PC1 Bachelor of Education (Modul 6)

09.032.3022 Vorlesung Physikalische Chemie 1

Dozenten: PD Dr. W. Schärtl

Übungsaufgaben und Abschlussklausur: W. Schärtl

 

Empfohlene Literatur

Gerd Wedler, Hans-Joachim Freund, Lehr- und Arbeitsbuch Physikalische Chemie, Wiley-VCH (2018)

Wolfgang Schärtl, Basic Physical Chemistry, Bookboon (2015)

Zur Ergänzung: Youtube-Videos von Prof. G. Lauth, FH-Aachen

Thermodynamik

Kinetik

Elektrochemie

Zur Ergänzung: Youtube-Videos  - interessante "Gimmicks" aus dem Alltag

The drinking bird - ein thermodynamischer Kreisprozess

Stundeneinteilung der Vorlesung

 

Std.Nr. Datum Themen Übungen
01 Mo, 14.10.

Einführung in die Physikal. Chemie: Abgrenzung/Begriffsdefinition "Was ist Physikalische Chemie?"; Vorstellung der Vorlesungsinhalte;

Grundlagen der Physik: SI-System;

Mathematische Werkzeuge: Logarithmen, Differenzialrechnung: Funktion; Ableitung; partielle Ableitung, totales Differenzial;

02 Do, 17.10..

Mathematische Werkzeuge: Taylorreihen; Integralrechnung: Fundamentalsatz der Differenzial- und Integralrechnung; PC-relevante Integrationsmethoden;

Grundbegriffe der Thermodynamik: System und Umgebung; Phase; Gleichgewicht; Zustandsgrößen; Zustandsgleichungen; Zustandsfunktionen; Nullter Hauptsatz der Thermodynamik; Prozessgrößen

03 Mo, 21.10.

Ideales Gas: Gesetze von Boyle-Mariotte und Gay-Lussac; ideale Gasgleichung;

kinetische Gastheorie - Einführung; Maxwell-Boltzmann; Mittelwerte; Ableitung ideale Gasgleichung;

Reales Gas: van-der-Waals-Gleichung; Virial-Ansatz;

04 Do, 24.10.. Reales Gas: van-der-Waals-Gl. aus molekularen Parametern; kritischer Punkt und Isothermen; 1.Hauptsatz der Thermodynamik; 1.Übungsblatt
05 Mo, 28.10.

Wdh. 1.Hauptsatz der Thermodynamik; U als Zustandsgröße und Bedeutung der partiellen Ableitungen; Wärme und Arbeit bei verschiedenen Prozessen;

Wärmekapazität des idealen 1-atomigen Gases; molare Wärmekapazität von Gasen; 

06 Do, 31.10. Wärmekapazität von Festkörpern; Wärmekapazität von Wasser; 2.Übungsblatt
07 Mo, 04.11.

Enthalpie; Joule-Thomson-Effekt;

2.Hauptsatz der Thermodynamik, Definition der Entropieänderung: spontane und nicht spontane Prozesse; Reversibilität;

Wärmekraftmaschinen: Carnotscher Kreisprozess; Wirkungsgrad; Formulierungen des Zweiten Hauptsatzes; Unerreichbarkeit des absoluten Nullpunkts; reversibel und irreversibel (Kopplung von Maschinen); 

08 Do, 07.11.

Freie Energie und freie Enthalpie; Bedeutung; 

Phasenverhalten von Reinstoffen: p-T-Diagramm;

Wdh. TD, Fragen
09 Mo, 11.11.

Web-Materialien zur Vertiefung des Stoffes:

(i) Otto-Motoren vs. Dieselmotoren, Funktionsprinzip

(ii) Otto-Motoren: p-V-Diagramm, Wirkungsgrad

(iii) Diesel-Motoren: p-V-Diagramm, Wirkungsgrad

-------------------------------------------------------------------------

Partielle molare Größen: Molvolumen und partielles Molvolumen; Gibbs-Duhem-Beziehung;

Chemisches Potential: Herleitung über Mischungen idealer Gase; Abhängigkeit des chemischen Potentials vom Konzentrationsmaß;

10 Do, 14.11. Phasenverhalten von Mischungen: Verdünnte Lösungen => kolligative Phänomene; 3.Übungsblatt
11 Mo, 18.11.

Ergänzung: Tripelpunktbestimmung für Reinstoffe;

Phasenverhalten von Mischungen: Siedediagramme (isotherm, isobar); Schmelzdiagramme;

12 Do, 21.11.

Wdh.Schmelzdiagramme, Phasenregel, Abkühlkurven;

Chemisches Gleichgewicht: Kx - Abhängigkeit von p und T;

Reaktionsenergien: Kalorimetrie, Satz von Hess;

4.Übungsblatt
13 Mo, 25.11.

Reaktionsgeschwindigkeit: Geschwindigkeitsgesetze; Geschwindigkeitskonstante; Reaktionsordnung; Halbwertszeit; Bimolekulare Reaktionen;

Reaktionsmechanismen: Lindemann-Formalismus; Michaelis–Menten Kinetik

14 Do, 28.11.

Wdh. Reaktionsmechanismen:Lindemann-Formalismus; Michaelis–Menten Kinetik;

Arrhenius-Gleichung;

5.Übungsblatt
15 Mo, 02.12.. Übungsklausuren - Thermodynamik und Kinetik
16 Do, 05.12. Übungsklausuren - Thermodynamik und Kinetik; 6.Übungsblatt
17 Mo, 09.12. Elektrostatik I: Ionenwanderung, Ionenbeweglichkeit und spezifische Leitfähigkeit; Überführungszahlen;
18 Do, 12.12. Elektrostatik II: Abweichung vom idealen Verhalten: starke und schwache Elektrolyte;
19 Mo, 16.12.

Elektrochemie: Redoxreaktionen; chemische Elektroden; elektrochemische Zellen; Nernst-Gleichung;

Chemieolympiade: Cerimetrie

20 Do, 19.12.

Lösung Chemieolympiade: Cerimetrie

Grundlagen der Quantenchemie - Übersicht!

7.Übungsblatt
21 Mo, 06.01. Lösungen Quantenchemischer Probleme
22 Do, 09.01. Einführung in die Spektroskopie 8.Übungsblatt
23 Mo, 13.01.

Fragen / Altklausuren

(Reihenfolge von oben nach unten, s. rechte Spalte)

24 Do, 16.01. Fragen / Altklausuren
25 Mo, 20.01. Fragen / Altklausuren
26 Do, 23.01. Fragen / Altklausuren
27 Mo, 27.01. Fragen / Altklausuren
28 Do, 30.01. Fragen / Altklausuren
29 Mo, 03.02. Fragen / Altklausuren
30 Do, 06.02. Fragen / Altklausuren