Physikalische Chemie

Friedrich Bergler studierte Physik an der TU Clausthal-Zellerfeld und promovierte am Max-Planck-Institut für Festkörperforschung in Stuttgart. Anschließend lehrte er 25 Jahre an den Berufskollegs und der FH Isny die Fächer Physik, Elektrochemie, Mathematik und Informatik und war in dieser Zeit auch federführend in verschiedenen Lehrplankommissionen des Landes Baden-Württemberg tätig. Dr. Bergler ist Mitbegründer und Leiter des Eduard-von-Hallberger-Instituts für Sprachen, Studienvorbereitung und Erwachsenenbildung in Freudenstadt und Lehrbeauftragter für Technische Mechanik und Technische Physik an der Dualen Hochschule Baden-Württemberg.

"Ein kompaktes und übersichtlich gestaltetes Lehrbuch."ekz Bibliotheksservice (02.12.2013)

• Vorwort xi1 Gase 11.1 Ideale Gase 11.1.1 Das Modell des idealen Gases 11.1.2 Die kinetische Deutung von Gastemperatur und Gasdruck 21.1.3 Zustandsänderungen idealer Gase 31.1.3.1 Isotherme Zustandsänderung 41.1.3.2 Isobare Zustandsänderung 91.1.3.3 Isochore Zustandsänderung 121.1.3.4 Enthalpie und spezifische Wärmekapazitäten bei konstantem Druck und konstantem Volumen 131.1.3.5 Adiabatische Zustandsänderung 151.1.3.6 Polytrope Zustandsänderung 181.1.4 Zustandsgleichung idealer Gase 191.1.5 Mischungen idealer Gase 211.2 Reale Gase 281.2.1 Van-der-Waals-Gleichung 281.2.2 Der praktische Verlauf der Isothermen; die Gasverflüssigung 301.2.3 Kritische Daten eines realen Gases 311.2.4 Zustandsgebiete 321.2.5 Gasverflüssigung mit dem Joule-Thomson-Effekt 332 Festkörper und Flüssigkeiten 372.1 Festkörper 372.1.1 Der ideale, kristalline Festkörper 372.1.2 Kristallzüchtung 392.1.3 Das Verhalten des Festkörpers bei der Erwärmung 402.1.4 Der amorphe Festkörper 412.2 Flüssigkeiten 422.2.1 Oberflächenspannung von Flüssigkeiten 422.2.2 Benetzende und nicht benetzende Flüssigkeiten 452.2.3 Viskosität 472.3 Änderungen des Aggregatzustandes 512.3.1 Der Begriff „Phase“ 512.3.2 Bestimmung der Phasenumwandlungstemperaturen von Reinstoffen 522.3.3 Molare Enthalpien bei Phasenumwandlungen 532.4 Dampfdruck über Flüssigkeiten und Festkörpern 542.4.1 Gleichgewicht zwischen Flüssigkeit und ihrem Dampf 542.4.2 Gleichgewicht zwischen Festkörper und seinem Dampf 592.4.3 Gleichgewicht zwischen der festen und der flüssigen Phase 602.4.4 Zustandsdiagramm des Wassers 613 Mischphasen 653.1 Homogene und heterogene Stoffverteilungen 653.1.1 Lösungen und Gemenge 653.1.2 Kolloid-disperse Systeme 663.2 Angaben über die Zusammensetzung von Mischphasen 683.3 Löslichkeit und Mischbarkeit in flüssiger Phase 713.3.1 Gesättigte Lösung 713.3.2 Löslichkeit fester Stoffe 723.3.3 Löslichkeit von Gasen in Flüssigkeiten 733.3.4 Mischungen von Flüssigkeiten 753.4 Verteilungssatz von Nernst 773.5 Chromatographische Trennverfahren 793.5.1 Säulenchromatographie 813.5.2 Gaschromatographie 833.5.3 Ionenaustauschchromatographie 853.5.4 Gelchromatographie 873.5.5 Hochdruck-Flüssigkeits-Chromatographie (HPLC) 883.5.6 Dünnschicht- und Papierchromatographie 883.6 Diffusion und Osmose 903.7 Dampfdruck- und Siedediagramme binärer Mischungen 963.7.1 Binäre Mischungen mit nur einer flüchtigen Komponente 963.7.1.1 Dampfdruckerniedrigung 963.7.1.2 Siedepunkterhöhung und Gefrierpunkterniedrigung 983.7.2 Binäre Mischungen zweier flüchtiger Komponenten 1013.7.2.1 Ideale, binäre Mischungen 1013.7.2.2 Reale binäre Mischungen 1093.8 Schmelzdiagramme binärer Stoffsysteme 1153.8.1 Schmelzdiagramm des Systems Zinn/Blei 1163.8.2 Abkühlungskurve und Zustandsdiagramme bei Mischkristallbildung 1193.8.3 Zustandsdiagramm bei Verbindungsbildung 1214 Energiebilanz chemischer Reaktionen 1274.1 Physikalische Grundlagen 1274.2 Energieumsatz bei chemischen Reaktionen 1294.2.1 Exotherme und endotherme Reaktionen 1294.2.2 Reaktionsenergie 1304.2.3 Reaktionen bei konstantem Volumen und bei konstantem Druck 1304.2.3.1 Reaktionswärme bei isochor ablaufenden Prozessen 1304.2.3.2 Reaktionswärme bei isobar ablaufenden Prozessen 1324.2.3.3 Molare Reaktionsenthalpie unter Standardbedingungen 1344.2.4 Die Wegunabhängigkeit der Reaktionsenthalpie 1364.2.5 Molare Bildungs- und Zersetzungsenthalpie 1374.2.6 Anwendungen des Hess’schen Satzes 1394.3 Kriterien für den selbstständigen Ablauf chemischer Reaktionen 1424.3.1 Die These von Thomsen und Berthelot 1434.3.2 Entropiebegriff 1434.3.3 Reaktionsentropie 1444.3.4 Freie Reaktionsenthalpie 1464.3.5 Freie Reaktionsenthalpie und chemische Affinität 1484.4 Aktivierungsenergie 1494.5 Katalysatoren 1515 Das chemische Gleichgewicht 1575.1 Einige Grundlagen aus der Reaktionskinetik 1575.1.1 Die Stoßtheorie 1575.1.2 Mittlere Reaktionsgeschwindigkeit 1585.1.3 Konzentrationsabhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit 1595.1.4 Temperaturabhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit 1635.2 Die Behandlung des chemischen Gleichgewichts 1645.2.1 Der Zustand des chemischen Gleichgewichts 1645.2.2 Massenwirkungsgesetz 1665.2.3 Möglichkeiten zur Beeinflussung der Gleichgewichtslage 1745.2.4 Heterogene Gleichgewichte 1785.2.5 Berechnung der Gleichgewichtskonstanten * K p (T) aus thermodynamischen Daten 1796 Elektrolytische Dissoziationsgleichgewichte 1836.1 Elektrolytlösungen 1836.1.1 Elektrolyte 1836.1.2 Vorgänge beim Lösen 1846.2 Gesetze der elektrolytischen Dissoziation 1886.2.1 Starke und schwache Elektrolyte 1886.2.2 Konzentrationsabhängigkeit des Dissoziationsgrades 1896.2.3 Konzentration und Aktivität 1916.3 Protolysegleichgewichte 1926.3.1 Eigendissoziation des Wassers 1926.3.2 Wässrige Säurelösungen 1946.3.3 Wässrige Lösungen von Basen 1946.3.4 Kenngrößen von Säure- und Baselösungen 1956.3.4.1 Der pH- und pOH-Wert 1956.3.5 Wässrige Salzlösungen 1996.3.6 Pufferlösungen 2026.4 Löslichkeitsprodukt 2037 Elektrochemische Vorgänge 2077.1 Umwandlung von elektrischer Energie in chemische Reaktionsarbeit 2077.1.1 Vorgänge bei der Elektrolyse 2087.1.2 Quantitative Zusammenhänge 2107.1.3 Anwendungs- und Rechenbeispiele 2127.1.4 Stromausbeutefaktor 2147.1.5 Probleme bei der Elektrolyse wässriger Lösungen 2147.1.6 Schmelzflusselektrolyse 2187.2 Umwandlung von chemischer Reaktionsarbeit in elektrische Energie 2197.2.1 Galvanisches Halbelement und galvanische Kette 2217.2.2 Ausbildung eines elektrischen Potentials und der Potentialdifferenz 2227.2.3 Der Begriff des Einzelpotentials 2247.2.4 Wichtige Halbelemente 2297.2.4.1 Elektroden 1. Art 2307.2.4.2 Elektroden 2. Art 2317.2.5 Die EMK galvanischer Ketten 2337.2.6 Angewandte Potentiometrie 2377.2.7 Elektrolyse und galvanische Polarisation 2397.2.7.1 Galvanische Polarisation und Zersetzungsspannung 2397.2.7.2 Überspannung 2417.2.7.3 Konzentrationspolarisation 2427.2.7.4 Das Prinzip der Polarographie 2447.2.8 Stromerzeugung auf elektrochemischem Weg 2467.2.9 Korrosion 2527.3 Elektrische Leitfähigkeit von Elektrolytlösungen 2537.3.1 Elektrischer Widerstand und elektrische Leitfähigkeit 2537.3.2 Leitfähigkeitsmessungen 2547.3.3 Konzentrationsabhängigkeit der Leitfähigkeit von Elektrolytlösungen 2567.3.4 Molare Leitfähigkeit und Äquivalentleitfähigkeit 2567.3.5 Konzentrationsabhängigkeit der Äquivalentleitfähigkeit 2587.3.6 Temperaturabhängigkeit der Leitfähigkeit 2627.3.7 Anwendungsmöglichkeiten von Leitfähigkeitsmessungen 2628 Spektroskopie 2698.1 Grundlagen 2698.1.1 Elektromagnetische Strahlung als Energieträger 2698.1.2 Wechselwirkung von Strahlung mit Materie 2718.1.2.1 Energieschema 2718.1.2.2 Strahlungsabsorption 2728.1.2.3 Strahlungsemission 2748.2 Emissionsspektroskopie 2758.2.1 Aufnahme eines Emissionsspektrums 2758.2.2 Verfahren der Emissionsspektroskopie 2768.3 Absorptionsspektroskopie 2808.3.1 Gesetze der Strahlungsabsorption 2818.3.2 Absorptionsmessungen 2838.3.3 Konzentrationsbestimmung durch Extinktionsmessungen 2858.3.4 Absorptionsspektren 2868.3.4.1 UV/VIS-Spektroskopie 2868.3.4.2 IR-Spektroskopie 2898.4 NMR-Spektroskopie 2918.4.1 Grundlagen 2928.4.2 NMR-Apparatur 2978.4.3 Chemische Verschiebung 2978.5 Massenspektrometrie 2989 Richtig gelöst 303Stichwortverzeichnis 309