Vorwort ix

1 Die Eigenschaften der Gase 1

1.1 Das ideale Gas 1

1.2 Die kinetische Gastheorie 12

1.3 Reale Gase 22

2 Der Erste Hauptsatz der Thermodynamik 39

2.1 Grundbegriffe 39

2.2 Die Enthalpie 45

2.3 Thermochemie 47

2.4 Zustandsfunktionen und totale Differenziale 56

2.5 Adiabatische Änderungen 62

3 Der Zweite und der Dritte Hauptsatz der Thermodynamik 69

3.1 Die Entropie 69

3.2 Entropieänderungen bei speziellen Prozessen 75

3.3 Die Messung der Entropie 85

3.4 Die Beschränkung auf das System 93

3.5 Die Verbindung von Erstem und Zweitem Hauptsatz 98

4 Physikalische Umwandlungen reiner Stoffe 109

4.1 Phasendiagramme 109

4.2 Thermodynamische Betrachtung von Phasenübergängen 111

5 Die Eigenschaften einfacher Mischungen 125

5.1 Die thermodynamische Beschreibung von Mischungen 125

5.2 Die Eigenschaften von Lösungen 136

5.3 Phasendiagramme flüssiger Zweikomponentensysteme 150

5.4 Phasendiagramme fester Zweikomponentensysteme 157

5.5 Phasendiagramme ternärer Systeme 162

5.6 Aktivitäten 167

6 Das chemische Gleichgewicht 181

6.1 Die Gleichgewichtskonstante 181

6.2 Die Verschiebung des Gleichgewichts bei Änderung der Reaktionsbedingungen 189

6.3 Elektrochemische Zellen 201

6.4 Standard-Elektrodenpotenziale 207

7 Quantentheorie 221

7.1 Die Anfänge der Quantenmechanik 221

7.2 Wellenfunktionen 227

7.3 Operatoren und Observablen 232

7.4 Translation 240

7.5 Schwingung 254

7.6 Rotation 263

8 Atomstruktur und Atomspektren 273

8.1 Wasserstoffähnliche Atome 273

8.2 Mehrelektronenatome 282

8.3 Atomspektren 285

9 Molekülstruktur 293

9.1 Valence-Bond (VB)-Theorie 293

9.2 Molekülorbital (MO)-Theorie: Das Wasserstoff-Molekülion 296

9.3 Molekülorbital (MO)-Theorie: homoatomare zweiatomige Moleküle 300

9.4 Molekülorbital (MO)-Theorie: heteroatomare zweiatomige Moleküle 305

9.5 Molekülorbital (MO)-Theorie: mehratomige Moleküle 309

10 Molekülsymmetrie 323

10.1 Die Symmetrieelemente von Molekülen 323

10.2 Gruppentheorie 331

10.3 Anwendungen der Molekülsymmetrie 341

11 Molekulare Spektroskopie 349

11.1 Allgemeine Merkmale spektroskopischer Methoden 349

11.2 Rotationsspektren 358

11.3 Schwingungsspektren zweiatomiger Moleküle 369

11.4 Schwingungsspektren mehratomiger Moleküle 381

11.5 Symmetrieanalyse von Schwingungsspektren 383

11.6 Elektronenspektren 385

11.7 Die Desaktivierung angeregter Zustände 396

12 Magnetische Resonanz 403

12.1 Grundlagen der magnetischen Resonanz 403

12.2 Eigenschaften von NMR-Spektren 406

12.3 Pulstechniken in der NMR 414

12.4 Elektronenspinresonanz (ESR) 422

13 Statistische Thermodynamik 427

13.1 Die Boltzmann-Verteilung 427

13.2 Die molekulare Zustandssumme 431

13.3 Die Energie von Molekülen 439

13.4 Das kanonische Ensemble 447

13.5 Innere Energie und Entropie 448

13.6 Abgeleitete Funktionen 461

14 Wechselwirkungen zwischen Molekülen 469

14.1 Elektrische Eigenschaften 469

14.2 Wechselwirkungen zwischen Molekülen 479

14.3 Flüssigkeiten 485

14.4 Makromoleküle 487

14.5 Aggregation und Selbstorganisation 498

15 Festkörper 505

15.1 Kristallstrukturen 505

15.2 Beugungstechniken zur Strukturanalyse 508

15.3 Bindungen in Festkörpern 514

15.4 Mechanische Eigenschaften von Festkörpern 519

15.5 Elektrische Eigenschaften von Festkörpern 521

15.6 Magnetische Eigenschaften von Festkörpern 522

15.7 Optische Eigenschaften von Festkörpern 525

16 Die Bewegung von Molekülen 529

16.1 Transporteigenschaften idealer Gase 529

16.2 Bewegung von Molekülen in Flüssigkeiten 535

16.3 Diffusion 540

17 Chemische Kinetik 549

17.1 Die Geschwindigkeit chemischer Reaktionen 549

17.2 Integrierte Geschwindigkeitsgesetze 555

17.3 Reaktionen in der Nähe des Gleichgewichts 569

17.4 Die Arrhenius-Gleichung 573

17.5 Geschwindigkeitsgesetze 577

17.6 Reaktionsmechanismen 583

17.7 Photochemie 587

18 Reaktionsdynamik 603

18.1 Die Stoßtheorie 603

18.2 Diffusionskontrollierte Reaktionen 608

18.3 Die Theorie des Übergangszustands 611

18.4 Die Dynamik molekularer Stöße 621

18.5 Elektronentransfer in homogenen Systemen 622

19 Oberflächenprozesse 629

19.1 Eigenschaften der Oberflächen von Festkörpern 629

19.2 Adsorption und Desorption 633

19.3 Heterogene Katalyse 644

19.4 Elektronentransferprozesse an Elektroden 646