Physikalische Chemie für Einsteiger

Die Physikalische Chemie beschäftigt sich mit den Energiezuständen und Energieumwandlungen chemischer Reaktionen.

Um die abstrakten Konzepte der physikalischen Chemie greifbar zu machen, werden sie in aussagekräftige Bilder umgewandelt. Besonderes Augenmerk liegt dabei auf übersichtlichen und gut lesbaren Graphiken. Rechenbeispiele sind detailliert ausgearbeitet.

Dieses Buch richtet sich an interessierte Schüler der gymnasialen Oberstufe sowie an Lehrer und Studierende im Bachelorstudium Chemie. Es ist auch für alle Studierenden mit dem Nebenfach Chemie geeignet und fungiert für fortgeschrittene Studenten als Nachschlagewerk zur Auffrischung bereits erlernter Inhalte.

Autorentext

Prof. Dr. Josef Felixberger, hat an der Technischen Universität München (TUM) Chemie studiert und dort in der Arbeitsgruppe Prof. Herrmann zu katalytischen Anwendungen metallorganischer Verbindungen promoviert. Aktuell ist er Technischer Direktor bei der Sika Deutschland GmbH.

Klappentext

Physikalische Chemie befasst sich mit Energiezuständen und Energieumwandlungen chemischer Reaktionen. Wärmepumpen, Photovoltaik und leistungsstarke Lithium-Ionen-Akkus für die Elektromobilität wären ohne die grundlegenden Erkenntnisse der physikalischen Chemie nicht vorstellbar.

Abstrakte Konzepte der physikalischen Chemie werden möglichst in aussagekräftige Bilder transformiert. Besonderer Wert wurde auf übersichtliche und gut lesbare Graphiken gelegt. Rechenbeispiele sind weitestgehend ausformuliert.

Das vorliegende Buch richtet sich an interessierte Schüler der gymnasialen Oberstufe, Lehrer und Studierende des Bachelor Studiums Chemie sowie an alle Studierende mit dem Nebenfach Chemie. Für fortgeschrittene Studenten dient es als Nachschlagewerk, um einmal Gelerntes wieder aufzufrischen.

Physikalische Chemie für Einsteiger gliedert sich in fünf Teile:

• Teil I Grundlagen legt die erforderlichen physikalischen (Aggregatzustände, Stoffgemische, Magnetismus, elektromagnetische Strahlung) und mathematischen Grundlagen (Vektoren, Differenzieren, Integrieren), um die nachfolgenden Themen leichter verstehen zu können.
• Teil II Thermodynamik beschreibt die Gesetzmäßigkeiten der Energieumwandlung/-übertragung, die auf vier Hauptsätze zurückgeführt werden können, wovon der Energieerhaltungssatz und der Entropiesatz am bekanntesten sind. Besonderer Wert wird auf die Definition und Abgrenzung der zentralen Begriffe Wärmeenergie, Temperatur und Entropie gelegt.
• Teil III Kinetik befasst sich mit Geschwindigkeiten chemischer Reaktionen. Es werden einfache und komplexe Reaktionen wie Folgereaktionen, Parallelreaktionen, etc. qualitativ und quantitativ beschrieben. Der Einfluss von Temperatur (Arrhenius-Gleichung) und Aktivierungsenergie (Katalyse) auf die Reaktionsgeschwindigkeit wird erläutert.
• Im Teil IV Elektrochemie werden die Grundlagen der Elektrochemie (Ohm-Gesetz, Coulomb-Gesetz, Redox-Vorgänge) und galvanische Elemente kommerzieller Bedeutung (Alkalibatterien, Blei-Akku, Lithium-Ionen-Akkus) beschrieben. Großindustrielle Prozesse wie die Chlor-Alkali- und Schmelzflußelektrolyse, Galvanotechnik etc. basieren auf elektrochemischen Reaktionen.

• Atom- und Molekülspektroskopie (Teil V) basiert auf der Wechselwirkung elektromagnetischer Strahlung mit Materie. Typische spektroskopische Methoden wie die UV-VIS-Spektroskopie (Anregung von Valenzelektronen), die IR-/Raman-Spektroskopie (Anregung von Molekülschwin-gungen) und die NMR-Spektroskopie (Anregung von Atomkernen) werden vorgestellt.

Der Autor

Prof. Dr. Josef Felixberger, hat an der Technischen Universität München (TUM) Chemie studiert und dort in der Arbeitsgruppe Prof. Herrmann zu katalytischen Anwendungen metallorganischer Verbindungen promoviert. Aktuell ist er Technischer Direktor bei der Sika Deutschland GmbH.

Inhalt

I Grundlagen.- Physikalische Größen und Einheiten- Atommodelle im Wandel der Zeit- Chemische Bindung und Molekülstruktur- Stöchiometrie Das Zahlengerüst der Chemie- Stoffe Zwischenmolekulare Wechselwirkungen ursächlich für Aggregatzustände -Magnetismus- Reinstoffe und Stoffgemische- Elektromagnetische Strahlung Welle-Teilchen-Dualismus- Mathematische Grundlagen.-II Thermodynamik.- Thermodynamik Wärmelehre- Erster Hauptsatz der Thermodynamik Energieerhaltungssatz- Zweiter Hauptsatz der Thermodynamik Entropie-Maximierung führt zur Energieentwertung.- III Reaktionskinetik.- Grundlagen und Kinetik einfacher Reaktionen- Kinetik komplexer Reaktionen und Reaktionsgeschwindigkeit.-IV Elektrochemie.- Grundlagen- Elektrische Leitfähigkeit Transport elektrischer Ladungen- Galvanische Elemente Umwandlung von chemischer in elektrische Energie.- Elektrolyse Elektrischer Strom erzwingt chemische Reaktionen.- V Atom- und Molekülspektroskopie.- Grundlagen der Spektroskopie- Spektroskopische Methoden.