesis, are introduced, with an emphasis on their catalytic cycles and elementary steps. All of these topics are combined in an overview of strategies for complex molecule synthesis, with specific examples from natural product derived molecules used as medicines. | |||||
Inhalt | Redox neutral reactions and rearrangements, advanced transformations of functional groups and reaction mechanisms, carbenes and nitrenes, frontier molecular orbital theory (FMO), cycloadditions and pericyclic reactions, introduction to organometallic chemistry and catalytic cross couplings, protecting groups, retrosynthetic analysis of complex organic molecules, planning and execution of multi-step reactions. | |||||
Skript | The lecture notes and additional documents including problem sets are available as PDF files online, without charge. Link: https://morandi.ethz.ch/education.html | |||||
Literatur | Clayden, Greeves, and Warren. Organic Chemistry, 2nd Edition. Oxford University Press, 2012. | |||||
529-0431-00L | Physikalische Chemie III: Molekulare Quantenmechanik | O | 4 KP | 4G | F. Merkt | |
Kurzbeschreibung | Postulate der Quantenmechanik, Operatorenalgebra, Schrödingergleichung, Zustandsfunktionen und Erwartungswerte, Matrixdarstellung von Operatoren, das Teilchen im Kasten, Tunnelprozess, harmonische Oszillator, molekulare Schwingungen, Drehimpuls und Spin, verallgemeinertes Pauli Prinzip, Störungstheorie, Variationsprinzip, elektronische Struktur von Atomen und Molekülen, Born-Oppenheimer Näherung. | |||||
Lernziel | Es handelt sich um eine erste Grundvorlesung in Quantenmechanik. Die Vorlesung beginnt mit einem Überblick über die grundlegenden Konzepte der Quantenmechanik und führt den mathematischen Formalismus ein. Im Folgenden werden die Postulate und Theoreme der Quantenmechanik im Kontext der experimentellen und rechnerischen Ermittlung von physikalischen Grössen diskutiert. Die Vorlesung vermittelt die notwendigen Werkzeuge für das Verständnis der elementaren Quantenphänomene in Atomen und Molekülen. | |||||
Inhalt | Postulate und Theoreme der Quantenmechanik: Operatorenalgebra, Schrödingergleichung, Zustandsfunktionen und Erwartungswerte. Lineare Bewegungen: Das freie Teilchen, das Teilchen im Kasten, quantenmechanisches Tunneln, der harmonische Oszillator und molekulare Schwingungen. Drehimpulse: Spin- und Bahnbewegungen, molekulare Rotationen. Elektronische Struktur von Atomen und Molekülen: Pauli-Prinzip, Drehimpulskopplung, Born-Oppenheimer Näherung. Grundlagen der Variations- und Störungtheorie. Behandlung grösserer Systeme (Festkörper, Nanostrukturen). | |||||
Skript | Ein Vorlesungsskript in Deutsch wird erhältlich sein. Das Skipt ersetzt allerdings NICHT persönliche Notizen und deckt nicht alle Aspekte der Vorlesung ab. | |||||
529-0058-00L | Analytische Chemie II | O | 3 KP | 3G | D. Günther, D. Bleiner, T. Bucheli, M.‑O. Ebert, G. Schwarz | |
Kurzbeschreibung | Vertiefung in den wichtigsten elementaranalytischen und spektroskopischen Methoden sowie ihrer Anwendung in der Praxis, aufbauend auf der Vorlesung Analytische Chemie I. Vorstellung der wichtigsten Trennmethoden. | |||||
Lernziel | Praxisnahe Anwendung und Vertiefung des spektroskopischen und elementaranalytischen Grundwissens der Vorlesung Analytische Chemie I. | |||||
Inhalt | Praxis des kombinierten Einsatzes spektroskopischer Methoden zur Strukturaufklärung und praktischer Einsatz elementaranalytischer Methoden. Komplexere NMR-Methoden: Aufnahmetechnik, analytisch-chemische Anwendungen von Austauschphänomenen, Doppelresonanz, Spin-Gitter-Relaxation, Kern-Overhauser-Effekt, analytisch-chemische Anwendungen der experimentellen 2D- und Multipuls-NMR-Spektroskopie, Verschiebungsreagenzien. Anwendung chromatographischer und elektrophoretischer Trennverfahren: Grundlagen, Arbeitstechnik, Beurteilung der Qualität eines Trennsystems, van-Deemter-Gleichung, Gaschromatographie, Flüssigchromatographie (HPLC, Ionenchromatographie, Gelpermeation, Packungsmaterialien, Gradientenelution, Retentionsindex), Elektrophorese, elektroosmotischer Fluss, Zonenelektrophorese, Kapillarelektrophorese, isoelektrische Fokussierung, Elektrochromatographie, 2D-Gelelektrophorese, SDS-PAGE, Field Flow Fractionation, Vertiefung in Atomabsorptions-Spektroskopie, Atomemissions-Spektroskopie und Röntgenfluoreszenz-Spektroskopie, ICP-OES, ICP-MS. | |||||
Skript | Ein Skript zur Vorlesung wird den Studierenden digital zur Verfügung gestellt. | |||||
Literatur | Literaturlisten werden in der Vorlesung verteilt. | |||||
Voraussetzungen / Besonderes | Übungen zur Spektreninterpretation und zu den Trennmethoden erfolgen im Rahmen der Vorlesung. Zusätzlich wird die Veranstaltung 529-0289-00 "Instrumentalanalyse organischer Verbindungen" (4. Semester) empfohlen. Voraussetzung: 529-0051-00 "Analytische Chemie I (3. Semester)" | |||||
529-0625-00L | Chemieingenieurwissenschaften | O | 3 KP | 3G | W. J. Stark | |
Kurzbeschreibung | Die Vorlesung Chemieingenieurwissenschaften vermittelt die Grundlagen zur Produktions- und Prozessplanung. Neben Reaktorenwahl, Reaktionsführung und Skalierung werden aktuelle Probleme grosstechnischer Prozesse und neue Syntheseverfahren behandelt. Heterogene Katalyse und Transport von Impuls, Masse und Energie verbindet den erarbeiteten Stoff mit der chemisch/biologischen Grundausbildung. | |||||
Lernziel | Die Vorlesung Chemie und Bio-Ingenieurwissenschaften im 4. Semester vermittelt Chemikern, Chemieingenieuren, Biochemikern und Biologen die Grundlagen zur Produktions- und Prozessplanung. Zuerst werden verschiedene Reaktoren, einzelne Prozess- und Verfahrensschritte sowie grosstechnische Aspekte von Chemikalien und Reagenzien eingeführt und anhand von aktuellen Produktionsbeispielen zusammengefügt. Betrachtungen im Bezug auf Materialverbrauch, Energiekosten und Nebenproduktbildung zeigen, wo modernes Engineering einen grossen Beitrag zur umweltfreundlichen Produktion leisten kann. In einem zweiten Teil werden chemische und biologische Vorgänge in Reaktoren, Zellen oder Lebewesen aus einer neuen Sichtweise behandelt. Transport von Impuls, Masse und Energie werden zusammen eingeführt und bilden eine Basis zum Verständnis von Strömungen, Diffusionsvorgängen und Wärmetransport. Mittels dimensionsloser Kennzahlen werden diese Transportvorgänge in die Planung der Produktion eingeführt und ein Ueberblick in die Grundoperationen der chemischen und biochemischen Industrie gegeben. Eine Einführung in heterogene Katalyse verbindet den erarbeiteten Stoff mit der chemisch/biologischen Basis und illustriert wie durch enges Zusammenspiel von Transport und Chemie/Biologie neue, sehr leistungsfähige Prozesse entwickelt werden können. | |||||
Inhalt | Elemente einer chemischen Umsetzung: Vorbereitung der Ausgangsstoffe, Reaktionsführung, Aufarbeitung/Rückführung, Produktreinigung; Kontinuierliche, halbkontinuierliche und diskontinuierliche Prozesse; Materialbilanzen: Chemische Reaktoren und Trennprozesse, zusammengesetzte und mehrstufige Systeme; Energiebilanzen: Chemische Reaktoren und Trennprozesse, Enthalpieänderungen, gekoppelte Material- und Energiebilanzen; Zusammengesetzte Reaktionen: Optimierung der Reaktorleistung, Ausbeute und Selektivität; Stofftransport und chemische Reaktion: Mischungseffekte in homogenen und heterogenen Systemen, Diffusion und Reaktion in porösen Materialien; Wärmeaustausch und chemische Reaktion: Adiabatische Reaktoren, optimale Betriebsweise bei exothermen und endothermen Gleichgewichtsreaktionen, thermischer Runaway, Reaktordimensionierung und Massstabvergrösserung (scale up). | |||||
Skript | Vorlesungsunterlagen können über die Homepage (www.fml.ethz.ch) bezogen werden. | |||||
Literatur | Literatur und Lehrbücher werden am Anfang der Vorlesung bekannt gegeben. | |||||
Praktika | ||||||
Nummer | Titel | Typ | ECTS | Umfang | Dozierende | |
529-0054-00L | Physikalische und Analytische Chemie | O | 10 KP | 15P | E. C. Meister, R. Zenobi, M.‑O. Ebert, K. Eyer, B. Hattendorf, Y. Yamakoshi | |
Kurzbeschreibung | Praktische Einführung in wichtige Methoden der physikalischen und analytischen Chemie. | |||||
Lernziel | Durchführung ausgewählter physikalisch-chemischer Experimente und Auswertung von Messdaten. Kenntnis der wichtigsten analytisch-chemischen Arbeitstechniken in der Praxis. Abfassen von Versuchsberichten. | |||||
Inhalt | Teil Physikalische Chemie: Kurze Rekapitulation der Statistik und Auswertung von Messdaten. Abfassen von Versuchsberichten im Hinblick auf das Publizieren von wissenschaftlichen Arbeiten. Grundlegende physikalisch-chemische Versuche (maximal 6 Versuche aus folgenden Themenkreisen): 1. Phasendiagramme (Siede- und Schmelzdiagramme, Kryoskopie); 2. Elektrochemie und Elektronik; 3. Quantenchemische Untersuchungen; 4. Kinetik; 5. Thermochemie; 6. Schallgeschwindigkeit in Gasen und Flüssigkeiten; 7. Oberflächenspannung. Teil Analytische Chemie: 1. Einführung in die Konzepte der Probennahme, Quantitative Elementanalytik und Spurenanalytik, atomspektroskopische Methoden, Vergleichsmessungen mit elektrochemischen Methoden; 2. Trennmethoden, deren Prinzipien und Optimierung: Vergleich der verschiedenen chromatographischen Methoden, Einfluss der stationären und mobilen Phasen, häufige Fehler/Artefakte, Flüssigchromatographie, Gaschromatographie (Injektionsmethoden). 3. Spektroskopische Methoden in der organischen Strukturaufklärung: Aufnahme von IR- und UV/VIS-Spektren, Aufnahmetechnik NMR. Integriert in das Praktikum sind obligatorische Spektrenübungen 529-0289-00 "Instrumentalanalyse organischer Verbindungen" als praktikums-begleitendes Seminar. | |||||
Skript | Versuchsanleitungen sind auf der Webseite erhältlich. | |||||
Literatur | Für PC-Teil: Erich Meister, "Grundpraktikum Physikalische Chemie: Theorie und Experimente", 2. Auflage, vdf Hochschul-Verlag an der ETH, Zürich, 2012. Als e-Book erhältlich. | |||||
Voraussetzungen / Besonderes | Voraussetzungen: 529-0011-04 "Allgemeine Chemie (Praktikum)" 529-0051-00 "Analytische Chemie I" (3. Semester) 529-0058-00 "Analytische Chemie II" (4. Semester) parallel zum Praktikum oder in einem früheren Semester abgeschlossen. Die Veranstaltung 529-0289-00L "Instumentalanalyse organischer Verbindungen" ist ein integraler Bestandteil dieses Praktikums. Schutzkonzept: https://chab.ethz.ch/studium/bachelor1.html | |||||
6. Semester | ||||||
Obligatorische Fächer | ||||||
Prüfungsblock IV | ||||||
Nummer | Titel | Typ | ECTS | Umfang | Dozierende | |
529-0192-00L | Industrial Chemistry Ersatz für 529-0502-00L Catalysis | O | 4 KP | 3G | J. A. van Bokhoven, M. Ranocchiari | |
Kurzbeschreibung | In der Vorlesung wird beschrieben, wie die wichtigsten Chemikalien und Zwischenprodukte sowohl aus chemischer Sicht als auch aus der Perspektive chemischer Technologie/Verfahrenstechnik hergestellt werden. Reaktionsmechanismen bis zum Reaktordesign werden abgedeckt. | |||||
Lernziel | Vermitteln der Grundlagen der Reaktionsmechanismen und Reaktordesign der wichtigsten Chemikalien und Zwischenprodukte. | |||||
Inhalt | Die allermeisten Zwischenprodukte und Chemikalien stammen aus Kohle, Öl oder Gas. Die Entwicklung dieser Prozesse über einen Zeitraum von mehr als hundert Jahren hat zu faszinierenden chemischen Prozessen geführt. In der Vorlesung wird beschrieben, wie die wichtigsten Chemikalien und Zwischenprodukte sowohl aus chemischer Sicht als auch aus der Perspektive chemischer Technologie/Verfahrenstechnik hergestellt werden. Reaktionsmechanismen bis zum Reaktordesign werden abgedeckt. | |||||
Skript | Zusätzliche Unterlagen werden auf der Webseite publiziert: http://www.vanbokhoven.ethz.ch/education.html | |||||
Literatur | Hans-Jürgen Arpe, Industrial Organic Chemistry, 5th Edition, Wyley-VCH, 2010 G. P. Chiusoli, P. M. Maitlis, Metal-catalysis in Industrial Organic Processes, RSC Publishing, 2008 | |||||
529-0633-00L | Heterogeneous Reaction Engineering | O | 4 KP | 3G | J. Pérez-Ramírez, C. Mondelli | |
Kurzbeschreibung | Heterogeneous Reaction Engineering equips students with tools essential for the optimal development of heterogeneous processes. Integrating concepts from chemical engineering and chemistry, students will be introduced to the fundamental principles of heterogeneous reactions and will develop the necessary skills for the selection and design of various types of idealized reactors. | |||||
Lernziel | At the end of the course the students will understand the basic principles of catalyzed and uncatalyzed heterogeneous reactions. They will know models to represent fluid-fluid and fluid-solid reactions; how to describe the kinetics of surface reactions; how to evaluate mass and heat transfer phenomena and account for their impact on catalyst effectiveness; the principle causes of catalyst deactivation; and reactor systems and protocols for catalyst testing. | |||||
Inhalt | The following components are covered: - Fluid-fluid and fluid-solid heterogeneous reactions. - Kinetics of surface reactions. - Mass and heat transport phenomena. - Catalyst effectiveness. - Catalyst deactivation. - Strategies for catalyst testing. These aspects are exemplified through modern examples. For each core topic, assignments are distributed, corrected, and discussed. The course also features an industrial lecture. | |||||
Skript | Script and booklet of exercises as well as links to the Zoom recordings of the lectures are available in the corresponding Moodle course. | |||||
Literatur | H. Scott Fogler: Elements of Chemical Reaction Engineering, Prentice Hall, New Jersey, 1992 O. Levenspiel: Chemical Reaction Engineering, 3rd edition, John Wiley & Sons, New Jersey, 1999 Further relevant sources are given during the course. | |||||
151-0926-00L | Separation Process Technology I | O | 4 KP | 3G | M. Mazzotti, A. Bardow | |
Kurzbeschreibung | Empirische Berechnungsmethoden, basierend auf dem Stoffaustausch und den Phasengleichgewichten von Gas/Flüssig- und Flüssig/Flüssig-Systemen mit idealer und nicht-idealer Thermodynamik. | |||||
Lernziel | Empirische Berechnungsmethoden, basierend auf dem Stoffaustausch und den Phasengleichgewichten von Gas/Flüssig- und Flüssig/Flüssig-Systemen mit idealer und nicht-idealer Thermodynamik. | |||||
Inhalt | Methoden zur nicht-empirischen Auslegung von Gleichgewichtstrennstufen idealer und nichtidealer Systeme, basierend auf Stoffübergangsphänomenen und dem Phasengleichgewicht. Die betrachteten Themen: Einführung in die Trennprozesstechnologie; Gas/Flüssig- und Flüssig/Flüssig-Phasengleichgewichte; Flash Verdampfung von Zwei- und Mehrstoffsystemen; Gleichgewichtsstufen und deren Kaskadenschaltungen; Gasabsorption und Strippingprozesse; Kontinuierliche Destillation: Auslegungsmethoden für Zwei- und Mehrstoffsysteme, Apparate für kontinuierliche Prozessführung, azeotrope Destillation, Apparate für Gas/Flüssig-Prozesse.; Flüssig/Flüssig-Extraktion. Die Vorlesung wird durch eine web-basierte interaktive Lernumgebung (HyperTVT) ergänzt. | |||||
Skript | Vorlesung Notizien | |||||
Literatur | Treybal "Mass-transfer operations" oder Seader/Henley "Separation process principles" oder Wankat "Equilibrium stage separations" oder Weiss/Militzer/Gramlich "Thermische Verfahrenstechnik" | |||||
Voraussetzungen / Besonderes | Voraussetzungen: Stoffaustausch Die Vorlesung wird durch eine web-basierte interaktive Lernumgebung (HyperTVT) ergänzt: http://www.spl.ethz.ch/ | |||||
Prüfungsblock V | ||||||
Nummer | Titel | Typ | ECTS | Umfang | Dozierende | |
529-0031-00L | Regelungstechnik | O | 3 KP | 3G | R. Grass | |
Kurzbeschreibung | Prinzip der Regelung. Modellierung dynamischer Systeme. Zustandsraumdarstellung, Linearisierung. Laplace Transformation, Systemantworten. Regelkreis - Idee der Rückführung. PID-Regler. Stabilität, Routh-Hurwitz Kriterium, Frequenzgang, Bode-Diagramm. Störgrössenaufschaltung, Kaskadenregelung. Mehrvariablensysteme. Anwendungsbeispiele für die Regelung von Reaktoren. | |||||
Lernziel | Vermittlung von fachübergreifenden Konzepten und Methoden zur mathematischen Beschreibung und Analyse von dynamischen Systemen. Konzept der Rückführung, Entwurf von Regelungen für Eingrössen- und Mehrgrössenstrecken. | |||||
Inhalt | Prozessautomatisierung. Prinzip der Regelung. Modellierung dynamischer Systeme - Beispiele. Zustandsraumdarstellung, Linearisierung, analytische/numerische Lösung. Laplace Transformation, Systemantworten für Systeme 1. und 2. Ordnung. Regelkreis - Idee der Rückführung. PID-Regler, Ziegler-Nichols Einstellung. Stabilität, Routh-Hurwitz Kriterium. Frequenzgang, Bode-Diagramm. Feedforward Compensation/Störgrössenaufschaltung, Kaskadenregelung. Mehrvariablensysteme (Uebertragungsmatrix, Zustandsraumdarstellung), Mehrschlaufenregelung, Problem der Kopplung, Relative Gain Array, Entkoppelungskompensator. Sensitivität auf Modellunsicherheit. Anwendungsbeispiele für die Regelung von Reaktoren und Destillationskolonnen. | |||||
Skript | Link Zugang zu Online-Content und Vorlesungsübertragung über RT-FS21.slack.com | |||||
Literatur | - "Feedback Control of Dynamical Systems", 4th Edition, by G.F. Franklin, J.D. Powell and A. Emami-Naeini; Prentice Hall, 2002. - "Process Dynamics & Control", by D.E. Seborg, T.F. Edgar and D.A. Mellichamp; Wiley 1989. - "Process Dynamics, Modelling & Control", by B.A. Ogunnaike and W.H. Ray; Oxford University Press 1994. | |||||
Voraussetzungen / Besonderes | Analysis II , Lineare Algebra. MATLAB wird zur Systemanalyse und Simulation eingesetzt. | |||||
151-0940-00L | Modelling and Mathematical Methods in Process and Chemical Engineering | O | 4 KP | 3G | M. Mazzotti | |
Kurzbeschreibung | Einführung in die Modellierungstechniken und mathematischen Methoden für nichtnumerische Lösungen von Gleichungen in der chemischen Verfahrenstechnik. | |||||
Lernziel | Einführung in die Modellierungstechniken und mathematischen Methoden für nichtnumerische Lösungen von Gleichungen in der chemischen Verfahrenstechnik. | |||||
Inhalt | Formulierung und Bearbeitung von mathematischen Modellen, Auswertung und Präsentation von Resultaten, Matrizen und deren Anwendung, Nichtlineare, gewöhnliche Differentialgl. erster Ordnung u. Stabilitätstheorem, Partielle Differenzialgleichungen erster Ordnung, Einführung in die Störungstheorie, Fallstudien: Mehrdeutigkeiten und Stabilität eines kontinuierlichen Rührkessels; Rückstandskurvendiagramme für einfache Destillation; Dynamik von Chromatographiekolonnen; Kinetik und Dynamik von oszillierenden Reaktionen. | |||||
Skript | kein Skript | |||||
Literatur | A. Varma, M. Morbidelli, "Mathematical methods in chemical engineering," Oxford University Press (1997) H.K. Rhee, R. Aris, N.R. Amundson, "First-order partial differential equations. Vol. 1," Dover Publications, New York (1986) R. Aris, "Mathematical modeling: A chemical engineer’s perspective," Academic Press, San Diego (1999) | |||||
529-0580-00L | Sicherheit, Umweltaspekte und Risikomanagement | O | 4 KP | 3G | S. Kiesewetter, K. Timmel | |
Kurzbeschreibung | Überblick über den Einfluss betrieblicher / prozess- und produktbezogener Aktivitäten auf die Umwelt und den Menschen, über erforderliche Risikoabschätzungen und Sicherheitsvorkehrungen sowie Hinweise auf die Schweizer Gesetzgebung (Umwelt/Arbeitssicherheit) | |||||
Lernziel | Grundverständnis für die Auswirkungen betrieblicher Tätigkeiten auf Mensch und Umwelt; Schärfung des Bewusstseins für Risiken und Sicherheitsbelange | |||||
Inhalt | Risikoanalysen – wozu braucht es eine Risikoanalyse? Kennenlernen der Hilfsmittel zur Erarbeitung einer Risikoanalyse, Besprechung konkreter Beispiele; Hinweise zu weiteren Hilfsmitteln; Hinweise gesetzliche Grundlagen , Bereiche Umwelt und Arbeitssicherheit. Aufbau einer Sicherheitsorganisation in einem Unternehmen, an einer Hochschule. | |||||
Skript | Wird bei der ersten Vorlesung zur Verfügung gestellt. | |||||
Literatur | Ergänzungsliteratur wird im Skript angegeben. | |||||
Voraussetzungen / Besonderes | Im Rahmen der Vorlesung wird eine Gruppenarbeit im Sinne eines Leistungselementes durchgeführt, die benotet wird. Die Schlussnote setzt sich wie folgt zusammen: Gruppenarbeit (Gewichtung 30%) und schriftlicher Prüfung (70%) | |||||
Praktika und Fallstudien | ||||||
Nummer | Titel | Typ | ECTS | Umfang | Dozierende | |
529-0549-02L | Case Studies in Process Design II | O | 3 KP | 3A | G. Guillén Gosálbez | |
Kurzbeschreibung | Ausgehend von Teil I der Fallstudie werden für zentrale Reaktions- und Aufarbeitungsschritte vertiefte Modellierungen durchgeführt. Dabei werden Betriebsparameter optimiert, Apparate dimensioniert, Material- und Energiebilanzen erstellt, und Sensitivitäten untersucht. Besonderes Gewicht wird auf das frühzeitige Erkennen von Problemen und Optimierungsmöglichkeiten gelegt. | |||||
Lernziel | - Anwendung des Stoffes aus den Vorlesungen - Modellierung von Einheitsoperationen - Problemzentriertes Vorgehen (Anwendung verschiedener Methoden auf den selben Gegenstand) - Projektarbeit (Planung, Teamarbeit) - Berichterstattung und Vortragstechnik | |||||
Inhalt | Ausgehend von einer vorgegebenen Prozessvariante (vgl. Teil I) werden in der Fallstudie Teil II für zentrale Reaktions- und Aufarbeitungsschritte vertiefte Modellierungen durchgeführt. Dabei werden Betriebsparameter bestimmt, Verfahrensweisen evaluiert und optimiert, Apparate dimensioniert, Material- und Energiebilanzen erstellt, und die Sensitivität hinsichtlich der wichtigsten Parameter untersucht. Besonderes Gewicht wird auf das frühzeitige Erkennen von Problemen und Optimierungsmöglichkeiten hinsichtlich Produktqualität, Produktivität, Ökonomie sowie Umweltschutz und Sicherheit gelegt. Die gewonnenen Erkenntnisse werden dann im dritten Teil der Fallstudie im Rahmen des Gesamtprozesses weiter untersucht. |
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