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| Vorwort | XI | |
| 1 | Gase | 1 |
| 1.1 | Ideale Gase | 1 |
| 1.1.1 | Das Modell des idealen Gases | 1 |
| 1.1.2 | Die kinetische Deutung von Gastemperatur und Gasdruck | 2 |
| 1.1.3 | Zustandsänderungen idealer Gase | 3 |
| 1.1.3.1 | Isotherme Zustandsänderung | 4 |
| 1.1.3.2 | Isobare Zustandsänderung | 9 |
| 1.1.3.3 | Isochore Zustandsänderung | 12 |
| 1.1.3.4 Enthalpie und spezifische Wärmekapazitäten bei konstantem Druck | ||
| und konstantem Volumen | 13 | |
| 1.1.3.5 | Adiabatische Zustandsänderung | 15 |
| 1.1.3.6 | Polytrope Zustandsänderung | 18 |
| 1.1.4 | Zustandsgieichung idealer Gase | 19 |
| 1.1.5 | Mischungen idealer Gase | 21 |
| 1.2 | Reale Gase | 28 |
| 1.2.1 | Van-der-Waals-Gleichung | 28 |
| 1.2.2 | Der praktische Verlauf der Isothermen; die Gasverflüssigung | 30 |
| 1.2.3 | Kritische Daten eines realen Gases | 31 |
| 1.2.4 | Zustands gebiete | 32 |
| 1.2.5 | Gasverflüssigung mit dem Joule-Thomson-Effekt | 33 |
| 2 | Festkörper und Flüssigkeiten | 37 |
| 2.1 | Festkörper | 37 |
| 2.1.1 | Der ideale, kristalline Festkörper | 37 |
| 2.1.2 | Kristallzüchtung | 39 |
| 2.1.3 | Das Verhalten des Festkörpers bei der Erwärmung | 40 |
| 2.1.4 | Der amorphe Festkörper | 41 |
| 2.2 | Flüssigkeiten | 42 |
| 2.2.1 | Oberflächenspannung von Flüssigkeiten | 42 |
| 2.2.2 | Benetzende und nicht benetzende Flüssigkeiten | 45 |
| 2.2.3 | Viskosität | 47 |
| 2.3 | Änderungen des Aggregatzustandes | 51 |
| 2.3.1 | Der Begriff „Phase" | 51 |
| 2.3.2 Bestimmung der Phasenumwandlungstemperaturen von | ||
| Reinstoffen | 52 | |
| 2.3.3 | Molare Enthalpien bei Phasenumwandlungen | 53 |
| 2.4 | Dampfdruck über Flüssigkeiten und Festkörpern | 54 |
| 2.4.1 | Gleichgewicht zwischen Flüssigkeit und ihrem Dampf | 54 |
| 2.4.2 | Gleichgewicht zwischen Festkörper und seinem Dampf | 59 |
| 2.4.3 | Gleichgewicht zwischen der festen und der flüssigen Phase | 60 |
| 2.4.4 | Zustandsdiagramm des Wassers | 61 |
| 3 | Mischphasen | 65 |
| 3.1 | Homogene und heterogene Stoffverteilungen | 65 |
| 3.1.1 | Lösungen und Gemenge | 65 |
| 3.1.2 | Kolloid-disperse Systeme | 66 |
| 3.2 | Angaben über die Zusammensetzung von Mischphasen | 68 |
| 3.3 | Löslichkeit und Mischbarkeit in flüssiger Phase | 71 |
| 3.3.1 | Gesättigte Lösung | 71 |
| 3.3.2 | Löslichkeit fester Stoffe | 72 |
| 3.3.3 | Löslichkeit von Gasen in Flüssigkeiten | 73 |
| 3.3.4 | Mischungen von Flüssigkeiten | 75 |
| 3.4 | Verteilungssatz von Nernst | 77 |
| 3.5 | Chromatographische Trennverfahren | 79 |
| 3.5.1 | Säulenchromatographie | 81 |
| 3.5.2 | Gaschromatographie | 83 |
| 3.5.3 | Ionenaustauschchromatographie | 85 |
| 3.5.4 | Gelchromatographie | 87 |
| 3.5.5 | Hochdruck-Flüssigkeits-Chromatographie (HPLC) | 88 |
| 3.5.6 | Dünnschicht- und Papierchromatographie | 88 |
| 3.6 | Diffusion und Osmose | 90 |
| 3.7 | Dampfdruck- und Siedediagramme binärer Mischungen | 96 |
| 3.7.1 | Binäre Mischungen mit nur einer flüchtigen Komponente | 96 |
| 3.7.1.1 | Dampfdruckerniedrigung | 96 |
| 3.7.1.2 | Siedepunkterhöhung und Gefrierpunkterniedrigung | 98 |
| 3.7.2 | Binäre Mischungen zweier flüchtiger Komponenten | 101 |
| 3.7.2.1 | Ideale, binäre Mischungen | 101 |
| 3.7.2.2 | Reale binäre Mischungen | 109 |
| 3.8 | Schmelzdiagramme binärer Stoffsysteme | 115 |
| 3.8.1 | Schmelzdiagramm des Systems Zinn/Blei | 116 |
| 3.8.2 Abkühlungskurve und Zustandsdiagramme bei | ||
| Mischkristallbildung | 119 | |
| 3.8.3 | Zustandsdiagramm bei Verbindungsbildung | 121 |
| 4 | Energiebilanz chemischer Reaktionen | 127 |
| 4.1 | Physikalische Grundlagen | 127 |
| 4.2 | Energieumsatz bei chemischen Reaktionen | 129 |
| 4.2.1 | Exotherme und endotherme Reaktionen | 129 |
| 4.2.2 | Reaktionsenergie | 130 |
| 4.2.3 | Reaktionen bei konstantem Volumen und bei konstantem Druck | 130 |
| 4.2.3.1 | Reaktionswärme bei isochor ablaufenden Prozessen | 130 |
| 4.2.3.2 | Reaktionswärme bei isobar ablaufenden Prozessen | 132 |
| 4.2.3.3 | Molare Reaktionsenthalpie unter Standardbedingungen | 134 |
| 4.2.4 | Die Wegunabhängigkeit der Reaktionsenthalpie | 136 |
| 4.2.5 | Molare Bildungs- und Zersetzungsenthalpie | 137 |
| 4.2.6 | Anwendungen des Hess'schen Satzes | 139 |
| 4.3 | Kriterien für den selbstständigen Ablauf chemischer Reaktionen | 142 |
| 4.3.1 | Die These von Thomsen und Berthelot | 143 |
| 4.3.2 | Entropiebegriff | 143 |
| 4.3.3 | Reaktionsentropie | 144 |
| 4.3.4 | Freie Reaktionsenthalpie | 146 |
| 4.3.5 | Freie Reaktionsenthalpie und chemische Affinität | 148 |
| 4.4 | Aktivierungsenergie | 149 |
| 4.5 | Katalysatoren | 151 |
| 5 | Das chemische Gleichgewicht | 157 |
| 5.1 | Einige Grundlagen aus der Reaktionskinetik | 157 |
| 5.1.1 | Die Stoßtheorie | 157 |
| 5.1.2 | Mittlere Reaktionsgeschwindigkeit | 158 |
| 5.1.3 | Konzentrationsabhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit | 159 |
| 5.1.4 | Temperaturabhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit | 163 |
| 5.2 | Die Behandlung des chemischen Gleichgewichts | 164 |
| 5.2.1 | Der Zustand des chemischen Gleichgewichts | 164 |
| 5.2.2 | Massenwirkungsgesetz | 166 |
| 5.2.3 | Möglichkeiten zur Beeinflussung der Gleichgewichtslage | 174 |
| 5.2.4 | Heterogene Gleichgewichte | 178 |
| 5.2.5 Berechnung der Gleichgewichtskonstanten Kp(T) aus thermodynami- | ||
| schen Daten | 179 | |
| 6 | Elektrolytische Dissoziationsgleichgewichte | 183 |
| 6.1 | Elektrolytlösungen | 183 |
| 6.1.1 | Elektrolyte | 183 |
| 6.1.2 | Vorgänge beim Lösen | 184 |
| 6.2 | Gesetze der elektrolytischen Dissoziation | 188 |
| 6.2.1 | Starke und schwache Elektrolyte | 188 |
| 6.2.2 | Konzentrationsabhängigkeit des Dissoziationsgrades | 189 |
| 6.2.3 | Konzentration und Aktivität | 191 |
| 6.3 | Protolysegleichgewichte | 192 |
| 6.3.1 | Eigendissoziation des Wassers | 192 |
| 6.3.2 | Wässrige Säurelösungen | 194 |
| 6.3.3 | Wässrige Lösungen von Basen | 194 |
| 6.3.4 | Kenngrößen von Säure- und Baselösungen | 195 |
| 6.3.4.1 | Der pH-und pOH-Wert | 195 |
| 6.3.5 | Wässrige Salzlösungen | 199 |
| 6.3.6 | Pufferlösungen | 202 |
| 6.4 | Löslichkeitsprodukt | 203 |
| 7 | Elektrochemische Vorgänge | 207 |
| 7.1 Umwandlung von elektrischer Energie in chemische | ||
| Reaktionsarbeit | 207 | |
| 7.1.1 | Vorgänge bei der Elektrolyse | 208 |
| 7.1.2 | Quantitative Zusammenhänge | 210 |
| 7.1.3 | Anwendungs-und Rechenbeispiele | 212 |
| 7.1.4 | Stromausbeutefaktor | 214 |
| 7.1.5 | Probleme bei der Elektrolyse wässriger Lösungen | 214 |
| 7.1.6 | Schmelzflusselektrolyse | 218 |
| 7.2 Umwandlung von chemischer Reaktionsarbeit in elektrische | ||
| Energie | 219 | |
| 7.2.1 | Galvanisches Halbelement und galvanische Kette | 221 |
| 7.2.2 Ausbildung eines elektrischen Potentials und der | ||
| Potentialdifferenz | 222 | |
| 7.2.3 | Der Begriff des Einzelpotentials | 224 |
| 7.2.4 | Wichtige Halbelemente | 229 |
| 7.2.4.1 | Elektroden 1. Art | 230 |
| 7.2.4.2 | Elektroden 2. Art | 231 |
| 7.2.5 | Die EMK galvanischer Ketten | 233 |
| 7.2.6 | Angewandte Potentiometrie | 237 |
| 7.2.7 | Elektrolyse und galvanische Polarisation | 239 |
| 7.2.7.1 | Galvanische Polarisation und Zersetzungsspannung | 239 |
| 7.2.7.2 | Überspannung | 241 |
| 7.2.7.3 | Konzentrationspolarisation | 242 |
| 7.2.7.4 | Das Prinzip der Polarographie | 244 |
| 7.2.8 | Stromerzeugung auf elektrochemischem Weg | 246 |
| 7.2.9 | Korrosion | 252 |
| 7.3 | Elektrische Leitfähigkeit von Elektrolytlösungen | 253 |
| 7.3.1 | Elektrischer Widerstand und elektrische Leitfähigkeit | 253 |
| 7.3.2 | Leitfähigkeitsmessungen | 254 |
| 7.3.3 Konzentrationsabhängigkeit der Leitfähigkeit von | ||
| Elektrolytlösungen | 256 | |
| 7.3.4 | Molare Leitfähigkeit und Äquivalentleitfähigkeit | 256 |
| 7.3.5 | Konzentrationsabhängigkeit der Äquivalentleitfähigkeit | 258 |
| 7.3.6 | Temperaturabhängigkeit der Leitfähigkeit | 262 |
| 7.3.7 | Anwendungsmöglichkeiten von Leitfähigkeitsmessungen | 262 |
| 8 | Spektroskopie | 269 |
| 8.1 | Grundlagen | 269 |
| 8.1.1 | Elektromagnetische Strahlung als Energieträger | 269 |
| 8.1.2 | Wechselwirkung von Strahlung mit Materie | 271 |
| 8.1.2.1 | Energieschema | 271 |
| 8.1.2.2 | Strahlungsabsorption | 272 |
| 8.1.2.3 | Strahlungsemission | 274 |
| 8.2 | Emissionsspektroskopie | 275 |
| 8.2.1 | Aufnahme eines Emissionsspektrums | 275 |
| 8.2.2 | Verfahren der Emissionsspektroskopie | 276 |
| 8.3 | Absorptionsspektroskopie | 280 |
| 8.3.1 | Gesetze der Strahlungsabsorption | 281 |
| 8.3.2 | Absorptionsmessungen | 283 |
| 8.3.3 | Konzentrationsbestimmung durch Extinktionsmessungen | 285 |
| 8.3.4 | Absorptionsspektren | 286 |
| 8.3.4.1 | UV/VIS-Spektroskopie | 286 |
| 8.3.4.2 | IR-Spektroskopie | 289 |
| 8.4 | NMR-Spektroskopie | 291 |
| 8.4.1 | Grundlagen | 292 |
| 8.4.2 | N M R-Apparatur | 297 |
| 8.4.3 | Chemische Verschiebung | 297 |
| 8.5 | Massenspektrometrie | 298 |
| 9 | Richtig gelöst | 303 |
| Stichwortverzeichnis | 309 | |
