Kurze Einführung in die Physikalische Chemie

I Mikroskopische Systeme — Atom- und Molekülbau.- 1. Entwicklung der Quantentheorie.- 1.1. Die Quantisierung.- 1.1.1. Die Masse.- 1.1.2. Die elektrische Ladung.- 1.1.3. Die Wirkung.- 1.1.4. Kontinuums- und Quantentheorie.- 1.2. Die „alte“ Quantentheorie und ihre Atommodelle.- 1.2.1. Streuexperimente und das Rutherfordsche Atommodell.- 1.2.1.1. Erzeugung von Teilchenstrahlen.- 1.2.1.2. Die Streuexperimente.- 1.2.1.3. Das Rutherfordsche Atommodell.- 1.2.1.4. Die Größe der Atome.- 1.2.2. Diskrete Spektrallinien und das Bohrsche Atommodell.- 1.2.2.1. Diskrete Spektrallinien.- 1.2.2.2. Das Bohrsche Atommodell.- 1.2.2.3. Das Korrespondenzprinzip.- 1.3. Die moderne Quantentheorie als Wellenmechanik.- 1.3.1. Der Welle-Teilchen-Dualismus.- 1.3.1.1. Der Photoeffekt.- 1.3.1.2. Der Compton-Effekt.- 1.3.1.3. Die De Broglie-Beziehung.- 1.3.1.4. Die Heisenbergsche Unschärferelation.- 1.3.1.5. Die Schrödinger-Gleichung.- 2. Atombau.- 2.1. Einelektronensysteme.- 2.1.1. Das Wasserstoffatom.- 2.1.2. Die Alkaliatome.- 2.1.3. Auswahlregeln.- 2.1.4. Der Elektronenspin.- 2.2. Mehrelektronensysteme.- 2.2.1. Die Multiplizität.- 2.2.2. Die Ortsfunktion von Mehrelektronensystemen.- 2.2.3. Die Energie der stationären Zustände von Mehrelektronensystemen.- 2.2.3.1. Berechnung der Energie der stationären Zustände ohne Berücksichtigung der Elektronenwechselwirkung.- 2.2.3.2. Berücksichtigung der Elektronenwechselwirkung.- 2.2.4. Pauli-Prinzip, Aufbauprinzip und Periodensystem der Elemente.- 2.3. Atome in äußeren Feldern.- 2.3.1. Homogene lineare Felder.- 2.3.2. Felder von anderen Mikroteilchen.- 3. Molekülbau.- 3.1. Bindungstypen.- 3.2. Modelle der chemischen Bindung.- 3.2.1. Das Valence-Bond(VB)-Modell.- 3.2.1.1. Hybridisierung.- 3.2.1.2. Zusammenfassung.- 3.2.2. Das Molekülorbital (MO)-Modell.- 3.2.2.1. Die Linearkombination von Atomorbitalen (LCAO).- 3.2.2.2. Zweiatomige Moleküle aus gleichen Atomen.- 3.2.2.3. Mehratomige Moleküle.- 3.2.2.4. Elektronensysteme.- 3.2.2.5. Beschreibung experimenteller Größen durch die MO-Theorie.- 3.3. Molekülspektroskopie.- 3.3.1. Elektronenspektren.- 3.3.2. Schwingungsspektren.- 3.3.3. Rotationsspektren.- 4. Zusammenfassung.- II Makroskopische Systeme im Gleichgewicht.- 1. Aggregatzustände.- 1.1. Gasförmiger Zustand.- 1.2. Flüssiger Zustand.- 1.3. Fester Zustand.- 2. Zwischenmolekulare Kräfte.- 2.1. Polkräfte.- 2.1.1. Monopol-Monopol-Kräfte (Ion-Ion-Kräfte).- 2.1.2. Monopol-Dipol-Kräfte (Ion-Dipol-Kräfte).- 2.1.3. Dipol-Dipol-Kräfte.- 2.2. Induktionskräfte.- 2.2.1. Ion- und polarisierbares Molekül.- 2.2.2. Permanenter Dipol und polarisierbares Molekül.- 2.3. Dispersionskräfte.- 2.4. Vergleich der zwischenmolekularen Kräfte.- 2.5. Kohäsions- und Gitterenergie.- 3. Thermodynamische Grundbegriffe.- 3.1. Thermodynamische Systeme.- 3.2. Zustandsfunktion, Zustandsvariable.- 3.3. Reversible und irreversible Prozesse.- 3.4. Mathematisches Werkzeug.- 4. Der Energiesatz oder der 1. Hauptsatz der Thermodynamik.- 4.1. Arbeit.- 4.2. Arbeit und Wärme.- 4.3. Die innere Energie.- 4.3.1. Reine Phasen.- 4.3.2. Phasenumwandlungen.- 4.3.3. Mischphasen.- 4.3.4. Chemische Reaktionen.- 4.4. Die Enthalpie.- 4.4.1. Der Heßsche Satz und die Bildungsenthalpien chemischer Verbindungen.- 5. Der Entropiesatz oder der 2. Hauptsatz der Thermodynamik.- 5.1. Wärme und Arbeit, Wärmekraftmaschinen.- 5.1.1. Isotherme reversible Kompression.- 5.1.2. Adiabatische reversible Kompression.- 5.1.3. Maschinen.- 5.1.3.1. Der Carnotsche Kreisprozeß.- 5.1.4. Irreversibilität.- 5.2. Die Entropie.- 5.2.1. Abgeschlossene Systeme.- 5.2.2. Geschlossene Systeme.- 5.2.2.1. Entropienänderungen.- 5.2.2.2. Gleichgewichtsbedingungen.- 5.2.2.3. Freie Energie, freie Enthalpie und chemisches Potential.- 6. Gleichgewichte.- 6.1. Phasengleichgewichte.- 6.1.1. Phasengleichgewichte von Systemen, bei denen nur ein Stoff durch eine Phasengrenze tritt.- 6.1.1.1. Gleichgewichte zwischen reinen Phasen.- 6.1.1.2. Gleichgewichte zwischen reinen Phasen und Mischphasen.- 6.1.2. Phasengleichgewichte von Systemen, bei denen mehrere Stoffe durch eine Phasengrenze treten.- 6.1.2.1. Flüssigkeits-Dampf-Gleichgewichte.- 6.1.2.2. Mischungslücken.- 6.1.2.3. Erstarrung flüssiger Zweikomponentengemische.- 6.2. Chemische Gleichgewichte.- 6.3. Die chemische Affinität.- 6.4. Simultanes chemisches und Phasengleichgewicht von Elektrolyten.- 6.4.1. Potentialdifferenzen an Phasengrenzflächen.- 6.4.1.1. Phasengrenzflächen.- 6.4.1.2. Der Durchtritt von Teilchen durch die Phasengrenzfläche.- 6.4.1.3. Potentialdifferenzen von Phasen, Einzelpotentiale.- 6.4.2. Interionische Wechselwirkungen.- 6.4.2.1. Die Debye-Hückel-Theorie der interionischen Wechselwirkung.- 6.4.3. Potentialbestimmende Reaktionen.- 6.4.3.1. Einfache Elektroden.- 6.4.3.2. Mehrfache Elektroden.- 6.4.4. Galvanische Elemente.- 6.4.4.1. Die Messung der Einzelpotentiale, Spannungsreihe.- 6.4.4.2. Die EMK galvanischer Elemente.- 6.4.5. Anwendungen von EMK-Messungen.- 6.4.5.1. pH-Messungen.- 6.4.5.2. Potentiometrische Titrationen.- 7. Zusammenfassung.- III Makroskopische Systeme im Potentialgefälle.- 1. Leitfähigkeit von Elektrolytlösungen.- 1.1. Grundbegriffe, Definitionen.- 1.2. Überführungszahlen.- 1.3. Konzentrationsabhängigkeit der Leitfähigkeit.- 1.3.1. Schwache und starke Elektrolyte.- 1.3.2. Das Kohlrauschsche Quadratwurzelgesetz.- 1.3.3. Die Debye-Hückel-Onsager-Theorie.- 1.4. Die Additivität der Grenzleitfähigkeiten.- 1.5. Anwendungen von Leitfähigkeitsmessungen (Konduktometrie).- 1.5.1. Leitfähigkeitstitration.- 1.5.2. Kinetische Messungen.- 1.5.3. Bestimmung des Dissoziationsgrades, der Löslichkeit und des Hydrolysegrades….- 2. Elektrodenpolarisation.- 2.1. Die Grundpolarisationsarten.- 2.2. Die Konzentrationspolarisation.- 2.2.1. Chemische Polarisation, Zersetzungsspannung.- 2.2.2. Diffusionspolarisation.- 2.2.3. Polarographie.- 2.3. Durchtrittspolarisation.- 2.4. Zusammenfassung.- 3. Chemische Reaktionskinetik.- 3.1. Möglichkeiten und Grenzen.- 3.2. Molekularität und Ordnung einer Reaktion.- 3.2.1. Reaktion nullter Ordnung.- 3.2.2. Reaktion 1. Ordnung.- 3.2.3. Reaktion 2. Ordnung.- 3.2.3.1. Der Fall A + B C.- 3.2.3.2. Der Fall 2 A ? C.- 3.2.4. Kenndaten von Reaktionsordnungen.- 3.3. Bestimmung der Reaktionsordnung.- 3.3.1. Reaktion 1. Ordnung A ? B.- 3.3.2. Reaktion 2. Ordnung A + B ? C.- 3.3.3. Reaktion 2. Ordnung 2 A ? C.- 3.3.4. Reduzierte Reaktionsordnungen.- 3.4. Komplexe Reaktionen.- 3.4.1. Gegenreaktionen.- 3.4.2. Parallelreaktionen.- 3.4.3. Folgereaktionen.- 3.5. Die Bodenstein-Hypothese.- 3.6. Prüfung der Komplexität von Reaktionen.- 3.7. Die Temperaturabhängigkeit der Geschwindigkeitskonstante.- 3.8. Modelle für das Geschehen im „Reaktionsknäuel“.- 3.8.2. Stoßtheorie.- 3.8.3. Die Theorie des Übergangszustandes.- 3.9. Zusammenfassung.- Anhang 1.- Anhang 2.- Sachwortverzeichnis.