Vorwort XIX Kapitel 1 Grundbegriffe der Thermodynamik 1 Kapitel 2
Werbung
Vorwort XIX Kapitel 1 Grundbegriffe der Thermodynamik Kapitel 2 Wärme, Arbeit, Innere Energie, Enthalpie und der erste Hauptsatz der Thermodynamik Kapitel 3 1 19 Die Bedeutung von Zustandsfunktionen: Innere Energie und Enthalpie 53 Kapitel 4 Thermochemie 79 Kapitel 5 Entropie und der zweite und dritte Hauptsatz der Thermodynamik 99 Kapitel 6 Das chemische Gleichgewicht 139 Kapitel 7 Die Eigenschaften realer Gase 177 Kapitel 8 Phasendiagramme und die Existenzbereiche von Feststoffen, Flüssigkeiten und Gasen 197 Kapitel 9 Ideale und reale Lösungen 229 Kapitel 10 Elektrolytlösungen 267 Kapitel 11 Elektrochemische Zellen, Batterien und Brennstoffzellen 285 Kapitel 12 Von der Klassischen Mechanik zur Quantenmechanik 327 Kapitel 13 Die Schrödingergleichung 345 Kapitel 14 Die Quantenmechanischen Postulate 371 Kapitel 15 Die Anwendung der Quantenmechanik auf einfache Systeme Das Teilchen im Kasten und die wirkliche Welt Kommutierende und nicht-kommutierende Operatoren und die überraschenden Folgen der Quantenverschränkung Ein quantenmechanisches Modell für die Schwingung und Rotation von Molekülen Kapitell 6 Kapitel 17 Kapitel 18 Kapitel 19 Bibliografische Informationen http://d-nb.info/980231744 Schwingungs- und Rotationsspektroskopie von zweiatomigen Molekülen 381 401 425 451 483 digitalisiert durch Inhaltsübersicht Kapitel 20 Das Wasserstoffatom 523 Kapitel 21 Mehrelektronenatome 547 Kapitel 22 Beispiele der Atomspektroskopie 587 Kapitel 23 Die Chemische Bindung bei H£ und H2 611 Kapitel 24 Chemische Bindung in zweiatomigen Molekülen 631 Kapitel 25 Molekülstruktur und Energieniveaus von vielatomigen Molekülen 659 Kapitel 26 Elektronische Spektroskopie 693 Kapitel 27 Computerchemie 719 Kapitel 28 Molekülsymmetrie 797 Kapitel 29 Kernresonanzspektroskopie 831 Kapitel 30 Wahrscheinlichkeit 871 Kapitel 31 Die Boltzmann-Verteilung 899 Kapitel 32 Ensemble und molekulare Zustandssummen 923 Kapitel 33 Statistische Thermodynamik 959 Kapitel 34 Die kinetische Gastheorie 991 Kapitel 35 Transportphänomene 1017 Kapitel 36 Grundlagen der Reaktionskinetik 1055 Kapitel 37 Komplexe Reaktionsmechanismen 1107 Anhang Index vt 1151 1221 Vorwort Kapitel 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 2.9 2.10 3.7 3.8 4.2 Die Bedeutung von Zustandsfunktionen: Innere Energie und Enthalpie Die mathematischen Eigenschaften von Zustandsfunktionen Die Abhängigkeit von U von V und T Hängt die Innere Energie stärker von V oder T ab? Temperaturabhängigkeit der Enthalpie bei konstantem Druck In welchem Zusammenhang stehen Cp und CV1 Druckabhängigkeit der Enthalpie bei konstanter Temperatur Der Joule-Thomson-Versuch Verflüssigung von Gasen über isenthalpe Expansion Kapitel 4 4.1 Wärme, Arbeit, Innere Energie, Enthalpie und der erste Hauptsatz der Thermodynamik Die Innere Energie und der erste Hauptsatz der Thermodynamik Arbeit Wärme Wärmekapazität Zustandsfunktionen und wegabhängige Funktionen Gleichgewicht, Zustandsänderungen und Reversibilität Vergleich der Arbeit bei reversiblen und irreversiblen Prozessen Bestimmung von AU und Einführung der Enthalpie, einer neuen Zustandsfunktion Berechnung von q, w, AU und AH für Prozesse mit idealen Gasen Die reversible adiabatische Expansion und Kompression eines idealen Gases ... Kapitel 3 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 Grundbegriffe der Thermodynamik Was ist Thermodynamik und wozu ist sie gut? Grundlegende Definitionen zur Beschreibung von thermodynamischen Systemen Temperaturmessung Zustandsgieichungen und das Zustandsgesetz der idealen Gase Eine kurze Einführung in die realen Gase Kapitel 2 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 XIX Thermochemie In chemischen Bindungen gespeicherte Energie wird in chemischen Reaktionen freigesetzt oder aufgenommen Innere Energie und Enthalpieänderungen in chemischen Reaktionen 1 2 3 5 8 11 19 20 21 23 28 30 33 35 40 40 45 53 54 57 61 65 68 68 71 74 79 80 80 Inhaltsverzeichnis 4.3 4.4 4.5 4.6 Der Satz von Hess besagt, dass die Enthalpie eine Zustandsfunktion ist Die Temperaturabhängigkeit von Reaktionsenthalpien Die experimentelle Bestimmung von AU und AH für chemische Reaktionen . Differenzial-Scanning-Kalorimetrie Kapitel 5 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 5.8 5.9 5.10 5.11 5.12 5.13 5.14 Veränderungen im Universum haben eine vorgegebene Richtung Wärmekraftmaschinen und der zweite Hauptsatz der Thermodynamik Einführung in die Entropie Die Berechnung von Entropieänderungen Die Verwendung der Entropie zur Berechnung der natürlichen Zustandsänderung in einem isolierten System Die Clausius'sche Ungleichung Die Entropieänderung in der Umgebung und ASgesamt = AS + ASumgebung Absolute Entropien und der dritte Hauptsatz der Thermodynamik Standardzustände in Entropieberechnungen Entropieänderungen in chemischen Reaktionen Kühlschränke, Wärmepumpen und reale Wärmekraftmaschinen Ergänzung - Bestimmung der Abhängigkeit von S von V und T über die Tatsache, dass S eine Zustandsfunktion ist Ergänzung - Die T- und p-Abhängigkeit von S Ergänzung - Die thermodynamische Temperaturskala Kapitel 6 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7 6.8 6.9 6.10 6.11 6.12 6.13 6.14 6.15 Viii Entropie und der zweite und dritte Hauptsatz der Thermodynamik Das chemische Gleichgewicht Die Gibbs-Energie und die Helmholtz-Energie Die Differenzialformen von U, H, A und G Die Abhängigkeit der Gibbs- und Helmholtz-Energien von p, V und T Die Gibbs-Energie einer Reaktionsmischung Die Gibbs-Energie eines Gases in einer Mischung Berechnung der Gibbs-Mischungsenergie für ideale Gase Das chemische Gleichgewicht in einer idealen Gasmischung, ausgedrückt über das chemische Potenzial Berechnung von AGneaktion und Einführung der Gleichgewichtskonstante für eine Mischung von idealen Gasen Berechnung der Gleichgewichtspartialdrücke in einer Mischung von idealen Gasen Die Änderung von Kp mit der Temperatur Gleichgewichte zwischen idealen Gasen und festen oder flüssigen Phasen — Formulieren der Gleichgewichtskonstante mit Molenbrüchen oder Molaritäten Die Abhängigkeit von £eq von T und p Ergänzung - Eine Fallstudie: Die Ammoniaksynthese Ergänzung - Darstellung von U und H und der Wärmekapazitäten über Messgrößen 84 89 89 93 99 100 101 107 108 112 114 115 118 122 123 124 129 130 131 139 140 144 145 148 150 150 153 155 157 157 160 160 162 163 168 Inhaltsverzeichnis Kapitel 7 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 Reale Gase und ideale Gase Zustandsgieichungen für reale Gase und ihr Anwendungsbereich Der Kompressionsfaktor Das Gesetz der korrespondierenden Zustände Fugazität und die Gleichgewichtskonstante für reale Gase Kapitel 8 8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 8.6 8.7 8.8 8.9 9.3 9.4 9.5 9.6 9.7 9.8 9.9 9.10 9.11 9.12 9.13 Phasendiagramme und die Existenzbereiche von Feststoffen, Flüssigkeiten und Gasen Wodurch wird die relative Stabilität der festen, flüssigen und gasförmigen Phasen bestimmt? Das Druck-Temperatur-Phasendiagramm Druck-Volumen- und Druck-Volumen-Temperatur-Phasendiagramme Die theoretische Grundlage des p-T-Phasendiagrammes Anwendung der Clapeyron-Gleichung zur Berechnung des Dampfdrucks als Funktion von T Der Dampfdruck eines Reinstoffes hängt vom angewandten Druck ab Oberflächenspannung Chemie in überkritischen Fluiden Flüssigkristalle und LCD-Displays Kapitel 9 9.1 9.2 Die Eigenschaften realer Gase Ideale und reale Lösungen Definition der idealen Lösung Das chemische Potenzial einer Komponente in der Gasphase und in den Lösungen Anwendung des Modells der idealen Lösung auf binäre Lösungen Das Temperatur-Zusammensetzungs-Diagramm und die fraktionierte Destillation Die Gibbs-Duhem-Gleichung Kolligative Eigenschaften Gefrierpunkterniedrigung und Siedepunkterhöhung Der osmotische Druck Reale Lösungen weisen Abweichungen vom Raoult'schen Gesetz auf Die ideale verdünnte Lösung Aktivitäten werden in Bezug auf Standardzustände definiert Das Henry-Gesetz und die Löslichkeit von Gasen in einem Lösungsmittel Chemisches Gleichgewicht in Lösungen Kapitel 10 Elektrolytlösungen 10.1 10.2 10.3 Die Enthalpie, Entropie und freie Enthalpie der Ionenbildung in Lösungen... Erklärung der thermodynamischen Funktionen bei Ionenbildung und -lösung Aktivitäten und Aktivitätskoeffizienten für Elektrolytlösungen 177 178 178 183 186 190 197 198 201 208 211 212 214 216 220 221 229 230 232 233 238 241 242 244 246 248 252 254 258 259 267 268 271 273 IX Inhaltsverzeichnis 10.4 10.5 Berechnung von y} über die Debye-Hückel-Theorie Chemisches Gleichgewicht in Elektrolytlösungen Kapitel 11 Elektrochemische Zellen, Batterien und Brennstoffzellen 11.1 Die Auswirkung eines elektrischen Potenzials auf das chemische Potenzial geladener Stoffe 11.2 Konventionen und Standardzustände der Elektrochemie 11.3 Messung des reversiblen Zellenpotenzials 11.4 Chemische Reaktionen in elektrochemischen Zellen und die Nernst-Gleichung 11.5 Kombination von Standardelektrodenpotenzialen zur Bestimmung des Zellenpotenzials 11.6 Bestimmung von Reaktions-Gibbs-Energien und Reaktions-Entropien aus Zellenpotenzialen 11.7 Die Beziehung zwischen Zell-EMK und Gleichgewichtskonstante 11.8 Bestimmung von E° und der Aktivitätskoeffizienten unter Verwendung einer elektrochemischen Zelle 11.9 Zeil-Nomenklatur und Typen elektrochemischer Zellen 11.10 Die elektrochemische Spannungsreihe 11.11 Thermodynamik von Batterien und Brennstoffzellen 11.12 Die Elektrochemie häufig verwendeter Batterien 11.13 Brennstoffzellen 11.14 Ergänzung — Elektrochemie im atomaren Maßstab 11.15 Ergänzung — Maschinenbau im Nanobereich durch Elektrochemie 11.16 Ergänzung — Absolute Halbzellenpotenziale Kapitel 12 Von der Klassischen Mechanik zur Quantenmechanik 12.1 Warum sich mit der Quantenmechanik befassen? 12.2 Die Entwicklung der Quantenmechanik aus dem Zusammenspiel von Theorie und Experiment 12.3 Strahlung eines schwarzen Körpers 12.4 Der Photoelektrische Effekt 12.5 Wellenartiges Verhalten von Teilchen 12.6 Beugung am Doppelspalt 12.7 Atomspektren Kapitel 13 Die Schrödingergleichung 13.1 Was entscheidet, ob ein System mit Hilfe der Quantenmechanik betrachtet werden muss? 13.2 Klassische Wellen und die nicht-dispersive Wellengleichung 13.3 Wellen können durch komplexe Funktionen einfach ausgedrückt werden 13.4 Quantenmechanische Wellen und die Schrödingergleichung 13.5 Die Lösung der Schrödingergleichung: Operatoren, Observablen, Eigenfunktionen und Eigenwerte 275 280 285 286 288 291 292 294 296 297 299 299 302 303 303 307 308 315 317 327 328 329 330 332 335 336 339 345 346 351 355 357 358 Inhaltsverzeichnis 13.6 13.7 13.8 Die Eigenfunktionen eines quantenmechanischen Operators sind orthogonal.. Die Eigenfunktionen eines quantenmechanischen Operators bilden ein vollständiges System Zusammenfassung der neuen Konzepte Kapitel 14 Die Quantenmechanischen Postulate 14.1 14.2 14.3 14.4 14.5 Die physikalische Bedeutung der Wellenfunktion Jede Observable besitzt einen entsprechenden Operator Das Ergebnis einer einzelnen Messung Der Erwartungswert Die zeitliche Entwicklung eines quantenmechanischen Systems Kapitel 15 Die Anwendung der Quantenmechanik auf einfache Systeme 15.1 15.2 15.3 15.4 Das Freie Teilchen Das Teilchen im eindimensionalen Kasten Der zwei- und der dreidimensionale Kasten Die Postulate erleichtern das Verständnis des Teilchens im Kasten und umgekehrt Kapitel 16 Das Teilchen im Kasten und die wirkliche Welt 16.1 16.2 16.3 16.4 16.5 16.6 16.7 16.8 Das Teilchen im Kasten endlicher Tiefe Unterschiedliche Überlappung bei Rumpf- und Valenzelektronen Pi-Elektronen konjugierter Moleküle und Teilchen im Kasten Wieso leitet Natrium Elektrizität und warum ist Diamant ein Isolator? Das Passieren von Barrieren mittels Tunneleffekt Das Rastertunnelmikroskop Der Tunneleffekt bei chemischen Reaktionen Ergänzung - Quantentöpfe und Quantenpunkte Kapitel 17 Kommutierende und nicht-kommutierende Operatoren und die überraschenden Folgen der Quantenverschränkung 17.1 17.2 17.3 17.4 17.5 17.6 Kommutationsrelationen Das Stern-Gerlach-Experiment Die Heisenberg'sche Unschärferelation Ergänzung — Die Heisenberg'sche Unschärferelation als Funktion von Standardabweichungen Ergänzung - Ein Gedankenexperiment mit einem Teilchen im dreidimensionalen Kasten Ergänzung - Verschränkte Zustände, Teleportation und Quantencomputer 360 363 365 371 372 374 375 375 379 381 382 383 389 390 401 402 403 404 405 407 408 413 414 425 426 428 431 435 438 440 Xi Inhaltsverzeichnis Kapitel 18 Ein quantenmechanisches Modell für die Schwingung und Rotation von Molekülen 18.1 18.2 18.3 18.4 18.5 18.6 18.7 18.8 Die Lösung der Schrödingergleichung für den quantenmechanischen harmonischen Oszillator Die Lösung der Schrödingergleichung für die zweidimensionale Rotation Die Lösung der Schrödingergleichung für die dreidimensionale Rotation Die Quantelung des Drehimpulses Die Kugelflächenfunktionen Optionaler Rückblick — Der klassische harmonische Oszillator Optionaler Rückblick - Drehbewegungen und der klassische starre Rotator ... Ergänzung — Räumliche Quantisierung Kapitel 19 Schwingungs- und Rotationsspektroskopie von zweiatomigen Molekülen 19.1 19.2 19.3 19.4 19.5 19.6 19.7 19.8 19.9 Eine Einführung in die Spektroskopie Absorption, spontane Emission und stimulierte Emission Eine Einführung in die Schwingungsspektroskopie Die Herkunft der Auswahlregeln Infrarot-Absorptionsspektroskopie Rotationsspektroskopie Ergänzung — Fouriertransform-Infrarot-Spektroskopie Ergänzung — Raman-Spektroskopie Ergänzung — Wie hängen die Übergangsraten zwischen Zuständen von der Frequenz ab? Kapitel 20 Das Wasserstoffatom 20.1 20.2 20.3 20.4 20.5 20.6 Formulierung der Schrödingergleichung Die Lösung der Schrödingergleichung für das Wasserstoffatom Eigenwerte und Eigenfunktionen der Gesamtenergie Die Orbitale des Wasserstoffatoms Die radiale Verteilungsfunktion Die Gültigkeit des Schalenmodells der Atome Kapitel 21 Mehrelektronenatome 21.1 21.2 21.3 21.4 21.5 21.6 21.7 Helium: Das kleinste Mehrelektronenatom Einführung des Elektronenspins Die Wellenfunktionen müssen die Ununterscheidbarkeit der Elektronen wiedergeben Die Lösung der Schrödingergleichung mit der Variationsmethode Die Hartree-Fock-Methode des selbstkonsistenten Feldes Trends im Periodensystem über die Hartree-Fock-Berechnungen verstehen Gute Quantenzahlen, Tenne, Niveaus und Zustände 451 452 458 462 464 466 469 474 477 483 484 487 489 493 495 499 506 508 511 523 524 524 526 533 536 541 547 548 550 551 555 557 562 565 Inhaltsverzeichnis 21.8 Die Energie einer Konfiguration hängt sowohl vom Bahn- als auch vom Spindrehimpuls ab 21.9 Die Spin-Bahn-Kopplung spaltet einen Term in Niveaus auf 21.10 Ergänzung - Die Energien von Konfigurationen mit gepaarten und ungepaarten Elektronenspins sind verschieden Kapitel 22 Beispiele der Atomspektroskopie 22.1 22.2 22.3 22.4 22.5 22.6 22.7 Die Grundlagen der Atomspektroskopie Analysetechniken auf Basis der Atomspektroskopie Der Dopplereffekt Der Helium-Neon-Laser Laserisotopentrennung Auger-Elektronen- und Röntgen-Photoelektronen-Spektroskopie Die selektive Chemie der angeregten Zustände: O(3P) und O(1D) Kapitel 23 Die Chemische Bindung bei HJ und H2 23.1 23.2 23.3 23.4 23.5 23.6 23.7 Quantenmechanik und Chemische Bindung Das einfachste Ein-Elektronen-Molekül: HJ Die Molekülwellenfunktion für H£ im Grundzustand Die Energie der Molekülwellenfunktionen ipg und xpu Eine genauere Betrachtung der Molekülwellenfunktionen xpg und xpu Das H2-Molekül: Molekülorbital- und Valenzbindungsmodell Vergleich des Valenzbindungs- und Molekülorbital-Modells der Chemischen Bindung Kapitel 24 Chemische Bindung in zweiatomigen Molekülen 24.1 24.2 24.3 24.4 24.5 24.6 24.7 24.8 Lösung der Schrödingergleichung für Mehr-Elektronen-Moleküle Darstellung von Molekülorbitalen als Linearkombinationen von Atomorbitalen Das Molekülorbital-Energiediagramm Molekülorbitale von homonuklearen zweiatomigen Molekülen Die elektronische Struktur von Mehr-Elektronen-Molekülen Bindungsordnung, Bindungsenergie und Bindungslänge Heteronukleare zweiatomige Moleküle Ergänzung - Das Molekulare Elektrostatische Potenzial (MEP) Kapitel 25 Molekülstruktur und Energieniveaus von vielatomigen Molekülen 25.1 25.2 25.3 25.4 Lewis-Strukturen und das VSEPR-Modell Beschreibung lokalisierter Bindungen über Hybridisierung für Methan, Ethen und Acetylen Konstruktion von Hybridorbitalen für nicht-äquivalente Liganden Hybridisierung zur Beschreibung chemischer Bindung 567 575 577 587 588 590 594 595 600 601 605 611 612 612 614 615 618 623 626 631 632 632 637 639 644 647 649 651 659 660 663 667 672 X1H Inhaltsverzeichnis 25.5 25.6 25.7 25.8 25.9 Vorhersage der Molekülstruktur mittels Molekülorbitaltheorie Wie unterschiedlich sind lokalisierte und delokalisierte Bindungsmodelle?... Qualitative Molekülorbitaltheorie für konjugierte und aromatische Moleküle: Das Hückel-Modell Von Molekülen zu Festkörpern So macht man Halbleiter bei Raumtemperatur leitfähig Kapitel 26 Elektronische Spektroskopie 26.1 26.2 26.3 26.4 Die Energie von elektronischen Übergängen Termsymbole von Molekülen Übergänge zwischen elektronischen Zuständen von zweiatomigen Molekülen Die Schwingungsfeinstruktur von elektronischen Übergängen in zweiatomigen Molekülen 26.5 Absorption von UV/Vis Licht in mehratomigen Molekülen 26.6 Übergänge zwischen Grundzuständen und angeregten Zuständen 26.7 Singulett-Singulett-Übergänge: Absorption und Fluoreszenz 26.8 Intersystem-Crossing und Phosphoreszenz 26.9 Fluoreszenzspektroskopie und analytische Chemie 26.10 UV-Photoelektronenspektroskopie 26.11 Ergänzung — Die Zuweisung von + und — in 2-Termen zweiatomiger Moleküle Kapitel 27 Computerchemie 27.1 27.2 27.3 Das Versprechen der Computerchemie Potenzialhyperflächen Die Molekülorbitaltheorie und das Hartree-Fock-Verfahren: Ein direkter Abkömmling der Schrödingergleichung 27.4 Eigenschaften von Hartree-Fock-Modellen — Das Hartree-Fock-Limit 27.5 Theoretische Modelle und Modellchemie 27.6 Weiterentwicklungen der Hartree-Fock-Theorie 27.7 Gauß'sche Basissätze 27.8 Die Wahl eines theoretischen Modells 27.9 Grafische Modelle 27.10 Zusammenfassung Kapitel 28 Molekülsymmetrie 28.1 28.2 28.3 28.4 28.5 28.6 XIV Symmetrieelemente, Symmetrieoperationen und Punktgruppen Zuordnung von Molekülen zu Punktgruppen Das H2O-Molekül und die C2v-Punktgruppe Darstellungen von Symmetrieoperatoren, Basen für Darstellungen und der Charaktertafel Die Dimension einer Darstellung Verwendung der C2v-Darstellungen zur Konstruktion von Molekülorbitalen für H2O 674 678 680 687 689 693 694 695 698 700 702 705 706 708 710 711 715 719 720 721 726 728 734 735 741 745 763 771 797 798 801 803 808 810 814 Inhaltsverzeichnis 28.7 28.8 28.9 Die Symmetrien der Normalmoden von Molekülen Auswahlregeln und Infrarot- oder Raman-Aktivität Ergänzung - Verwendung der Projektionsoperatormethode zur Erzeugung von Molekülorbitalen, die Basen für irreduzible Darstellungen sind Kapitel 29 Kernresonanzspektroskopie 29.1 29.2 29.3 29.4 29.5 29.6 29.7 29.8 29.9 29.10 29.11 29.12 29.13 29.14 Kerndrehimpuls und magnetisches Moment Die Energie von Atomkernen mit nicht-verschwindendem Kernspin in einem Magnetfeld Die chemische Verschiebung für ein isoliertes Atom Die chemische Verschiebung für ein Atom in einem Molekül Die Elektronegativität benachbarter Gruppen und chemische Verschiebungen. Die Magnetfelder benachbarter Gruppen und chemische Verschiebungen Multiplettaufspaltung von NMR-Peaks als Konsequenz der Spin-Spin-Kopplung Multiplettaufspaltung bei mehr als zwei wechselwirkenden Spins Die Peakbreite in der NMR-Spektroskopie Festkörper-NMR NMR-Bildgebung Ergänzung - Das NMR-Experiment im Labor und im rotierenden Bezugssystem Ergänzung - Die Fourier-Transform-NMR-Spektroskopie Ergänzung - Die zweidimensionale NMR-Spektroskopie Kapitel 30 Wahrscheinlichkeit 30.1 30.2 30.3 30.4 30.5 30.6 Wozu dient die Wahrscheinlichkeit? Grundlagen der Wahrscheinlichkeitstheorie Stirling-Formel Wahrscheinlichkeitsverteilungsfunktionen Wahrscheinlichkeitsverteilungen mit diskreten und stetigen Variablen Charakterisierung von Verteilungsfunktionen Kapitel 31 Die Boltzmann-Verteilung 31.1 31.2 31.3 31.4 31.5 Mikrozustände und Konfigurationen Ableitung der Boltzmann-Verteilung Dominanz der Boltzmann-Verteilung Physikalische Bedeutung des Boltzmann-Verteilungsgesetzes Die Definition von ß Kapitel 32 Ensemble und molekulare Zustandssummen 32.1 32.2 32.3 Das Kanonische Ensemble Die Beziehung von Q zu q in einem idealen Gas Molekulare Energieniveaus 817 821 823 831 832 833 836 838 839 839 841 847 849 850 852 854 856 861 871 872 873 882 883 885 888 899 900 907 912 914 915 923 924 925 927 XV Inhaltsverzeichnis 32.4 32.5 32.6 32.7 32.8 32.9 32.10 Translationszustandssumme Rotationszustandssumme: Zweiatomige Moleküle Rotationszustandssumme: Mehratomige Moleküle Schwingungszustandssumme Das Gleichverteilungstheorem Elektronische Zustandssumme Zusammenfassung Kapitel 33 Statistische Thermodynamik 33.1 33.2 33.3 33.4 33.5 33.6 33.7 Energie Energie und die energetischen Freiheitsgrade von Molekülen Wärmekapazität Entropie Nullpunktentropie Andere thermodynamische Funktionen Chemisches Gleichgewicht Kapitel 34 Die kinetische Gastheorie 34.1 34.2 34.3 34.4 34.5 34.6 34.7 XVt 959 960 964 968 973 976 979 981 991 Eine kinetische Betrachtung der Teilchenbewegungen und des Drucks in der Gasphase Die eindimensionale Geschwindigkeitsverteilung Die Maxwell-Verteilung von Molekülgeschwindigkeiten Vergleich der die Geschwindigkeitsverteilung charakterisierenden Werte: 992 995 999 Vave, Vmp u n d Vflws 1002 Die Effusion von Gasen Stöße zwischen Molekülen Die mittlere freie Weglänge Kapitel 35 Transportphänomene 35.1 35.2 35.3 35.4 35.5 35.6 35.7 35.8 35.9 35.10 928 931 940 942 947 949 952 Was bedeutet Transport? Massetransport: Diffusion Die zeitliche Entwicklung des Konzentrationsgradienten Ergänzung — Die Diffusion aus statistischer Perspektive Wärmeleitung Die Viskosität von Gasen Viskositätsmessung Diffusion in Flüssigkeiten und Viskosität von Flüssigkeiten Ergänzung - Sedimentation und Zentrifugation Ionenleitung 1004 1007 1010 1017 1018 1019 1023 1026 1028 1032 1035 1037 1039 1042 Inhaltsverzeichnis Kapitel 36 Grundlagen der Reaktionskinetik 36.1 36.2 36.3 36.4 36.5 36.6 36.7 36.8 36.9 36.10 36.11 36.12 Einführung in die Kinetik Reaktionsgeschwindigkeiten Gesetze der Reaktionskinetik Reaktionsmechanismen Integrierte Geschwindigkeitsgesetze Ergänzung - Numerische Verfahren Folgereaktionen erster Ordnung Parallelreaktionen Temperaturabhängigkeit von Geschwindigkeitskonstanten Reversible Reaktionen und Gleichgewicht Ergänzung - Relaxations-Verfahren Ergänzung - Die Autoionisation von Wasser: Ein Beispiel zur Temperatursprung-Methode 36.13 Potenzialenergieflächen 36.14 Theorie des aktivierten Komplexes Kapitel 37 Komplexe Reaktionsmechanismen 37.1 37.2 37.3 37.4 37.5 37.6 37.7 37.8 Reaktionsmechanismen und Reaktionsgeschwindigkeitsgesetze Die Näherung des vorgelagerten Gleichgewichtes Der Lindemann-Mechanismus Katalyse Radikalkettenreaktionen Radikalkettenpolymerisation Explosionen Fotochemie Anhang A B C D Index Mathematischer Anhang Datentabellen Punktgruppen-Charaktertabellen Lösungen zu ausgewählten Aufgaben 1055 1056 1057 1059 1065 1067 1072 1074 1080 1082 1084 1088 1090 1091 1094 1107 1108 1110 1111 1114 1127 1129 1130 1133 1151 1152 1175 1198 1204 1221 XVI!
