Physikalisch-Chemisches Praktikum
Erfolgreich durchs Praktikum der Physikalischen Chemie!
Das Buch bietet eine umfassende Sammlung nach einheitlichem Schema aufgebauter Versuchsbeschreibungen, die alle Teilgebiete der Physikalischen Chemie abdeckt – entsprechend der von der Deutschen Bunsen-Gesellschaft für Physikalische Chemie verabschiedeten und publizierten Mindestinhalte der Lehre in diesem Fach.
In jedem der den klassischen Hauptarbeitsgebieten der Physikalischen Chemie gewidmeten Hauptkapitel finden sich zunächst einfache Versuche, die mit wenigen Mitteln bereits beim Verständnis wichtiger grundlegender Tatsachen helfen. Der Schwierigkeitsgrad und oft auch der apparativ-experimentelle Aufwand steigen dann, bis gegen Ende der Kapitel der typische Inhalt von Fortgeschrittenen-Praktika vorgestellt wird.
Damit schlägt das vorliegende Buch die Brücke zwischen dem Grundlagenwissen aus Vorlesungen und Lehrbüchern und der Bedienungsanleitung eines Messgerätes oder den praktischen Vorgaben der Versuchsbetreuerinnen und -betreuer. Es ersetzt dabei weder das Lehrbuch noch die Bedienungsanleitung, es erklärt vielmehr, wie sich der experimentelle Aufbau und das praktische Vorgehen nachvollziehbar aus dem Lehrbuch- und Vorlesungswissen ergeben.
Inhaltsverzeichnis
Vorwort
BEREICH THERMODYNAMIK
System, Phase, Gleichgewicht, intensive und extensive Gro?en
Temperatur, nullter Hauptsatz der Thermodynamik
Warmekapazitat
Zustandsgleichung idealer Gase und Mischungen
erster Hauptsatz der Thermodynamik, Arbeit und Warme
Bildungsenthalpien und He?’scher Satz, Carnot’scher Kreisprozess, zweiter Hauptsatz, Entropie
Joule-Thomson-Effekt
Mischphasen, partielle molare Gro?en, Gibbs-Duhem’sche Gleichung
Gibbs’sche Fundamentalgleichung, das chemische Potenzial
dritter Hauptsatz der Thermodynamik, das Nernst-Theorem
Phasengleichgewichte, Gibbs’sche Phasenregel
Dampfdruckerniedrigung, kolligative Eigenschaften, osmotischer Druck, Siedepunktserhohung,
Gefrierpunktserniedrigung, Einfluss von Fremdgasen
Aktivitatskoeffizienten, Phasendiagramme
das chemische Gleichgewicht, Gleichgewichtskonstanten
Grenzflachengleichgewichte, Grenzflachenspannung, Adsorption, Benetzung
BEREICH ELEKTROCHEMIE
Phasengrenzen und geladene Teilchen
Aufbau einer elektrochemischen Zelle
Faraday-Gesetze
Elektrolyte: starke und schwache Elektrolyte, Festelektrolyte, ionische Flussigkeiten, Debye-Huckel-
Theorie, Ladungstransport, Grenzleitfahigkeit
Elektrochemische Zellen im Gleichgewicht, Nernst-Gleichung
Elektrochemische Doppelschicht, Stabilitat kolloidaler Dispersionen
Elektrodenkinetik: Durchtrittsreaktionen und Diffusion
Experimentelle Methoden: 3-Elektroden-Aufbau, potentiostatische und galvanostatische Verfahren,
Cyclovoltammetrie
Korrosion
Grundlagen der elektrochemischen Energiespeicherung und -wandlung
Elektrochemische Produktionsverfahren
BEREICH ATOM UND MOLEKUL-SPEKTROSKOPIE
Verschiedene Spektralbereiche und Arten der Anregungen
Materie im magnetischen (Zeeman-Effekt) und im elektrischen Feld (Stark-Effekt), Begriff der
Polarisation (verschiedene Arten der Polarisation, Zusammenhang Brechungsindex und Suszeptibilitat)
Auswahlregeln und Ubergangsdipolmoment
Elektronische Spektroskopie (Lambert-Beer’sches Gesetz, Franck-Condon-Integrale, Franck-Condon-
Prinzip, Fluoreszenz und Phosphoreszenz, Grundlagen des Lasers)
Schwingungsspektroskopie (IR und Raman , Absorption vs. Streuung, Normalmodenkonzept,
Ausschlussprinzip)
Rotationsspektroskopie und Schwingungs-Rotations-Kopplung
Magnetische Resonanzspektroskopie: NMR-Spektroskopie und ESR-Spektroskopie
Rontgen-, Auger- und Photoelektronen-Spektroskopie
Massenspektrometrie
Strukturaufklarung mittels Rontgen und Neutronenbeugung
BEREICH KINETIK
Elementarreaktionen vs. Bruttogleichung, Molekularitat vs. Reaktionsordnung, Reaktionsgeschwindigkeit
Formale Kinetik: Differentielle und integrierte Geschwindigkeitsgesetzen fur 0./1./2. und pseudo-
Ordnung, graphische Auswertungen/Auftragungen
Halbwertszeit und Geschwindigkeitskonstante fur 0./1./2. Ordnung
Folgereaktionen und Quasistationaritat, Parallelreaktionen, Kettenreaktion
Temperaturabhangigkeit chemischer Reaktionen (Arrhenius)
Theoretische Kinetik: Ansatz und Ergebnis der Sto?theorie (Sto?zahlen und mittlere freie Weglange,
Sto?querschnitte), Theorie des Ubergangszustandes (Eyring)
Unimolekulare Reaktionen –
Lindemann und Hinshelwood
Kinetische Isotopeneffekte, kinetischer Salzeffekt bei Ionenreaktionen
Katalyse – homogen vs. heterogen (Enzymkatalyse –
Michaelis Menten)
Transportphanomene und allg. Transportgleichung (Viskositat, Warmeleitung. Diffusion, Fick’sche
Gesetze, diffusionskontrollierte Reaktionen)
Über den Autor
Rudolf Holze ist Professor für Physikalische Chemie und Elektrochemie an der Technischen Universität Chemnitz. Nach seinem Studium der Chemie und Promotion in der Elektrochemie an der Universität Bonn hat er sich an der Universität Oldenburg habilitiert. Er hat mehr als 450 wissenschaftliche Veröffentlichungen und er ist Autor, Koautor und Herausgeber von mehr als zehn Büchern.
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