Bernhard Härder. Einführung in die PHYSIKALISCHE CHEMIE ein Lehrbuch Chemische Thermodynamik W/ WESTAR.P WISSENSCHAFTEN. Skripte, Lehrbücher Band 2

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1 Bernhard Härder Einführung in die PHYSIKALISCHE CHEMIE ein Lehrbuch Chemische Thermodynamik Skripte, Lehrbücher Band 2 W/ WESTAR.P WISSENSCHAFTEN

2 Inhaltsverzeichnis Vorwort zur ersten Auflage Vorwort zur zweiten Auflage 1. Von der Stöchlometrle zur Physikalischen Chemie Interpretation der chemischen Gleichung Fragestellungen der Physikalischen Chemie Systeme, ZustandsgröBen, extensive und intensive Größen Zusammenhang zwischen Volumen, Druck, Temperatur und Molmenge Gesetze fur das ideale Gas Gesetz von Boyle-Mariotte Ausdehnung von Stoffen beim Erwärmen Druck-Temperatur-Verhalten von Gasen Der isotherme Kompressibilitätskoeffizient Allgemeine Zustandsgieichung für ideale Gase Gasgemische Realverhalten der Gase Gasgleichung nach van der Waals Weitere Zustandsgieichungen fur reale Gase Verflüssigung von Gasen und van der Waals'scbe Zustandsgieichung Theorem der Übereinstimmenden Zustände Thermochemie Klassifizierung chemischer Reaktionen Energieumsatz bei chemischen Reaktionen Reaktionsenthalpie Standardreaktionsenthalpie, Standardbildungsenthalpie Bindungsenergien Der erste Hauptsatz der Thermodynamik Zustandsfunktionen Der erste Hauptsatz Arbeit, Wärme, Innere Energie Formulierung des ersten Hauptsatzes Enthalpie

3 4.3 Abhängigkeit der Inneren Energie und Enthalpie von Druck, Volumen und Temperatur Molare Wärmekapazität - spezifische Wärmekapazität Temperaturabhängigkeit der Reaktionsenthalpie und -energie Maximale Flammentemperatur Änderung thernnodynamischer Größen bei physikalischen Vorgängen Isotherme Vorgänge Isochore Vorgänge Isobare Vorgänge Adiabatische Vorgänge Anwendung des ersten Hauptsatzes auf reale Gase Wärmediagramm Der zweite Hauptsatz Notwendigkeit einer neuen Zustandsgröße als Richtungsindikator Formulierungen des zweiten Hauptsatzes Carnot 'scher Kreisprozeß Entropie als Richtungsindikator Entropie als Zustandsfunktion Berechnung von Entropieänderungen Entropieänderungen bei physikalischen Vorgängen Entropieänderungen bei chemischen Reaktionen Freie Enthalpie und freie Energie Begründung der Einführung neuer Zustandsgrößen Definition der freien Enthalpie und freien Energie und Deutung dieser Größen Berechnung der freien Reaktionsenthalpie und freien Reaktionsenergie Druck- und Temperaturabhängigkeit der freien Enthalpie Druckabhängigkeit der freien Enthalpie Temperaturabhängigkeit der freien Enthalpie Chemisches Gleichgewicht Definitionen Abhängigkeit der Gleichgewichtslage von äußeren Bedingungen 104

4 Berechnung der Gleichgewichtskonstanten Temperaturabhängigkeit von AG^ und K p Klassifizierung chemischer Reaktionen Berechnungen zum Massenwirkungsgesetz Gleichgewichtskonstanten Berechnung der Gleichgewichtskonstante Berechnung der Zusammensetzung im Gleichgewicht Berechnung der Ausgangsmengen bei vorgegebenem Umsatz Umsatz als Funktion von K und den Ausgangsmengenverhältnissen Reaktionen mit Gasmolzahländerung Thermische Dissoziation Heterogene Gasreaktionen Simultangleichgewichte Exkurs: Die thermodynamischen Funktionen Thermodynamik reiner Flüssigkeiten Dampfdruck einer reinen Flüssigkeit Verdampfungsenthalpie und Verdampfungsentropie Dampfdruckdiagramme Phasenglelchgewlchte Definition der Begriffe "Phase", "Freiheitsgrad" und "Bestandteil" Phasengesetz Einstoffsysteme Zweistoff Systeme Grundsätzliche Betrachtungen Systematik von Zweistoffsystemen Systeme fllissig/flussig (Mischbarkeitsdiagramme) Schmelzdiagramme Phasengleichgewichte mit flüssiger und dampfförmiger Phase Dreistoff Systeme Zeichnerische Darstellung Mischbarkeit von Flüssigkeiten Salzlösungen

5 10. Mischphasenthermodynamik und Phasenglelchgewlchte Partielles Molvolumen Bestimmung des partiellen Molvolumens Chemisches Potential und andere partielle molare Größen Abhängigkeit des chemischen Potentials Freie Mischungsenthalpie und Mischungsentropie Kolllgatlve Erscheinungen und Lösungsglelchgewlchte Kolligative Erscheinungen Dampfdruckerniedrigung Siedepunktserhöhung Gefrierpunktserniedrigung Osmotischer Druck Lösungsgleichgewichte Löslichkeit von Gasen in Flüssigkeiten Löslichkeit von Feststoffen in Flüssigkeiten Lösungs- und Verdünnungsenthalpie Verteilungsgleichgewichte Extraktion mit Überkritischen Gasen Elektrochemie Eigenschaften von Elektrolytlösungen Einführung Elektrische Leitfähigkeit Empirische Leitfähigkeitsgesetze Wanderung von Ionen Debye-HUckel-Onsager-Tbeorie Praktische Anwendung von Leitfähigkeitsmessungen Elektrochemische Zellen - Thermodynamik der Elektrolyte Zusammenhang zwischen Zellspannung und freier Enthalpie AG Abhängigkeit der Zellspannung von Konzentration, Druck und Temperatur Einzelpotentiale Anwendung der Tabelle der Standardpotentiale Bestimmung thermodynamischer Größen

6 12.3 Spezielle Zellen bzw. Halbzellen Konzentrationszellen lonenkonstante des Wassers und ph-wert Galvanische Zellen für die Erzeugung elektrischer Energie Elektrolyse Exkurs: Einführung In die chemische Kinetik Aufgaben der chemischen Kinetik Reaktionsgeschwindigkeit, Reaktionsordnung und Reaktionsmolekularität Integration einfacher Zeitgesetze Reaktionen erster Ordnung Reaktionen zweiter Ordnung Spezialfälle von Zeitgesetzen Pseudoordnung von Reaktionen Gleichgewichtsreaktionen Folgereaktionen Parallelreaktionen Temperaturabhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit Heterogene Katalyse Einfluß der Diffusionsgeschwindigkeit Einfluß der Adsorption Einfluß der Temperatur 237 Anhang van der Waals'sche und kritische Konstanten für Gase 238 Bindungsenergien 238 Temperaturfunktionen von C p für verschiedene Stoffe 239 AH*> T - Atf* Werte 239 Thermodynamische Zustandsgrößen bei 298 K und 1,013 bar 240 Thermodynamische Zustandsgrößen bei Ionen bei 298 K und 1,013 bar 242 Berechnungsgleichungen für AL/, AH, W und 0 bei Gasen 242 Standardelektrodenpotentiale 243 Verdampfungsenthalpien verschiedener Flüssigkeiten als f(f) 243 Lösungshinweise zu den 244 Lehrbücher der chemischen Thermodynamik bzw. Physikalischen Chemie 244 Aufgabensammlungen und Arbeitsbücher zur Physikalischen Chemie 245 Lösungshinweise zu den 246 Register 260