Vorlesungsankündigung (aktualisiert) Einführung in die Physikalische Chemie (Wintersemester...

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)341-235-???knut.asmis@uni-leipzig.de

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

3

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)

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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)

7

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

Kernspaltung

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http://de.wikipedia.org/wiki/Kernspaltung

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

Ebene Wellen

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http://de.wikipedia.org/wiki/Ebene_Welle

Wellen interferieren!

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http://de.wikipedia.org/wiki/Interferenz_(Physik)

Interferenzmuster

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Laserstrahl

Doppelspaltversuch

Interferenz bei Wasserwellen

15

http://www.fotocommunity.de/pc/pc/display/30210856

http://www.fotocommunity.de/pc/pc/display/29296169

Elektromagnetisches Spektrum

16

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