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Einführendes Lehr- und Übungsbuch für Studierende der Chemie im Bachelorstudiengang.

 

 

 

 

Vielen Studienanfängern der Chemie macht vor allem die Physikalische Chemie große Probleme. Dass Chemie nicht nur in Labors stattfindet, sondern sich auch mit mathematischen und physikalischen Formulierungen beschäftigt, stellt die Studierenden vor große Herausforderungen.

Diesen Schwierigkeiten begegnet das vorliegende Buch, indem es schrittweise und verständlich in alle Teilgebiete der Physikalischen Chemie einführt. Es ist vorlesungsbegleitend für Studierende in den ersten beiden Semestern sowohl im Hauptfach als auch Nebenfach Chemie geeignet.

 

 

 

 

Aus dem Inhalt:

Vorbemerkung V // 1 Warum Quantentheorie? 1 / 1.1 Klassische Physik 1 / 1.2 Strahlung eines schwarzen Körpers 2 / 1.3 Wärmekapazitäten fester Körper 5 / 1.4 Photoelektrischer Effekt 7 / 1.5 Das Doppelspaltexperiment 8 / 1.6 Compton Beugung 10 / 1.7 Welle Teilchen Dualismus 11 / 1.8 Spektren 11 / 1.9 Aufgaben mit Antworten 12 / 1.10 Aufgaben 14 // 2 Basis der Quantentheorie 16 / 2.1 Die zeitabhängige Schrödinger Gleichung / 2.2 Die zeitunabhängige Schrödinger Gleichung / 2.3 Die Wellenfunktion 20 / 2.4 Heisenberg's Unschärferelation 22 / 2.5 Aufgaben mit Antworten 23 / 2.6 Aufgaben 25 // 3 Operatoren und Quantentheorie 26 / 3.1 Operatoren 26 / 3.2 Erwartungswert 28 / 3.3 Beispiel 29 / 3.4 Eigenwerte and Eigenfunktionen 30 / 3.5 Hermitesche Operatoren 31 / 3.6 Kommutierende Operatoren 33 / 3.7 Die Postulate der Quantentheorie 35 / 3.8 Orts und Impulsdarstellung 37 / 3.9 Messwerte 38 / 3.10 Aufgaben mit Antworten 41 / 3.11 Aufgaben 44 // 4 Teilchen im Kasten 46 / 4.1 Die Schrödinger Gleichung und ihre Lösungen / 4.2 Zeitabhängige Lösungen 48 / 4.3 Erwartungswerte 49 / Vollständiger Satz 51 / Kinetische Energie 53 / Impulsdarstellung 54 / Experimentelle Realisierungen: Konjugierte Moleküle 55 / Experimentelle Realisierungen: Ketten aus Metallatomen 59 / Ein Modell chemischer Bindungen 61 / Mehrere Teilchen 63 / Mehrere Dimensionen 63 / Aufgaben mit Antworten 66 / Aufgaben 70 // 5 Mehr oder weniger freie Teilchen 72 / Freies Teilchen in einer Dimension 72 / Stufen 74 / Tunneleffekt 77 / Rastertunnelmikroskop 82 / Chemische Reaktionen 83 / Aufgaben mit Antworten 84 / Aufgaben 88 // 6 Schwingungen 89 / Energie molekularer Systeme 89 / Schwingungen eines Moleküls 90 / Harmonischer Oszillator 91 / Impulsdarstellung 95 / Morse Oszillator 95 / Bezug zum Experiment 97 / Aufgaben mit Antworten 98 / Aufgaben 103 // 7 Rotationen 104 / Drehimpuls und Trägheitsmoment 104 / 2D Rotor 106 / 3D Rotor 110 / Addition von Drehimpulsen 118 / Spin des Elektrons 120 / Bezug zum Experiment 123 / Aufgaben mit Antworten 126 / Aufgaben 127 // 8 Das Wasserstoffatom 129 / Experimentelle Befunde 129 / Bohr's Modell für das Wasserstoffatom 129 // für H 131 / H für e~ 133 / Andere zentralsymmetrische Systeme 142 / Drehimpuls 144 / Aufgaben mit Antworten 146 / Aufgaben 147 // 9 Grundlagen der genäherten Verfahren 148 / Das Problem 148 / Variationsprinzip 149 / Variationsverfahren ein Beispiel 151 / Variationsverfahren allgemein 152 / Rayleigh Ritz Variationsverfahren allgemein 153 / Rayleigh Ritz Variationsverfahren ein Beispiel 157 / Zeitunabhängige Störungstheorie 159 / Zeitabhängige Störungstheorie 160 / Aufgaben mit Antworten 162 / Aufgaben 171 // 10 Das Orbitalmodell 172 / Struktur und Orbitale 172 / Die Schrödinger Gleichung für ein Molekül 172 / Born Oppenheimer Näherung 175 / Ein Beispiel 177 / Spin Orbitale 179 / Hartree Näherung 180 / Hartree Fock Näherung 183 / RHF und UHF 188 / Orbitalbild ade? 190 / Hartree Fock Roothaan Verfahren 193 / Das Orbitalbild und Wechselwirkungen 194 / Aufgaben 195 // 11 Atome 197 / He 197 / Das Periodensystem 199 / Drehimpulse 201 / Spin Bahn Kopplung 205 / Kopplungen, Term Symbole und gute Quantenzahlen 207 / Über die räumliche Verteilung und die Energien der / Atomorbitale 210 / 11.7 Aufgaben mit Antworten 211 / 11.8 Aufgaben 212 // 12 Die kleinsten Moleküle 213 / 12.1 Das Problem 213 / 12.2 Das Hj Molekülion 214 / 12.3 HeH2+ 218 / 12.4 H2: das LCAO MO Bild 219 / 12.5 H2: das VB Bild 221 / 12.6 H2: Korrelation 221 / 12.7 H2: Energiebeiträge 224 / 12.8 Aufgaben 225 // 13 Andere zweiatomige Moleküle 227 / 13.1 Ein einfaches Modell für ein AB Molekül 227 / 13.2 He2 232 / 13.3 HeH 234 / 13.4 Weitere diatomige Moleküle 234 / 13.5 Aufgaben mit Antworten 243 / 13.6 Aufgaben 244 // 14 Größere Systeme: Methoden 246 / 14.1 Hartree Fock Roothaan 246 / 14.2 Basissätze 249 / 14.3 Semiempirische und ab initio Methoden 255 / 14.4 Hückel Theorie 255 / 14.5 Korrelation 259 / 14.6 CI und CC 262 / 14.7 MP 264 / 14.8 DFT 267 / 14.9 Kristalle 271 / 14.10 Elektronische Anregungen 275 / 14.11 Lösungsmitteleffekte 280 / 14.12 Makromoleküle und Enzyme 282 / 14.13 Elektromagnetische Felder 283 / 14.14 Experimentelle Meßgrößen 285 / 14.15 Aufgaben mit Antworten 286 / 14.16 Aufgaben 291 // 15 Größere Systeme: Anwendungen 293 / 15.1 Einleitung 293 / 15.2 Struktur 297 / 15.3 Schwingungen 300 / 15.4 Energien 304 / 15.5 Dipolmoment 311 / 15.6 Elektronendichten 314 / 15.7 Atomare Ladungen 316 / 15.8 Elektrostatisches Potential 318 / 15.9 Orbitale 319 / 15.10 Orbitalenergien 322 / 15.11 Aufgaben mit Antworten 324 / 15.12 Aufgaben 325 // 16 Mathematische Formeln 327 / 16.1 Trigonometrische Funktionen 327 / 16.2 Kugelkoordinaten 327 / 16.3 Laplace Operator 328 / 16.4 Integrale 328