Post on 05-Apr-2015
transcript
Themen der Vorlesung “Physikalische Chemie” im Pharmaziestudium
Gleichgewicht
Grundlagen Temperatur, Druck,Energie, Entropie,Freie Enthalpie
Hauptsätze der Thermodynamik,Gibbs-Helmholtz-Glg.
Phasenübergänge 1-3 Komponenten Phasendiagramme,Gibbsche Phasenregel
Grenzflächen Benetzen, Spreiten,Kapillareffekt
Kapillardruck,Young-Gleichung
Veränderung
Transport Wärmeleitung, Diffusion, elektrische Leitung,Viskosität
Transportgleichungen,Stefan-Boltzmann-Gesetz
Reaktionskinetik Reaktionsordnung,zusammengesetzte Reaktionen,Katalyse,
Geschwindigkeitsgesetze,Arrheniusgleichung,Geschwindigkeits-konstanten
Aktuelle Lehrbücher• P. Atkins, Physikalische Chemie• G. Wedler, Lehrbuch der Physikalische Chemie• T. Engel, P. Reid, Physikalische Chemie• T. Engel, G. Drobny, P. Reid, Physical Chemistry for the
Life Sciences• R.J. Silbey, R.A. Alberty, M.G. Bawendi, Physical
Chemistry• Speziell im Pharmaziestudium• Leuenberger, Martin: Physikalische Pharmazie• Läuger, Stark, Adam : Physikalische Chemie und
Biophysik
Temperaturskalen und Fixpunkte
• Celsius-Temperaturskala θ °C• schmelzendes Eis -siedendes Wasser• Linerar interpolieren (?):• (Quecksilber-Glas-Thermometer 28,7 °C• Alkohol-Glas-Thermometer 28,8 °C)
• Drahtwiderstand
• stoffunabhängige absolute Temperaturskala:• thermodynamische Temperaturskala• T/K = θ/°C + 273.15
Fahrenheitskala
Ideales Gas
Partielle Ableitungen: Zwei Variable
Energieart Produkt aus Einheit
Wärmeenergie C*T 1 cal = 4,184 JB.T.U. = 1,055 kJ
chemische Energie J, cal
potenzielle mechanische Energie F*s Nm
Kompressionsenergie (Gas) p*dV Pa*m³
kinetische mechanische Energie m/2* v² kg*(m/s)²
Oberflächenenergie (s.u.) *A Nm
elektrische Energie U*I*t=q*U 1 VAs=1Ws
1 J=1 Ws = 1 VAs = 1 Nm = 1 kg*m²/s² = 1 Pa m³B.T.U. wird benutzt für die Abwärme elektrischer Geräte: 1 B.T.U./h = 0,28 Wneue Einheit J: man kann alle anderen Energieformen in Wärme umwandeln,z.B. Reibungswärme: Umwandlung von mechanischer in Wärme-Energieebenso chemische Energie (keine eigene Einheit) und elektrische Energie Ws.
Reversible und irreversible Expansion
Carnot-Prozess• Beispiel für reversiblen Vorgang• Kreisprozess aus adiabatischer und isothermer Expansion und
Kompression
Funktionen von zwei Variablen: G(p,T)
GG
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p
G
;p
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T
G
;VdpSdTdG
T
0p
p/p0T / K
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p
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Jacobi-Determinanten: Definition und „kürzen“:
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Ableitungsregeln und Jacobi-Determinante
Konstante Parameter:
0x
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uf
Vertauschung von f und g bzw. X und y bedeutet Vertauschen von Zeilen oder Spalten, d.h. Vorzeichenwechsel. Daraus folgt die Kettenregel:
Dampfdruckkurve von WasserTemperatur/°C Druck/mbar Bedeutung
0 6auch Festkörper (Eis) hat Dampfdruck
10 12Dampfdruck in der Atmosphäre
20 23„Vakuumverpackte“ Lebensmittel und bei RT
30 42erhöhter Sättigungsdruck bei hoher Luftemperatur Auskondensieren von Wasser an kühlen Stellen
98 943niedrigere Siedetemperatur in Höhenlagen,70 mbar Druckabnahme 560 m Höhe über N.N.
100 1 013Siedepunkt bei Normaldruck
110 1 432Schnellkochtopf
120 1 985Autoklav: sterilisieren: Verdampfung bei höherem Druck, deshalb höhere Temperatur
130 2 700bei erhöhter Temperatur
373 220 600kritischer Punkt
Benzol-Toluol
• Dampfdruckkurven
Benzol-Toluol
• Phasendiagramm bei konstantem Druck
x Toluol
T / °C
Dampfdruckkurven von Ethanol und Wasser
p / Torr
T / °C
Spezifische Wärme des QM Oszillators
Wasserdampf, XXX Daten gezeichnet nachhttp://www.engineeringtoolbox.com/water-vapor-d_979.html--- ν=3000 cm-1, T Einstein = 4300 K
T / T Einstein
c osz / R