Einführung in die Physikalische Chemie

Die physikalisehe Chemie besteht in der Anwendung der experimentellen und theoretisehen Methoden der Physik auf Probleme der Chemie. In der Chemie wird ein groBes und interessantes Tatsaehenmaterial gesammelt und unter Verwendung zweekmäBig eingeführter Begriffe und empiriseh gefundener Regeln geordnet. Auch die Begriffe und Gesetze der Physik gründen auf Erfahrungstatsaehen. Sie wurden aber an übersiehtlieheren Systemen gewonnen und lassen sich quantitativ formulieren und über prüfen, so daB aus manehen Regeln Gesetze geworden sind, zu denen keine Ausnahmen bekannt sind. Heute kann angenommen werden, daB die bekannten physikalisehen GesetzmäBigkeiten ausreiehen sollten, um alle ehemisehen Tatsaehen zu erklären, insbesondere also den Gültigkeits bereieh der ehemisehen Regeln abzugrenzen oder neue chemisehe Gesetze aufzustellen. Dieses Ziel ist bis heute nur teilweise erreieht. Der Grund dafür liegt in der Kompliziertheit der Systeme, welehe in der Chemie untersueht werden. Nur bei einem versehwindenden Bruehteil davon gelang bisher eine konsequente Behandlung unter Anwendung phy sikaliseher Prinzipien. Trotzdem hat die physikalisehe Betraehtungs weise bisher sehr viel zum Verständnis der Chemie beigetragen. Wir unterteilen das groBe Gebiet der physikalisehen Chemie in die fol genden Hauptabsehnitte: I. Chemisehe Thermodynamik In der Chemisehen Thermodynamik werden makroskopisehe Eigensehaften von Stoffen aufgrund weniger Hauptsätze miteinander in Beziehung ge setzt. Sie gilt unabhängig von der mikroskopisehen Struktur der Stoffe. II. Kinetik Während in der Chemisehen Thermodynamik nur solehe Zustände betraehtet werden, welehe sich mit der Zeit ohne Änderung der äuBeren Bedingungen nicht mehr ändern, wird in der Kinetik der zeitliche Verlauf der Vor gänge behandelt, welehe zu den zeitunabhängigen Zuständen führen.

Inhalt

1. Begriffe der Thermodynamik.- 1.1. Zustandsgroßen.- 1.2. Gleichgewichtszustände.- 1.3. Zustandsgieichungen.- 1.4. Thermodynamische Prozesse.- 1.5. Thermodynamische Systeme.- 2. Der erste Hauptsatz der Thermodynamik.- 2.1. Wärme und Arbeit.- 2.2. Der erste Hauptsatz.- 2.3. Folgerungen aus dem 1. Hauptsatz und Anwendungen.- 3. Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik.- 3.1. Qualitative Fassung.- 3.2. Quantitative Fassung.- 3.3. Definition der Gleichgewichtsbedingung.- 3.4. Die Richtung des Wärmeflusses.- 3.5. Carnot'scher Kreisprozeß und Wirkungsgrad.- 3.6. Berechnung von Entropiedifferenzen.- 3.7. Gleichgewichtsbedingungen.- 3.8. Thermodynamische Potentiale.- 3.9. Die Gibbs-Helmholtz-Beziehung.- 3.10. Das chemische Potential.- 3.11. Gleichgewicht in heterogenen Systemen.- 3.12. Die Gibbssche Phasenregel.- 3.13. Reaktionsarbeit.- 4. Der dritte Hauptsatz der Thermodynamik.- 4.1. Qualitative Formulierung des 3. Hauptsatzes.- 4.2. Praktische Berechnung von absoluten Entropien.- 4.3. Prüfung des 3. Hauptsatzes.- 4.4. Folgerungen aus dem 3. Hauptsatz.- 5. Anwendungen der Thermodynamik.- 5.1. Einphasige Einkomponentensysteme.- 5.2. Zweiphasige Einkomponentensysteme.- 5.3. Einphasige Mehrkomponentensysteme.- 5.4. Mehrphasige Zweikomponentensysteme.- 5.5. Elektrochemische Vorgänge.- Anhang Mathematische Hilfsmittel der Thermodynamik.