In clear and understandable language, this book covers all subject areas relevant for the Bachelor s examination in physical chemistry: thermodynamics, kinetics, fundamentals of quantum chemistry, statistical thermodynamics, along with their underlying mathematical principles. In addition, at the end of each chapter there is an imaginative fictional exam dialogue, which was developed together with students.

Hubert Motschmann und Matthias Hofmann, Universität Regensburg, Deutschland.

1;Vorwort;5 2;Hinweise zur Benutzung;6 3;Über die Autoren;7 4;Inhalt;9 5;1 Phänomenologische Thermodynamik;15 5.1;1.1 Die grundlegenden Größen und Konzepte;15 5.1.1;1.1.1 Reduktion des Systems auf wenige ausgewählte Zustandsgrößen;15 5.1.2;1.1.2 Wärme und Temperatur;16 5.1.2.1;1.1.2.1 Verständnisfragen;18 5.1.3;1.1.3 Transportgleichungen;20 5.1.3.1;1.1.3.1 Verständnisfragen Wärmeleitfähigkeit;21 5.1.4;1.1.4 Die experimentellen Schlüsselgrößen der Thermodynamik;26 5.1.4.1;1.1.4.1 Die Wärmekapazität;26 5.1.4.2;1.1.4.2 Die thermische Zustandsgleichung;26 5.1.4.3;1.1.4.3 Wo findet man zuverlässige thermodynamische Daten?;27 5.1.4.4;1.1.4.4 Übungsaufgaben;28 5.1.5;1.1.5 Zustandsgrößen: Der mathematische Formalismus;28 5.1.5.1;1.1.5.1 Verständnisfragen;30 5.2;1.2 Der erste Hauptsatz der Thermodynamik;31 5.2.1;1.2.1 Verständnisfragen;33 5.3;1.3 Die Entropie;35 5.3.1;1.3.1 Wärme ist keine Zustandsgröße;35 5.3.2;1.3.2 Die vom System abgegebene Wärme entspricht der Änderung der Zustandsgröße Enthalpie;36 5.3.3;1.3.3 Temperatur als integrierender Faktor;37 5.4;1.4 Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik;38 5.4.1;1.4.1 Expansion eines idealen Gases ins Vakuum;40 5.4.2;1.4.2 Entropiezunahme bei Temperaturausgleich;41 5.4.2.1;1.4.2.1 Verständnisfragen;43 5.4.3;1.4.3 Freie Energie und Gibbs-Energie;43 5.5;1.5 Die fundamentalen Beziehungen;45 5.5.1;1.5.1 Die Gibbs-Hauptgleichung;45 5.5.2;1.5.2 Homogenitätsrelation;47 5.5.3;1.5.3 Die Gibbs-Duhem-Beziehung;48 5.5.4;1.5.4 Thermodynamische Potentiale;49 5.5.5;1.5.5 Eine Zusammenfassung ohne Formeln;51 5.5.6;1.5.6 Maxwell-Relationen;53 5.5.7;1.5.7 Das Guggenheim-Quadrat;54 5.6;1.6 Die Gibbs-Energie G;56 5.6.1;1.6.1 Phasengleichgewichte in Einkomponenten-Systemen;56 5.6.2;1.6.2 Die Clausius-Clapeyron-Gleichung;58 5.6.2.1;1.6.2.1 Aufgaben und Verständnisfragen;61 5.6.3;1.6.3 Thermodynamik von Mischphasen;62 5.6.4;1.6.4 Das chemische Potential in einer Mischphase;62 5.6.5;1.6.5 Die qualitativen Trends;66 5.6.6;1.6.6 Osmose;69 5.7;1.7 Chemisches Gleichgewicht;72 5.7.1;1.7.1 Die Reaktionslaufzahl;72 5.7.2;1.7.2 Die Gleichgewichtsbedingung: Minimum der Gibbs-Energie G;73 5.7.3;1.7.3 Das Massenwirkungsgesetz;76 5.7.3.1;1.7.3.1 Homogene Gasgleichgewichte;76 5.7.3.2;1.7.3.2 Homogene Lösungsgleichgewichte;77 5.7.4;1.7.4 Beeinflussung des Gleichgewichts;78 5.7.4.1;1.7.4.1 Die Temperaturabhängigkeit der Planckschen Funktion G/T;78 5.7.5;1.7.5 Optimierung der Reaktionsausbeute;79 5.7.5.1;1.7.5.1 Temperaturabhängigkeit der Gleichgewichtskonstanten;80 5.7.5.2;1.7.5.2 Druckabhängigkeit der Gleichgewichtskonstanten;80 5.7.5.3;1.7.5.3 Prinzip vom kleinsten Zwang;81 5.8;1.8 Grenzflächen;82 5.8.1;1.8.1 Grenzflächenspannung;82 5.8.2;1.8.2 Keimbildung undWachstum;84 5.8.3;1.8.3 Grenzflächenspannung und das Spreiten einer Flüssigkeit;86 5.8.4;1.8.4 Einfluss der Grenzfläche auf das Phasengleichgewicht;87 5.9;1.9 Fiktive Prüfungsgespräche;89 5.9.1;1.9.1 Henry-Gesetz, Boltzmann, chemische Potentiale, Osmose;89 5.9.2;1.9.2 Dampfdruck, Raoultsches Gesetz, Aktivitätskoeffizient, statistische Thermodynamik;94 5.9.3;1.9.3 Aggregatszustände, Phasendiagramme, chemisches Potential, superkritische Fluide;101 5.9.4;1.9.4 Phasendiagramm, Keimbildung undWachstum;108 5.9.5;1.9.5 Hauptsatz, Gibbs-Energie, ideale und reale Lösung;110 5.9.6;1.9.6 Gas, Temperatur, Gasverflüssigung, Joule-Thomson-Effekt, zwischenmolekulare Kräfte, Jonglieren mit thermodynamischen Beziehungen;112 5.9.7;1.9.7 Gibbs-Energie angewandt auf Phasengleichgewichte und chemische Reaktionen;122 5.9.8;1.9.8 Chemisches Gleichgewicht, Prinzip des kleinsten Zwanges;129 5.10;Zusammenfassung;132 6;2 Aufbau der Materie;133 6.1;2.1 Klassische Mechanik;133 6.2;2.2 Wellen;138 6.2.1;2.2.1 Polarisation und Intensität;139 6.2.2;2.2.2 Interferenz;143 6.2.3;2.2.3 Die evaneszente Welle;147 6.2.4;2.2.4 Optische Lichtleiter;150 6.2.5;2.2.5 Beugung;152 6.2.5.1;2.2.5.1 Mathematische Behandlung einfacher Beugungsprobleme;154 6.3;2.3 Röntgenstrukturanalyse;157 6.3.1;2.3.1 Streuverfahren;157