Physikalische Chemie und ihre rechnerische Anwendung — Thermodynamik —, Softcover reprint of the original 1st ed. 1950 Eine Einführung für Studierende und Praktiker

Das vorliegende Buch ist aus Bediirfnissen heraus entstanden, die sich im Zuge physikalisch-chemischer seminaristischer Ubungen an Universitaten heraus­ stelIten. Diese Ubungen, die sich allenthalben als notwendig erweisen zur Auf­ schlieBung des Verstandnisses fUr physikalisch-chemische Gedankengange, Pro­ blemstellungen, GesetzmaBigkeiten und deren mathematische Formulierung und zur Vertiefung des Lehrstoffes, sollen dem Studierenden auch die Wege weisen, auf denen unsere Erkenntnisse einer weiteren Forschung oder der Praxis nutzbar gemacht werden konnen. Die Erfahrung hat gezeigt, daB der Erreichung dieses Zieles vielfach der mangelnde Uberblick iiber die verzweigten und damit leicht zu Uniibersichtlich­ keit fUhrenden Beziehungen in der Physikalischen Chemie, sowie die Scheu vor mathematischen Anwendungen, die eben die letzte Prazisierung eigener Vorstellungen . verlangen, entgegenstehen. Der Uberblick liber die VielfaIt der Zusammenhange laBt sich zweifellos nicht leicht aus der iiblichen laufenden Behandlung des Lehrstoffes gewinnen. Bei dem Nacheinander einer solchen Behandlung kann das Neben- 'und Ineinander­ gehen. der Beziehungen nicht immer geniigend deutlich werden, dies soll hier durch eine entsprechende Aufgliederung und graphisch-schematische Darstel­ lungen erreicl,lt werden. Bedingt eine Schematisierung zuweilen auch eine ge­ wisse Einseitigkeit der Betrachtungsweise -der man dann mit Vorsicht begegnen soll -, so notigt sie hier zu einer straffen Systematisierung, die im Interesse der angestrebten Klarheit und Ubersichtlichkeit--liegt. 1st erst der Uberblick ge­ wonnen und das mathematische Rlistzeug vorhanden, dann sind auch die we­ sentlichen Vora~ssetzungen fUr eine ersprieBIiche Anwendung gegeben. Beziiglich der Unterteilung des Gesamtgebietes der Physikalischen Chemie sei auf die EinfUhrung zu diesem Buch verwiesen.

Zur Einführung.- A. Allgemeine Begriffe und Voraussetzungen.- §1. Symbolik.- §2. Maßsysteme, Einheiten, Dimensionen, Konstanten.- § 3. Zustände, Phasen, homogene und heterogene Systeme.- §4. Zustandsgrößen: (Menge), Temperatur, Volumen, Druck, (Zusammensetzung); die Aktivität.- §5. Zustandsgieichungen (thermische).- a) Gasgesetze, Zusjandsgleichungen idealer Gase.- Allgemeine Zustandsgleichung für ideale Gase S. 13. — Lösungen und Zu-standsgleichung idealer Gase S. 13. — Ideales und reales Gasverhalten S. 14..- b) Zustandsgieichung realer Gase.- Theorem der übereinstimmenden Zustände S. 15. — Boyle-Temperatur S. 16..- Kalorische oder thermodynamische Zustandsgieichungen.- §6. Arten und Erscheinungsformen der Energie.- § 7. Wege der Zustandsänderungen.- Partielle Änderungen der Zustandsgrößen S. 19. — Isotherme und adiabatische Zustandsänderungen idealer Gase S. 20. — Reversible Prozesse S. 21. — Irreversible Prozesse S. 22..- B. Die energetischen Größen (Zustandsfunktionen) und ihre Verkettung.- § 8. Die Hauptsätze der Thermodynamik.- a) Erster Hauptsatz (Energieerhaltungssatz).- b) Zweiter Hauptsatz (Entropiesatz).- Verbindung des 1. und 2. Hauptsatzes, die Helmholtzsche Gleichung.- c) Dritter Hauptsatz (Nernstscher Wärmesatz).- § 9. Die energetischen Größen (Zustandsfunktionen) von Einzelstoffen (einphasigen Systemen).- 1. Wärmekapazität, Spezifische Wärmen und Molwärmen cv, cp (Cv, C p).- Spezielles: Ideale Gase S. 27. — Reale Gase S. 28. — Flüssigkeiten S. 29. — Festkörper S. 29..- 2. Energieinhalt (Innere Energie) u, u — u0(U, U—U0), Enthalpie h, h—h0 (H, H — H0).- Spezielles: Ideale Gase S. 36. — Reale Gase S. 37. — Flüssigkeiten S. 38. — Festkörper S. 38..- 3. Entropie s (S) [auch sp, Sp und sv, Sv].- Nullpunktsentropie und Entropiekonstante S. 42. — Spezielles: Festkörper S. 44. — Flüssigkeiten S. 45 — Gase S. 45..- 4. Gebundene Energie = reversible Wärme qrev (Qrev).- 5. Freie Energie f, f—f0 (F, F—F0), Freie Enthalpie g, g—g0 (G, G—G0).- Spezielles.- Übersicht 1. Thermodynamische Ableitungen und Zusammenhänge.- § 10. Die energetischen Umwandlungsgrößen (Reaktionsgrößen) 52 ?.- 1. Molwärmendifferenz ?Cp, ?Cv.- 2. Enthalpieänderung, Reaktionsenthalpie ? H, Energieinhaltsänderung, » Reaktionsenergie ? U, — Wärmetönungen, Reaktionswärmen bei konstantem Druck und konstantem Volumen.- Thermochemische Reaktionsgleichungen S. 54. — Bildungsenthalpie und Bildungsenergie (Bildungswärmen) S. 55. — Kirchhoff scher Satz S. 56..- 3. Entropieänderung, Reaktionsentropie ? S (= ? Sp), ? Sv und.- 4. Reversible Reaktionswärme ?Qrev = T ? S, bzw. (? Qrev)v = T? Sv.- 5. Änderung der Freien Enthalpie, Freie-Reaktionsenthalpie ? G, Änderung der Freien Energie, Freie-Reaktionsenergie ? U, (= Maximale Reaktionsarbeit, Affinität).- Normalwert der Freien-Reaktionsenthalpie ?NG, S. 61. —Die Helmholtz-Gibbssche Gleichung S. 61..- §11. Die energetischen Größen von Stoffen in Mischphasen.- Mischphasen S. 63. — Ideale und reale Mischungen S. 63. — Natur der gelösten Partikeln S. 64. — Zusammenhänge zwischen den Erscheinungen bei Mischphasenbildung realer Systeme S. 64..- 1. Partielle Größen und Partielle molare Größen.- Die Abhängigkeit der partiellen molaren Größen der Zusammensetzung, dem Molenbruch x; Freie Enthalpie, Entropie, Enthalpie, Molwärmen S. 67..- 2. Die Lösungs- und Verdünnungsenthalpien (-warmen) (différentielle und integrale).- Übersicht 2. Mischungs-, Lösungs- und Verdünnungsenthalpien und ihre gegenseitigen Beziehungen.- C. Gleichgewichte.- § 12. Physikalische Gleichgewichte, Phasengleichgewichte.- 1. Einstoffsysteme (Aggregatzustandsänderungen).- a) Verdampfen, Kondensieren.- Die Dampfdruckgleichung S. 76. — Die Dampfdruckkonstante, die Chemische Konstante S. 77..- a?) Sublimieren.- b) Schmelzen Erstarren.- c) ModifikationsWechsel.- Das Phasengesetz (die „Phasenregel“).- 2. Zweistoff-, Mehrstoffsysteme (insbesondere Phasengleichgewichte mit Lösungen).- a) Verdampfungsgleichgewichte binärer Systeme.- a1) Der Dampfdruck über einer flüssigen Mischphase (Lösung).- ?) ideales ?) reales Verhalten S. 81. — Die Dampfdruckerniedrigung (Raoultsches Gesetz) S. 82..- a2) Der Siedepunkt einer flüssigen Mischphase (Siedepunktserböhung).- b) Schmelzgleichgewichte binärer Systeme.- Der Gefrierpunkt einer flüssigen Mischphase (Gefrierpunktserniedrigung) S. 84..- c) LÖslichkeitsgleichgewichte binärer Systeme.- Löslichkeit S. 85. — Lösung eines Festkörpers S. 85. — Temperaturabhängigkeit der Löslichkeit S. 86. — Lösung eines Gases (Henrysches Gesetz) S. 86; — Verteilung eines Stoffes zwischen zwei Lösungsmitteln (Nernst scher Verteilungssatz) S. 87..- § 13. Chemische Gleichgewichte.- 1. Gleichgewichte in homogenen Systemen.- Das Massenwirkungsgesetz (MWG) S. 88. — Die Gleichgewichtskonstante S. 90. — Druckabhängigkeit der Gleichgewichtskonstante S. 91. — Die Gleichgewichtszusammensetzung S. 92. — Dissoziationsgrad S. 92. — Bildungsgrad S. 92. — Temperaturabhängigkeit der Gleichgewichtskonstante S. 94. — Prinzip des kleinsten Zwanges S. 96. — Freie-Reaktionsenthalpie ? G (Affinität) und Gleichgewichtskonstante S. 96. — Beziehung zum Normalwert der Freien-Reaktionsenthalpie ?NG (Normalaffinität) S. 96. —Zusammengesetzte chemische Gleichgewichte S. 97..- 2. Chemische Gleichgewichte in heterogenen Systemen.- Übersicht 3. Die Konstanten des MWG; Ableitung und Abhängigkeiten.- Anwendungsteil.- D. Die praktische Auswertung der energetischen Größen und ihrer wechselseitigen Beziehungen.- §14. Die Übersichtsdarstellung der praktisch benutzten thermodynamischen Beziehungen.- 1. Die Übersicht für Einphasen-Emstoff-Systeme.- Übersicht 4. Schema der thermodynamischen Beziehungen für ein Einphasen-Einstoff-System.- 2. Die Übersicht für Reaktions-(Umwandlungs-)größen.- Übersicht 5. Schema der thermodynamischen Beziehungen für Umwandlungen, Reaktionen.- 3. Die allgemeine Übersicht für reales Verhalten.- Übersicht 6. Schema der thermodynamischen Beziehungen für reale Mischphasensysteme.- § 15. Die Anwendung der praktisch benutzten thermodynamischen Beziehungen in einem Modellbeispiel.- I. Die energetischen Daten der Einzelphasen des Stoffes Z.- II. Physikalische Umwandlungen. Die energetischen Daten für die Aggregat-zustandsänderungen des Stoffes Z.- III. Chemische Reaktionen. Die energetischen Daten für die Dissoziationsreaktion des zweiatomigen Gases Z2.- Das chemische Gleichgewicht.- IV. Die energetischen Größen bei bestimmtem Volumen und Umwandlungen (Reaktionen) bei konstantem Volumen.- §16. Die Anwendung der thermodynamischen Beziehungen bei realem Mischphasenverhalten in einem „Modellbeispiel Lösung“.- 1. Die Effekte und energetischen Größen bei Bildung einer realen Mischphase (beim Lösen und Verdünnen).- 2. Phasengleichgewichte des Mischphasensystems.- 3. Chemische Reaktionen mit Mischphasenkomponenten.- E. Übungsbeispiele und Aufgaben.- F. Tabellenanhang.- Symbole, Konstanten, Einheiten.- Energetische Daten von Einzelstoffen, physikalischen Umwandlungen und Bildungsreaktionen.- Gleichgewichtsdaten.- Mathematischer Formelanhang.- Literaturhinweis.