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Physikalische Chemie
Physikalische Chemie




Heinz Hug, Wolfgang Reiser

Europa-Lehrmittel
EAN: 9783808571521 (ISBN: 3-8085-7152-7)
380 Seiten, kartoniert, 17 x 24cm, 2000, 2. neu bearbeitete Auflage

EUR 29,10
alle Angaben ohne Gewähr

Rezension
Die Physikalische Chemie gehört zu den Teilbereichen der Chemie, den die Schüler möglichst schnell hinter sich lassen möchten, da ihre Inhalte als abstrakt und wenig anschaulich gelten. Mit diesem Buch kommt der Europa-Lehrmittelverlag den Bedürfnissen einer breiten Nutzerschicht nach einer verständlichen Darstellung der Physikalischen Chemie nach.

Die Darstellung zeichnet sich durch einen übersichtlichen Aufbau aus. Zahlreiche Graphiken illustrieren den Text und tragen erheblich zum Verständnis der Ausführungen bei. Selbst komplizierte Sachverhalte lassen sich so schnell erfassen. „…bei den Ableitungen (wurde) auf die Anwendung der höheren Mathematik verzichtet und eine stärkere Betonung auf die phänomenologische Beschreibung… gelegt“ (Vorwort S. 3). Dies dürfte insbesondere den Nutzern außerhalb der Universität, also Schülern an Fachschulen und Gymnasien sowie Auszubildenden in der chemischen Industrie (chemisch-technische Assistenten) entgegenkommen. Doch auch Studenten an Fachhochschulen und Universitäten dürften von dem Buch als Einstieg in die physikalische Chemie profitieren. Zahlreiche Übungsaufgaben mit Lösungen ermöglichen ein Wiederholen und Festigen des Stoffes.

Fazit: Anschauliche Darstellung der Physikalischen Chemie für Schüler (Oberstufe), Auszubildende in der chemischen Industrie und Studenten in den Anfangssemestern.

Björn Hillen, lehrerbibliothek.de
Inhaltsverzeichnis
1 Grundlegende Größen der Physik und Stöchiometrie 9
1.1 Physikalische Größen 9
1.1.1 Dichte 9
1.1.2 Druck 10
1.1.3 Elektrische Stromstärke, elektrische Spannung und elektrischer Widerstand 12
1.2 Stöchiometrische Grundbegriffe 13
1.2.1 Grundgesetze der Stöchiometrie 13
1.2.2 Atom- und Molekülmasse 14
1.2.3 Umsatz- und Ausbeuteberechnung 15
1.2.4 Gehaltsangaben von Mischphasen 17
1.3 Aktivität und Fugazität 19
1.3.1 Aktivität 20
1.3.2 Fugazität 21

2 Gase 22
2.1 Ideale Gase 22
2.2 Gasgesetze idealer Gase 22
2.2.1 Isotherme Zustandsänderung 23
2.2.2 Isobare Zustandsänderung 24
2.2.3 Isochore Zustandsänderung 26
2.2.4 Die allgemeine Zustandsgleichung für ideale Gase (1. Form) 27
2.2.5 Das Gesetz von Avogadro 28
2.2.6 Die universelle Zustandsgleichung idealer Gase (allgemeine Zustandsgleichung 2. Form) 28
2.3 Die Bestimmung der molaren Masse 30
2.4 Mischungen idealer Gase 32
2.4.1 Das Gesetz von Dalton 33
2.4.2 Feuchte Gase 35
2.4.3 Mittlere molare Masse einer Gasmischung 37
2.4.4 Thermische Dissoziation 38
2.5 Reale Gase 41
2.5.1 Van-der-waalssche-Zustandsgleichung 43
2.5.2 Anwendung der van-der-Waals-Gleichung 44
2.5.3 Zustandsgebiete 46
2.5.4 Gasverflüssigung durch den Joule-Thomson-Effekt 46
Übungen zu Kapitel 2 47

3 Das chemische Gleichgewicht 49
3.1 Das Massenwirkungsgesetz 49
3.2 Berechnung von Gleichgewichten 52
3.3 Die Gleichgewichtskonstante Kp für Gasgleichgewichte 56
3.4 Heterogene Gleichgewichte 59
3.5 Die Verschiebung der Gleichgewichtslage 60
3.6 Protolysegleichgewichte 63
3.6.1 Autoprotolyse des Wassers 63
3.6.2 pH- und pOH-Wert starker Säuren und Basen 64
3.6.3 pH- und pOH-Wert schwacher Säuren und Basen 66
3.6.4 pH-Wert von Salzlösungen 72
3.6.5 Pufferlösungen 75
3.6.6 Protolyse mehrprotoniger Säuren 78
3.6.7 Löslichkeitsprodukt 79
Übungen zu Kapitel 3 83

4 Energie und Molekularbewegung 87
4.1 Energiebegriff und Energieerhaltungssatz 87
4.2 Kinetische Gastheorie oder das molekulare Modell des idealen Gases 88
4.3 Temperatur, kinetische Energie und Wärme 90
4.4 Maxwell/Boltzmann-Verteilung 92
4.5 Wärmelehre, Reaktionswärme, Brennwert und Heizwert 96
Übungen zu Kapitel 4 104

5 Allgemeine und chemische Thermodynamik 106
5.1 System und Phase 107
5.2 Zustandsgröße und Zustandsfunktion 108
5.3 Volumenänderungsarbeit 110
5.4 Reversible und irreversible Prozesse 111
5.5 Nullter Hauptsatz der Thermodynamik 115
5.6 Erster Hauptsatz der Thermodynamik 115
5.6.1 Die innere Energie und die Enthalpie 118
5.6.2 Molare Bildungsenthalpie und molare Bildungsenergie 122
5.6.3 Der Satz von Heß und die Reaktionsenthalpie 123
5.6.4 Phasenumwandlungsenthalpien 127
5.6.5 Isochore und isobare Zustandsänderung des idealen Gases 131
5.6.6 Enthalpieänderung in Lösungen 133
5.6.7 Molekulare Interpretation der Wärmekapazität 137
5.6.8 Temperaturabhängigkeit der Wärmekapazität 142
5.6.9 Temperaturabhängigkeit der Reaktionsenthalpie 144
5.6.1 0 Zustandsänderung des idealen Gases im adiabatischen System 146
5.6.11 Polytrope Prozesse 150
5.7 Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik 152
5.7.1 Die Entropie als kalorische Größe 153
5.7.2 Entropie bei Zustandsänderungen von Gasen 158
5.7.3 Entropie und Unordnung 160
5.7.4 Der Carnot-Kreisprozess und der Wirkungsgrad von Wärmekraftmaschinen 161
5.7.5 Exergie und Anergie 165
5.7.6 Phasenumwandlungsentropien 168
5.7.7 Steckbrief der Entropie 169
5.8 Der dritte Hauptsatz der Thermodynamik 169
5.9 Die Spontanität chemischer Reaktionen 170
5.9.1 Der gibbssche Satz 171
5.9.2 Anwendung des gibbsschen Satzes auf das chemische Gleichgewicht 177
5.9.3 Temperatur- und Druckabhängigkeit der Gleichgewichtskonstante 183
Übungen zu Kapitel 5 186

6 Reaktionskinetik 192
6.1 Die Reaktionsgeschwindigkeit 192
6.2 Konzentrationsabhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit 195
6.3 Zeitabhängigkeit der Konzentration 198
6.3.1 Reaktionen 1. Ordnung 198
6.3.2 Reaktionen 2. Ordnung 202
6.3.3 Reaktionen nullter Ordnung 205
6.4 Temperaturabhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit 206
6.5 Katalyse 210
6.5.1 Homogene Katalyse 212
6.5.2 Heterogene Katalyse 213
Übungen zu Kapitel 6 217

7 Phasengleichgewichte 219
7.1 Der Dampfdruck 219
7.2 Phasendiagramme von Einkomponentensystemen 222
7.3 Phasendiagramme von Mehrkomponentensystemen und Systeme mit Mischungslücken 224
7.4 Phasengleichgewichte flüchtiger Zweikomponentensysteme 227
7.4.1 Dampfdruckdiagramme 227
7.4.2 Isotherme Gleichgewichtskurve 228
7.4.3 Isobares Siedediagramm 229
7.4.4 Destillation 231
7.4.5 Rektifikation 234
7.4.6 Trägerdampfdestillation. 236
7.5 Phasengleichgewichte nichtflüchtiger Zweikomponentensysteme 238
7.6 Absorptionsgleichgewicht und henry-daltonsches Gesetz 242
7.7 Nernstscher Verteilungssatz 243
7.8 Adsorptionsgleichgewichte 246
Übungen zu Kapitel 7 247

8 Lösungen 250
8.1 Kolligative Eigenschaften 250
8.2 Binäre Mischungen mit nur einer flüchtigen Komponente 250
8.2.1 Dampfdruckerniedrigung 250
8.2.2 Siedepunktserhöhung 253
8.2.3 Gefrierpunktserniedrigung 254
8.2.4 Osmose 258
8.2.5 Kolligative Eigenschaften von Elektrolytlösungen 262
Übungen zu Kapitel 8 264

9 Elektrochemie 265
9.1 Elektrolyte 265
9.2 Elektrolyse 267
9.2.1 Vorgänge bei der Elektrolyse 267
9.2.2 Elektrolyse wässriger Lösungen 268
9.2.3 Quantitative Gesetze der Elektrolyse 270
9.3 Leitfähigkeit 273
9.4 Wanderungsgeschwindigkeit und Ionenbeweglichkeit 276
9.5 Molare Leitfähigkeit 281
9.6 Die Leitfähigkeit starker und schwacher Elektrolyte 283
9.7 Hittorfsche Überführungszahlen 289
9.8 Praktische Anwendungen von Leitfähigkeitsmessungen 292
9.8.1 Bestimmung der Protolysekonstante 292
9.8.2 Bestimmung des Löslichkeitsprodukts 293
9.8.3 Leitfähigkeitstitration (Konduktometrie) 294
9.9 Galvanische Elemente 296
9.9.1 Galvanisches Halbelement und galvanische Kette 296
9.9.2 Das Potential einer Zelle und die Potentialdifferenz 298
9.9.3 Elektrochemische Spannungsreihe 300
9.9.4 Nernstsche Gleichung 304
9.9.5 Elektroden 1. und 2. Art 310
9.9.6 Potentiometrie 313
9.9.7 Elektrolyse und galvanische Polarisation 314
9.9.8 Technisch wichtige galvanische Elemente 318
9.9.9 Korrosion 322
Übungen zu Kapitel 9 324

Anhang 328
Elektrochemische Spannungsreihe mit den Standardpotentialen wichtiger Redoxpaare 328
Lösungen zu den Übungsaufgaben 329
Sachwortverzeichnis 370
Formelzeichen 376