Der vorliegende Text wurde für Studierende biowissenschaftlicher Fächer in den Anfangssemestern konzipiert, eignet sich aber auch für Schüler in Biologie- und Chemie-Leistungskursen. Er soll Leser ohne detaillierte Vorkenntnisse in die Physikalische Chemie einführen und auf die Lektüre umfangreicherer und schwierigerer Lehrbücher und wissenschaftlicher Veröffentlichungen auf diesem Gebiet vorbereiten. Die Darstellung konzentriert sich auf die Bereiche der Physikalischen Chemie, die für Biowissenschaftler von besonderem Interesse sind (Gase, Lösungen, chemisches Gleichgewicht, Thermodynamik, allgemeine Reaktionskinetik, Enzymkinetik, Elektrochemie und Membrantransport). Dabei wird besonderer Wert auf eine sorgfältige Herleitung und Erklärung wichtiger quantitativer Beziehungen gelegt. Zahlreiche numerische Beispiele verdeutlichen die Verwendung der physikalisch-chemischen Gleichungen. Der Anhang enthält u.a. eine kurze Erläuterung der mathematischen Zusammenhänge, die ein tieferes Verständnis der wichtigsten Teilbereiche fördern können.

1 Die Stoffmenge

1.1 Stoffmengenbezogene Größen und ihre Verknüpfungen
1.2 Die Bestimmung der Avogadro'sehen Konstanten
2 Gase
2.1 Die Gesetze eines idealen Gases
2.2 Gemische idealer Gase
2.3 Grundlagen der kinetischen Gastheorie
2.4 Reale Gase
2.5 Die manometrische Messung des Gasstoffwechsels
3 Lösungen
3.1 Das Phasendiagramm des Wassers
3.2 Das Raoult'sche und das Henry'sche Gesetz
3.3 Gefrierpunkterniedrigung und Siedepunkterhöhung einer Lösung
3.4 Die Osmose und der osmotische Druck
3.5 Aktivität und Ionenstärke
4 Das chemische Gleichgewicht
4.1 Gleichgewichte in homogener Phase
4.2 Löslichkeitsgieichgewichte von Salzen
5 Protonentransfer-Reaktionen
5.1 Protolyse von Säuren, Basen und Salzen
5.2 Anwendungen: Titrationen, Indikatoren und Puffer
5.3 Protonentransfer bei Aminosäuren und Proteinen
6 Der Erste Hauptsatz der Thermodynamik
6.1 Einige Definitionen und Grundbegriffe
6.2 Isotherme Expansion und Kompression eines idealen Gases Reversibilität und Irreversibilität
6.3 Die Enthalpie
6.4 Die Wärmekapazität
6.5 Kalorimetrie
6.6 Adiabatische Expansion und Kompression eines idealen Gases
7 Der Zweite Hauptsatz der Thermodynamik
7.1 Der Carnot'sehe Kreisprozeß
7.2 Die Entropie
7.3 Entropieänderungen bei reversiblen und irreversiblen Vorgängen
7.4 Entropie und Lebensvorgänge
8 Der Dritte Hauptsatz der Thermodynamik
8.1 Der Zusammenhang zwischen Temperatur und Entropie
8.2 Absolute Entropie und Reaktionsentropie
9 Die Thermodynamik des Gleichgewichtszustands
9.1 Die Gibbs-Energie
9.2 Die Thermodynamik des chemischen Gleichgewichts
9.3 Die Temperaturabhängigkeit der Gleichgewichtskonstanten
9.4 Die Thermodynamik des osmotischen Gleichgewichts
9.5 Dieenergetische Kopplung bei biochemischen Reaktionen
10 Allgemeine Reaktionskinetik
10.1 Grundlegende Zusammenhänge
10.2 Die kinetischen Gleichungen
10.3 Die Aktivierungsenergie
11 Die Kinetik enzymkatalysierter Reaktionen
11.1 Die photometrische Messung in der Enzymkinetik
11.2 Der theoretische Ansatz in der Enzymkinetik
11.3 Lineare Transformationen der Michaelis-Menten-Gleichung
11.4 Die Bestimmung von KM und vmax
11.5 Enzym-Hemmungen
11.6 Die Bestimmung der Inhibitor-Konstanten
12 Potentialbildende chemische Vorgänge und Elektronentransfer
12.1 Elektrochemische Zellen
12.2 Das Standardpotential und die elektrochemische Spannungsreihe
12.3 Energetik des Elektronentransfers
12.4 Die Nernst'sche Gleichung
12.5 Die Silberchlorid- und die Kalomel-Elektrode
12.6 Die Glaselektrode und die Einstab-Meßkette
12.7 Potentiometrische Bestimmungsmethoden
12.8 Biologischer Elektronentransfer
13 Die Elektrolyse
13.1 Zersetzungs- und Überspannung
13.2 Elektrolytische Reaktionen an den Elektroden
13.3 Die Faraday-Gesetze
13.4 Die Elementarladung und die Faraday-Konstante
14 Die Leitfähigkeit von Elektrolyt-Lösungen
14.1 Theoretische Grundlagen
14.2 Die Messung der Ionenbeweglichkeit und der spezifischen Leitfähigkeit
14.3 Die Leitfähigkeit starker und schwacher Elektrolyte
14.4 Die konduktometrische Bestimmung des Löslichkeitsprodukts
15 Transportvorgänge durch Biomembranen
15.1 Passiver und aktiver Transport
15.2 Das Donnan-Gleichgewicht
15.3 Ionentransportvorgänge durch Nervenzellmembranen
15.4 Protonengradienten über Biomembranen und ATP-Bildung
A 1 Mathematische Hinweise
A 2 Physikalische Konstanten und Größen
A 3 Physikalisch-chemisches Zahlenmaterial
A 4 Biographische undwissenschaftshistorische Angaben
Literatur
Quellenangaben.