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Vorlesungsankündigung (aktualisiert)
Einführung in die Physikalische Chemie(Wintersemester 2013/14)
für Studierende des Bachelorstudienganges Chemie
Prof. Dr. Knut AsmisWilhelm-Ostwald-Institut für Physikalische und Theoretische Chemie. Universität Leipzig
und Fritz-Haber-Institut der Max-Planck-Gesellschaft, Berlin
Modul: 13-11-0411-N Ort: Hörsaal 4, Wilhelm-Ostwald-Institut, Linnéstrasse 3Beginn: Montag, 14.10.2013Zeit: Montag (13:30 – 15:00 Uhr) und Mittwoch (10:15 – 11:45 Uhr)
Seminar: Dienstag um 16:15 Uhr im R115 (Betreuer: Moock, ab 22.11) Mittwoch um 12:30 Uhr im R115 (Betreuer: Coburger, ab 23.11) Mittwoch um 17:00 Uhr im R101 (Betreuer: Weber, ab 23.11)
Freitag um 13:15 Uhr im R102 (Betreuer: Wagner, ab 1.11)
Klausur: Mittwoch, 05.2.2014, 10:15 – 11:45 UhrNachklausur: nach Vereinbarung
Kontakt
Tel: +49-(0)[email protected]
Sprechzeiten: nach Vereinbarung (e-mail)
Moodle2 Server
2
https://moodle2.uni-leipzig.de/course/category.php?id=357
Aktuelle Vorlesungsunterlagen (inkl. Übungen) stehen ab sofort hier zur Verfügung.
Kapitel 1: Einführung
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Literatur
Wedler: Einführung (S. XXIII-XXIX)
großer Atkins: Grundlagen (S. 1-15)
kleiner Atkins: Kapitel 0 und Anhang 1+3
1 Grundlagen
1.1 Was ist Physikalischen Chemie
1.2 Einheiten
1.3 Zeit- und Längenskalen
1.4 Aggregatzustände
1.5 Masse und Stoffmenge
1.5 Geschwindigkeit, Impuls und Beschleunigung
1.6 Kraft, Arbeit, Energie
1.7 Volumen, Druck und Temperatur
Kapitel 1: Stichworte
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Physikalische Chemie,
Arrhenius, van‘t Hoff, Ostwald, Nernst
SI-Einheiten, abgeleitete Einheiten, SI-Präfixe
Aggregatzustände
Masse, Stoffmenge, Teilchenzahl, Avogadro Konstante, Molmasse
Impuls, Drehimpuls
Kraft, Arbeit, kinetische, potentielle und Gesamtenergie, Energie-Einheiten
Volumen, Dichte, Druck, Temperatur, thermisches Gleichgewicht
extensive und intensive Größen
Kapitel 2: Aufbau der Atome
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2 Aufbau der Atome
2.1 Dalton‘sches Atommodell
2.2 Rutherford‘sches Atommodell
2.3 Ladung und Masse des Elektrons
2.4 Eigenschaften des Lichtes
2.5 Atomspektren
2.6 Bohr‘sches Atommodell
Literatur
Mortimer: Kapitel 2 & 6-6.2 (S. 15-23, S. 59-65)
Wedler: Einführung 1.4.1-3, 1.4.8-9 (S. 107-111, 131-138)
großer Atkins: Kapitel 9.1 (S. 341-342)
kleiner Atkins: Kapitel 12.5, 13.1 (S. 541-543, 571-573)
Dalton-Atomtheorie (1808)
6
John Dalton 1766-1844
englischer Naturforscher
1 2 3 4 5 6H N C O P S... 13 14 15 16... Fe Zn Cu Pb
17 18 19 20Ag Pt Au Hg21 22 ...
Wasser Ammoniak ...
1. Jedes Element besteht aus kleinen Teilchen, den Atomen
2. Alle Atome eines Elementes sind gleich (Größe, Masse)
3. Bei chemischen Reaktionen werden Atome verbunden und getrennt (aber nicht zerstört bzw. gebildet)
4. Eine chemische Verbindung enthält immer die gleichen Atomsorten in einem festen Mengenverhältnis (Stöchiometrie). http://de.wikipedia.org/wiki/Atom
Rutherford‘sches Atommodell (1911)
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Ernest Rutherford1871-1937
neuseeländischer PhysikerNobelpreis Chemie 1908Chemie der radioaktiven
Stoffe
Fast alle -Teilchen passieren ungehindert Nur eines von 100.000 Alpha-Teilchen wird
abgelenkt Größere Streuwinkel kommen dabei immer
seltener vor, je größer der Winkel ist. Einige Alpha-Teilchen werden zurück gestreut.
~0,5 m dick (~2000 Atomlagen)
ein Atom besteht aus einem winzigen, massereichen, positiv geladenen Atomkern umgeben von einer ausgedehnten, negativ-geladenen Elektronenhülle
Radiokarbonmethode (14C-Datierung)
8http://www.tagesspiegel.de/wissen/die-grundlagen-der-radiokarbonmethode-/7272432.html
Willard Libby 1908-1980
amerikanischer ChemikerNobelpreis 1960 Chemie
12C 13C 14C
Anteil [%] 98,9 1,1 10-10
Halbwertszeit[Jahren]
stabil stabil 5730
Millikan-Versuch
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http://www.roro-seiten.de/physik/lk12/elementarladung/millikanversuch-durchfuhrung.html
Licht als Welle
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huygensschen Prinzip
Wellenfront als Einhüllende der Elementarwellen
Christiaan Huygens 1629-1695niederländischer Wissenschaftler
• Wellentheorie des Lichtes
Isaac Newton 1642-1726 englischer Naturforscher
• Korpuskulartheorie des Lichtes
Thomas Young1773-1829 englischer Physiker.
• Doppelspaltexperiment
James Clerk Maxwell 1831-1879schottischer Physiker
• elektromagnetische Wellen
c
Doppelspaltversuchexp. Bestätigung der Wellentheorie (Interferenzen)
Licht als (ebene) elektromagnetische Welle
Wellen interferieren!
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http://de.wikipedia.org/wiki/Interferenz_(Physik)
Interferenzmuster
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Laserstrahl
Doppelspaltversuch
Interferenz bei Wasserwellen
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http://www.fotocommunity.de/pc/pc/display/30210856
http://www.fotocommunity.de/pc/pc/display/29296169
Elektromagnetisches Spektrum
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c
aus Atkins-de Paula
Kapitel 2: Stichworte
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Rutherford‘sches Atommodell
Elektronen, Nukleonen, Protonen, Neutronen,
Ordnungszahl, Massenzahl, Isotope
Millikan-Öltröpfchen Versuch, Elementarladung e,
relative Masse Proton/Elektron
elektromagnetische Wellen: Wellenlänge, Frequenz, Lichtgeschwindigkeit, Wellenzahl, elektromagnetisches Spektrum