Physikalische Chemie. Peter W. Atkins
gleichzeitig zu betonen, dass Mathematik ein integraler Bestandteil des Lernprozesses ist. Daher beginnen diese Teile im Lehrbuch nun mit einer Ausgangsfrage, bevor die eigentlichen Gleichungen hergeleitet und daraufhin im Text verwendet werden.
Die durchgerechneten Beispiele sind ein wichtiger Bestandteil des Lernprozesses. Daher haben wir auch deren Darstellung verbessert, insbesondere im Blick darauf, dass unterschiedliche Herangehensweisen möglich sind, aber die Studierenden gleichzeitig die Darstellung der bewährtesten Ansätze begrüßen. Die Illustrationen bleiben bestehen: Sie sollen lediglich die Anwendung einer Gleichung zeigen und ein Gefühl für die Größenordnung einer berechneten Eigenschaft vermitteln.
Es ist unvermeidlich, dass es in einem Fachgebiet wie dem unseren mit sich weiterentwickelnden Interessen und Lehransätzen einige Aspekte relevanter und andere weniger relevant werden. Wir beobachten solche Trends aufmerksam und passen die Darstellung des Fachgebiets Physikalische Chemie in unserem Lehrbuch entsprechend an. Dermodulare Aufbau des Lehrbuches ermöglicht Dozierenden bereits jetzt, eigene Schwerpunkte in den Lehrveranstaltungen zu setzen und ggf. für ihre Zielgruppe weniger wichtige Aspekte auszulassen.
Mit der Entwicklung unseres Fachgebiets entwickelt sich auch unser Lehrbuch weiter. Wir sind dabei angewiesen auf Rückmeldungen und Beiträge der Leserinnen und Leser und freuen uns auf deren Vorschläge und Kommentare.
Peter W. Atkins
Julio de Paula
James Keeler
1 1) In der deutschen Ausgabe wurden diese Zusatzinformationen in das Lehrbuch integriert (Anmerkung des Verlags).
Hinweise zur Benutzung des Buchs
Für diese Auflage der „Physikalischen Chemie“ haben wir die Lernhilfen weiter ausgebaut. Zusätzlich zu den bereits bekannten didaktischen Elementen finden Sie optisch abgesetzte Herleitungen, die verdeutlichen, dass Mathematik ein interessanter und wesentlicher Baustein zum Verständnis der Physikalischen Chemie ist.
Innovative Struktur
2.1 Grundbegriffe
Motivation
Der Erste Hauptsatz der Thermodynamik ist die Basis für die Diskussion, welche Rolle der Energie in der Chemie zukommt. Immer wenn wir uns bei physikalischen Umwandlungen oder chemischen Reaktionen mit energetischen Aspekten befassen, bilden die Konzepte, die im Ersten Hauptsatz der Thermodynamik zusammengefasst sind, hierfür die Grundlage.
Schlüsselideen
Die Gesamtenergie eines abgeschlossenen (isolierten) Systems ist konstant.
Voraussetzungen
In diesem Abschnitt greifen wir unsere Betrachtungen zu idealen Gasen (Abschn. 1.1) wieder auf, insbesondere die Zustandsgleichung des idealen Gases. Von grundlegender Bedeutung für die Argumentation in diesem Abschnitt ist außerdem die Definition der Arbeit, wie sie in „Toolkit 6: Arbeit und Energie“ beschrieben ist.
In der Physikalischen Chemie teilt man die Welt zweckmäßigerweise in zwei Teile, das System und seine Umgebung. Das System ist der Teil, den wir untersuchen wollen; das kann ein Reaktionsgefäß
Kurze Abschnitte sind in Foki organisiert, um die Themen noch klarer zu gliedern und leichter verständlich zu machen. Jeder Abschnitt beginnt mit der Antwort auf die Frage, wieso er wichtig ist, also der Motivation sowie den Schlüsselideen und den Voraussetzungen, die zum Verständnis des jeweiligen Abschnitts nötig sind.
Hinweise zur guten wissenschaftlichen Praxis
Hinweis Als Allotrop bezeichnen wir eine bestimmte Molekülform eines Elements (wie z. B. Sauerstoff, O2, und Ozon, O3); dabei kann es sich um einen Feststoff, eine Flüssigkeit oder ein Gas handeln. Ein Polymorph ist eine bestimmte feste Phase eines Elements oder einer Verbindung.
Diese Hinweise helfen dabei, typische Fehler von vornherein zu vermeiden. Unter anderem ermutigen sie zur konsequenten und korrekten Nutzung der chemischen Fachsprache, wie sie in den Konventionen und Richtlinien der IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) niedergelegt sind.
Anhang
| Anhang 1129 | |
| Teil 1 | Standardintegrale 1129 |
| Teil 2 | Einheiten 1130 |
| Teil 3 | Daten 1131 |
| Teil 4 | Charaktertafeln 1163 |
Der Anhang am Ende des Buches beinhaltet eine Tabelle nützlicher Integrale, ausführliche Tabellen physikalischer und chemischer Daten sowie Charaktertafeln. Kurze Ausschnitte aus diesen Tabellen erscheinen zusätzlich an den geeigneten Stellen in den Hauptabschnitten des Buches: sie sollen dort ein Gefühl für die typischen Werte physikalischer Größen vermitteln, die im Text erwähnt werden. Außerdem dienen sie als Datenquelle für Illustrationen und Rechenbeispiele.
Schlüsselkonzepte
Schlüsselkonzepte
1. Der physikalische Zustand einer Substanzpro be wird durch seine physikalischen Eigenschaften bestimmt.
2. Ein System befindet sich im mechanischen Gleichgewicht mit seiner Umgebung, wenn die Drücke auf beiden Seiten einer gemeinsamen, beweglichen Wand identisch sind.
Eine Auflistung der Schlüsselkonzepte erfolgt am Ende eines jeden Abschnitts, so dass Sie diejenigen Punkte abhaken können, die Sie bereits vollständig verstanden haben. Die Schlüsselkonzepte fassen in knappester Form die wichtigsten Punkte des jeweiligen Abschnitts zusammen, sodass Sie diese Kernaussagen vor Klausuren oder Prüfungen noch einmal verinnerlichen können.
Herleitungen
Herleitung 4.1: Die Phasenregel
Die Herleitung der Phasenregel kann am einfachsten verstanden werden, wenn wir uns zunächst auf die Betrachtung eines Systems beschränken, das nur eine einzelne Komponente enthält. Anschließend verallgemeinern wir die Betrachtung, indem wir das Ergebnis auf Systeme anwenden, die aus einer beliebigen Anzahl von Komponenten bestehen.
Schritt 1 Aufstellen der Phasenregel für ein Einkomponentensystem.
Wenn nur eine einzige Phase vorliegt, ist F = 2, und p und T können unabhängig voneinander variiert werden (zumindest über einen kleinen Bereich), ohne dass sich die Zahl der Phasen ändert. Für zwei Phasen α und β im Gleichgewicht ist P = 2. Wenn diese beiden Phasen bei gegebenen Werten von Druck und Temperatur im Gleichgewicht vorliegen, dann müssen ihre chemischen Potenziale identisch sein:
Diese helfen Ihnen zu verstehen, wie eine Gleichung aufgrund der getroffenen Annahmen und den benötigen mathematischen Schritten hergeleitet wird. Jede Herleitung nimmt eine Frage oder ein Problem aus dem Text auf, entwickelt die notwendige Mathematik und schließt mit der gewünschten Gleichung und