Physikalische Chemie. Peter W. Atkins
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Berechne Sie mithilfe des Gleichverteilungssatzes den Beitrag der Translationsbewegung zur Gesamtenergie von 10.0 g Helium bei 30 °C.
12 AG.28a Berechne Sie mithilfe des Gleichverteilungssatzes den Beitrag der Translations- und Rotationsbewegung (nicht aber der Schwingung) zur Gesamtenergie von 10.0 g (a) Kohlendioxid und (b) Methan bei 20 °C.
13 AG.28b Berechne Sie mithilfe des Gleichverteilungssatzes den Beitrag der Schwingungen zur Gesamtenergie von 10.0 g Blei bei 20 °C.
Das elektromagnetische Feld
1 AG.29a Drücken Sie eine Wellenlänge von 230 nm als Frequenz aus.
2 AG.29b Drücken Sie eine Wellenlänge von 720 nm als Frequenz aus.
3 AG.30a Drücken Sie eine Frequenz von 560 THz als Wellenzahl aus.
4 AG.30b Drücken Sie eine Frequenz von 160 MHz als Wellenzahl aus.
5 AG.31a Eine Radiostation sendet bei einer Frequenz von 91.7 MHz. Wie groß sind (a) die Wellenlänge und (b) die Wellenzahl der Strahlung?
6 AG.31b Eine spektroskopische Methode verwendet Mikrowellenstrahlung mit einer Wellenlänge von 3.0 cm. Wie groß sind (a) die Wellenzahl und (b) die Frequenz der Strahlung?
Einheiten
1 AG.32a Drücken Sie ein Volumen von 1.45 cm3 in Kubikmetern aus.
2 AG.32b Drücken Sie ein Volumen von 1.45 dm3 in Kubikzentimetern aus.
3 AG.33a Drücken Sie eine Massendichte von 11.2 g cm–3 in Kilogram pro Kubikmeter aus.
4 AG.33b Drücken Sie eine Massendichte von 1.12 g dm–3 in Kilogram pro Kubikmeter aus.
5 AG.34a Drücken Sie Pascal pro Joule in SI-Basiseinheiten aus.
6 AG.34b Drücken Sie (Joule)2 pro (Newton)3 in SI-Basiseinheiten aus.
7 AG.35a Der Ausdruck kT/hc tritt in der Physikalischen Chemie häufig auf. Bestimmen Sie seinen Wert bei 298 K in reziproken Zentimetern (cm–1).
8 AG.35b Der Ausdruck kT/e tritt in der Physikalischen Chemie häufig auf. Bestimmen Sie seinen Wert bei 298 K in Millielektronenvolt (meV).
9 AG.36a Geben Sie R = 8.3144 J K–1 mol–1 in Kubikdezimeter mal Atmosphäre pro Kelvin pro Mol an.
10 AG.36b Geben Sie R = 8.3144 J K–1 mol–1 in Pascal mal Kubikzentimeter pro Kelvin pro Molekül an.
11 AG.37a Rechnen Sie 1 dm3 atm in Joule um.
12 AG.37b Rechnen Sie 1 J in Liter mal Atmosphäre um.
13 AG.38a Bestimmen Sie die SI-Einheit von e2/ε0 r2. Drücken Sie sie (a) in SI-Basiseinheiten und (b) in einer Einheit aus, die Newton enthält.
14 AG.38b Bestimmen Sie die SI-Einheit von , wobei μB das bohrsche Magneton ist und μ0 die Vakuumpermeabilität (vordere innere Umschlagseite). Drücken Sie sie (a) in SI-Basiseinheiten und (b) in einer Einheit aus, die Joule enthält.
Teil 1
Gleichgewicht
Im ersten Teil dieses Buches werden grundlegende Konzepte ent-wickelt, die für die Diskussion von Gleichgewichten in der Chemie benötigt werden. Gleichgewichten begegnen wir sowohl bei physikalischen Zustandsänderungen der Stoffe wie Schmelzen und Verdampfen als auch bei chemischen Umwandlungen einschließlich elektrochemischer Prozesse. Die zentralen thermodynamischen Begriffe sind hierbei die Enthalpie und die Entropie. Eine einheitliche Behandlung des Gleichgewichts und der Richtung freiwilliger Prozesse ist, wie wir erkennen werden, mithilfe einer speziellen Größe – des chemischen Potenzials – möglich. Teil 1 des Buches beschäftigt sich mit makroskopischen Eigenschaften der Materie; in Teil 2 werden wir untersuchen, wie diese Eigenschaften mit dem individuellen Verhalten der Atome in Verbindung zu bringen sind.
1 1. Die Eigenschaften der Gase Mathematischer Exkurs 1: Differenziation und Integration
3 3. Der Zweite Hauptsatz der Thermodynamik
4 4. Physikalische Umwandlungen reiner Stoffe
5 5. Die Eigenschaften einfacher Mischungen
6 6. Das Chemische Gleichgewicht
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Die Eigenschaften der Gase
3 1.1.2 Die Gasgesetze Anwendung 1-1: Die Gasgesetze und das Wetter
5 1.2.1 Zwischenmolekulare Wechselwirkungen
6 1.2.2 DieVan-der-Waals-Gleichung Die wichtigsten Gleichungen auf einen Blick Diskussionsfragen Leichte Aufgaben Schwerere Aufgaben
7 Mathematischer Exkurs 1: Differenziation und Integration
■ In diesem Kapitel werden die Eigenschaften der Gase eingeführt, auf die im ganzen weiteren Text zurückgegriffen wird. Wir beginnen mit der Beschreibung einer idealisierten Form eines Gases, dem idealen Gas. Wir werden sehen, wie seine Zustandsgleichung aus dem Experiment hergeleitet werden kann. Danach untersuchen wir, inwiefern sich die Eigenschaften realer Gase von denen des idealen Gases unterscheiden, und stellen eine Zustandsgleichung auf, um ihre Eigenschaften zu beschreiben.
Der einfachste Aggregatzustand der Materie ist der Gaszustand: In dieser Form füllt eine Substanz jedes Gefäß, in das man sie gibt, vollständig aus. Zu Beginn werden wir nur reine Gase betrachten; später werden wir sehen, dass dieselben Grundgedanken und Gleichungen auch auf Gasmischungen angewendet werden können.
1.1 Das ideale Gas
Es ist zweckmäßig, ein Gas als eine Ansammlung von Molekülen (oder Atomen) in kontinuierlicher, zufälliger Bewegung aufzufassen, deren mittlere Geschwindigkeit bei steigender Temperatur