1.6.3 Die molare Leitfähigkeit eines Elektrolyten und eines Ions Die Konzentrationsabhängigkeit der Leitfähigkeit und der molaren

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1 IX 1 Einführung in die physikalisch-chemischen Betrachtungsweisen, Grundbegriffe und Arbeitstechniken Einführung in die chemische Thermodynamik Zustand System und Umgebung Phase Gleichgewicht Arbeit Temperatur Nullter Hauptsatz der Thermodynamik Wärmeaustausch und Wärmekapazität Isotherme und adiabatische Prozesse Intensive und extensive Größen Die thermische Zustandsgleichung des idealen Gases Mischungen idealer Gase, Partialdruck und Molenbruch Der Erste Hauptsatz der Thermodynamik und die kalorische Zustandsgleichung Die partiellen Ableitungen von U und H nach T, die molaren Wärmekapazitäten Die partiellen Ableitungen von U und H nach n, die Reaktionsenergie und die Reaktionsenthalpie Der Heß sche Satz Die Standard-Bildungsenthalpien Die Umsetzung von Wärme und Arbeit bei Volumenänderungen Der Carnot sche Kreisprozess Der Zweite Hauptsatz der Thermodynamik und die Entropie Die Entropie Kernpunkte des Abschnitts Rechenbeispiele zu Abschnitt Literatur zu Abschnitt Einführung in die kinetische Gastheorie Das Modell des idealen Gases Kinetische Energie und Temperatur Die molare Wärmekapazität der Gase Kernpunkte des Abschnitts Rechenbeispiele zu Abschnitt Literatur zu Abschnitt Einführung in die statistische Thermodynamik Wahrscheinlichkeitsrechnung und Verteilungsfunktion Die Boltzmann-Statistik Innere Energie und Zustandssumme Spezielle Aussagen des Boltzmann schen e-satzes Die Entropie in der statistischen Betrachtungsweise 101

2 X Kernpunkte des Abschnitts Rechenbeispiele zu Abschnitt Literatur zu Abschnitt Einführung in die Quantentheorie Hinweise auf den Aufbau der Atome aus Atomkern und Elektronenhülle Bestimmung der Ladung des Elektrons Bestimmung der Masse des Elektrons Die Wellennatur des Elektrons Die Eigenschaften des Lichtes Der Dualismus Welle Partikel Nachweis niedriger Energieniveaus in Gasen Die Spektrallinien der Atome Das Bohr sche Modell des Wasserstoffatoms Die Schrödinger-Gleichung Die Behandlung eines freien Teilchens Die Behandlung eines Teilchens im eindimensionalen Kasten Die Behandlung eines Teilchens im dreidimensionalen Kasten Die Behandlung eines Teilchens im Potentialtopf Die Behandlung der Durchtunnelung eines Potentialwalls Kernpunkte des Abschnitts Rechenbeispiele zu Abschnitt Literatur zu Abschnitt Einführung in die chemische Kinetik Einführung neuer Begriffe Reaktionen erster Ordnung Reaktionen zweiter Ordnung Reaktionen dritter Ordnung Reaktionen nullter Ordnung Die Bestimmung der Reaktionsordnung Unvollständig verlaufende Reaktionen Folge- und Parallelreaktionen Die Temperaturabhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit Kernpunkte des Abschnitts Rechenbeispiele zu Abschnitt Literatur zu Abschnitt Einführung in die Elektrochemie Grundbegriffe der Elektrochemie Die Wanderung von Ionen im elektrischen Feld und die elektrische Leitfähigkeit Die molare Leitfähigkeit eines Elektrolyten und eines Ions Die Konzentrationsabhängigkeit der Leitfähigkeit und der molaren Leitfähigkeit Elektrische Beweglichkeiten, molare Leitfähigkeiten der Ionen und Überführungszahlen 215

3 XI Die Hydratation der Ionen Die Temperatur- und Lösungsmittelabhängigkeit der molaren Ionengrenzleitfähigkeit Schwache Elektrolyte Starke Elektrolyte, die Debye-Hückel-Onsager-Theorie Anwendungen der Leitfähigkeitsmessungen Kernpunkte des Abschnitts Rechenbeispiele zu Abschnitt Literatur zu Abschnitt Beugungserscheinungen und reziprokes Gitter Allgemeine Merkmale der Beugungserscheinungen Fraunhofer sche Beugung am Spalt Fraunhofer sche Beugung am Doppelspalt Fraunhofer sche Beugung am ebenen optischen Strichgitter Fraunhofer sche Beugung am Kreuzgitter Fraunhofer sche Beugung am Raumgitter, Röntgenstrahlinterferenzen Kernpunkte des Abschnitts Literatur zu Abschnitt Chemische Thermodynamik Das reale Verhalten der Materie Die thermische Zustandsgleichung des realen Gases Das Zweiphasengebiet Der kritische Punkt Das Theorem der übereinstimmenden Zustände Die thermische Zustandsgleichung kondensierter Stoffe Der Joule-Thomson-Effekt Kernpunkte des Abschnitts Rechenbeispiele zu Abschnitt Mischphasen Thermodynamische Größen von Mischphasen, partielle molare Größen Die Gibbs-Duhem sche Gleichung Kalorische Effekte bei der Herstellung realer Mischphasen Mischungsentropie Kernpunkte des Abschnitts Rechenbeispiele zu Abschnitt Die Grundgleichungen der Thermodynamik Einführung der Freien Energie und der Freien Enthalpie Die charakteristischen Funktionen Die Gibbs schen Fundamentalgleichungen Das chemische Potential Temperatur- und Druckabhängigkeit des chemischen Potentials 315

4 XII Abhängigkeit des chemischen Potentials in Mischphasen vom Molenbruch Mischungseffekte in idealen Mischphasen Kernpunkte des Abschnitts Rechenbeispiele zu Abschnitt Der Dritte Hauptsatz der Thermodynamik Das Theorem von Nernst Ermittlung absoluter Entropien Kernpunkte des Abschnitts Rechenbeispiele zu Abschnitt Phasengleichgewichte Allgemeine Betrachtungen Die Gibbs sche Phasenregel Phasengleichgewichte in Einkomponentensystemen Phasengleichgewichte in Zweikomponentensystemen zwischen einer Mischphase und einer reinen Phase Aktivität und Aktivitätskoeffizient Phasengleichgewichte in Zweistoffsystemen zwischen Flüssigkeit und Dampf Schmelzdiagramme binärer Systeme Ternäre Systeme Kernpunkte des Abschnitts Rechenbeispiele zu Abschnitt Das chemische Gleichgewicht Allgemeine Betrachtungen Standardreaktion, Restreaktion und Gleichgewichtskonstante Die Temperaturabhängigkeit der Gleichgewichtskonstanten Die Druckabhängigkeit der Gleichgewichtskonstanten Experimentelle Ermittlung der Gleichgewichtskonstanten Berechnung von Gleichgewichtskonstanten Anwendungen des Massenwirkungsgesetzes Kernpunkte des Abschnitts Rechenbeispiele zu Abschnitt Literatur zu den Abschnitten 1.1 und 2.1 bis Grenzflächengleichgewichte Allgemeine Betrachtungen Die Oberflächenspannung Thermodynamik der Grenzflächen in Mehrstoffsystemen Zweidimensionale Oberflächenfilme Adsorption an Festkörperoberflächen Die Chromatographie Die elektrischen Doppelschichten Die Elektrokapillarität Kolloide Kernpunkte des Abschnitts

5 XIII Rechenbeispiele zu Abschnitt Literatur zu Abschnitt Elektrochemische Thermodynamik Die Thermodynamik und die reversible Zellspannung Definition der elektrischen Potentiale und des elektrochemischen Potentials Das Zustandekommen der elektrischen Potentialdifferenz einer galvanischen Zelle, Elektrodenpotentiale und deren Messung Die verschiedenen Typen von Halbzellen Konventionen über die Darstellung einer galvanischen Zelle und das Vorzeichnen elektrischer Potentialdifferenzen Elektrodenpotentiale Das Flüssigkeits- oder Diffusionspotential Verschiedene Typen von galvanischen Zellen Anwendungen von Potentialmessungen Kernpunkte des Abschnitts Rechenbeispiele zu Abschnitt Literatur zu Abschnitt Aufbau der Materie Quantenmechanische Behandlung einfacher Systeme Behandlung des starren Rotators Behandlung des harmonischen Oszillators Behandlung des Wasserstoffatoms Drehimpuls, Bahndrehimpuls, Spin, Gesamtdrehimpuls und Quantenzahlen Kernpunkte des Abschnitts Rechenbeispiele zu Abschnitt Literatur zu den Abschnitten 1.4 und Wechselwirkung zwischen Strahlung und Atomen Atomaufbau und Periodensystem Die Spektren der im engeren Sinne wasserstoffähnlichen Teilchen Die optischen Spektren der Alkalimetalle Die optischen Spektren der Mehrelektronenatome Die Röntgenspektren Das Auger-Spektrum Die quantenmechanische Behandlung von Mehrelektronenatomen Pauli-Prinzip, Hund sche Regeln und Aufbauprinzip Kernpunkte des Abschnitts Rechenbeispiele zu Abschnitt Literatur zu Abschnitt Materie im elektrischen und im magnetischen Feld Das Verhalten der Materie im elektrischen Feld. Dielektrizitätskonstante und elektrische Polarisation Das Verhalten der Materie im magnetischen Feld 623

6 XIV Kernpunkte des Abschnitts Rechenbeispiele zu Abschnitt Literatur zu Abschnitt Wechselwirkung zwischen Strahlung und Molekülen Das Lambert-Beer sche Gesetz Quantenmechanische Behandlung der Absorption Das Rotationsspektrum Das Schwingungsspektrum Das Rotations-Schwingungsspektrum Das Raman-Spektrum Die Elektronen-Bandenspektren Emission aus elektronisch angeregten Zuständen Photoelektronen-Spektroskopie Die magnetische Resonanz Die Mößbauer-Spektroskopie Kernpunkte des Abschnitts Rechenbeispiele zu Abschnitt Literatur zu Abschnitt Die chemische Bindung Die ionische Bindung Die kovalente Bindung Die metallische Bindung Kernpunkte des Abschnitts Die van der Waals sche Bindung Mehrelektronensysteme Kernpunkte des Abschnitts Rechenbeispiele zu Abschnitt Literatur zu Abschnitt Molekülsymmetrie und Struktur Die Symmetrie von Molekülen Dipolmoment und optische Aktivität Symmetrie der Molekülorbitale Symmetrie und Spektroskopie Struktur von Festkörpern Struktur von Festkörperoberflächen und nanoskopischen Systemen Struktur von Flüssigkeiten Struktur von flüssigen Kristallen Kernpunkte des Abschnitts Aufgaben zu Abschnitt Literatur zu Abschnitt Die statistische Theorie der Materie Die klassische Statistik und die Quantenstatistiken Die verschiedenen Statistiken 788

7 XV Der Impulsraum, der Phasenraum und die Zustandsdichte Allgemeines zur Aufstellung der Verteilungsfunktionen Die Bose-Einstein-Statistik Die Fermi-Dirac-Statistik Die Boltzmann-Statistik Vergleich der Statistiken Kernpunkte des Abschnitts Rechenbeispiele zu Abschnitt Statistische Thermodynamik Die Zustandssumme und die thermodynamischen Funktionen Molekülzustandssumme und Systemzustandssumme Berechnung der Zustandssumme Berechnung der thermodynamischen Daten eines idealen einatomigen Gases (ohne Elektronenanregung) Thermodynamische Daten des idealen Kristalls Das Elektronengas Das Photonengas Berechnung von Gleichgewichtskonstanten von Gasreaktionen Kernpunkte des Abschnitts Rechenbeispiele zu Abschnitt Die kinetische Gastheorie Maxwell sches Geschwindigkeits-Verteilungsgesetz Druck eines Gases auf die Gefäßwandungen Zahl der Stöße auf die Wand Der Gleichverteilungssatz der Energie Kernpunkte des Abschnitts Rechenbeispiele zu Abschnitt Literatur zu Kapitel Transporterscheinungen Die mittlere freie Weglänge der Gasmoleküle Die Stoßzahlen der Gasmoleküle Transporterscheinungen in Gasen Die allgemeine Transportgleichung für Gase Die Diffusion in Gasen Die innere Reibung in Gasen Die Wärmeleitfähigkeit in Gasen Vergleich der Koeffizienten der Transportgrößen bei Gasen Laminare Strömung in engen Röhren Zusammenfassungen zu den Abschnitten 5.1 bis Kernpunkte der Abschnitte 5.1 bis Rechenbeispiele zu den Abschnitten 5.1 bis Literatur zu den Abschnitten 5.1 bis Die elektrische Leitfähigkeit in Festkörpern Das Ohm sche Gesetz 908

8 XVI Die elektrische und thermische Leitfähigkeit in Metallen Die elektrische Leitfähigkeit von elektronischen Halbleitern Die elektrische Leitfähigkeit von festen Ionenleitern Kernpunkte des Abschnitts Rechenbeispiele zu Abschnitt Literatur zu Abschnitt Die elektrokinetischen Erscheinungen Die Elektroosmose Das Strömungspotential Die Elektrophorese Kernpunkte des Abschnitts Literatur zu Abschnitt Kinetik Die experimentellen Methoden und die Auswertung kinetischer Messungen Übersicht Analysentechnik Langsame Reaktionen Schnelle Reaktionen Molekularstrahltechnik Kernpunkte des Abschnitts Rechenbeispiele zu Abschnitt Formale Kinetik komplizierterer Reaktionen Mikroskopische Reversibilität Chemische Relaxation Folgereaktionen Die Quasistationarität Kernpunkte des Abschnitts Reaktionsmechanismen Der Lindemann-Mechanismus Reaktionen mit vorgelagertem Gleichgewicht Kettenreaktionen ohne Verzweigung Kettenreaktionen mit Verzweigung Explosionen Kernpunkte des Abschnitts Rechenbeispiele zu den Abschnitten 6.2 und Die Theorie der Kinetik Die einfache Stoßtheorie Die verfeinerte Stoßtheorie Die Theorie des aktivierten Komplexes Kernpunkte des Abschnitts Rechenbeispiele zu Abschnitt Die Kinetik von Reaktionen in Lösung Bimolekulare Reaktionen in Lösung 998

9 XVII Anwendung der Theorie des aktivierten Komplexes auf Reaktionen in Lösung Kernpunkte des Abschnitt Rechenbeispiele zu Abschnitt Die Kinetik heterogener Reaktionen Kinetik der Phasenbildung Auflösungsvorgänge Verzunderungs- und Anlaufvorgänge Kernpunkte des Abschnitts Rechenbeispiele zu Abschnitt Die Katalyse Allgemeines zu katalytischen Reaktionen Homogene Katalyse Heterogene Katalyse Kernpunkte des Abschnitt Rechenbeispiele zu Abschnitt Literatur zu den Abschnitten 6.1 bis Die Kinetik von Elektrodenprozessen Allgemeines zur Kinetik von Elektrodenreaktionen Die Durchtrittsüberspannung Die Diffusionsüberspannung Weitere Arten der Überspannung Die Zersetzungsspannung Kernpunkte des Abschnitts Rechenbeispiele zu Abschnitt Literatur zu den Abschnitten 1.5 und Mathematischer Anhang 1063 A Stirling sche Formel 1063 B Determination und Matrizen 1064 C Vektoren 1069 D Operatoren, Darstellung des Laplace-Operators in Polarkoordinaten 1071 E Unbestimmte Ausdrücke. Regel von de l Hospital 1075 F Reihenentwicklung 1075 G Bestimmung von Maxima und Minima 1077 H Partialbruchzerlegung 1080 I Lösung des Integrals R sin 2 xdx 1081 J Lösung des Integrals R sin 3 xdx 1081

10 XVIII K Lösung der Integrale R1 x n e x2 dx L Lösung des Integrals R1 0 e 1 2 e e=kt de 1085 M Lösung des Integrals R1 x 3 ðe x 1Þ 1 dx N Lösungen der Differentialgleichung d2 wðxþ dx 2 þ k 2 wðxþ ¼ O Lösung der Differentialgleichung d2 uðxþ dx 2 k 2 uðxþ ¼ P Lösung der Poisson-Boltzmann-Gleichung 1089 Q Lösung der assoziierten Legendre schen Differentialgleichung 1090 R Lösung der Schrödinger-Gleichung für den harmonischen Oszillator 1098 S Lösung der radialen Wellenfunktion des Wasserstoffatoms 1105 T Orthogonalitätsbeziehung der Wellenfunktionen 1110 U Weiterführende Literatur zum Mathematischen Anhang 1111 Sachregister 1113