Physikalische Chemie wird von vielen Studierenden als schwer und trocken empfunden. Dieses Lehrbuch nach völlig neuem Konzept zeigt, dass das nicht stimmen muss. Anschaulich und leicht verständlich gelingt mit diesem Buch der Einstieg in ein spannendes Gebiet der Chemie. Viele Beispiele und Experimente verdeutlichen den Lehrstoff und vermitteln oft überraschende Einblicke.Die Zielgruppe: Studienanfänger mit Chemie im Haupt- und Nebenfach an Universitäten und Fachhochschulen. (Verlagstext)
/ AUS DEM INHALT: / / /
1 Einführung und erste Grundbegriffe 1
1.1 Stoffdynamik 1
1.2 Stoffe und Grundstoffe 3
1.3 Messung und Metrisierung 7
1.4 Stoffmenge 13
1.5 Gemisch, Gemenge und Zusammensetzungsgrößen 15
1.6 Zustand 17
1.7 Stoffumbildung 24
2 Energie 29
2.1 Zur Energie auf indirektem Wege 29
2.2 Direkte Metrisierung der Energie 30
2.3 Energieerhaltung 35
2.4 Energie einer gespannten Feder 36
2.5 Druck 38
2.6 Energie eines bewegten Körpers 40
2.7 Impuls 41
2.8 Energie eines gehobenen Körpers 43
3 Entropie und Temperatur 45
3.1 Vorüberlegung 45
3.2 Makroskopische Eigenschaften der Entropie 46
3.3 Molekularkinetische Deutung der Entropie 48
3.4 Entropieerhaltung und -erzeugung 50
3.5 Wirkungen wachsender Entropie 53
3.6 Entropieübertragung 56
3.7 Direkte Metrisierung der Entropie 59
3.8 Temperatur 62
3.9 Anwendungsbeispiele zur Entropie 65
3.10 Temperatur als "thermische Spannung" 71
3.11 Energie zur Erzeugung und zur Zufuhr von Entropie 72
3.12 Energie kalorimetrisch bestimmt 76
3.13 Wärmepumpen und Wärmemotoren 78
3.14 Entropieerzeugung in einem Entropiestrom 81
4 Chemisches Potenzial 85
4.1 Vorüberlegung 85
4.2 Grundmerkmale des chemischen Potenzials 87
4.3 Wettstreit der Stoffe 89
4.4 Bezugszustand und Werte des chemischen Potenzials 92
4.5 Vorzeichen des chemischen Potenzials 96
4.6 Anwendung in der Chemie und Begriff des Antriebs 99
4.7 Direkte Messung von Antrieben 109
4.8 Indirekte Metrisierung des chemischen Potenzials 114
5 Einfluss von Temperatur und Druck auf Stoffumbildungen 119
5.1 Einleitung 119
5.2 Temperaturabhängigkeit von chemischem Potenzial und Antrieb 119
5.3 Druckabhängigkeit von chemischem Potenzial und Antrieb 129
5.4 Gleichzeitige Temperatur-und Druckabhängigkeit 134
5.5 Verhalten von Gasen unter Druck 137
6 Massenwirkung und Konzentrationsabhängigkeit des chemischen Potenzials 141
6.1 Der Begriff der Massenwirkung 141
6.2 Konzentrationsabhängigkeit des chemischen Potenzials 142
6.3 Konzentrationsabhängigkeit des Antriebs 146
6.4 Das Massenwirkungsgesetz 152
6.5 Spezielle Fassungen der Massenwirkungsgleichung 157
6.6 Anwendungen des Massenwirkungsgesetzes 158
6.7 Potenzialdiagramme gelöster Stoffe 167
7 Konsequenzen der Massenwirkung: Säure-Base-Reaktionen 172
7.1 Einführung 172
7.2 DerSäure-Base-BegriffnachBR0NSTEDundLowRY 172
7.3 Das Protonenpotenzial 174
7.4 Pegelgleichung und Protonierungsgleichung 184
7.5 Säure-Base-Titrationen 188
7.6 Puffer 192
7.7 Säure-Base-Indikatoren 197
8 Begleiterscheinungen stofflicher Vorgänge 200
8.1 Vorüberlegung 200
8.2 Raumanspruch 200
8.3 Umsatzbedingte Volumenänderungen 207
8.4 Entropieanspruch 208
8.5 Umsatzbedingte Entropieänderungen 212
8.6 Energieumsätze bei Stoffumbildungen 214
8.7 Wärmeeffekte 217
8.8 Kalorimetrische Antriebsmessung 225
9 Querbeziehungen 228
9.1 Hauptgleichung 228
9.2 Mechanisch-thermische Querbeziehungen 233
9.3 Querbeziehungen für chemische Größen 236
9.4 Weitere Anwendungen im mechanisch-thermischen Bereich 243
10 Dünne Gase aus molekularkinetischer Sicht 248
10.1 Einleitung 248
10.2 Allgemeines Gasgesetz 248
10.3 Molekularkinetische Deutung des allgemeinen Gasgesetzes 252
10.4 Anregungsgleichung und Geschwindigkeitsverteilung 259
10.5 Barometrische Höhenformel und BOLTZMANN-Verteilung 268
11 Übergang zu dichteren Stoffen 270
11.1 DieVANDERWAALS-Gleichung 270
11.2 Kondensation 274
11.3 Die kritische Temperatur 277
11.4 Die Siededruckkurve (Dampfdruckkurve) 278
11.5 Das vollständige Zustandsdiagramm 282
12 Stoffausbreitung 288
12.1 Vorüberlegung 288
12.2 Diffusion 290
12.3 Mittelbare Massenwirkung 292
12.4 Osmose 295
12.5 Dampfdruckerniedrigung 300
12.6 Gefrierpunktserniedrigung und Siedepunktserhöhung 302
12.7 Kolligative Eigenschaften und Molmassenbestimmung 305
13 Gemische und Gemenge 308
13.1 Einführung 308
13.2 Chemisches Potenzial in Gemischen 310
13.3 Zusatzpotenzial 314
13.4 Chemisches Potenzial von Gemischen und Gemengen 315
13.5 Mischungsvorgänge 320
13.6 Weitere Phasenreaktionen 324
14 Zweistoffsysteme 326
14.1 Zweistoffzustandsdiagramme 326
14.2 Zustandsdiagramme flüssig-flüssig (Mischungsdiagramme) 327
14.3 Zustandsdiagramme fest-flüssig (Schmelzdiagramme) 330
14.4 Zustandsdiagramme flüssig-gasig (Dampfdruck- bzw. Siedediagramme) . . . . 337
15 Grenzflächenerscheinungen 348
15.1 Oberflächenspannung, Oberflächenenergie 348
15.2 Oberflächeneffekte 351
15.3 Adsorption an Flüssigkeitsoberflächen 356
15.4 Adsorption an Feststoffoberflächen 358
15.5 Anwendung der Adsorption 364
16 GrundzUge der Kinetik 365
16.1 Einführung 365
16.2 Umsatzgeschwindigkeit einer chemischen Reaktion 368
16.3 Geschwindigkeitsdichte 370
16.4 Messung der Geschwindigkeitsdichte 372
16.5 Geschwindigkeitsgesetze einstufiger Reaktionen 377
17 Zusammengesetzte Reaktionen 388
17.1 Einfuhrung 388
17.2 Gegenläufige Reaktionen 388
17.3 Parallel-oder Nebenreaktionen 392
17.4 Folgereaktionen 395
18 Theorie der Reaktionsgeschwindigkeit 400
18.1 Temperaturabhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit 400
18.2 Stoßtheorie 402
18.3 Theorie des Übergangszustandes 405
18.4 Molekulare Deutung des Übergangszustandes 410
19 Katalyse 414
19.1 Einführung 414
19.2 Wirkungsweise,eines Katalysators 416
19.3 Enzymkinetik ' 419
19.4 Heterogene Katalyse 426
20 Transporterscheinungen 430
20.1 Difrusionskontrollierte Reaktionen 430
20.2 Geschwindigkeit der Stoffausbreitung 431
20.3 Fließfähigkeit 439
20.4 Entropieleitung 443
20.5 Vergleichender Überblick 447
21 Elektrolytlösungen 450
21.1 Elektrolytische Dissoziation 450
21.2 Elektrisches Potenzial 454
21.3 Ionenwanderung 456
21.4 Leitfähigkeit von Elektrolytlösungen 460
21.5 Konzentrationsabhängigkeit der Leitfähigkeit 464
21.6 Überführungszahlen 469
22 Elektrodenreaktionen und Galvanispannungen 475
22.1 Galvanispannung und elektrochemisches Potenzial 475
22.2 Elektronenpotenzial in Metallen und Berührspannung 477
22.3 Galvanispannung zwischen Metall und Lösung 480
22.4 Redoxreaktionen 484
22.5 Galvanispannung von Halbzellen 487
22.6 Galvanispannung an Flüssigkeitsgrenzflächen 494
22.7 Galvanispannung an Membranen 496
23 Redoxpotenziale und galvanische Zellen 501
23.1 Messung von Redoxpotenzialen 501
23.2 Zellspannung 510
23.3 Technisch wichtige galvanische Elemente 515
Anhang 521
AI Mathematische Grundlagen 521
A2 Tabellen 534
Sachverzeichnis 549