- ホーム
- > 洋書
- > ドイツ書
- > Mathematics, Sciences & Technology
- > Chemistry
- > physical chemistry
Description
(Text)
Wie die Organische und die Anorganische Chemie ist die Physikalische Chemie eines der klassischen Teilgebiete der Chemie. Wie ihr Name schon sagt, beschäftigt sie sich mit dem Grenzbereich von Chemie und Physik. Georg Heun erklärt Ihnen, was Sie über Kräfte und Elemente, Reinstoffe, Mischungen, Wechselwirkungen und Thermodynamik wissen sollten. Mit vielen Übungen erläutert er so verständlich wie möglich die Grundlagen der Physikalischen Chemie und hilft Ihnen so bei Ihren ersten Schritten in diesem Grenzbereich der Naturwissenschaften.
(Table of content)
Einführung 19
Über dieses Buch 20
Konventionen in diesem Buch 20
Törichte Annahmen über den Leser 21
Wie dieses Buch aufgebaut ist 21
Teil I: Kräfte und Substanzen 22
Teil II: Reinstoffe und Mischungen 22
Teil III: Reaktionskinetik 22
Teil IV: Thermodynamik 23
Teil V: Wechselwirkungen 23
Teil VI: Der Top-Ten-Teil 23
Teil VII Anhänge 23
Symbole, die in diesem Buch verwendet werden 24
Wie es weitergeht 24
Teil I
Kräfte und Substanzen 25
Kapitel 1
Gase unter Druck: Die Gasgesetze 27
Physik plus Chemie gleich Physikalische Chemie? 27
Das ideale Gas 27
Druck 28
Temperatur 28
Das Boyle-Mariottesche Gesetz 29
Das Gay-Lussacsche Gesetz 31
Die allgemeine Gasgleichung 32
Das reale Gas 33
Kapitel 2
Zerreißprobe für Feststoffe - Verformung 37
Dehnung und Stauchung 37
Das Hookesche Gesetz 39
Elastisch, plastisch, bis es zerreißt 40
Kapitel 3
Die Sache kommt in Fluss - Viskosität 43
Zähe Sache, die idealviskosen Flüssigkeiten 43
Moleküle im laminaren Gleichschritt 44
Das Newtonsche Gesetz 45
Nicht alles ist ideal: strukturviskos bis thixotrop 48
Pseudoplastisch und dilatant durch dick und dünn 48
Plastische Strukturverluste mit Thixotropie 52
Messmethoden und praktische Anwendungen 54
Das Stokessche Gesetz 54
Das Kugelfallviskosimeter nach Höppler 57
Das Hagen-Poiseuillesche Gesetz 58
Das Kapillarviskosimeter nach Ostwald 59
Das Rotationsviskosimeter 61
Kapitel 4
Übungen 63
Berechnung des Sprühdrucks einer Sprayflasche 63
Bestimmung der Molmasse eines löslichen Polymers 64
Vorsicht! Logarithmus! Bestimmung des Fließverhaltens
einer strukturviskosen Flüssigkeit 66
Teil II
Reinstoffe und Mischungen 69
Kapitel 5
Zustandsdiagramme (Phasendiagramme) 71
Die Zustände fest, flüssig und gasförmig 71
Zustandsdiagramme 72
Verwirrende Zustände - Tripelpunkt und überkritisches Gas 73
Anomalie des Wassers 75
Gibbssche Phasenregel 76
Modifikation und Allotropie 77
Eiskalt weggedampft und lyophil nach der Gefriertrocknung 79
Ohne Energie läuft nichts! 80
Kapitel 6
Lösungen und Mischungen 83
Das ist die ideale Lösung 83
Dampfdruck einer reinen Flüssigkeit 84
Dampfdruckdiagramm einer idealen Mischung 86
Einfaches Rechnen mit Molen 87
Kolligative Eigenschaften 88
Dampfdruck 88
Siedepunkt 89
Gefrierpunkt 90
Osmotischer Druck 93
Nichts wie weg! Diffusion, Auflösung und Verteilung 97
Die Fickschen Diffusionsgesetze 98
ie Noyes-Whitney-Gleichung 99
Der Nernstsche Verteilungskoeffizient 100
Zwei Stoffe schmelzen dahin bis zum eutektischen Tiefpunkt 101
Darf es etwas mehr sein? - Dreikomponentendiagramme 104
Kapitel 7
Oberflächlich betrachtet: Grenzflächenphänomene 107
Moleküle im Spannungsfeld an der Grenze 107
Die "schwimmende" Büroklammer 107
Die Oberflächenspannung als Kraft pro Länge 108
Die Oberflächenspannung als Energie pro Fläche 108
Ringmethode, Tropfmethode und Blasendruckmethode 110
Ringmethode 110
Tropfmethode 110
Blasendruckmethode 112
Tenside: Und die Spannung ist weg 113
Hydrophilie und Lipophilie 113
Gespaltene Persönlichkeit: das Tensidmolekül 113
Gemeinsam sind wir stark: die Mizelle 115
Tenside als Emulgatoren 116
Tenside als Reinigungsmittel 117
Saugen ohne Unterdruck: die Kapillarität 117
Flach bis kugelrund: der Benetzungswinkel 117
Es wird eng: Depression und Aszension in Kapillaren 117
Es geht aufwärts: die Steighöhenmethode 120
Adsorptionsisotherme: die freundliche Art zu klammern 121
Hin und weg bis zum Adsorptionsgleichgewicht 122
Die Adsorptionsisotherme nach Freundlich 122
Bei Langmuir wird der Platz knapp 124
Es geht doch was nach BET 125
Kapitel 8
Übungen 127
Isotonisierung einer Arzneistofflösung 127
Nochmal Vorsicht! Logarithmische Auswertung eines Adsorptionsversuchs 1
Contents
Einfuhrung 19 Uber dieses Buch 20 Konventionen in diesem Buch 20 Torichte Annahmen uber den Leser 21 Wie dieses Buch aufgebaut ist 21 Teil I: Krafte und Substanzen 22 Teil II: Reinstoffe und Mischungen 22 Teil III: Reaktionskinetik 22 Teil IV: Thermodynamik 23 Teil V: Wechselwirkungen 23 Teil VI: Der Top-Ten-Teil 23 Teil VII Anhange 23 Symbole, die in diesem Buch verwendet werden 24 Wie es weitergeht 24 Teil I Krafte und Substanzen 25 Kapitel 1 Gase unter Druck: Die Gasgesetze 27 Physik plus Chemie gleich Physikalische Chemie? 27 Das ideale Gas 27 Druck 28 Temperatur 28 Das Boyle-Mariottesche Gesetz 29 Das Gay-Lussacsche Gesetz 31 Die allgemeine Gasgleichung 32 Das reale Gas 33 Kapitel 2 Zerreissprobe fur Feststoffe -- Verformung 37 Dehnung und Stauchung 37 Das Hookesche Gesetz 39 Elastisch, plastisch, bis es zerreisst 40 Kapitel 3 Die Sache kommt in Fluss -- Viskositat 43 Zahe Sache, die idealviskosen Flussigkeiten 43 Molekule im laminaren Gleichschritt 44 Das Newtonsche Gesetz 45 Nicht alles ist ideal: strukturviskos bis thixotrop 48 Pseudoplastisch und dilatant durch dick und dunn 48 Plastische Strukturverluste mit Thixotropie 52 Messmethoden und praktische Anwendungen 54 Das Stokessche Gesetz 54 Das Kugelfallviskosimeter nach Hoppler 57 Das Hagen-Poiseuillesche Gesetz 58 Das Kapillarviskosimeter nach Ostwald 59 Das Rotationsviskosimeter 61 Kapitel 4 Ubungen 63 Berechnung des Spruhdrucks einer Sprayflasche 63 Bestimmung der Molmasse eines loslichen Polymers 64 Vorsicht! Logarithmus! Bestimmung des Fliessverhaltens einer strukturviskosen Flussigkeit 66 Teil II Reinstoffe und Mischungen 69 Kapitel 5 Zustandsdiagramme (Phasendiagramme) 71 Die Zustande fest, flussig und gasformig 71 Zustandsdiagramme 72 Verwirrende Zustande -- Tripelpunkt und uberkritisches Gas 73 Anomalie des Wassers 75 Gibbssche Phasenregel 76 Modifikation und Allotropie 77 Eiskalt weggedampft und lyophil nach der Gefriertrocknung 79 Ohne Energie lauft nichts! 80 Kapitel 6 Losungen und Mischungen 83 Das ist die ideale Losung 83 Dampfdruck einer reinen Flussigkeit 84 Dampfdruckdiagramm einer idealen Mischung 86 Einfaches Rechnen mit Molen 87 Kolligative Eigenschaften 88 Dampfdruck 88 Siedepunkt 89 Gefrierpunkt 90 Osmotischer Druck 93 Nichts wie weg! Diffusion, Auflosung und Verteilung 97 Die Fickschen Diffusionsgesetze 98 ie Noyes-Whitney-Gleichung 99 Der Nernstsche Verteilungskoeffizient 100 Zwei Stoffe schmelzen dahin bis zum eutektischen Tiefpunkt 101 Darf es etwas mehr sein? -- Dreikomponentendiagramme 104 Kapitel 7 Oberflachlich betrachtet: Grenzflachenphanomene 107 Molekule im Spannungsfeld an der Grenze 107 Die »schwimmende« Buroklammer 107 Die Oberflachenspannung als Kraft pro Lange 108 Die Oberflachenspannung als Energie pro Flache 108 Ringmethode, Tropfmethode und Blasendruckmethode 110 Ringmethode 110 Tropfmethode 110 Blasendruckmethode 112 Tenside: Und die Spannung ist weg 113 Hydrophilie und Lipophilie 113 Gespaltene Personlichkeit: das Tensidmolekul 113 Gemeinsam sind wir stark: die Mizelle 115 Tenside als Emulgatoren 116 Tenside als Reinigungsmittel 117 Saugen ohne Unterdruck: die Kapillaritat 117 Flach bis kugelrund: der Benetzungswinkel 117 Es wird eng: Depression und Aszension in Kapillaren 117 Es geht aufwarts: die Steighohenmethode 120 Adsorptionsisotherme: die freundliche Art zu klammern 121 Hin und weg bis zum Adsorptionsgleichgewicht 122 Die Adsorptionsisotherme nach Freundlich 122 Bei Langmuir wird der Platz knapp 124 Es geht doch was nach BET 125 Kapitel 8 Ubungen 127 Isotonisierung einer Arzneistofflosung 127 Nochmal Vorsicht! Logarithmische Auswertung eines Adsorptionsversuchs 128 Experimentelle Erstellung eines Dreiecksdiagramms 130 Nicht so einfach wie es scheint! Ausschutteln mit Ether 131 Teil III Reaktionskinetik 133 Kapitel 9 Lassen Sie es krachen: Die chemische Reaktion 135 Wer mit wem und wohin: Edukte und Produkte 135 Die zwei Akteure prallen aufeinander 136 Trefferquote 136 Zuruck mit Zins: Aktivierungsenergie und Energiebilanz 137 In der Kurze liegt die Wurze 139 Kapitel 10 Wer mit wem -- die Reaktionsordnung 141 Einer fur Alle 141 Reaktionen erster und pseudoerster Ordnung 142 Von der Reaktionsgleichung zur Halbwertszeit 143 Strahlend: Der radioaktive Zerfall 145 Zersetzende Flussigkeit: Die Hydrolyse 147 Der Logarithmus hilft beim Geradebiegen 148 Reaktionen nullter Ordnung 149 Ab durch das Nadelohr 150 Reaktionen zweiter Ordnung 151 Etwas durcheinander: Die Michaelis-Menten-Kinetik 153 Es geht auch noch schneller: Die Arrhenius-Gleichung 156 Kapitel 11 Ubungen 159 Hydrolyse eines Esters in wassriger Losung 159 Stresstest und Arrhenius-Plot 162 Teil IV Thermodynamik 165 Kapitel 12 Zustands- und Prozessgrossen -- die Bausteine der Thermodynamik 167 Der Ort des Geschehens -- das thermodynamische System 167 Zustand oder Prozess? 170 Zustands- und Prozessgrossen 170 Zustandsgleichungen 172 Thermodynamische Prozesse 172 Kapitel 13 Mayer und der 1. Hauptsatz der Thermodynamik -- ein Arzt und die Energieerhaltung 175 Der erste Hauptsatz der Thermodynamik 175 Energetische Zustandsgrossen Innere Energie U und Enthalpie H 176 Warmekapazitat 178 Kapitel 14 Alles in Unordnung -- Der 2. Hauptsatz der Thermodynamik 181 Der zweite Hauptsatz und seine Bedeutung 181 Grafische Darstellung von Bilanzen 184 Die Entropieanderungen -- Vorsicht Mathematik 185 Entropieanderung bei Zustandsanderungen ohne Phasenanderung 185 Entropieanderung bei Zustandsanderungen mit Phasenanderung 189 Das T-s-Diagramm 192 Uber die Qualitat von Energieformen 193 Der Carnot-Prozess 195 Kapitel 15 Zustande und Zustandsanderungen 199 Grundlagen 199 Zustandsanderungen idealer Gase 199 Isochore Zustandsanderung 199 Isobare Zustandsanderung 201 Isotherme Zustandsanderung 201 Isentrope Zustandsanderung 202 Polytrope Zustandsanderung 203 Zustandsgrossen und Zustandsanderungen grafisch darstellen 204 Kapitel 16 Gas-Dampf-Gemische -- Alles feuchte Luft? 207 Absolute und relative Feuchte 207 Das Mollier-Diagramm 210 Zustandsanderungen feuchter Luft 213 Erwarmung 213 Abkuhlung 213 Mischung 213 Befeuchtung und Trocknung 216 Kapitel 17 Jetzt wird es brenzlig -- Verbrennung 219 Alles bekannt? -- Ablauf der Verbrennung 219 Brennstoffe 219 Voraussetzungen fur eine Verbrennung 221 Zundung 222 Stochiometrische Verbrennungsrechnung 222 Berechnung des Luftbedarfs fur feste und flussige Brennstoffe 223 Berechnung der Rauchgasmenge 225 Verbrennungsrechnung mit Brennstoffkenngrossen 226 Verbrennungstemperatur und Taupunkt des Rauchgases 228 Kapitel 18 Links oder rechts -- die Kreisprozesse 231 Rechtskreisprozesse 231 Grundprinzip 231 Der Clausius-Rankine-Prozess 233 Der Joule-Prozess 235 Der Otto-Prozess 238 Der Diesel-Prozess 240 Der Linkskreisprozess oder wie funktioniert der Kuhlschrank 241 Allgemeine Bemerkungen zum Linkskreisprozess 242 Der Warmepumpenprozess 244 Teil V Wechselwirkungen 245 Kapitel 19 Spektroskopie 247 Das elektromagnetische Spektrum 247 Kleine Energie, grosse Wirkung -- Radiowellen 249 Feinstrukturen durch Verschiebung und Kopplung erkennen 251 Hier wird es heiss -- Mikrowellen 253 Bindungen im Tanzfieber -- Infrarotspektroskopie 254 Schauen wir mal -- UV/Vis-Spektroskopie 256 Jetzt wird es kristallklar -- Rontgenstrukturanalyse 260 Rontgendiagnose 260 Rontgenstukturanalyse 261 Kapitel 20 Molecular Modeling 263 Vom Aussehen eines Molekuls 263 Molekulmechanik: Kraftfeldmethoden 266 Die Energiegleichungen eines Kraftfelds 266 Zusammenfassen und Zeit sparen 268 Vom Berg ins Tal mit geschlossenen Augen 269 Mit Dynamik die Molekule bewegen 269 Quantenchemie mit der unlosbaren Schrodinger-Gleichung 271 Semi-empirisch mit MNDO und Co. 272 Von Anfang an: Ab-initio-Berechnungen 273 Teil VI Der Top-Ten-Teil 275 Kapitel 21 Zehn (Gross-)Vater der Physikalischen Chemie 277 Wilhelm Ostwald 277 Svante Arrhenius 278 Jacobus Henricus van't Hoff 278 Walther Nernst 279 Josiah Willard Gibbs 279 Johannes Diderik van der Waals 280 Jean Louis Marie Poiseuille 280 Irving Langmuir 281 Julius Robert von Mayer 281 Nicolas Leonard Sadi Carnot 282 Kapitel 22 Zehn Tipps fur Studierende 283 Nur scheinbar kompliziert -- keine Angst vor mathematischen Formeln 283 Diagramme verstehen -- nicht auswendig lernen 284 Was du heute kannst besorgen... 284 Vorlesungen sind besser als Bucher 285 Ubungen und Seminare sind noch besser als Vorlesungen 286 Praktika: sauber arbeiten, denken und dokumentieren 286 Wie Fehler entstehen und wie Sie diese vermeiden 287 Kommilitonen sind Mitstreiter, keine Konkurrenten 288 Alte Klausuren sind die halbe Miete 289 Das Internet ist nicht nur zum Chatten zu gebrauchen 289 Teil VII Anhange 291 Losungen der Ubungsaufgaben aus Kapitel 4 293 So berechnen Sie den Druck in der Sprayflasche 293 Das ist die Molmasse des Polymers 294 Logarithmische Auswertung eines Rheogramms 295 Losungen der Ubungsaufgaben aus Kapitel 8 297 Berechnung eines Isotonisierungszusatzes 297 Auswertung einer Adsorptionsisotherme nach Freundlich 298 Die Binodallinie im Dreiecksdiagramm 300 Den Extraktgehalt nach dem Ausschutteln berechnen 301 Losungen der Ubungsaufgaben aus Kapitel 11 305 Die Hydrolysekinetik graphisch darstellen und auswerten 305 Mit Arrhenius im Schnellgang die Haltbarkeit vorhersagen 307 Stichwortverzeichnis 311
