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
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; |
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| 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 |
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| 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; |
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| 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; |
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| 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); |
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| 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; |
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| 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; |
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| 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 |
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| 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 |
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| 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) |
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| 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 |