Basiswissen physikalische Chemie:
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| Language: | German |
| Published: |
Wiesbaden
Teubner
2007
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| Edition: | 2., überarb. Aufl. |
| Series: | Teubner-Studienbücher : Chemie
Lehrbuch : Chemie |
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| Online Access: | Beschreibung für Leser Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis |
| Item Description: | Literaturverz. S. 351 - 354 |
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|---|---|
| adam_text | Inhaltsverzeichnis
Vorwort V
Liste der wichtigsten Symbole XI
1 Aggregatzustände 1
1.1 Ideale Gase 1
1.1.1 Das ideale Gasgesetz 1
1.1.2 Gasmischungen 4
1.1.3 Geschwindigkeiten von Gasteilchen 6
1.1.4 Effusion 11
1.1.5 Stöße zwischen Gasteilchen 12
1.1.6 Flüsse: Diffusion, Viskosität und Wärmeleitung 14
1.2 Reale Gase 22
1.2.1 Zwischenmolekulare Kräfte 23
1.2.2 Virial und VAN DER WAALS Gleichung 25
1.3 Flüssigkeiten 30
1.3.1 Niedermolekulare Flüssigkeiten 30
1.3.2 Flüssigkristalle 32
1.3.3 Lösungen von Makromolekülen 32
1.4 Kristalline Festkörper 37
2 Thermodynamik 41
2.1 Erster Hauptsatz der Thermodynamik 41
2.1.1 Begriffe und Definitionen 41
2.1.2 Formulierung des ersten Hauptsatzes 42
2.1.3 Innere Energie und Enthalpie 45
2.1.4 Wärmekapazitäten 47
2.1.5 Adiabatische Prozesse 48
2.1.6 Thermochemie 52
2.2 Zweiter Hauptsatz der Thermodynamik 57
2.2.1 Einführung der Größe Entropie 57
2.2.2 Eigenschaften der Entropie 60
2.2.3 GlBBS Energie und HELMHOLTZ Energie 65
2.3 Mischungen 70
2.3.1 Partielle molare Größen 70
2.3.2 Das chemische Potential 72
2.3.3 Mischungsgrößen 75
2.3.4 Exzessgrößen 76
2.3.5 Das RAOULTsche Gesetz 78
2.3.6 Das HENRYsche Gesetz 80
2.3.7 Kolligative Eigenschaften 83
2.4 Chemische Gleichgewichte 87
2.4.1 Gleichgewichtskonstanten 88
2.4.2 Temperatur und Druckabhängigkeit von Gleichgewichtskon¬
stanten 92
VIII Inhaltsverzeichnis
2.4.3 Ermittlung von Gleichgewichtskonstanten 94
2.5 Phasendiagramme 97
2.5.1 GlBBSsche Phasenregel 97
2.5.2 Einkomponentensysteme 98
2.5.3 Zweikomponentensysteme 101
2.5.4 Klassifikation von Phasenumwandlungen HO
3 Aufbau der Materie 113
3.1 Grenzen der klassischen Physik H3
3.2 Einführung in die Quantenmechanik 115
3.3 Mikroskopische Teilchen in Bewegung H8
3.3.1 Translation 118
3.3.2 Rotation i22
3.3.3 Schwingung 127
3.4 Atome 13°
3.4.1 Das Wasserstoffatom I31
3.4.2 Der Elektronenspin 136
3.4.3 Aufbau des Periodensystems der Elemente I3
3.4.4 Termsymbole für Atome I42
3.5 Moleküle 144
3.5.1 Die BORN OPPENHEIMER Näherung i44
3.5.2 Der LCAO Ansatz 145
3.5.3 Die chemische Bindung I47
3.5.4 Ab initio Molekülorbital Rechnungen **
3.5.5 Die HÜCKEL MO Methode 160
3.6 Photoelektronenspektroskopie
4 Statistische Thermodynamik 165
4.1 Isolierte Systeme l65
4.2 Geschlossene Systeme ^
4.2.1 Thermodynamische Größen geschlossener Systeme 1 °
4.3 Offene Systeme 172
4.3.1 Thermodynamische Größen offener Systeme 1
4.4 Anwendung: Ideale Gase *
4.4.1 Thermodynamische Größen idealer Gase x
4.5 Das Äquipartitionstheorem l
4.6 Anwendung: Wärmekapazitäten kristalliner Festkörper 1°
5 Oberflächenerscheinungen ^
5.1 Einleitung 191
5.2 Die Oberflächenspannung *
5.3 Gekrümmte Oberflächen 194
5.4 Benetzung fester Oberflächen
5.5 Thermodynamische Oberflächengrößen 198
5.6 Oberflächenerscheinungen von Mischungen
5.6.1 Oberflächenkonzentrationen
5.6.2 Der Spreitungsdruck von Oberflächenfilmen 20
Inhaltsverzeichnis IX
5.7 Gasadsorption an Festkörperoberflächen 206
5.7.1 Theorien der Gasadsorption 207
5.7.2 Isostere Adsorptionsenthalpie 209
6 Elektrochemie 211
6.1 Ionentransport in Elektrolytlösungen 211
6.1.1 Mikroskopische Beschreibung der Ionenwanderung im elektri¬
schen Feld 215
6.1.2 Diffusion in Elektrolytlösungen 218
6.1.3 FARADAY Gesetze (Coulombmeter) 220
6.1.4 Überführungszahlen 221
6.1.5 Leitfähigkeit schwacher Elektrolyte 225
6.2 Thermodynamische Eigenschaften von Ionen in Lösung 226
6.3 AktivitätskoefRzienten von Elektrolytlösungen 229
6.3.1 DEBYE HÜCKEL Theorie 231
6.4 Elektrochemische Thermodynamik 236
6.4.1 Die elektromotorische Kraft 236
6.4.2 Bestimmung von Standard Potentialen, Aktivitätskoeffizienten
und pH Werten 244
6.4.3 Diffusionspotentiale 250
6.4.4 Konzentrationsketten 250
6.5 Technisch wichtige Zellen (Galvanische Elemente) 254
6.6 Elektrolyse und Potentiale von Zellen unter Belastung 256
7 Reaktionskinetik 261
7.1 Grundbegriffe und Messmethoden 261
7.2 Einfache Geschwindigkeitsgesetze (Formalkinetik) 264
7.3 Bestimmung der Geschwindigkeitsgleichung 270
7.4 Temperaturabhängigkeit der Geschwindigkeitskonstanten 272
7.5 Komplexe Reaktionen 274
7.5.1 Reversible Reaktionen 275
7.5.2 Parallelreaktionen 1. Ordnung 277
7.5.3 Folgereaktionen 278
7.5.4 Kettenreaktionen 281
7.5.5 Explosionen 282
7.5.6 Enzymreaktionen 283
7.6 Theorien der Elementarreaktionen 285
7.6.1 Stoßtheorie bimolekularer Reaktionen 286
7.6.2 Theorie des Übergangszustandes 287
7.6.3 Katalysatoren 295
7.7 Reaktionen in Lösung 295
7.7.1 Reaktionen zwischen Ionen 298
7.8 Relaxationsverfahren 299
X Inhaltsverzeichnis
8 Molekülspektroskopie 301
8.1 Elektrische Eigenschaften der Materie 301
8.1.1 Messung von elektrischen Dipolmomenten 303
8.2 Prinzipien der Spektroskopie 306
8.3 Reine Rotationsspektren 310
8.3.1 Der unstarre lineare Rotator 313
8.4 Schwingungsspektroskopie 313
8.4.1 Rotations Schwingungsspektren 314
8.4.2 Schwingungen mehratomiger Moleküle 318
8.5 RAMAN Spektroskopie 319
8.5.1 Rotations RAMAN Spektren 321
8.5.2 Schwingungs RAMAN Spektren 323
8.6 Elektronenschwingungsspektren von Molekülen 325
8.6.1 Elektronenschwingungsspektren in der Gasphase 326
8.6.2 Desaktivierung elektronisch angeregter Zustände 331
8.7 NMR Spektroskopie 333
8.7.1 Grundlagen 333
8.7.2 Die chemische Verschiebung 338
8.7.3 Spin Spin Wechselwirkung 342
8.7.4 Chemischer Austausch 345
8.8 Elektronen Spin Resonanz (ESR) 346
A Literaturauswahl 351
B SI Einheiten und abgeleitete Größen 355
C Naturkonstanten 357
|
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Inhaltsverzeichnis
Vorwort V
Liste der wichtigsten Symbole XI
1 Aggregatzustände 1
1.1 Ideale Gase 1
1.1.1 Das ideale Gasgesetz 1
1.1.2 Gasmischungen 4
1.1.3 Geschwindigkeiten von Gasteilchen 6
1.1.4 Effusion 11
1.1.5 Stöße zwischen Gasteilchen 12
1.1.6 Flüsse: Diffusion, Viskosität und Wärmeleitung 14
1.2 Reale Gase 22
1.2.1 Zwischenmolekulare Kräfte 23
1.2.2 Virial und VAN DER WAALS Gleichung 25
1.3 Flüssigkeiten 30
1.3.1 Niedermolekulare Flüssigkeiten 30
1.3.2 Flüssigkristalle 32
1.3.3 Lösungen von Makromolekülen 32
1.4 Kristalline Festkörper 37
2 Thermodynamik 41
2.1 Erster Hauptsatz der Thermodynamik 41
2.1.1 Begriffe und Definitionen 41
2.1.2 Formulierung des ersten Hauptsatzes 42
2.1.3 Innere Energie und Enthalpie 45
2.1.4 Wärmekapazitäten 47
2.1.5 Adiabatische Prozesse 48
2.1.6 Thermochemie 52
2.2 Zweiter Hauptsatz der Thermodynamik 57
2.2.1 Einführung der Größe Entropie 57
2.2.2 Eigenschaften der Entropie 60
2.2.3 GlBBS Energie und HELMHOLTZ Energie 65
2.3 Mischungen 70
2.3.1 Partielle molare Größen 70
2.3.2 Das chemische Potential 72
2.3.3 Mischungsgrößen 75
2.3.4 Exzessgrößen 76
2.3.5 Das RAOULTsche Gesetz 78
2.3.6 Das HENRYsche Gesetz 80
2.3.7 Kolligative Eigenschaften 83
2.4 Chemische Gleichgewichte 87
2.4.1 Gleichgewichtskonstanten 88
2.4.2 Temperatur und Druckabhängigkeit von Gleichgewichtskon¬
stanten 92
VIII Inhaltsverzeichnis
2.4.3 Ermittlung von Gleichgewichtskonstanten 94
2.5 Phasendiagramme 97
2.5.1 GlBBSsche Phasenregel 97
2.5.2 Einkomponentensysteme 98
2.5.3 Zweikomponentensysteme 101
2.5.4 Klassifikation von Phasenumwandlungen HO
3 Aufbau der Materie 113
3.1 Grenzen der klassischen Physik H3
3.2 Einführung in die Quantenmechanik 115
3.3 Mikroskopische Teilchen in Bewegung H8
3.3.1 Translation 118
3.3.2 Rotation i22
3.3.3 Schwingung 127
3.4 Atome 13°
3.4.1 Das Wasserstoffatom I31
3.4.2 Der Elektronenspin 136
3.4.3 Aufbau des Periodensystems der Elemente I3"
3.4.4 Termsymbole für Atome I42
3.5 Moleküle 144
3.5.1 Die BORN OPPENHEIMER Näherung i44
3.5.2 Der LCAO Ansatz 145
3.5.3 Die chemische Bindung I47
3.5.4 Ab initio Molekülorbital Rechnungen **"
3.5.5 Die HÜCKEL MO Methode 160
3.6 Photoelektronenspektroskopie
4 Statistische Thermodynamik 165
4.1 Isolierte Systeme l65
4.2 Geschlossene Systeme ^
4.2.1 Thermodynamische Größen geschlossener Systeme 1'°
4.3 Offene Systeme 172
4.3.1 Thermodynamische Größen offener Systeme 1
4.4 Anwendung: Ideale Gase *
4.4.1 Thermodynamische Größen idealer Gase x
4.5 Das Äquipartitionstheorem l
4.6 Anwendung: Wärmekapazitäten kristalliner Festkörper 1°
5 Oberflächenerscheinungen ^
5.1 Einleitung 191
5.2 Die Oberflächenspannung *
5.3 Gekrümmte Oberflächen 194
5.4 Benetzung fester Oberflächen
5.5 Thermodynamische Oberflächengrößen 198
5.6 Oberflächenerscheinungen von Mischungen
5.6.1 Oberflächenkonzentrationen
5.6.2 Der Spreitungsdruck von Oberflächenfilmen 20
Inhaltsverzeichnis IX
5.7 Gasadsorption an Festkörperoberflächen 206
5.7.1 Theorien der Gasadsorption 207
5.7.2 Isostere Adsorptionsenthalpie 209
6 Elektrochemie 211
6.1 Ionentransport in Elektrolytlösungen 211
6.1.1 Mikroskopische Beschreibung der Ionenwanderung im elektri¬
schen Feld 215
6.1.2 Diffusion in Elektrolytlösungen 218
6.1.3 FARADAY Gesetze (Coulombmeter) 220
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6.1.5 Leitfähigkeit schwacher Elektrolyte 225
6.2 Thermodynamische Eigenschaften von Ionen in Lösung 226
6.3 AktivitätskoefRzienten von Elektrolytlösungen 229
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6.4 Elektrochemische Thermodynamik 236
6.4.1 Die elektromotorische Kraft 236
6.4.2 Bestimmung von Standard Potentialen, Aktivitätskoeffizienten
und pH Werten 244
6.4.3 Diffusionspotentiale 250
6.4.4 Konzentrationsketten 250
6.5 Technisch wichtige Zellen (Galvanische Elemente) 254
6.6 Elektrolyse und Potentiale von Zellen unter Belastung 256
7 Reaktionskinetik 261
7.1 Grundbegriffe und Messmethoden 261
7.2 Einfache Geschwindigkeitsgesetze (Formalkinetik) 264
7.3 Bestimmung der Geschwindigkeitsgleichung 270
7.4 Temperaturabhängigkeit der Geschwindigkeitskonstanten 272
7.5 Komplexe Reaktionen 274
7.5.1 Reversible Reaktionen 275
7.5.2 Parallelreaktionen 1. Ordnung 277
7.5.3 Folgereaktionen 278
7.5.4 Kettenreaktionen 281
7.5.5 Explosionen 282
7.5.6 Enzymreaktionen 283
7.6 Theorien der Elementarreaktionen 285
7.6.1 Stoßtheorie bimolekularer Reaktionen 286
7.6.2 Theorie des Übergangszustandes 287
7.6.3 Katalysatoren 295
7.7 Reaktionen in Lösung 295
7.7.1 Reaktionen zwischen Ionen 298
7.8 Relaxationsverfahren 299
X Inhaltsverzeichnis
8 Molekülspektroskopie 301
8.1 Elektrische Eigenschaften der Materie 301
8.1.1 Messung von elektrischen Dipolmomenten 303
8.2 Prinzipien der Spektroskopie 306
8.3 Reine Rotationsspektren 310
8.3.1 Der unstarre lineare Rotator 313
8.4 Schwingungsspektroskopie 313
8.4.1 Rotations Schwingungsspektren 314
8.4.2 Schwingungen mehratomiger Moleküle 318
8.5 RAMAN Spektroskopie 319
8.5.1 Rotations RAMAN Spektren 321
8.5.2 Schwingungs RAMAN Spektren 323
8.6 Elektronenschwingungsspektren von Molekülen 325
8.6.1 Elektronenschwingungsspektren in der Gasphase 326
8.6.2 Desaktivierung elektronisch angeregter Zustände 331
8.7 NMR Spektroskopie 333
8.7.1 Grundlagen 333
8.7.2 Die chemische Verschiebung 338
8.7.3 Spin Spin Wechselwirkung 342
8.7.4 Chemischer Austausch 345
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