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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Jacobi-Determinanten: Definition und „kürzen“:

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Ableitungsregeln und Jacobi-Determinante

Konstante Parameter:

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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