Physikalische Chemie. für Chemisch-technische Assistenten Friedrich Bergler. 176 Abbildungen, 22 Tabellen 2. durchgesehene Auflage

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1 Physikalische Chemie für Chemisch-technische Assistenten Friedrich Bergler 176 Abbildungen, 22 Tabellen 2. durchgesehene Auflage 1991 Georg Thieme Verlag Stuttgart New York

2 Kapitel 1 Gase 1 1. Ideale Gase Das Modell des idealen Gases Die kinetische Deutung von Gastemperatur und Gasdruck Zustandsänderungen idealer Gase Isotherme Zustandsänderung Isobare Zustandsänderung Isochore Zustandsänderung Enthalpie und spezifische Wärmekapazitäten bei konstantem Druck und konstantem Volumen Adiabatische Zustandsänderung Polytrope Zustandsänderung Zustandsgieichung idealer Gase Mischungen idealer Gase Reale Gase Van-der-Waals-Gleichung Der praktische Verlauf der Isothermen; die Gasverflüssigung Kritische Daten eines realen Gases Zustandsgebiete Gasverflüssigung mit dem Joule-Thomson-Effekt Formelsammlung 19 Kapitel 2.' Festkörper und Flüssigkeiten Festkörper Der ideale, kristalline Festkörper Kristallzüchtung Das Verhalten des Festkörpers bei der Erwärmung Der amorphe Festkörper Flüssigkeiten Oberflächenspannung von Flüssigkeiten Benetzende und nicht-benetzende Flüssigkeiten Viskosität Änderungen des Aggregatzustandes Der Begriff Phase" Bestimmung der Phasenumwandlungstemperaturen von Reinstoffen Molare Enthalpien bei Phasenumwandlungen Dampfdruck über Flüssigkeiten und Festkörpern Gleichgewicht zwischen Flüssigkeit und ihrem Dampf Gleichgewicht zwischen Festkörper und seinem Dampf Gleichgewicht zwischen der festen und der flüssigen Phase Zustandsdiagramm des Wassers Formelsammlung 35 Kapitel 3 Mischphasen Homogene und heterogene Stoffverteilungen Lösungen und Gemenge Kolloid-disperse Systeme Angaben über die Zusammensetzung von Mischphasen Löslichkeit und Mischbarkeit in flüssiger Phase Gesättigte Lösung 39

3 VIII Inhaltsverzeichnis 3.2 Löslichkeit fester Stoffe Löslichkeit von Gasen in Flüssigkeiten Mischungen von Flüssigkeiten Verteilungssatz von Nernst Chromatographische Trennverfahren Säulenchromatographie Gaschromatographie Ionenaustauschchromatographie Gelchromatographie Hochdruck-Flüssigkeits- Chromatographie (HPLC) Dünnschicht- und Papierchromatographie Diffusion und Osmose Dampfdruck- und Siedediagramme binärer Mischungen Binäre Mischungen mit nur einer flüchtigen Komponente Dampfdruckerniedrigung Siedepunkterhöhung und Gefrierpunkterniedrigung Binäre Mischungen zweier flüchtiger Komponenten Ideale, binäre Mischungen Reale binäre Mischungen Schmelzdiagramme binärer Stoffsysteme Schmelzdiagramm des Systems Zinn/Blei Abkühlungskurve und Zustandsdiagramme bei Mischkristallbildung Zustandsdiagramm bei Verbindungsbildung Formelsammlung 70 Kapitel 4 Energiebilanz chemischer Reaktionen Physikalische Grundlagen Energieumsatz bei chemischen Reaktionen Exotherme und endotherme Reaktionen Reaktionsenergie Reaktionen bei konstantem Volumen und bei konstantem Druck Reaktionswärme bei isochor ablaufenden Prozessen Reaktionswärme bei isobar ablaufenden Prozessen Molare Reaktionsenthalpie unter Standardbedingungen Die Wegunabhängigkeit der Reaktionsenthalpie Molare Bildungs- und Zersetzungsenthalpie Anwendungen des Hessschen Satzes Kriterien für den selbständigen Ablauf chemischer Reaktionen Die These von Thomsen und Berthelot Entropiebegriff Reaktionsentropie Freie Reaktionsenthalpie Freie Reaktionsenthalpie und chemische Affinität Aktivierungsenergie Katalysatoren Formelsammlung 86 Kapitel 5 Das chemische Gleichgewicht Einige Grundlagen aus der Reaktionskinetik Die Stoßtheorie Mittlere Reaktionsgeschwindigkeit Konzentrationsabhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit Temperaturabhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit Die Behandlung des Chemischen Gleichgewichts Der Zustand des chemischen Gleichgewichts Massenwirkungsgesetz Möglichkeiten zur Beeinflussung der Gleichgewichtslage 97

4 IX 2.4 Heterogene Gleichgewichte Berechnung der Gleichgewichtskonstanten *K p (T) aus thermodynamischen Daten Formelsammlung 101 Kapitel 6 Elektrolytische Dissoziationsgleichgewichte Elektrolytlösungen Elektrolyte Vorgänge beim Lösen Gesetze der elektrolytischen Dissoziation Starke und schwache Elektrolyte Konzentrationsabhängigkeit des Dissoziationsgrades Konzentration und Aktivität Protolysegleichgewichte Eigendissoziation des Wassers Wäßrige Säurelösungen Wäßrige Lösungen von Basen Kenngrößen von Säure- und Baselösungen Der ph- und poh-wert Wäßrige Salzlösungen Pufferlösungen Löslichkeitsprodukt Formelsammlung 114 Kapitel 7 Elektrochemische Vorgänge Umwandlung von elektrischer Energie in chemische Reaktionsarbeit : Vorgänge bei der Elektrolyse Quantitative Zusammenhänge Anwendungs- und Rechenbeispiele Stromausbeutefaktor Probleme bei der Elektrolyse wäßriger Lösungen Schmelzflußelektrolyse Umwandlung von chemischer Reaktionsarbeit in elektrische Energie Galvanisches Halbelement und galvanische Kette Ausbildung eines elektrischen Potentials und der Potentialdifferenz Der Begriff des Einzelpotentials Wichtige Halbelemente Elektroden 1. Art Elektroden 2. Art Die EMK galvanischer Ketten Angewandte Potentiometrie Elektrolyse und galvanische Polarisation Galvanische Polarisation und Zersetzungsspannung Überspannung Konzentrationspolarisation Das Prinzip der Polarographie Stromerzeugung auf elektrochemischem Weg Korrosion i42 3. Elektrische Leitfähigkeit von Elektrolytlösungen Elektrischer Widerstand und elektrische Leitfähigkeit Leitfähigkeitsmessungen Konzentrationsabhängigkeit der Leitfähigkeit von Elektrolytlösungen Molare Leitfähigkeit und Äquivalentleitfähigkeit Konzentrationsabhängigkeit der Äquivalentleitfähigkeit Temperaturabhängigkeit der Leitfähigkeit Anwendungsmöglichkeiten von Leitfähigkeitsmessungen Formelsammlung 149 Kapitel 8 Spektroskopie Grundlagen Elektromagnetische Strahlung als Energieträger 150

5 1.2 Wechselwirkung von Strahlung mit Materie Energieschema Strahlungsabsorption Strahlungsemission Emissionsspektroskopie Aufnahme eines Emissionsspektrums Verfahren der Emissionsspektroskopie Absorptionsspektroskopie Die Gesetze der Strahlungsabsorption Absorptionsmessungen Konzentrationsbestimmung durch Extinktionsmessungen Absorptionsspektren UV/VIS-Spektroskopie IR-Spektroskopie NMR-Spektroskopie Grundlagen NMR-Apparatur Chemische Verschiebung Massenspektrometrie Formelsammlung 170 Sachverzeichnis 171