Einstieg in die Physikalische Chemie für Nebenfächler

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1 Wolfgang Bechmann Joachim Schmidt 2008 AGI-Information Management Consultants May be used for personal purporses only or by libraries associated to dandelon.com network. Einstieg in die Physikalische Chemie für Nebenfächler Teubner B.G.Teubner Stuttgart Leipzig Wiesbaden

2 Inhalt 1 Heterogene Gleichgewichte Begriffe Ableitung der Gibbsschen Phasenregel Phasendiagramme von Einkomponentensystemen Ideal verdünnte Lösungen Mischungen Dampfdruckdiagramme von Mischungen unbegrenzt mischbarer Flüssigkeiten Siedediagramme Schmelzdiagramme Adsorptionsisotherme Übungsaufgaben zu Kapitel 1 Versuche zu Phasengleichgewichten Kryoskopie Adsorptionsisotherme einer gelösten Substanz Siedediagramm Schmelzdiagramm mittels mikroskopischer Beobachtung Erstellen des Schmelzdiagramms mittels thermischer Analyse Chemische Thermodynamik Der erste Hauptsatz der Thermodynamik Reversible und irreversible Zustandsänderungen Enthalpie Der Satz von Hess, Enthalpieberechnungen Kalorische Grundgleichung und Wärmekapazität Adiabatische Kompression und Expansion eines idealen Gases Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik, die Entropie Entropieänderungen Entropieänderungen in abgeschlossenen Systemen Entropieberechnungen, der dritte Hauptsatz der Thermodynamik Triebkraft spontaner Vorgänge in geschlossenen Systemen 85

3 8 Inhaltsverzeichnis 2.9 Thermodynamik chemischer Gleichgewichte Die van't Hoffsche Reaktionsisotherme Die van't Hoffsche Reaktionsisobare Übungsaufgaben zu Kapitel Kalorimetrische Versuche zur chemischen Thermodynamik Neutralisationsenthalpie Verdampfungsenthalpie von Wasser Verbrennungsenthalpie Bestimmung weiterer thermodynamischer Konstanten Die EDA-Verbindung aus Naphthalin und Chloranil Säurekonstante von p-nitrophenol Reaktionskinetik Reaktionsgeschwindigkeit Molekularität von Elementarreaktionen, Reaktionsordnung von Bruttoreaktionen Geschwindigkeitsgesetze Integriertes Geschwindigkeitsgesetz für Reaktionen 1. Ordnung Integriertes Geschwindigkeitsgesetz für Reaktionen 2. Ordnung Integrierte Geschwindigkeitsgesetze für Reaktionen 0. und 3. Ordnung Herabsetzung der Reaktionsordnung durch Komponentenüberschuss Zusammenfassung zu den integrierten Geschwindigkeitsgesetzen Weitere Methoden zur Bestimmung der Reaktionsordnung Experimentelle Bestimmung kinetischer Daten Die Arrheniussche Gleichung Komplexe Reaktionen Gleichgewichtsreaktionen Parallel-oder Nebenreaktionen Folgereaktionen Reaktionsmechanismen ausgewählter Reaktionen Die Langmuirsche Adsorptionsisotherme Oxidation von Stickstoffmonoxid Thermodynamische Ableitung der Arrheniusschen Gleichung Diffusions- und aktivierungskontrollierje Reaktionen Bildung von HBr in einer Kettenreaktion Der Mechanismus unimolekularer Reaktionen 167

4 Inhaltsverzeichnis 3.8. Katalyse Säure-Base-Katalyse Enzymkatalysierte Reaktionen, Michaelis-Menten-Kinetik Katalytischer Ozonabbau Übungsaufgaben zu Kapitel Versuche zur Reaktionskinetik Zerfallsgeschwindigkeit des Trioxalatomanganat(III)-Ions Inversionsgeschwindigkeit von Saccharose (Rohrzucker) Esterhydrolyse Iodierung von Aceton Elektrochemie Zur Geschichte der Elektrochemie Elektrolyte und deren Wechselwirkung mit Lösungsmitteln Elektrolytische Leitfähigkeit Spezifische und molare Leitfähigkeit Ionenwanderungsgeschwindigkeit und Ionenbeweglichkeit Bestimmung von Ionenleitfahigkeiten Analytische Anwendung von Leitfähigkeitsmessungen (Konduktometrie) Zusammenfassung zur elektrolytischen Leitfähigkeit Elektrochemische Potenziale Elektrochemische Doppelschicht und elektrochemische Spannungsreihe Die Nernstsche Gleichung/Einzelpotenziale und Ionenaktivitäten Einteilung von Elektroden in Anoden und Katoden/ Elektrodentypen Diffusions- und Membranpotenziale Zellspannung Galvanische Ketten, EMK Aktivitätsbestimmung aus Potenzialmessungen Potentiometrische Bestimmung des Löslichkeitsproduktes eines schwerlöslichen Salzes Thermodynamische Ableitung der Nernstschen Gleichung Elektrolyse Zersetzungsspannung, Polarisierung von Elektroden Überspannung Anwendungsbeispiele für elektrolytische Verfahren 248

5 10 Inhaltsverzeichnis Elektrochemische Energiequellen Primärzellen Sekundärzellen Brennstoffzellen Übungsaufgaben zu Kapitel 4 Versuche zur Elektrochemie Konduktometrische Bestimmung von Säurekonstanten Potentiometrische Bestimmung von pks-werten schwacher Säuren Konzentrationsketten Bestimmung der Überführungszahlen von Salpetersäure nach Hittorf Zersetzungsspannung Lösungen zu den Übungsaufgaben Lösungen zu Kapitel 1 Lösungen zu Kapitel 2 Lösungen zu Kapitel 3 Lösunsen zu Kaoitel Literatur 296 Sachwortverzeichnis 297