Die Reaktionsentropie 96 Mischungen flüchtiger Flüssigkeiten 157 Die Spontaneität von Reaktionen Siedediagramme 157 Die Destillation von

Transkript

1 Inhalt 1. Eigenschaften von Gasen 1 2. Thermodynamik: der Erste Hauptsatz 43 Die Beschreibung der Zustände der Materie Die Erhaltung der Energie Die Beschreibung von Zuständen Arbeit und Wärme 45 Druck 3 Wärme und Arbeit als Temperatur 7 Molekülbewegung 46 Stoffmenge 8 Die Messung der Arbeit 48 Die Messung der übertragenen Zustandsgleichungen 11 Wärmeenergie Ideales Gasgesetz 11 Gesetz von Boyle: Die Auswirkung Innere Energie 52 von Druckänderungen Schreibweise 53 Gesetz von Gay-Lussac: 2.3 Der Erste Hauptsatz 56 Die Auswirkung von Die Messung von deltau 56 Temperaturänderungen 14 Wärmekapazität 57 Prinzip von Avogadro: Die Abhängigkeit von der Stoffmenge 15 Enthalpie 59 Das ideale Gasgesetz Die Definition der Enthalpie Gasmischungen: Partialdrücke Die Enthalpie bei physikalischen Vorgängen 62 Die kinetische Gastheorie 22 Phasenumwandlungen Der Druck eines Gases 23 Atomare und molekulare Vorgänge Die Geschwindigkeiten von 2.6 Die Enthalpie chemischer Gasmolekülen 26 Reaktionen 73 Die Maxwellsche Geschwindigkeits- Die Kombination von verteilung 27 Reaktionsenthalpien 76 Diffusion und Effusion 30 Standard-Bildungsenthalpien Molekulare Stöße Die Änderung der Enthalpie mit der Temperatur 81 Reale Gase Intermolekulare Wechselwirkungen Die kritische Temperatur Thermodynamik: der Zweite Hauptsatz Zustandsgleichungen für reale Gase 36 Die Virialgleichung 36 Entropie 86 Die van-der-waals-gleichung Die Richtung spontaner Vorgänge Die Verflüssigung von Gasen Entropie und Zweiter Hauptsatz 88 Die Definition der Entropieänderung 89 Die Bestimmung der Entropie 91 Absolute Entropien und der Dritte Hauptsatz 95

2 Die Reaktionsentropie 96 Mischungen flüchtiger Flüssigkeiten 157 Die Spontaneität von Reaktionen Siedediagramme 157 Die Destillation von Mischungen 158 Freie Enthalpie 99 Azeotrope Die Betrachtung des Systems Nicht mischbare Flüssigkeiten 160 Eigenschaften der Freien Enthalpie Flüssig/Flüssig-Phasendiagramme 160 Freie Reaktionsenthalpie 104 Die Phasentrennung 160 Freie Reaktionsenthalpien bei Kritische Mischungstemperaturen 163 beliebigen Konzentrationen 108 Die Destillation partiell mischbarer 3.4 Die Beziehung zwischen AG und A Flüssigkeiten 164 Definition und Eigenschaften der Mischbarkeit vor dem Sieden 164 Gleichgewichtskonstante 110 Sieden vor der vollständigen Physikalische Übergänge 113 Mischbarkeit 164 Die allgemeine Bedeutung von K Flüssig/Fest-Phasendiagramme 165 Die Änderung von deltag mit der Eutektika 166 Zusammensetzung 114 Ultrareinheit und kontrollierte 3.5 Die Gleichgewichtsbedingung 116 Verunreinigungen Die Reaktion von Gleichgewichten auf die Bedingungen Das Chemische Gleichgewicht 171 Der Einfluß der Temperatur 118 Der Einfluß des Drucks 119 Die Interpretation von Gleichgewichtskonstanten 173 Säuren und Basen Phasengleichgewichte Die Brönsted-Lowry-Theorie 178 Säure-Base-Gleichgewichte in Phasendiagramme reiner Substanzen 127 wäßriger Lösung Phasengrenzlinien 127 Aciditätskonstanten 181 Siedepunkte und kritische Punkte 130 Die Autoprotolyse-Konstante Schmelzpunkte und Tripelpunkte 130 des Wassers Phasendiagramme einiger Substanzen 132 Schwache und starke Säuren 184 Wasser 132 Mehrbasische Säuren 188 Kohlendioxid Schwache und starke Basen 190 Kohlenstoff 136 Das Ausmaß der Protonierung 191 Helium 137 Der ph-wert einer basischen Lösung Konjugate Säuren und Basen 194 Eigenschaften nicht-elektrolytischer 5.4 Wäßrige Salzlösungen 195 Lösungen Säure-Base-Titrationen Die thermodynamische Beschreibung Die Titrationskurve 198 von Mischungen 138 Puffer 201 Konzentrationsmaße 139 Indikatoren 202 Partielle molare Größen 141 Die chemischen Potentiale von Gasen 143 Lösungsgleichgewichte 204 Ideale Lösungen Das Löslichkeitsprodukt 205 Ideal verdünnte Lösungen Der Einfluß gleichartiger Ionen auf 4.4 Kolligative Eigenschaften 151 die Löslichkeit 206 Die Gemeinsamkeiten der kolligativen Eigenschaften 151 Gekoppelte Reaktionen 209 Osmose Biologische Aktivität: Die Thermodynamik der ATP-Hydrolyse 209

3 Biologische Standardzustände Anaerober und aerober Metabolismus 5.9 Die Gewinnung von Metallen aus ihren Oxiden 6. Elektrochemie Elektrochemische Zellen 6.1 Halbreaktionen und Elektroden Halbreaktionen Reaktionen an den Elektroden Verschiedene Arten von Elektroden 6.2 Verschiedene Arten von Zellen Diffusionspotentiale Schreibweise Die Zellreaktion Die Zellspannung Die Nernstsche Gleichung Zellen im Gleichgewicht Konzentrationszellen 6.3 Reduktionspotentiale Die Standard-EMK, ausgedrückt durch Reduktions-Potentiale Die Abhängigkeit des Potentials vom ph-wert Die Wasserstoff-Elektrode und der ph-wert Anwendungen von Reduktionspotentialen 6.4 Die elektrochemische Spannungsreihe 6.5 Thermodynamische Daten aus EMK-Messungen 7. Chemische Kinetik Empirische chemische Kinetik 7.1 Experimentelle Methoden Beobachtung des Reaktionsverlaufs Anwendung der Methoden 7.2 Die Reaktionsgeschwindigkeiten Die Definition der Reaktionsgeschwindigkeit Geschwindigkeitsgesetze und Geschwindigkeitskonstanten Die Reaktionsordnung Aufstellung des Geschwindigkeitsgesetzes Integrierte Geschwindigkeitsgesetze" 265 Reaktionen erster Ordnung Reaktionen zweiter Ordnung Halbwertszeiten Die Temperaturabhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit 271 Die Arrhenius-Parameter Der Ursprung der Arrhenius-Parameter: die Stoßtheorie Die Theorie des aktivierten 219 Komplexes Die Ermittlung der Geschwindigkeitsgesetze Elementarreaktionen Die Aufstellung von 230 Geschwindigkeitsgesetzen Die Näherung des stationären Zustands Der geschwindigkeitsbestimmende 232 Schritt Der Michaelis-Menten-Mechanismus 235 der Enzymwirkung Enzym-Inhibition Unimolekulare Reaktionen Kettenreaktionen Das Prinzip der Kettenreaktionen Die Klassifizierung der Reaktionsschritte Die Geschwindigkeitsgesetze von Kettenreaktionen Explosionen Photochemische Reaktionen 302 Quantenausbeute Geschwindigkeitsgesetze photochemischer Reaktionen Der Aufbau der Atome Das Versagen der klassischen Physik Die Strahlung des schwarzen Körpers Die experimentellen Befunde Der Versuch einer klassischen Erklärung Die Planck-Verteilung Wärmekapazitäten Der Welle-Teilchen-Dualismus Der photoelektrische Effekt 317 Elektronenbeugung Atom- und Molekülspektren 320

4 Die Dynamik mikroskopischer Systeme Bindende und antibindende Orbitale Die Schrödinger-Gleichung Der Aufbau zweiatomiger Moleküle 380 Die Bornsche Interpretation 323 Das Wasserstoff- und Die Unschärfe-Relation 325 das Helium-Molekül Anwendungen der Quantenmechanik 328 Zweiatomige Moleküle der Translation: das Teilchen im Kasten 328 zweiten Periode 382 Rotation: das Teilchen auf einer Symmetrie und Überlappung 386 Kreisbahn 331 Die Elektronenstrukturen homonuklearer zweiatomiger Moleküle 388 Der Aufbau der Atome 334 Parität Experimentelle Grundlagen: Heteronukleare zweiatomige Moleküle 392 die Spektren wasserstoffähnlicher Polare kovalente Bindungen 394 Atome Die Strukturen mehratomiger Moleküle Interpretation: der Aufbau wasserstoffähnlicher Atome 337 Die Bänder-Theorie der Festkörper Atomorbitale und ihre Energien Die Entstehung von Bändern 397 Ionisierungsenergien Die Besetzung der Orbitale 398 Unterschalen und Orbitale Isolatoren und Halbleiter 400 s-orbitale 341 p-orbitale 344 d-orbitale Kohäsion und Struktur Der Elektronenspin Aufbau, Übergänge und Auswahlregeln 347 Die Ursachen der Kohäsion Die Gitterenthalpie 404 Der Aufbau von Mehrelektronen-Atomen 350 Die Bestimmung von Gitterenthalpien Die Orbital-Näherung 350 Coulombsche Beiträge zur Das Heliumatom 351 Gitterenthalpie 406 Das Pauli-Verbot Permanente und induzierte Durchdringung und Abschirmung 352 elektrische Dipolmomente 408 Das Aufbauprinzip 354 Polare Moleküle 409 Die Besetzung der d-orbitale 356 Die Wechselwirkung zwischen Dipolen 411 Die Konfigurationen von Kationen Induzierte Dipolmomente 412 und Anionen 358 Dispersionswechselwirkungen Die Periodizität der atomaren Die Wasserstoff-Brückenbindung 415 Eigenschaften Die gesamte Wechselwirkung 416 Atomradius 358 Ionisierungsenergie 360 Fluide Phasen Reale Gase Die chemische Bindung Die Strukturen von Flüssigkeiten 419 Die Paarverteilungsfunktion 420 Die Valence-Bond-Theorie 371 Die Berechnung von g Zweiatomige Moleküle Molekulare Bewegung in Flüssigkeiten Mehratomige Moleküle Flüssigkristalle 424 Promotion Kolloide 424 Hybridisierung 374 Oberfläche, Struktur und Stabilität 426 Mizellenbildung und die hydrophobe Molekülorbitale 377 Wechselwirkung Das Wasserstoff-Molekülion 377 Die elektrische Doppelschicht Linearkombinationen von Atomorbitalen 378

5 Die Kristallstruktur Elementarzellen Die Identifizierung von Kristallebenen Strukturbestimmung 436 Beugung 436 Das Braggsche Gesetz 439 Die Pulvermethode Informationen aus der Röntgenanalyse Packungen identischer Kugeln: Metallkristalle 443 Dichteste Packungen 444 Weniger dicht gepackte Strukturen Ionenkristalle 446 Natürliche Biopolymere Die Sekundärstruktur Strukturen höherer Ordnung Molekülspektroskopie 455 Allgemeine Aspekte der Spektroskopie Experimentelle Methoden 456 Die Apparatur 457 Die Messung der Intensität Intensitäten und Linienbreiten 461 Schwingungsspektren Die Schwingungen von Molekülen 464 Die Energieniveaus der Schwingung 465 Die erlaubten Übergänge 466 Schwingungs-Raman-Spektren zweiatomiger Moleküle Die Schwingungen mehratomiger Moleküle Schwingungs-Raman-Spektren mehratomiger Moleküle 474 Elektronische Übergänge: Spektren im * Sichtbaren und im UV Das Franck-Condon-Prinzip Besondere Arten von Übergängen Desaktivierung durch Strahlung 480 Fluoreszenz und Phosphoreszenz 480 Laser Photoelektronen-Spektroskopie 484 Magnetische Kernresonanz Das Prinzip der magnetischen Kernresonanz 487 Die Energien von Kernen in Magnetfeldern 487 Die Meßmethode Informationen aus NMR-Spektren 489 Die chemische Verschiebung 489 Die Feinstruktur 493 Anhang AI Thermodynamische Daten bei 25 C (298 K) 499 Al.l Anorganische Verbindungen 499 AI.2 Organische Verbindungen 505 A2 Standard-Reduktionspotentiale bei 25 C (298 K) 507 A2.1 Potentiale (in elektrochemischer Reihenfolge) 507 A2.2 Potentiale (in alphabetischer Reihenfolge) 509 Weiterführende Literatur 511 Lösungen der Aufgaben 517 Index 521