Basiswissen Physikalische Chemie

1 Aggregatzustände.- 1.1 Ideale Gase.- 1.1.1 Das ideale Gasgesetz.- 1.1.2 Gasmischungen.- 1.1.3 Geschwindigkeiten von Gasteilchen.- 1.1.4 Effusion.- 1.1.5 Stöße zwischen Gasteilchen.- 1.1.6 Flüsse: Diffusion, Viskosität und Wärmeleitung.- 1.2 Reale Gase.- 1.2.1 Zwischenmolekulare Kräfte.- 1.2.2 Virial- und van der Waals-Gleichung.- 1.3 Flüssigkeiten.- 1.3.1 Niedermolekulare Flüssigkeiten.- 1.3.2 Flüssigkristalle.- 1.3.3 Lösungen von Makromolekülen.- 1.4 Kristalline Festkörper.- 2 Thermodynamik.- 2.1 Erster Hauptsatz der Thermodynamik.- 2.1.1 Begriffe und Definitionen.- 2.1.2 Formulierung des ersten Hauptsatzes.- 2.1.3 Innere Energie und Enthalpie.- 2.1.4 Wärmekapazitäten.- 2.1.5 Adiabatische Prozesse.- 2.1.6 Thermochemie.- 2.2 Zweiter Hauptsatz der Thermodynamik.- 2.2.1 Einführung der Größe Entropie.- 2.2.2 Eigenschaften der Entropie.- 2.2.3 GIBBS-Energie und Helmholtz-Energie.- 2.3 Mischungen.- 2.3.1 Partielle molare Größen.- 2.3.2 Das chemische Potential.- 2.3.3 Mischungsgrößen.- 2.3.4 Exzessgrößen.- 2.3.5 Das Raoultsche Gesetz.- 2.3.6 Das Henrysche Gesetz.- 2.3.7 Kolligative Eigenschaften.- 2.4 Chemische Gleichgewichte.- 2.4.1 Gleichgewichtskonstanten.- 2.4.2 Temperatur- und Druckabhängigkeit von Gleichgewichtskonstanten.- 2.4.3 Ermittlung von Gleichgewichtskonstanten.- 2.5 Phasendiagramme.- 2.5.1 GIBBSsche Phasenregel.- 2.5.2 Einkomponentensysteme.- 2.5.3 Zweikomponentensysteme.- 2.5.4 Klassifikation von Phasenumwandlungen.- 3 Aufbau der Materie.- 3.1 Grenzen der klassischen Physik.- 3.2 Einführung in die Quantenmechanik.- 3.3 Mikroskopische Teilchen in Bewegung.- 3.3.1 Translation.- 3.3.2 Rotation.- 3.3.3 Schwingung.- 3.4 Atome.- 3.4.1 Das Wasserstoffatom.- 3.4.2 Der Elektronenspin.- 3.4.3 Aufbau des Periodensystems der Elemente.- 3.4.4 Termsymbole für Atome.- 3.5 Moleküle.- 3.5.1 Die Born-Oppenheimer-Näherung.- 3.5.2 Der Lcao-Ansatz.- 3.5.3 Die chemische Bindung.- 3.5.4 Ab-initio-Molekülorbital-Rechnungen.- 3.5.5 Die HÜckel-Mo-Methode.- 3.6 Photoelektronenspektroskopie.- 4 Statistische Thermodynamik.- 4.1 Isolierte Systeme.- 4.2 Geschlossene Systeme.- 4.2.1 Thermodynamische Größen geschlossener Systeme.- 4.3 Offene Systeme.- 4.3.1 Thermodynamische Größen offener Systeme.- 4.4 Anwendung: Ideale Gase.- 4.4.1 Thermodynamische Größen idealer Gase.- 4.5 Das Äquipartitionstheorem.- 4.6 Anwendung: Wärmekapazitäten kristalliner Festkörper.- 5 Grenzflächenerscheinungen.- 5.1 Einleitung.- 5.2 Die Oberflächenspannung.- 5.3 Gleichgewichtsbedingungen für gekrümmte Oberflächen.- 5.4 Thermodynamische Oberflächengrößen.- 5.5 Oberflächenerscheinungen von Mischungen.- 5.5.1 Grenzflächenkonzentrationen.- 5.5.2 Der Spreitungsdruck von Oberflächenfilmen.- 5.6 Gasadsorption an Festkörperoberflächen.- 5.6.1 Theorien der Gasadsorption.- 6 Elektrochemie.- 6.1 Ionentransport in Elektrolytlösungen.- 6.1.1 Mikroskopische Betrachtung der Ionenwanderung im elektrischen Feld.- 6.1.2 Diffusion in Elektrolytlösungen.- 6.1.3 Faraday-Gesetze (Coulombmeter).- 6.1.4 Überführungszahlen.- 6.1.5 Leitfähigkeit von schwachen Elektrolyten.- 6.2 Thermodynamische Eigenschaften von Ionen in Lösung.- 6.3 Aktivitätskoeffizienten von Elektrolytlösungen.- 6.3.1 Debye-HÜckel-Theorie.- 6.4 Elektrochemische Thermodynamik.- 6.4.1 Die elektromotorische Kraft.- 6.4.2 Bestimmung von Standard-Potentialen, Aktivitätskoeffizienten und pH-Werten.- 6.4.3 Diffusionspotentiale.- 6.4.4 Konzentrationsketten.- 6.5 Technisch wichtige Zellen (Galvanische Elemente).- 6.6 Elektrolyse und Potentiale von Zellen unter Belastung.- 7 Reaktionskinetik.- 7.1 Grundbegriffe und Messmethoden.- 7.2 Einfache Geschwindigkeitsgesetze (Formalkinetik).- 7.3 Bestimmung der Geschwindigkeitsgleichung.- 7.4 Temperaturabhängigkeit der Geschwindigkeitskonstanten.- 7.5 Komplexe Reaktionen.- 7.5.1 Reversible Reaktionen.- 7.5.2 Parallelreaktionen 1. Ordnung.- 7.5.3 Folgereaktionen.- 7.5.4 Kettenreaktionen.- 7.5.5 Explosionen.- 7.5.6 Enzymreaktionen.- 7.6 Theorien der Elementarreaktionen.- 7.6.1 Stoßtheorie bimolekularer Reaktionen.- 7.6.2 Theorie des Übergangszustandes.- 7.6.3 Katalysatoren.- 7.7 Reaktionen in Lösung.- 7.7.1 Reaktionen zwischen Ionen.- 8 Molekülspektroskopie.- 8.1 Elektrische Eigenschaften der Materie.- 8.1.1 Messung von elektrischen Dipolmomenten.- 8.2 Prinzipien der Spektroskopie.- 8.3 Reine Rotationsspektren.- 8.3.1 Der unstarre lineare Rotator.- 8.4 Schwingungsspektroskopie.- 8.4.1 Rotations-Schwingungsspektren.- 8.4.2 Schwingungen mehratomiger Moleküle.- 8.5 Raman-Spektroskopie.- 8.5.1 Rotations-Raman-Spektren.- 8.5.2 Schwingungs-Raman-Spektren.- 8.6 Elektronenschwingungsspektren von Molekülen.- 8.6.1 Elektronenschwingungsspektren in der Gasphase.- 8.6.2 Desaktivierung elektronisch angeregter Zustände.- 8.7 Nmr-Spektroskopie.- 8.7.1 Grundlagen.- 8.7.2 Die chemische Verschiebung.- 8.7.3 Spin-Spin-Wechselwirkung.- 8.7.4 Chemischer Austausch.- 8.8 Elektronen-Spin-Resonanz (ESR).- A Literaturauswahl.- B SI-Einheiten und abgeleitete Größen.- C Naturkonstanten.