Startseite	1
	Titelblatt	5
	Copyright-Seite	6
	Inhaltsübersicht	7
	Vorwort	17
	Die Arbeit mit diesem Buch	21
	Die Autoren	31
	Danksagungen	33
	G Grundlagen	37
	G.1 Atome	37
	G.2 Moleküle	38
	G.3 Makroskopische Materie	40
	G.4 Energie	42
	G.5 Die Beziehung zwischen molekularen und makroskopischen Eigenschaften	43
	G.5.1 Die Boltzmannverteilung	44
	G.5.2 Der Gleichverteilungssatz	45
	G.6 Das elektromagnetische Feld	46
	G.7 Einheiten	47
	Teil 1 Gleichgewicht	53
	Kapitel 1 Die Eigenschaften der Gase	55
	1.1 Das ideale Gas	55
	1.1.1 Die Zustände der Gase	55
	1.1.2 Die Gasgesetze	59
	1.2 Reale Gase	65
	1.2.1 Zwischenmolekulare Wechselwirkungen	65
	1.2.2 Die Van-der-Waals-Gleichung	68
	ME 1 Mathematischer Exkurs 1: Differenziation und Integration	78
	Kapitel 2 Der Erste Hauptsatz der Thermodynamik	81
	2.1 Grundbegriffe	81
	2.1.1 Arbeit, Wärme und Energie	82
	2.1.2 Die Innere Energie	84
	2.1.3 Volumenarbeit	86
	2.1.4 Wärmeübergänge	91
	2.1.5 Die Enthalpie	93
	2.1.6 Adiabatische Änderungen	100
	2.2 Thermochemie	102
	2.2.1 Standardenthalpien	103
	2.2.2 Standardbildungsenthalpien	109
	2.2.3 Die Temperaturabhängigkeit der Reaktionsenthalpien	111
	2.3 Zustandsfunktionen und totale Differenziale	112
	2.3.1 Totale und nicht totale Differenziale	112
	2.3.2 Änderungen der Inneren Energie	114
	2.3.3 Der Joule–Thomson-Effekt	117
	ME 2 Mathematischer Exkurs 2: Differenzialrechnung von Funktionen mehrerer Variablen	130
	ME2.1 Partielle Ableitungen	130
	ME2.2 Exakte Differenziale	130
	Kapitel 3 Der Zweite Hauptsatz der Thermodynamik	133
	3.1 Die Richtung freiwilliger Prozesse	134
	3.1.1 Die Dissipation der Energie	134
	3.1.2 Die Entropie	135
	3.1.3 Entropieänderungen bei speziellen Prozessen	143
	3.1.4 Der Dritte Hauptsatz der Thermodynamik	149
	3.2 Die Beschränkung auf das System	152
	3.2.1 Freie Energie und Freie Enthalpie	152
	3.2.2 Freie Standardreaktionsenthalpien	158
	3.3 Die Verbindung von Erstem und Zweitem Hauptsatz	160
	3.3.1 Die Fundamentalgleichung	160
	3.3.2 Eigenschaften der Inneren Energie	161
	3.3.3 Eigenschaften der Freien Enthalpie	163
	Kapitel 4 Physikalische Umwandlungen reiner Stoffe	177
	4.1 Phasendiagramme	177
	4.1.1 Die Stabilität von Phasen	177
	4.1.2 Phasengrenzen	180
	4.1.3 Drei typische Phasendiagramme	182
	4.2 Thermodynamische Betrachtung von Phasenübergängen	185
	4.2.1 Die Abhängigkeit der Stabilität von den Bedingungen	186
	4.2.2 Die Lage der Phasengrenzlinien	189
	4.2.3 Die Klassifikation der Phasenübergänge nach Ehrenfest	192
	Kapitel 5 Die Eigenschaften einfacher Mischungen	199
	5.1 Die thermodynamische Beschreibung von Mischungen	199
	5.1.1 Partielle molare Größen	200
	5.1.2 Thermodynamik von Mischphasen	205
	5.1.3 Das chemische Potenzial flüssiger Phasen	207
	5.2 Die Eigenschaften von Lösungen	211
	5.2.1 Flüssige Mischungen	211
	5.2.2 Kolligative Eigenschaften	213
	5.3 Phasendiagramme von Zweikomponentensystemen	221
	5.3.1 Dampfdruckdiagramme	221
	5.3.2 Siedediagramme	224
	5.3.3 Flüssig/Flüssig-Phasendiagramme	226
	5.3.4 Flüssig/Fest-Phasendiagramme	230
	5.4 Aktivitäten	234
	5.4.1 Die Aktivität des Lösungsmittels	235
	5.4.2 Die Aktivität des gelösten Stoffs	236
	5.4.3 Aktivitäten in regulären Lösungen	239
	5.4.4 Aktivitäten von Ionen in Lösung	240
	Kapitel 6 Das Chemische Gleichgewicht	257
	6.1 Freiwillig ablaufende chemische Reaktionen	257
	6.1.1 Das Minimum der Freien Enthalpie	258
	6.1.2 Die Beschreibung des chemischen Gleichgewichts	260
	6.2 Die Verschiebung des Gleichgewichts bei Änderung der Reaktionsbedingungen	269
	6.2.1 Der Einfluss des Drucks auf das Gleichgewicht	269
	6.2.2 Der Einfluss der Temperatur auf das Gleichgewicht	270
	6.3 Elektrochemie im Gleichgewicht	275
	6.3.1 Elektrodenreaktionen und Elektroden	276
	6.3.2 Zelltypen	277
	6.3.3 Die Zellspannung	278
	6.3.4 Standard-Elektrodenpotenziale	281
	6.3.5 Anwendungen der Standardpotenziale	284
	Teil 2 Struktur	297
	Kapitel 7 Quantentheorie: Einführung und Grundlagen	299
	7.1 Die Anfänge der Quantenmechanik	299
	7.1.1 Die Quantisierung der Energie	301
	7.1.2 Der Welle–Teilchen-Dualismus	306
	7.2 Die Dynamik mikroskopischer Systeme	310
	7.2.1 Die Schrödingergleichung	310
	7.2.2 Die bornsche Interpretation der Wellenfunktion	312
	7.3 Prinzipien der Quantenmechanik	316
	7.3.1 Die Informationen in der Wellenfunktion	316
	7.3.2 Die Unbestimmtheitsrelation	326
	7.3.3 Die Postulate der Quantenmechanik	329
	ME 3 Mathematischer Exkurs 3: Komplexe Zahlen	337
	ME3.1 Definitionen	337
	ME3.2 Polarform	337
	ME3.3 Operationen	338
	Kapitel 8 Quantentheorie: Methoden und Anwendungen	339
	8.1 Translation	339
	8.1.1 Das Teilchen im Kasten	340
	8.1.2 Bewegung in zwei und mehr Dimensionen	344
	8.1.3 Der Tunneleffekt	348
	8.2 Schwingung	351
	8.2.1 Die Energieniveaus	352
	8.2.2 Die Wellenfunktionen	353
	8.3 Rotation	357
	8.3.1 Rotation in zwei Dimensionen: Teilchen auf einem Ring	357
	8.3.2 Rotation in drei Dimensionen: Teilchen auf einer Kugel	361
	8.3.3 Der Spin	367
	ME 4 Mathematischer Exkurs 4: Differenzialgleichungen	375
	ME4.1 Die Struktur von Differenzialgleichungen	375
	ME4.2 Die Lösung von gewöhnlichen Differenzialgleichungen	375
	Kapitel 9 Atomstruktur und Atomspektren	377
	9.1 Struktur und Spektren wasserstoffähnlicher Atome	377
	9.1.1 Die Struktur wasserstoffähnlicher Atome	378
	9.1.2 Atomorbitale und ihre Energien	383
	9.1.3 Spektroskopische Übergänge und Auswahlregeln	392
	9.2 Die Struktur von Mehrelektronenatomen	394
	9.2.1 Die Orbitalnäherung	394
	9.2.2 Selbstkonsistente Orbitale	404
	9.3 Die Spektren komplexer Atome	405
	9.3.1 Die Breite von Spektrallinien	405
	9.3.2 Quantendefekte und Ionisierung	407
	9.3.3 Singulett- und Triplettzustände	408
	9.3.4 Spin–Bahn-Kopplung	409
	9.3.5 Termsymbole und Auswahlregeln	412
	ME 5 Mathematischer Exkurs 5: Vektoren	425
	ME5.1 Addition und Subtraktion	425
	ME5.2 Multiplikation	426
	ME5.3 Differenziation	426
	Kapitel 10 Molekülstruktur	427
	10.1 Die Born–Oppenheimer-Näherung	428
	10.2 Die Valenzbindungstheorie	428
	10.2.1 Homoatomare zweiatomige Moleküle	429
	10.2.2 Vielatomige Moleküle	430
	10.3 Die Molekülorbitaltheorie	434
	10.3.1 Das Wasserstoff-Molekülion	435
	10.3.2 Homoatomare zweiatomige Moleküle	439
	10.3.3 Heteroatomare zweiatomige Moleküle	445
	10.4 Mehratomige Moleküle	452
	10.4.1 Die Hückelnäherung	452
	10.4.2 Quantenchemie mit Computern	458
	10.4.3 Die Vorhersage molekularer Eigenschaften	461
	ME 6 Mathematischer Exkurs 6: Matrizen	471
	ME6.1 Definitionen	471
	ME6.2 Addition und Multiplikation von Matrizen	471
	ME6.3 Eigenwertgleichungen	472
	Kapitel 11 Molekülsymmetrie	475
	11.1 Die Symmetrieelemente von Körpern	475
	11.1.1 Symmetrieoperationen und Symmetrieelemente	476
	11.1.2 Die Klassifikation von Molekülen nach ihrer Symmetrie	478
	11.1.3 Konsequenzen der Molekülsymmetrie	483
	11.2 Symmetrie in der MO-Theorie und der Spektroskopie	485
	11.2.1 Charaktertafeln und Symmetriebezeichnungen	485
	11.2.2 Verschwindende Integrale und Orbitalüberlappung	491
	11.2.3 Verschwindende Integrale und Auswahlregeln	497
	Kapitel 12 Molekülspektroskopie 1: Rotations- und Schwingungsspektren	503
	12.1 Allgemeine Merkmale spektroskopischer Methoden	504
	12.1.1 Experimentelle Grundlagen	504
	12.1.2 Auswahlregeln und Übergangsmomente	505
	12.2 Reine Rotationsspektren	507
	12.2.1 Das Trägheitsmoment	507
	12.2.2 Die Energieniveaus der Rotation	510
	12.2.3 Rotationsübergänge	514
	12.2.4 Rotations-Ramanspektren	517
	12.2.5 Kernstatistik und Rotationszustände	519
	12.3 Die Schwingung zweiatomiger Moleküle	521
	12.3.1 Molekülschwingungen	521
	12.3.2 Auswahlregeln für Schwingungsübergänge	522
	12.3.3 Anharmonizität	524
	12.3.4 Rotationsschwingungsspektren	526
	12.3.5 Schwingungs-Ramanspektren zweiatomiger Moleküle	528
	12.4 Die Schwingungen mehratomiger Moleküle	529
	12.4.1 Normalschwingungen	529
	12.4.2 Infrarot-Absorptionsspektren mehratomiger Moleküle	531
	12.4.3 Schwingungs-Ramanspektren mehratomiger Moleküle	533
	12.4.4 Die Symmetrie von Normalschwingungen	535
	Kapitel 13 Molekülspektroskopie 2: Elektronenübergänge	549
	13.1 Die Eigenschaften elektronischer Übergänge	549
	13.1.1 Transmission und Absorption	550
	13.1.2 Elektronenspektren zweiatomiger Moleküle	551
	13.1.3 Elektronenspektren mehratomiger Moleküle	558
	13.2 Das Schicksal angeregter Zustände	564
	13.2.1 Fluoreszenz und Phosphoreszenz	564
	13.2.2 Dissoziation und Prädissoziation	569
	13.2.3 Laser	569
	Kapitel 14 Molekülspektroskopie 3: Magnetische Resonanz	583
	14.1 Elektronen und Kerne in Magnetfeldern	583
	14.1.1 Die Energien von Elektronen in Magnetfeldern	584
	14.1.2 Die Energien von Kernen in Magnetfeldern	585
	14.1.3 Magnetresonanzspektroskopie	586
	14.2 Kernspinresonanz	587
	14.2.1 Das NMR-Spektrometer	587
	14.2.2 Die chemische Verschiebung	589
	14.2.3 Die Feinstruktur des Spektrums	595
	14.2.4 Konformationsumwandlungen und Austauschprozesse	603
	14.3 Pulstechniken in der NMR	604
	14.3.1 Der Vektor der Magnetisierung	604
	14.3.2 Spinrelaxation	607
	14.3.3 Die Entkopplung von Spins	613
	14.3.4 Der Kern-Overhausereffekt	613
	14.3.5 Zweidimensionale NMR	615
	14.3.6 NMR in Festkörpern	617
	14.4 Elektronenspinresonanz	619
	14.4.1 Das ESR-Spektrometer	619
	14.4.2 Der g-Faktor	620
	14.4.3 Die Hyperfeinstruktur	621
	Kapitel 15 Statistische Thermodynamik 1: Grundlagen	631
	15.1 Die Verteilung von Molekülzuständen	632
	15.1.1 Konfigurationen und Gewichte	632
	15.1.2 Die molekulare Zustandssumme	635
	15.2 Innere Energie und Entropie	641
	15.2.1 Die Innere Energie	641
	15.2.2 Die statistische Definition der Entropie	643
	15.3 Die kanonische Zustandssumme	646
	15.3.1 Das kanonische Ensemble	646
	15.3.2 Die thermodynamische Information in der Zustandssumme	648
	15.3.3 Unabhängige Moleküle	649
	Kapitel 16 Statistische Thermodynamik 2: Anwendungen	661
	16.1 Grundlegende Beziehungen	661
	16.1.1 Die Berechnung thermodynamischer Funktionen	661
	16.1.2 Die molekulare Zustandssumme	663
	16.2 Anwendungen der statistischen Thermodynamik	671
	16.2.1 Mittlere Energien	671
	16.2.2 Wärmekapazitäten	672
	16.2.3 Zustandsgleichungen	674
	16.2.4 Wechselwirkungen in Flüssigkeiten	676
	16.2.5 Nullpunktsentropien	679
	16.2.6 Gleichgewichtskonstanten	680
	Kapitel 17 Wechselwirkungen zwischen Molekülen	693
	17.1 Elektrische Eigenschaften	693
	17.1.1 Elektrische Dipolmomente	693
	17.1.2 Relative Permittivitäten	700
	17.2 Wechselwirkungen zwischen Molekülen	702
	17.2.1 Wechselwirkungen zwischen Dipolen	702
	17.2.2 Abstoßende Beiträge: Die Gesamtwechselwirkung	714
	17.3 Gase und Flüssigkeiten	715
	17.3.1 Wechselwirkungen in Gasen	716
	17.3.2 Die Grenzfläche Flüssigkeit–Gas	718
	17.3.3 Oberflächenschichten	721
	17.3.4 Kondensation	725
	Kapitel 18 Materialien 1: Makromoleküle und Selbstorganisation	733
	18.1 Struktur und Dynamik	733
	18.1.1 Die Hierarchie der Strukturen	734
	18.1.2 Statistische Knäuel	735
	18.1.3 Die mechanischen Eigenschaften von Polymeren	739
	18.1.4 Die elektrischen Eigenschaften von Polymeren	741
	18.1.5 Die Strukturen von biologischen Makromolekülen	742
	18.2 Aggregation und Selbstorganisation	745
	18.2.1 Kolloide	745
	18.2.2 Mizellen und biologische Membranen	749
	18.3 Größe und Form von Makromolekülen	752
	18.3.1 Mittlere Molmassen	752
	18.3.2 Experimentelle Methoden	755
	Kapitel 19 Materialien 2: Festkörper	771
	19.1 Kristallografie	771
	19.1.1 Gitter und Elementarzellen	771
	19.1.2 Die Identifikation von Gitterebenen	774
	19.1.3 Strukturuntersuchungen	776
	19.1.4 Neutronen- und Elektronenbeugung	785
	19.1.5 Metallische Festkörper	786
	19.1.6 Ionische Festkörper	788
	19.1.7 Molekulare und kovalente Festkörper	792
	19.2 Die Eigenschaften von Festkörpern	795
	19.2.1 Mechanische Eigenschaften	795
	19.2.2 Elektrische Eigenschaften	798
	19.2.3 Optische Eigenschaften	803
	19.2.4 Magnetische Eigenschaften	807
	19.2.5 Supraleiter	810
	ME 7 Mathematischer Exkurs 7: Fourierreihen und Fouriertransformationen	821
	ME7.1 Fourierreihen	821
	ME7.2 Fouriertransformationen	822
	ME7.3 Das Faltungstheorem	823
	Teil 3 Veränderung	825
	Kapitel 20 Die Bewegung von Molekülen	827
	20.1 Die Bewegung von Molekülen in Gasen	827
	20.1.1 Die kinetische Gastheorie	828
	20.1.2 Stöße mit Wänden und Oberflächen	836
	20.1.3 Die Geschwindigkeit der Effusion	837
	20.1.4 Transporteigenschaften idealer Gase	838
	20.2 Die Bewegung von Molekülen in Flüssigkeiten	841
	20.2.1 Experimentelle Ergebnisse	841
	20.2.2 Die Leitfähigkeit von Elektrolytlösungen	842
	20.2.3 Ionenbeweglichkeiten	843
	20.3 Diffusion	849
	20.3.1 Die thermodynamische Sicht	849
	20.3.2 Die Diffusionsgleichung	853
	20.3.3 Diffusionswahrscheinlichkeiten	856
	20.3.4 Eine statistische Betrachtung	857
	Kapitel 21 Die Geschwindigkeit chemischer Reaktionen	867
	21.1 Empirische Reaktionskinetik	867
	21.1.1 Experimentelle Methoden	868
	21.1.2 Die Reaktionsgeschwindigkeit	871
	21.1.3 Integrierte Geschwindigkeitsgesetze	876
	21.1.4 Reaktionen in der Nähe des Gleichgewichts	881
	21.1.5 Die Temperaturabhängigkeit von Reaktionsgeschwindigkeiten	885
	21.2 Geschwindigkeitsgesetze	888
	21.2.1 Elementarreaktionen	888
	21.2.2 Aufeinander folgende Elementarreaktionen	890
	21.3 Reaktionsmechanismen	895
	21.3.1 Unimolekulare Reaktionen	895
	21.3.2 Die Kinetik von Polymerisationen	898
	21.3.3 Photochemie	902
	Kapitel 22 Reaktionsdynamik	921
	22.1 Reaktive Stöße	921
	22.1.1 Die Stoßtheorie	922
	22.1.2 Diffusionskontrollierte Reaktionen	929
	22.1.3 Die Stoffbilanzgleichung	933
	22.2 Die Theorie des Übergangszustands	934
	22.2.1 Die Eyringgleichung	934
	22.2.2 Thermodynamische Aspekte	938
	22.3 Die Dynamik molekularer Stöße	941
	22.3.1 Reaktive Stöße	941
	22.3.2 Potenzialhyperflächen	943
	22.3.3 Theoretische und experimentelle Ergebnisse	944
	22.4 Die Dynamik des Elektronentransfers	948
	22.4.1 Elektronentransfer in homogenen Systemen	948
	22.4.2 Elektronentransferprozesse an Elektroden	953
	Kapitel 23 Katalyse	969
	23.1 Homogene Katalyse	969
	23.1.1 Merkmale der homogenen Katalyse	969
	23.1.2 Enzyme	971
	23.2 Heterogene Katalyse	978
	23.2.1 Wachstum und Struktur von festen Oberflächen	978
	23.2.2 Adsorption	982
	23.2.3 Die Geschwindigkeit von Oberflächenprozessen	989
	23.2.4 Mechanismen der heterogenen Katalyse	992
	23.2.5 Die katalytische Aktivität an Oberflächen	994
	Anhang A Wegweiser	1007
	Anhang B Tabellen	1011
	Anhang C Charaktertafeln	1049
	Sachregister	1053
	EULA	1073