Inhaltsverzeichnis Hinweise zur Benutzung Einführung in die Arbeits- und Denkweise Basis der Thermodynamik
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- Babette Wagner
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1 Inhaltsverzeichnis 1 Hinweise zur Benutzung Ausrichtung Lernhilfen und -kontrollen Einführung in die Arbeits- und Denkweise Zielsetzung Wichtige physikalische und chemische Grundlagen Größen und Einheiten Ausgewählte chemische Grundlagen Gaseigenschaften und Ideale Gasgleichung Physikochemische Eigenschaften von Gasen Modellsystem vom idealen Gas Mikroskopisches Modell des idealen Gases Reales Verhalten von Gasen Virialansatz für reale Gase Van-der-Waals-Gleichung Zweiphasengebiet und kritischer Punkt Lernkontrolle Alles klar? Verständnisfragen Gekonnt? Übungsaufgaben Literatur zum Kapitel Basis der Thermodynamik Zielsetzung Wärme, Energieerhaltung und der Erste Hauptsatz Grundbegriffe der Thermodynamik Innere Energie und Enthalpie Wärmekapazitäten Volumenarbeit vom idealen Gas und Wärme-Kraft-Maschinen Gaskühlung bei realen Gasen Umwandlungsenthalpien Phasenumwandlungsenthalpien Reaktionsenthalpien und -energien Berechnung von Reaktionsenthalpien Temperatur- und Druckabhängigkeit, Bezug Innere Energie Entropie und Gibbs sche Freie Enthalpie Was bedeuten der Zweite Haupsatz und die Entropie? Dritter Hauptsatz und Standardentropien Gibbs sche Freie Enthalpie und Gleichgewicht Bezüge zwischen den Zustandsfunktionen und -variablen Chemisches Potential Lernkontrolle zur Basis der Thermodynamik
2 xii Inhaltsverzeichnis Alles klar? Verständnisfragen Gekonnt? Übungsaufgaben Literatur zum Kapitel Anwendungen der chemischen Thermodynamik Zielsetzung Phasendiagramme von reinen Stoffen Gibbs sche Phasenregel Exemplarische Phasendiagramme Siedepunkte und Dampfdruck von reinen Stoffen Weitere Phasengleichgewichte Thermodynamik von Lösungen Variablen und Größen der Mischphasenthermodynamik Kolligative Eigenschaften verdünnter Lösungen Kolligative Eigenschaften in Biologie, Analytik und Technik Löslichkeit von Gasen in Flüssigkeiten Löslichkeit von Salzen Trennverfahren bei flüssigen Mischungen Fällungen von Biopolymeren aus Lösungen Verteilungsgleichgewichte und Extraktion Siedediagramme und Destillation Schmelzdiagramme, Eutektika und Kristallisation Bindung an Oberflächen über Adsorptionsgleichgewichte Chemische Gleichgewichtskonstanten Freie Reaktionsenthalpie und Massenwirkungsgesetz Einheiten und Bezugszustände von Gleichgewichtskonstanten Verschiebung von chemischen Gleichgewichten Weitere Anwendungen zu Gleichgewichtsreaktionen Redoxgleichgewichte Elektrochemische Potentiale Referenzelektroden ph-messung Biochemische Redoxpotentiale Lernkontrolle zu Anwendungen der chemischen Thermodynamik Alles klar? Verständnisfragen Gekonnt? Übungsaufgaben Literatur zum Kapitel Chemische Reaktionskinetik Zielsetzung Einfache Geschwindigkeitsgesetze Grundbegriffe und Definitionen Reaktionen erster Ordnung Weitere Reaktionsordnungen
3 Inhaltsverzeichnis xiii Einfluss der Reaktionsordnung Experimentelle Bestimmung von Reaktionsordnungen Temperatureinfluss auf Reaktionsgeschwindigkeiten Arrhenius-Verhalten Energieverteilungen nach Maxwell und Boltzmann Katalyse Grundtypen von Reaktionsmechanismen Parallelreaktionen Gleichgewichtsreaktionen Folgereaktionen Quasistationäre Übergangszustände Kettenreaktionen Lernkontrolle zur Chemischen Reaktionskinetik Alles klar? - Verständnisfragen Gekonnt? - Übungsaufgaben Literatur zum Kapitel Biochemische Kinetiken Zielsetzung Enzymreaktionen Enzymkinetik nach Michaelis und Menten Komplexere Enzymreaktionen Einfluss von Temperatur und chemischen Bedingungen Reversible Enzyminhibition Diffusionskontrollierte Reaktionen Transport durch Diffusion Modell der eindimensionalen Diffusion Transport in biologischen Systemen Wachstumsprozesse von Einzellern Einfache Wachstumsgesetze Wachstumsgesetze mit Absterberate Substratabhängigkeit des Wachstums Wachstum in der Bioprozesstechnik Lernkontrolle Alles klar? Verständnisfragen Gekonnt? Übungsaufgaben Literatur zum Kapitel Physikalisch-chemische Praktika und Messungen Zielsetzung Versuche in der Physikalischen Chemie Versuchsvorbereitung und -durchführung Sicherheit im Praktikum Auswertung von Messdaten
4 xiv Inhaltsverzeichnis Grundlagen der Datenanalyse Tabellen, Abbildungen und Gleichungen Messunsicherheiten: Statistik und Fehler Lineare Regression in der Datenauswertung Mathematische Basis der linearen Regression Nutzung der linearen Regression Protokolle in physikalisch-chemischen Praktika Form und Gliederung von Protokollen Zeitmanagement und Checkliste Lernkontrolle Alles klar? Verständnisfragen Literatur zum Kapitel A Anhänge A.1 Physikochemische Konstanten A.2 Hilfreiches aus der Mathematik A.3 Thermodynamische Standardwerte A.4 Glossar und englische Bezeichnungen A.5 Meilensteine zur Physikalischen Chemie A.6 Weiterführende Literatur A.7 Symbolverzeichnis A.7.1Schreibweisen A.7.2Verwendete Lateinische Buchstabensymbole A.7.3Griechische Buchstabensymbole A.8 Literatur im Anhang Tabellenverzeichnis Abbildungsverzeichnis Index
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