GATE Chemie Lehrplan

Abschnitte / Einheiten	Themen
Section A	Physical Chemistry
Einheit 1	Struktur
Einheit 2	Gleichgewicht
Einheit 3	Kinetik
Einheit 4	Oberflächen und Schnittstellen
Section B	Inorganic Chemistry
Einheit 1	Hauptgruppenelemente
Einheit 2	Übergangselemente
Einheit 3	Lanthaniden und Actiniden
Einheit 4	Metallorganika
Teil 5	Radioaktivität
Einheit 6	Bioanorganische Chemie
Einheit 7	Feststoffe
Einheit 8	Instrumentelle Analysemethoden
Section C	Organic Chemistry
Einheit 1	Stereochemie
Einheit 2	Reaktionsmechanismen
Einheit 3	Organische Synthese
Einheit 4	Perizyklische Reaktionen und Photochemie
Teil 5	Heterocyclische Verbindungen
Einheit 6	Biomoleküle
Einheit 7	Spektroskopie

Lehrplan

Section A: Physical Chemistry

Unit 1: Structure

Postulate der Quantenmechanik
Zeitabhängige und zeitunabhängige Schrödinger-Gleichungen
Geborene Interpretation
Partikel in einer Box
Harmonischer Oszillator
Starrer Rotor
Wasserstoffatom: Atomorbitale
Mehrelektronenatome: Orbitalnäherung
Variationstechniken und Störungstechniken erster Ordnung
Chemische Bindung: Valenzbindungstheorie und LCAO-MO-Theorie
Hybridorbitale
Anwendungen von LCAO-MOT auf H ₂₊ , H ₂ und andere homonukleare zweiatomige Moleküle, heteronukleare zweiatomige Moleküle wie HF, CO, NO und einfache delokalisierte π-Elektronensysteme
Huckel-Näherung und ihre Anwendung auf ringförmige π-Elektronensysteme
Symmetrieelemente und Operationen
Punktgruppen und Zeichentabellen
Ursprung der Auswahlregeln für die Rotations-, Schwingungs-, Elektronik- und Raman-Spektroskopie von zwei- und mehratomigen Molekülen
Einstein-Koeffizienten
Beziehung des Übergangsmomentintegrals zum molaren Extinktionskoeffizienten und zur Oszillatorstärke
Grundprinzipien der Kernspinresonanz: Kern-G-Faktor, chemische Verschiebung, Kernkopplung

Unit 2: Equilibrium

Gesetze der Thermodynamik
Standardzustände
Thermochemistry
Thermodynamische Funktionen und ihre Beziehungen -
- Gibbs-Helmholtz- und Maxwell-Beziehungen
- Van't Hoff-Gleichung
Kriterien der Spontanität und des Gleichgewichts
Absolute Entropie
Teilmolmengen
Thermodynamik des Mischens
Chemisches Potential
Flüchtigkeit, Aktivität und Aktivitätskoeffizienten
Chemische Gleichgewichte
Abhängigkeit der Gleichgewichtskonstante von Temperatur und Druck
Nicht ideale Lösungen
Ionenmobilität und Leitfähigkeit
Debye-Huckel-Grenzgesetz
Debye-Huckel-Onsager-Gleichung
Standardelektrodenpotentiale und elektrochemische Zellen
Potentiometrische und konduktometrische Titrationen
Phasenregel
Clausius-Clapeyron-Gleichung
Phasendiagramm von Einkomponentensystemen: CO ₂ , H ₂ O, S.
Zweikomponentensysteme -
- Flüssigkeits-Dampf-System
- Flüssig-Flüssig-System
- Fest-Flüssig-Systeme
Fraktionierte Destillation
Azeotrope und Eutektika
Statistische Thermodynamik -
- Mikrokanonische und kanonische Ensembles
- Boltzmann-Vertrieb
- Partitionsfunktionen
- Thermodynamische Eigenschaften

Unit 3: Kinetics

Übergangszustandstheorie -
- Augenringgleichung
- Thermodynamische Aspekte
Mögliche Energieoberflächen und klassische Flugbahnen
Elementare, parallele, gegensätzliche und aufeinanderfolgende Reaktionen
Steady-State-Approximation
Mechanismen komplexer Reaktionen
Unimolekulare Reaktionen
Kinetik der Polymerisation und Enzymkatalyse
Schnelle Reaktionskinetik: Relaxations- und Fließmethoden
Kinetik photochemischer und photophysikalischer Prozesse

Unit 4: Surfaces and Interfaces

Physisorption und Chemisorption
Langmuir-, Freundlich- und BET-Isothermen
Oberflächenkatalyse: Langmuir-Hinshelwood-Mechanismus
Oberflächenspannung, Viskosität
Self-assembly
Physikalische Chemie von Kolloiden, Mizellen und Makromolekülen

Section B: Inorganic Chemistry

Unit 1: Main Group Elements

Hydride, Halogenide, Oxide, Oxosäuren, Nitride, Sulfide - Formen und Reaktivität
Struktur und Bindung von Boranen, Carboranen, Silikonen, Silikaten, Bornitrid, Borazinen und Phosphazenen
Allotrope von Kohlenstoff
Chemie von Edelgasen, Pseudohalogenen und Interhalogenverbindungen
Säure-Base-Konzepte

Unit 2: Transition Elements

Koordinationschemie -
- Struktur und Isomerie
- Bindungstheorien (VBT, CFT und MOT)
Energieniveaudiagramme in verschiedenen Kristallfeldern, CFSE, Anwendungen von CFT, Jahn-Teller-Verzerrung
Elektronische Spektren von Übergangsmetallkomplexen -
- Spektroskopische Begriffssymbole
- Auswahlregeln
- Orgel-Diagramme
- Ladungstransferspektren
Magnetische Eigenschaften von Übergangsmetallkomplexen
Reaktionsmechanismen -
- Kinetische und thermodynamische Stabilität
- Substitutions- und Redoxreaktionen

Unit 3: Lanthanides and Actinides

Recovery
Periodische Eigenschaften
Spektreneigenschaften
Magnetische Eigenschaften

Unit 4: Organometallics

18-Elektronen-Regel
- metal-alkyl
- metal-carbonyl
- Metall-Olefin- und Metallcarben-Komplexe
- metallocenes
Fluxionalität in metallorganischen Komplexen
Arten von metallorganischen Reaktionen
Homogene Katalyse -
- Hydrogenation
- Hydroformylation
- Essigsäuresynthese
- Metathese und Olefinoxidation
Heterogene Katalyse -
- Fischer-Tropsch-Reaktion
- Ziegler-Natta-Polymerisation

Unit 5: Radioactivity

Zerfallsprozesse
Halbwertszeit radioaktiver Elemente
Spalt- und Fusionsprozesse

Unit 6: Bioinorganic Chemistry

Ionentransport (Na ⁺ und K ⁺ )
Sauerstoffbindung
Transport und Nutzung
Elektronentransferreaktionen
Stickstoff-Fixierung
Metalloenzyme mit -
- Magnesium
- Molybdenum
- Iron
- Cobalt
- Copper
- Zinc

Unit 7: Solids

Kristallsysteme und Gitter
Miller Flugzeuge
Kristallpackung
Kristalldefekte
Braggs Gesetz
Ionenkristalle
Strukturen von Verbindungen vom Typ AX, AX2, ABX3
Spinels
Bandentheorie
Metals
Semiconductors

Unit 8: Instrumental Methods of Analysis

UV-sichtbare Spektrophotometrie
NMR- und ESR-Spektroskopie
Massenspektrometer
Chromatographie einschließlich GC und HPLC
Elektroanalytische Methoden -
- Polarography
- Cyclovoltammetrie
- Ionenselektive Elektroden
Thermoanalytische Methoden

Section C: Organic Chemistry

Unit 1: Stereochemistry

Chiralität organischer Moleküle mit oder ohne chirale Zentren und Bestimmung ihrer absoluten Konfigurationen
Relative Stereochemie in Verbindungen mit mehr als einem stereogenen Zentrum
Homotope, enantiotope und diastereotope Atome, Gruppen und Gesichter
Stereoselektive und stereospezifische Synthese
Konformationsanalyse von acyclischen und cyclischen Verbindungen
Geometrische Isomerie
Konfigurations- und Konformationseffekte sowie Beteiligung benachbarter Gruppen auf Reaktivität und Selektivität / Spezifität

Unit 2: Reaction Mechanisms

Grundlegende mechanistische Konzepte -
- Kinetische versus thermodynamische Kontrolle
- Hammonds Postulat und Curtin-Hammett-Prinzip
Methoden zur Bestimmung von Reaktionsmechanismen durch Identifizierung von Produkten, Zwischenprodukten und Isotopenmarkierung
Nucleophile und elektrophile Substitutionsreaktionen (sowohl aromatisch als auch aliphatisch)
Additionsreaktionen an Kohlenstoff-Kohlenstoff- und Kohlenstoff-Heteroatom (N, O) -Doppelbindungen
Eliminierungsreaktionen
Reaktive Zwischenprodukte -
- Carbocations
- Carbanions
- Carbenes
- Nitrenes
- Arynes
- Freie Radikale
Molekulare Umlagerungen mit elektronenarmen Atomen

Unit 3: Organic Synthesis

Synthese, Reaktionen, Mechanismen und Selektivität unter Einbeziehung der folgenden Verbindungsklassen:
- Alkenes
- Alkynes
- Arenes
- Alcohols
- Phenols
- Aldehydes
- Ketones
- Carbonsäuren
- Esters
- Nitriles
- Halides
- Nitroverbindungen
- Amine und Amide
Verwendung von Reagenzien auf Mg-, Li-, Cu-, B-, Zn- und Si-Basis in der organischen Synthese
Bildung von Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen durch Kupplungsreaktionen - Heck, Suzuki, Stille und Sonogoshira
Konzepte der mehrstufigen Synthese -
- Retrosynthetische Analyse
- Strategische Trennungen
- Synthons und synthetische Äquivalente
Umpolung-Reaktivität - Formyl- und Acylanionenäquivalente
Selektivität in der organischen Synthese - Chemo-, Regio- und Stereoselektivität
Schutz und Entschützung funktioneller Gruppen
Konzepte der asymmetrischen Synthese - Auflösung (einschließlich enzymatischer), Desymmetrisierung und Verwendung chiraler Hilfsstoffe
Reaktionen zur Bildung von Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen durch Enolate (einschließlich Borenolate), Enamine und Silylenolether.
Michael Additionsreaktion
Stereoselektive Addition an C = O-Gruppen (Cram- und Felkin-Anh-Modelle)