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Lehr- und Übungsbuch für Studierende mit Haupt- und Nebenfach Chemie. Schwergewicht liegt auf der Vermittlung der zum Verständnis des Faches Physikalische Chemie notwendigen mathematischen und physikalischen Grundlagen.

 

 

 

Inhalt:

Vorbemerkung V // 1 Physikalische Chemie 1 / 1.1 Einleitung 1 / 1.2 Fundamentales zur Physikalischen Chemie 2 / 1.3 Gebiete der Physikalischen Chemie 4 / 1.4 Absolute Wahrheiten? 5 // 2 Grundbegriffe der Thermodynamik 6 / 2.1 Zustand 6 / 2.2 System und Umgebung 7 / 2.3 Phase 7 / 2.4 Gleichgewichte 8 / 2.5 Arbeit 9 / 2.6 Nullter Hauptsatz und Temperatur 10 / 2.7 Wärme 11 / 2.8 Wärmekapazität 12 / 2.9 Isotherme und adiabatische Prozesse 14 / 2.10 Intensive und extensive Größen 14 / 2.11 Aufgaben mit Antworten 15 / 2.12 Aufgaben 20 // 3 Ein bisschen praktische Mathematik I 21 / 3.1 Warum Mathe? 21 / 3.2 Ein Beispiel 23 / 3.3 Erwartete Vorkenntnisse 23 / 3.4 Differentiale und Integrale 24 / 3.5 Zahlen und Stellen 26 / 3.6 Einheiten 26 / 3.7 Algebra 27 / 3.8 Funktionsanalyse 28 / 3.9 Linearisierung 28 / 3.10 Differentialgleichungen 29 / 3.11 Summen und Reihen 32 / 3.12 Aufgaben mit Antworten 33 / 3.13 Aufgaben 38 // 4 Das ideale Gas 39 / 4.1 Experimentelle Befunde 39 / 4.2 Das Gesetz des idealen Gases 40 / 4.3 Zusammenhänge 41 / 4.4 Beispiel 1 43 / 4.5 Beispiel 2 43 / 4.6 Beispiel 3 45 / 4.7 Aufgaben mit Antworten 45 / 4.8 Aufgaben 46 // 5 Die zwei ‚Zus' 48 / 5.1 Zusammenhänge 48 / 5.2 Partielle Differentation 49 / 5.3 Zustandsfunktionen 52 / 5.4 Zusammenhänge und Zustandsfunktionen 55 / 5.5 Beispiel 1 57 / 5.6 Einige Formeln für die partiellen Differentialquotienten 57 / 5.7 Beispiel 2 59 / 5.8 Aufgaben mit Antworten 60 / 5.9 Aufgaben 63 // 6 Anwendungen und Grenzen vom Gesetz des idealen Gases 64 / 6.1 Einige Koeffizienten 64 / 6.2 Gesetz von Dalton 64 / 6.3 Anwendungen des idealen Gasgesetzes 66 / 6.4 Van der Waals Gas 67 / 6.5 Beispiel 1 72 / 6.6 Beispiel 2 73 / 6.7 Beispiel 3 74 / 6.8 Aufgaben mit Antworten 74 / 6.9 Aufgaben 75 // 7 Erster Hauptsatz der Thermodynamik 76 / 7.1 Innere Energie 77 / 7.2 Reversible Prozesse 81 / 7.3 Beispiel 1 82 / 7.4 Enthalpie 83 / 7.5 Beispiel 2 85 / 7.6 Beispiel 3 85 / 7.7 Beispiel 4 86 / 7.8 Aufgaben mit Antworten 86 / 7.9 Aufgaben 87 // 8 Partielle Molare Größen 89 / 8.1 Vollständiges Differential und Partielle Molare Größen 89 / 8.2 Partielles Molares Volumen 90 / 8.3 Gibbs - Duhem Beziehung 92 / 8.4 Aufgaben mit Antworten 93 / 8.5 Aufgaben 93 // 9 Chemische Reaktionen 95 / 9.1 Reaktionslaufzahl und Stöchiometrische Koeffizienten 95 / 9.2 Beispiel 1 98 / 9.3 Beispiel 2 99 / 9.4 Beispiel 3 99 / 9.5 Beispiel 4 99 / 9.6 Satz von Hess 100 / 9.7 Beispiel 5 101 / 9.8 Satz von Kirchhoff 101 / 9.9 Atomisierungsenthalpien und -Energien 102 / 9.10 Bildungsenthalpien und -Energien 103 / 9.11 Beispiel 6 104 / 9.12 Beispiel 7 105 / 9.13 Beispiel 8 106 / 9.14 Bindungsenthalpien und -Energien 107 / 9.15 Verbrennungsenthalpien und -Energien 107 / 9.16 Enthalpie- und Energieänderungen bei anderen Typen von Prozessen 107 / 9.17 Beispiel 9 108 / 9.18 Kalorimetrie 109 / 9.19 Born-Haber Kreisprozess 110 / 9.20 Aufgaben mit Antworten 112 / 9.21 Aufgaben 114 // 10 Zweiter Hauptsatz der Thermodynamik 116 / 10.1 Grundlagen 116 / 10.2 Die Entropie 118 / 10.3 Aufgaben mit Antworten 124 / 10.4 Aufgaben 125 // 11 Kreisprozesse 127 / 11.1 Beispiele von Kreisprozessen 127 / 11.2 Adiabatengleichung 129 / 11.3 Carnot's Kreisprozess 131 / 11.4 Zweiter Hauptsatz der Thermodynamik nochmals 134 / 11.5 Aufgaben mit Antworten 137 / 11.6 Aufgaben 138 // 12 Gleichgewichtsbedingungen 139 / 12.1 Fünf Szenarien 139 / 12.2 Isotherme Prozesse - Freie Energie und Freie Enthalpie 143 / 12.3 Verschiedene Prozesse 146 / 12.4 Gibbs und Maxwell Gleichungen 147 / 12.5 Beispiel 1 149 / 12.6 Beispiel 2 149 / 12.7 Beispiel 3 150 / 12.8 Das Chemische Potential 151 / 12.9 Das Chemische Potential für reine Stoffe 151 / 12.10 Das Chemische Potential für Mischungen 153 / 12.11 Massenwirkungsgesetz 155 / 12.12 Phasenregel von Gibbs 158 / 12.13 Phasendiagramme für reine Substanzen 160 / 12.14 Aufgaben mit Antworten 161 / 12.15 Aufgaben 162 // 13 Ein bisschen praktische Mathematik II 164 / 13.1 Warum Wahrscheinlichkeiten und PC? 164 / 13.2 Diskrete Wahrscheinlichkeitsverteilungen 164 / 13.3 Kontinuierliche Wahrscheinlichkeitsverteilungen 167 / 13.4 Mittelwert, Varianz und Breite 169 / 13.5 Wahrscheinlichste Verteilung 171 / 13.6 Stirling's Näherung 172 / 13.7 Aufgaben mit Antworten 172 / 13.8 Aufgaben 173 // 14 Kinetische Gastheorie 174 / 14.1 Druck und Temperatur eines idealen Gases 174 / 14.2 Gleichverteilung der Energie 179 / 14.3 Aufgaben mit Antworten 182 / 14.4 Aufgaben 182 // 15 Statistische Thermodynamik 184 / 15.1 Spielregeln 184 / 15.2 Boltzmann Verteilung 186 / 15.3 Barometrischer Höhenformel 189 / 15.4 Geschwindigkeitsverteilungen 190 / 15.5 Bose-Einstein und Fermi-Dirac Verteilung 192 / 15.6 Zustandssumme 193 / 15.7 Entropie 194 / 15.8 Aufgaben mit Antworten 195 / 15.9 Aufgaben 199 // 16 Ein bisschen praktische Mathematik III 200 / 16.1 Komplexe Zahlen 200 / 16.2 Kugelkoordinaten 201 / 16.3 Operatoren 203 / 16.4 Eigenfunktionen und Eigenwerte 203 / 16.5 Aufgaben mit Antworten 204 / 16.6 Aufgaben 204 // 17 Warum Quantentheorie? 205 / 17.1 Einleitung 205 / 17.2 Strahlung eines schwarzen Körpers 206 / 17.3 Wärmekapazitäten fester Körper 210 / 17.4 Photoelektrischer Effekt 210 / 17.5 Das Doppelspaltexperiment 212 / 17.6 Compton Beugung 212 / 17.7 Welle-Teilchen Dualismus 213 / 17.8 Spektren 213 / 17.9 Aufgaben mit Antworten 215 / 17.10 Aufgaben 216 // 18 Basis der Quantentheorie 218 / 18.1 Die Zeit-abhängige Schrödinger Gleichung 218 / 18.2 Die Zeit-unabhängige Schrödinger Gleichung 218 / 18.3 Die Wellenfunktion 221 / 18.4 Heisenberg's Unschärferelation 222 / 18.5 Aufgaben mit Antworten 223 / 18.6 Aufgaben 225 // 19 Teilchen im Kasten 226 / 19.1 Die Schrödingergleichung und ihre Lösungen 226 / 19.2 Zeitabhängige Lösungen 228 / 19.3 Erwartungswerte 230 / 19.4 Kinetische Energie 232 / 19.5 Experimentelle Realisierungen 235 / 19.6 Mehrere Dimensionen 235 / 19.7 Aufgaben mit Antworten 236 / 19.8 Aufgaben 238 // 20 Andere Einfache Systeme 240 / 20.1 Freies Teilchen in einer Dimension 240 / 20.2 Stufen 242 / 20.3 Tunneleffekt 243 / 20.4 Rastertunnelmikroskop 247 / 20.5 Harmonischer Oszillator 249 / 20.6 Aufgaben mit Antworten 252 / 20.7 Aufgaben 253 // 21 Atome 255 / 21.1 Bohr's Modell für das Wasserstoffatom 255 / 21.2 Das H Atom 256 / 21.3 Spin 261 / 21.4 Das Periodensystem 262 / 21.5 Aufgaben 264 // 22 Moleküle 265 / 22.1 Das Problem 265 / 22.2 Das H2+ Molekülion 266 / 22.3 Das H2 und das He2 Molekül 269 / 22.4 Komplexere Moleküle 271 / 22.5 Aufgaben 275 // 23 Kinetik 276 / 23.1 Grundlagen 276 / 23.2 Reaktion Erster Ordnung 280 / 23.3 Reaktion Zweiter Ordnung 281 / 23.4 Reaktion Dritter Ordnung 282 / 23.5 Reaktion Nullter Ordnung 282 / 23.6 Bestimmung der Reaktionsordnung 283 / 23.7 Folgereaktionen 283 / 23.8 Parallelle Reaktionen 284 / 23.9 Arrhenius Gleichung 285 / 23.10 Explosion 287 / 23.11 Kettenreaktionen 288 / 23.12 Bodenstein Reaktion 288 / 23.13 Polymerisation 290 / 23.14 Gleichgewichtskonstante 290 / 23.15 Aufgaben mit Antworten 290 / 23.16 Aufgaben 293 // 24 Elektrochemie 295 / 24.1 Einleitung 296 / 24.2 Fünf Beispiele 296 / 24.3 Faraday's Gesetze 299 / 24.4 Leitfähigkeit 300 / 24.5 Starke und schwache Elektrolyte 303 / 24.6 Debye-Hückel-Onsager Theorie 303 / 24.7 Grotthuss Mechanismus 305 / 24.8 Zellspannung 307 / 24.9 Aufgaben 310 / Stichwortverzeichnis 311