Lehrbuch der physikalischen Chemie:
Gespeichert in:
| 1. Verfasser: | |
|---|---|
| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Weinheim
Wiley-VCH
2004
|
| Ausgabe: | 5., vollst. überarb. und aktualisierte Aufl. |
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | XXX, 1072 S. Ill., graph. Darst. |
| ISBN: | 3527310665 |
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Inhaltsverzeichnis
Liste der verwendeten Symbole XXIII
Einführung XXVII
1 Einführung in die physikalisch chemischen Betrachtungs¬
weisen, Grundbegriffe und Arbeitstechniken 1
1.1 Einführung in die chemische Thermodynamik 2
1.1.1 Zustand 2
1.1.2 System und Umgebung 2
1.1.3 Phase 3
1.1.4 Gleichgewicht 4
1.1.5 Arbeit 5
1.1.6 Temperatur Nullter Hauptsatz der Thermodynamik 7
1.1.7 Wärmeaustausch und Wärmekapazität 10
1.1.8 Isotherme und adiabatische Prozesse 11
1.1.9 Intensive und extensive Größen 11
1.1.10 Die thermische Zustandsgieichung des idealen Gases 13
1.1.11 Mischungen idealer Gase, Partialdruck und Molenbruch 22
1.1.12 Der Erste Hauptsatz der Thermodynamik und die kalorische
Zustandsgieichung 23
1.1.13 Die partiellen Ableitungen von U und H nach 7", die molaren
Wärmekapazitäten 27
1.1.14 Die partiellen Ableitungen von U und H nach c, die Reaktionsenergie
und die Reaktionsenthalpie 33
1.1.15 DerHeßsche Satz 41
1.1.16 Die Standard Bildungsenthalpien 42
1.1.17 Die Umsetzung von Wärme und Arbeit bei Volumenänderungen 44
1.1.18 Der Carnotsche Kreisprozeß 55
1.1.19 Der Zweite Hauptsatz der Thermodynamik und die Entropie 59
1.1.20 Die Entropie 69
1.1.21 Kernpunkte des Abschnitts 1.1 75
1.1.22 Rechenbeispiele zu Abschnitt 1.1 76
1.1.23 Literatur zu Abschnitt 1.1 79
Lehrbuch der Physikalischen Chemie. 5. Auflage. G. Wedler
Copyright © 2004 WILEY VCH Verlag GmbH Co. KGaA, Weinheim
ISBN: 3 527 31066 5
X Inhaltsverzeichnis
1.2 Einführung in die kinetische Gastheorie 80
1.2.1 Das Modell des idealen Gases 80
1.2.2 Kinetische Energie und Temperatur 82
1.2.3 Die molare Wärmekapazität der Gase 84
1.2.4 Kernpunkte des Abschnitts 1.2 88
1.2.5 Rechenbeispiele zu Abschnitt 1.2 88
1.2.6 Literatur zu Abschnitt 1.2 89
1.3 Einführung in die statistische Thermodynamik 89
1.3.1 Wahrscheinlichkeitsrechnung und Verteilungsfunktion 90
1.3.2 Die Boltzmann Statistik 93
1.3.3 Innere Energie und Zustandssumme 97
1.3.4 Spezielle Aussagen des Boltzmannschen e Satzes 98
1.3.5 Die Entropie in der statistischen Betrachtungsweise 99
1.3.6 Kernpunkte des Abschnitts 1.3 102
1.3.7 Rechenbeispiele zu Abschnitt 1.3 102
1.4 Einführung in die Quantentheorie 104
1.4.1 Hinweise auf den Aufbau der Atome aus Atomkern und Elektronenhülle . . 104
1.4.2 Bestimmung der Ladung des Elektrons 106
1.4.3 Bestimmung der Masse des Elektrons 107
1.4.4 Die Wellennatur des Elektrons 108
1.4.5 Die Eigenschaften des Lichtes 111
1.4.6 Der Dualismus Welle Partikel 119
1.4.7 Nachweis niedriger Energieniveaus in Gasen 126
1.4.8 Die Spektrallinien der Atome 127
1.4.9 Das Bohrsche Modell des Wasserstoffatoms 130
1.4.10 Die Schrödinger Gleichung 134
1.4.11 Die Behandlung eines freien Teilchens 140
1.4.12 Die Behandlung eines Teilchens im eindimensionalen Kasten 143
1.4.13 Die Behandlung eines Teilchens im dreidimensionalen Kasten 147
1.4.14 Die Behandlung eines Teilchens im Potentialtopf 151
1.4.15 Die Behandlung der Durchtunnelung eines Potentialwalls 159
1.4.16 Kernpunkte des Abschnitts 1.4 163
1.4.17 Rechenbeispiele zu Abschnitt 1.4 163
1.4.18 Literatur zu Abschnitt 1.4 165
7.5 Einführung in die chemische Kinetik 166
1.5.1 Einführung neuer Begriffe 166
1.5.2 Reaktionen erster Ordnung 168
1.5.3 Reaktionen zweiter Ordnung 171
1.5.4 Reaktionen dritter Ordnung 173
1.5.5 Reaktionen nullter Ordnung 174
1.5.6 Die Bestimmung der Reaktionsordnung 175
1.5.7 Unvollständig verlaufende Reaktionen 179
1.5.8 Folge und Parallelreaktionen 180
1.5.9 Die Temperaturabhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit 182
Inhaltsverzeichnis XI
1.5.10 Kernpunkte des Abschnitts 1.5 184
1.5.11 Rechenbeispiele zu Abschnitt 1.5 184
1.5.12 Literatur zu Abschnitt 1.5 187
1.6 Einführung in die Elektrochemie 187
1.6.1 Grundbegriffe der Elektrochemie 188
1.6.2 Die Wanderung von Ionen im elektrischen Feld und die elektrische Leit¬
fähigkeit 197
1.6.3 Die molare Leitfähigkeit eines Elektrolyten und eines Ions 201
1.6.4 Die Konzentrationsabhängigkeit der Leitfähigkeit und der molaren Leit¬
fähigkeit 202
1.6.5 Elektrische Beweglichkeiten, molare Leitfähigkeiten der Ionen und Über¬
führungszahlen 206
1.6.6 Die Hydratation der Ionen 212
1.6.7 Die Temperatur und Lösungsmittelabhängigkeit der molaren Ionengrenz
leitfähigkeit 215
1.6.8 Schwache Elektrolyte 216
1.6.9 Starke Elektrolyte, die Debye Hückel Onsager Theorie 218
Modell der Elektrolytlösung 219
Quantitative Behandlung der interionischen Wechselwirkung 220
Berechnung des Leitfähigkeitskoeffizienten fA 225
1.6.10 Anwendungen der Leitfähigkeitsmessungen 227
1.6.11 Kernpunkte des Abschnitts 1.6 228
1.6.12 Rechenbeispiele zu Abschnitt 1.6 229
1.6.13 Literatur zu Abschnitt 1.6 230
2 Chemische Thermodynamik 231
2.1 Das reale Verhalten der Materie 232
2.1.1 Die thermische Zustandsgieichung des realen Gases 232
2.1.2 Das Zweiphasengebiet 240
2.1.3 Der kritische Punkt 243
2.1.4 Das Theorem der übereinstimmenden Zustände 247
2.1.5 Die thermische Zustandsgieichung kondensierter Stoffe 248
2.1.6 Der Joule Thomson Effekt 248
2.1.7 Kernpunkte des Abschnitts 2.1 252
2.1.8 Rechenbeispiele zu Abschnitt 2.1 252
2.2 Mischphasen 253
2.2.1 Thermodynamische Größen von Mischphasen, partielle molare Größen. . . . 254
2.2.2 Die Gibbs Duhemsche Gleichung 259
2.2.3 Kalorische Effekte bei der Herstellung realer Mischphasen 262
2.2.4 Mischungsentropie 267
2.2.5 Kernpunkte des Abschnitts 2.2 269
2.2.6 Rechenbeispiele zu Abschnitt 2.2 270
2.3 Die Grundgleichungen der Thermodynamik 271
XII Inhaltsverzeichnis
2.3.1 Einführung der Freien Energie und der Freien Enthalpie 272
2.3.2 Die charakteristischen Funktionen 276
2.3.3 Die Gibbsschen Fundamentalgleichungen 281
2.3.4 Das chemische Potential 283
2.3.5 Temperatur und Druckabhängigkeit des chemischen Potentials 285
2.3.6 Abhängigkeit des chemischen Potentials in Mischphasen vom Molenbruch . 288
2.3.7 Mischungseffekte in idealen Mischphasen 290
2.3.8 Kernpunkte des Abschnitts 2.3 292
2.3.9 Rechenbeispiele zu Abschnitt 2.3 293
2.4 Der Dritte Hauptsatz der Thermodynamik 294
2.4.1 Das Theorem von Nernst 294
2.4.2 Ermittlung absoluter Entropien 296
2.4.3 Kernpunkte des Abschnitts 2.4 298
2.4.4 Rechenbeispiele zu Abschnitt 2.4 298
2.5 Phasengleichgewichte 299
2.5.1 Allgemeine Betrachtungen 300
2.5.2 Die Gibbssche Phasenregel 301
2.5.3 Phasengleichgewichte in Einkomponentensystemen 303
2.5.4 Phasengleichgewichte in Zweikomponentensystemen zwischen einer
Mischphase und einer reinen Phase 309
Die Dampfdruckerniedrigung (Raoultsches Gesetz) 309
Siedepunktserhöhung und Gefrierpunktserniedrigung 313
Osmotischer Druck 318
Beeinflussung des Dampfdrucks kondensierter Stoffe durch Fremdgase. . . . 322
Löslichkeit von Gasen 324
Löslichkeit fester Stoffe 327
2.5.5 Aktivität und Aktivitätskoeffizient 329
Normierung der Aktivitätskoeffizienten 330
Experimentelle Bestimmung von Aktivitätskoeffizienten 336
Gegenseitige Umrechnung der Aktivitätskoeffizienten einer binären Mischung
oder Lösung 340
Berechnung von Aktivitätskoeffizienten nach der Debye Hückelschen
Theorie 341
2.5.6 Phasengleichgewichte in Zweistoffsystemen zwischen Flüssigkeit und
Dampf 345
Dampfdruckdiagramme 346
Siedediagramme 352
Gleichgewichtsdiagramme 357
2.5.7 Schmelzdiagramme binärer Systeme 362
Schmelzdiagramme bei lückenloser Mischkristallbildung 362
Schmelzdiagramme mit partieller Mischungslücke 364
Schmelzdiagramm ohne Mischkristallbildung 365
Schmelzdiagramm mit Dystektikum 366
Thermische Analyse 367
2.5.8 Ternäre Systeme 368
Inhaltsverzeichnis XIII
2.5.9 Kernpunkte des Abschnitts 2.5 370
2.5.10 Rechenbeispiele zu Abschnitt 2.5 371
2.6 Das chemische Gleichgewicht 372
2.6.1 Allgemeine Betrachtungen 373
2.6.2 Standardreaktion, Restreaktion und Gleichgewichtskonstante 374
Homogene Gasgleichgewichte 380
Homogene Lösungsgleichgewichte 382
Heterogene Gleichgewichte 383
2.6.3 Die Temperaturabhängigkeit der Gleichgewichtskonstanten 386
2.6.4 Die Druckabhängigkeit der Gleichgewichtskonstanten 389
2.6.5 Experimentelle Ermittlung der Gleichgewichtskonstanten 391
2.6.6 Berechnung von Gleichgewichtskonstanten 395
Berechnung von K über Freie Standard Bildungsenthalpien 396
Berechnungen von K über eine exakte Integration der van't Hoffschen
Gleichung 397
Berechnung von K über die Gibbs Helmholtzsche Gleichung 399
2.6.7 Anwendungen des Massenwirkungsgesetzes 403
Berechnung der Ausbeute 403
Berechnung der Druckabhängigkeit des Dissoziationsgrades 406
Berechnung der Zersetzungsgleichgewichte von Hydraten 406
2.6.8 Kernpunkte des Abschnitts 2.6 408
2.6.9 Rechenbeispiele zu Abschnitt 2.6 409
2.6.10 Literatur zu den Abschnitten 1.1 und 2.1 bis 2.6 411
2.7 Grenzflächengleichgewichte 411
2.7.1 Allgemeine Betrachtungen 412
2.7.2 Die Oberflächenspannung 413
Benetzung 419
Dampfdruck kleiner Teilchen 420
2.7.3 Thermodynamik der Grenzflächen in Mehrstoffsystemen 421
2.7.4 Zweidimensionale Oberflächenfilme 425
2.7.5 Adsorption an Festkörperoberflächen 428
2.7.6 Die Chromatographie 434
2.7.7 Die elektrischen Doppelschichten 435
2.7.8 Die Elektrokapillarität 440
2.7.9 Kolloide 443
Einteilung der Kolloide 443
Bildung von Kolloiden 443
Lyosole und ihre Stabilität 444
2.7.10 Kernpunkte des Abschnitts 2.7 446
2.7.11 Rechenbeispiele zu Abschnitt 2.7 446
2.8 Elektrochemische Thermodynamik 448
2.8.1 Die Thermodynamik und die reversiblen Zellspannungen 449
2.8.2 Definition der elektrischen Potentiale und des elektrochemischen Potentials 453
XIV Inhaltsverzeichnis
2.8.3 Das Zustandekommen der elektrischen Potentialdifferenz einer
galvanischen Zelle, Elektrodenpotentiale und deren Messung 458
2.8.4 Die verschiedenen Typen von Halbzellen 462
Metallionenelektroden 462
Gaselektroden 463
Elektroden zweiter Art 465
Redoxelektroden 468
2.8.5 Konventionen über die Darstellung einer galvanischen Zelle und das
Vorzeichen elektrischer Potentialdifferenzen 469
2.8.6 Elektrodenpotentiale 472
2.8.7 Das Flüssigkeits oder Diffusionspotential 475
2.8.8 Verschiedene Typen von galvanischen Zellen 478
Chemische Zellen 478
Konzentrationszellen 480
2.8.9 Anwendungen von Potentialmessungen 485
Ermittlung von Standard Elektrodenpotentialen 485
Bestimmung von Freien Standard Reaktionsenthalpien, Standard Reaktions¬
entropien, Standard Reaktionsenthalpien und Gleichgewichtskonstanten . . . 487
Bestimmung des Löslichkeitsproduktes eines schwerlöslichen Salzes 487
Elektrometrische pHa Bestimmung 488
Potentiometrische Titration 490
2.8.10 Kernpunkte des Abschnitts 2.8 492
2.8.11 Rechenbeispiele zu Abschnitt 2.8 493
2.8.12 Literatur zu Abschnitt 2.8 494
3 Aufbau der Materie 495
3.1 Quantenmechanische Behandlung einfacher Systeme 496
3.1.1 Behandlung des starren Rotators 496
Starrer Rotator mit raumfester Achse 498
Starrer Rotator mit raumfreier Achse 501
3.1.2 Behandlung des harmonischen Oszillators 505
Klassische Behandlung 505
Quantenmechanische Behandlung 508
3.1.3 Behandlung des Wasserstoffatoms 514
Separation der Variablen 515
Die Kugelflächenfunktion 516
Die radiale Schrödinger Gleichung 517
Die Eigenfunktionen des Wasserstoffatoms 519
Graphische Darstellung der Eigenfunktionen 528
Graphische Darstellung des Quadrats der Eigenfunktionen 531
Radiale Wahrscheinlichkeitsverteilung 533
3.1.4 Drehimpuls, Bahndrehimpuls, Spin, Gesamtdrehimpuls und Quantenzahlen. 535
Der Drehimpuls 536
Der Bahndrehimpuls 540
Der Elektronenspin 545
Inhaltsverzeichnis XV
Der Gesamtdrehimpuls 547
3.1.5 Kernpunkte des Abschnitts 3.1 549
3.1.6 Rechenbeispiele zu Abschnitt 3.1 550
3.1.7 Literatur zu den Abschnitten 1.4 und 3.2 552
3.2 Wechselwirkung zwischen Strahlung und Atomen Atomauflyau und
Periodensystem 552
3.2.1 Die Spektren der im engeren Sinne wasserstoffähnlichen Teilchen 554
3.2.2 Die optischen Spektren der Alkalimetalle 556
3.2.3 Die optischen Spektren der Mehrelektronenatome 560
3.2.4 Die Röntgenspektren 562
3.2.5 Das Auger Spektrum 567
3.2.6 Die quantenmechanische Behandlung von Mehrelektronenatomen 570
3.2.7 Pauli Prinzip, Hundsche Regeln und Aufbauprinzip 571
3.2.8 Kernpunkte des Abschnitts 3.2 573
3.2.9 Rechenbeispiele zu Abschnitt 3.2 574
3.2.10 Literatur zu Abschnitt 3.2 574
3.3 Materie im elektrischen und im magnetischen Feld 575
3.3.1 Das Verhalten der Materie im elektrischen Feld. Dielektrizitätskonstante
und elektrische Polarisation 576
Die verschiedenen Arten der Polarisation 579
Induziertes Dipolmoment und Polarisierbarkeit 581
Die Orientierungspolarisation 583
Trennung der verschiedenen Polarisationsarten 586
3.3.2 Das Verhalten der Materie im magnetischen Feld. Definitionen 588
Diamagnetismus 591
Paramagnetismus 592
Ferromagnetismus, Antiferromagnetismus und Ferrimagnetismus 593
Messung und numerische Werte der magnetischen Suszeptibilität 595
3.3.3 Kernpunkte des Abschnitts 3.3 597
3.3.4 Rechenbeispiele zu Abschnitt 3.3 597
3.3.5 Literatur zu Abschnitt 3.3 598
3.4 Wechselwirkung zwischen Strahlung und Molekülen 598
3.4.1 Das Lambert Beersche Gesetz 600
3.4.2 Quantenmechanische Behandlung der Absorption 601
3.4.3 Das Rotationsspektrum 611
3.4.4 Das Schwingungsspektrum 613
3.4.5 Das Rotations Schwingungsspektrum 619
3.4.6 Das Raman Spektrum 623
3.4.7 Die Elektronen Bandenspektren 628
3.4.8 Emission aus elektronisch angeregten Zuständen 634
Fluoreszenz 634
Phosphoreszenz 635
Laser 636
3.4.9 Photoelektronen Spektroskopie 639
XVI Inhaltsverzeichnis
3.4.10 Die magnetische Resonanz 642
Kernresonanz Spektroskopie 648
Elektronenspinresonanz Spektroskopie 653
3.4.11 Die Mößbauer Spektroskopie 655
3.4.12 Kernpunkte des Abschnitts 3.4 658
3.4.13 Rechenbeispiele zu Abschnitt 3.4 659
3.4.14 Literatur zu Abschnitt 3.4 660
3.5 Die chemische Bindung 661
3.5.1 Die ionische Bindung 662
3.5.2 Die kovalente Bindung 666
Born Oppenheimer Näherung 667
Linearkombination von Atomorbitalen 668
Die Variationsmethode 669
Die Valenzstruktur Methode 675
Das Wasserstoff Molekül ion 676
Zweiatomige homonukleare Moleküle 679
Zweiatomige heteronukleare Moleküle 683
3.5.3 Die metallische Bindung 683
3.5.4 Die van der Waalssche Bindung 686
3.5.5 Kernpunkte des Abschnitts 3.5 688
3.5.6 Rechenbeispiele zu Abschnitt 3.5 689
3.5.7 Literatur zu Abschnitt 3.5 689
3.6 Molekülsymmetrie und Struktur 690
3.6.1 Die Symmetrie von Molekülen 690
Symmetrieachsen 691
Symmetrieebenen 693
Inversion, Identität und Drehspiegelung 694
3.6.2 Dipolmoment und optische Aktivität 696
Permanentes Dipolmoment 696
Chiralität 697
3.6.3 Symmetrie der Molekülorbitale 698
Charaktertafeln 698
H2O als Beispiel für ein gewinkeltes dreiatomiges Molekül 699
Hypothetisches, lineares Wassermolekül 702
Walsh Diagramme 703
Lokalisierte und delokalisierte Molekülorbitale 704
Hybridisierung 705
3.6.4 Struktur von Festkörpern 706
Edelgaskristalle 706
Ionische Festkörper 706
Kovalente Festkörper 707
Metallische Festkörper 707
Festkörper mit Wasserstoffbrückenbindung 708
3.6.5 Struktur von Flüssigkeiten 709
3.6.6 Struktur von flüssigen Kristallen 709
Inhaltsverzeichnis XVII
3.6.7 Kernpunkte des Abschnitts 3.6 711
3.6.8 Aufgaben zu Abschnitt 3.6 711
3.6.9 Literatur zu Abschnitt 3.6 711
4 Die statistische Theorie der Materie 713
4.1 Die klassische Statistik und die Quantenstatistiken 714
4.1.1 Die verschiedenen Statistiken 714
4.1.2 Der Impulsraum, der Phasenraum und die Zustandsdichte 715
4.1.3 Allgemeines zur Aufstellung der Verteilungsfunktionen 720
4.1.4 Die Böse Einstein Statistik 721
4.1.5 Die Fermi Dirac Statistik 727
4.1.6 Die Boltzmann Statistik 729
4.1.7 Vergleich der Statistiken 733
4.1.8 Kernpunkte des Abschnitts 4.1 734
4.1.9 Rechenbeispiele zu Abschnitt 4.1 735
4.2 Statistische Thermodynamik 736
4.2.1 Die Zustandssumme und die thermodynamischen Funktionen 736
4.2.2 Molekülzustandssumme und Systemzustandssumme 742
4.2.3 Berechnung der Zustandssumme 744
Zustandssumme der Translation und molare Translationsenergie 745
Zustandssumme der Rotation eines zweiatomigen Moleküls und molare
Rotationsenergie 747
Zustandssumme der Schwingung eines harmonischen Oszillators und molare
Schwingungsenergie 749
Zustandssumme der Elektronenanregung 752
4.2.4 Berechnung der thermodynamischen Daten eines idealen einatomigen Gases
(ohne Elektronenanregung) 753
4.2.5 Thermodynamische Daten des idealen Kristalls 756
Die Einsteinsche Theorie 756
Die Debyesche Theorie 759
4.2.6 Das Elektronengas 765
4.2.7 Das Photonengas 775
4.2.8 Berechnung von Gleichgewichtskonstanten von Gasreaktionen 779
4.2.9 Kernpunkte des Abschnitts 4.2 783
4.2.10 Rechenbeispiele zu Abschnitt 4.2 784
4.3 Die kinetische Gastheorie 786
4.3.1 Maxwellsches Geschwindigkeits Verteilungsgesetz 786
4.3.2 Druck eines Gases auf die Gefäßwandungen 793
4.3.3 Zahl der Stöße auf die Wand 795
4.3.4 Der Gleichverteilungssatz der Energie 796
4.3.5 Kernpunkte des Abschnitts 4.3 800
4.3.6 Rechenbeispiele zu Abschnitt 4.3 800
4.3.7 Literatur zu Kapitel 4 810
XVIII Inhaltsverzeichnis
5 Transporterscheinungen 803
5.1 Die mittlere freie Weglänge der Gasmoleküle 804
5.2 Die Stoßzahlen der Gasmoleküle 812
5.3 Transporterscheinungen in Gasen 814
5.3.1 Die allgemeine Transportgleichung für Gase 814
5.3.2 Die Diffusion in Gasen 816
5.3.3 Die innere Reibung in Gasen 821
5.3.4 Die Wärmeleitfähigkeit in Gasen 823
5.3.5 Vergleich der Koeffizienten der Transportgrößen bei Gasen 824
5.4 Laminare Strömung in engen Röhren 826
5.5 Zusammenfassungen zu den Abschnitten 5.1 bis 5.4 829
5.5.1 Kernpunkte der Abschnitte 5.1 bis 5.4 829
5.5.2 Rechenbeispiele zu den Abschnitten 5.1 bis 5.4 830
5.5.3 Literatur zu den Abschnitten 5.1 bis 5.4 830
5.6 Die elektrische Leitfähigkeit in Festkörpern 831
5.6.1 Das Ohmsche Gesetz 831
5.6.2 Die elektrische und thermische Leitfähigkeit in Metallen 832
5.6.3 Die elektrische Leitfähigkeit von elektronischen Halbleitern 838
5.6.4 Die elektrische Leitfähigkeit von festen Ionenleitern 841
5.6.5 Kernpunkte des Abschnitts 5.6 843
5.6.6 Rechenbeispiele zu Abschnitt 5.6 843
5.6.7 Literatur zu Abschnitt 5.6 844
5.7 Die elektrokinetischen Erscheinungen 844
5.7.1 Die Elektroosmose 844
5.7.2 Das Strömungspotential 848
5.7.3 Die Elektrophorese 849
5.7.4 Kernpunkte des Abschnitts 5.7 849
5.7.5 Literatur zu Abschnitt 5.7 849
6 Kinetik 851
6.1 Die experimentellen Methoden und die Auswertung
kinetischer Messungen 852
6.1.1 Übersicht 853
6.1.2 Analysentechnik 854
6.1.3 Langsame Reaktionen 857
6.1.4 Schnelle Reaktionen 860
6.1.5 Molekularstrahltechnik 862
6.1.6 Kernpunkte des Abschnitts 6.1 863
6.1.7 Rechenbeispiele zu Abschnitt 6.1 863
Inhaltsverzeichnis XIX
6.2 Formale Kinetik komplizierterer Reaktionen 865
6.2.1 Mikroskopische Reversibilität 866
6.2.2 Chemische Relaxation 867
6.2.3 Folgereaktionen 868
6.2.4 Die Quasistationarität 871
6.2.5 Kernpunkte des Abschnitts 6.2 873
6.3 Reaktionsmechanismen 873
6.3.1 Der Lindemann Mechanismus 874
6.3.2 Reaktionen mit vorgelagertem Gleichgewicht 876
6.3.3 Kettenreaktionen ohne Verzweigung 878
Halogen/Wasserstoff Reaktionen 878
Pyrolytische Reaktionen 885
Erzeugung und Nachweis von Radikalen 885
6.3.4 Kettenreaktionen mit Verzweigung 886
6.3.5 Explosionen 887
6.3.6 Kernpunkte des Abschnitts 6.3 890
6.3.7 Rechenbeispiele zu den Abschnitten 6.2 und 6.3 890
6.4 Die Theorie der Kinetik 892
6.4.1 Die einfache Stoßtheorie 893
6.4.2 Die verfeinerte Stoßtheorie 896
Die Streuquerschnitte 897
Der Reaktionsquerschnitt 902
Die Geschwindigkeitskonstante 905
6.4.3 Die Theorie des aktivierten Komplexes 907
6.4.4 Kernpunkte des Abschnitts 6.4 915
6.4.5 Rechenbeispiele zu Abschnitt 6.4 915
6.5 Die Kinetik von Reaktionen in Lösung 916
6.5.1 Bimolekulare Reaktionen in Lösung 917
Diffusionskontrollierte Geschwindigkeit 918
Reaktionskontrollierte Geschwindigkeit 921
6.5.2 Anwendung der Theorie des aktivierten Komplexes auf Reaktionen
in Lösung 922
Einfluß des Lösungsmittels 922
Einfluß von Fremdelektrolyten 923
6.5.3 Kernpunkte des Abschnitts 6.5 925
6.5.4 Rechenbeispiele zu Abschnitt 6.5 926
6.6 Die Kinetik heterogener Reaktionen 926
6.6.1 Kinetik der Phasenbildung 927
6.6.2 Auflösungsvorgänge 929
6.6.3 Verzunderungs und Anlaufvorgänge 931
6.6.4 Kernpunkte des Abschnitts 6.6 932
6.6.5 Rechenbeispiele zu Abschnitt 6.6 932
XX Inhaltsverzeichnis
6.7 Die Katalyse 933
6.7.1 Allgemeines zu katalytischen Reaktionen 933
6.7.2 Homogene Katalyse 936
Redoxreaktionen in der Gasphase und in Lösung 936
Säure Base Katalyse 937
Autokatalyse 942
Enzymatische Katalyse 944
6.7.3 Heterogene Katalyse 946
Allgemeine Mechanismen der heterogenen Katalyse 948
Kinetik heterogener katalytischer Reaktionen 949
Der Zustand des Adsorbats 952
Spezielle Reaktionsmechanismen 954
Ammoniak Synthese 954
Fischer Tropsch Synthese 955
Kohlenmonoxid Oxidation 955
Oszillierende Kohlenmonoxid Oxidation 956
Veränderungen in der Katalysatoroberfläche 958
6.7.4 Kernpunkte des Abschnitts 6.7 958
6.7.5 Rechenbeispiele zu Abschnitt 6.7 959
6.7.6 Literatur zu den Abschnitten 6.1 bis 6.7 960
6.8 Die Kinetik von Elektrodenprozessen 960
6.8.1 Allgemeines zur Kinetik von Elektrodenreaktionen 961
6.8.2 Die Durchtrittsüberspannung 963
6.8.3 Die Diffusionsüberspannung 970
6.8.4 Weitere Arten der Überspannung 974
6.8.5 Die Zersetzungsspannung 975
6.8.6 Kernpunkte des Abschnitts 6.8 975
6.8.7 Rechenbeispiele zu Abschnitt 6.8 976
6.8.8 Literatur zu Abschnitt 6.8 976
7 Die Entwicklung der Physikalischen Chemie 977
Literatur 983
8 Mathematischer Anhang 985
A Stirlingsche Formel 985
B Determinanten 985
C Vektoren 986
D Operatoren, Darstellung des Laplace Operators in Polarkoordinaten. . . . 988
E Unbestimmte Ausdrücke, Regel von de l'Hospital 992
F Reihenentwicklung 992
G Bestimmung von Maxima und Minima 994
H Partialbruchzerlegung 997
I Lösung des Integrals j sin2xdjc 998
J Lösung des Integrals / sin^xdx 998
Inhaltsverzeichnis XXI
K Lösung der Integrale j Jtne~x" dx 999
b
L Lösung des Integrals / e;e~':/kT de 1001
o
M Lösung des Integrals j x3 (ex 1)"' dx 1002
o
d'ti/(x) i
N Lösungen der Differentialgleichung ~ + \c w(x) = 0 1003
dx
d~m(x) ,
O Lösung der Differentialgleichung \ ' k2 p(x) =0 1005
P Lösung der Poisson Boltzmann Gleichung 1005
Q Lösung der assoziierten Legendreschen Differentialgleichung 1006
R Lösung der Schrödinger Gleichung für den harmonischen Oszillator . 1014
S Lösung der radialen Wellenfunktion des Wasserstoffatoms 1020
T Orthogonalitätsbeziehung der Wellenfunktionen 1026
U Weiterführende Literatur zum Mathematischen Anhang 1027
9 Lösungen zu den Rechenbeispielen 1029
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