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Das Studium von Metail-Metail-Systemen hat seit langer Zeit die
wich- tigsten theoretischen Vorsteilungen fiber Adsorption und
Chemisorp- tion geliefert. Man denke z. B. an die
Langmuir-Isotherme oder an die Vorstellung von der ionischen
Bindung adsorbierter Molekeln. Gegen- wartig ist es die
Quantenchemie der Adsorptionsbindung, die gerade an diesen Systemen
wesentliche Fortschritte macht. Die praktisch-technische Bedeutung
der Metail-Metail-Systeme er- streckt sich von der Gewinnung
elektrischer Energie aus Kemreaktoren oder Sonnenstrahlung fiber
Ionenantriebe ffir Raumfahrzeuge bis zum Spurennachweis
halogenierter organischer Verbindungen. Wer auf diesem Gebiet zu
arbeiten beginnt, hat groBe Schwierig- keiten, aus der verstreuten
Literatur einen zusammenhangenden Dber- blick fiber die Tatsachen
und deren neuere Deutung zu gewinnen. Der Sinn des Buches soil
daher sein, sowohl die wesentlichen experi- mentellen Tatsachen als
auch die gedanklichen Grundlagen zu vermitteln. Dabei werden auch
Themen angeschnitten, deren Behandlung noch keineswegs ausgereift
ist. Die Auswahl der zitierten Literatur ist ein KompromiB zwischen
Vollstandigkeit und Beschrankung auf das wirklich Wesentliche.
Jeder KompromiB findet seine Kritiker. Die Darstellung ist tells
ausffihrlich, tells, wenn die notwendige Literatur leicht
zuganglich ist, sehr kurz. Der Verfasser halt diese Unterschiede im
Hinblick auf den praktischen Gebrauch des Buches fUr nfitzlich.
Mehrere Rechnungen zur Quantenchemie und die Tabeile der Aus-
trittsarbeiten verdanke ich Herm Dipl.-Chem. JORG FLEISCHHAUER,
einige Abblldungen stammen aus unveroffentlichten Arbeiten meiner
Mitarbeiter, den Herren Dipl.-Phys. H. SCHULZE und J. WIESEMES. Dem
Verlag habe ich fUr die groBzfigige Bewilligung zahlreicher
Abblldungen sehr zu danken.
Die physikalisehe Chemie besteht in der Anwendung der
experimentellen und theoretisehen Methoden der Physik auf Probleme
der Chemie. In der Chemie wird ein groBes und interessantes
Tatsaehenmaterial gesammelt und unter Verwendung zweekmaBig
eingefuhrter Begriffe und empiriseh gefundener Regeln geordnet.
Auch die Begriffe und Gesetze der Physik grunden auf
Erfahrungstatsaehen. Sie wurden aber an ubersiehtlieheren Systemen
gewonnen und lassen sich quantitativ formulieren und uber- prufen,
so daB aus manehen Regeln Gesetze geworden sind, zu denen keine
Ausnahmen bekannt sind. Heute kann angenommen werden, daB die
bekannten physikalisehen GesetzmaBigkeiten ausreiehen sollten, um
alle ehemisehen Tatsaehen zu erklaren, insbesondere also den
Gultigkeits- bereieh der ehemisehen Regeln abzugrenzen oder neue
chemisehe Gesetze aufzustellen. Dieses Ziel ist bis heute nur
teilweise erreieht. Der Grund dafur liegt in der Kompliziertheit
der Systeme, welehe in der Chemie untersueht werden. Nur bei einem
versehwindenden Bruehteil davon gelang bisher eine konsequente
Behandlung unter Anwendung phy- sikaliseher Prinzipien. Trotzdem
hat die physikalisehe Betraehtungs- weise bisher sehr viel zum
Verstandnis der Chemie beigetragen. Wir unterteilen das groBe
Gebiet der physikalisehen Chemie in die fol- genden
Hauptabsehnitte: I. Chemisehe Thermodynamik In der Chemisehen
Thermodynamik werden makroskopisehe Eigensehaften von Stoffen
aufgrund weniger Hauptsatze miteinander in Beziehung ge- setzt. Sie
gilt unabhangig von der mikroskopisehen Struktur der Stoffe. II.
Kinetik Wahrend in der Chemisehen Thermodynamik nur solehe Zustande
betraehtet werden, welehe sich mit der Zeit ohne AEnderung der
auBeren Bedingungen nicht mehr andern, wird in der Kinetik der
zeitliche Verlauf der Vor- gange behandelt, welehe zu den
zeitunabhangigen Zustanden fuhren.
Dieses Heft befaBt sich mit einem Ausschnitt der statistischen
Thermodynamik, den man auch als MolekUlstatistik oder Statistik der
mikrokanonischen Gesamtheiten bezeichnet. Die MolekUlstatistik ist
eine alte, abgeschlossene Wissenschaft. Die gegenwartige Forschung
in der statistischen Thermodynamik beschaftigt sich mehr mit
kooperativen Phanomenen, zeitabhangigen und irreversiblen
Prozessen. Es schien mir aus mehreren GrUnden der MUhe wert, die
MolekUl- statistik als eigentlich "chemische" Statistik trotz ihrer
Be- schrankung auf ideale Gase fUr einen Hochschultext zu
behandeln: In der produzierenden Chemie ist ein deutlicher Trend zu
beobachten, immer mehr Reaktionen aus der flUssigen Phase in die
Gasphase zu verlegen. Haufig kann man dort sogar trotz schlechterer
Ausbeuten wirtschaftlicher arbeiten als in der F1Ussigphase. Bei
solchen Ver- fahren werden immer haufiger MolekUle auftreten, deren
thermody- namische Daten nicht aus Tabellen entnommen werden
konnen. Dies gilt ganz besonders dann, wenn bei der Syntheseplanung
auch Zwi- schenstufen in die Oberlegungen einbezogen werden, die
vielleicht nur hypothetischen Charakter haben. Hier kann dem
Chemiker eine ge- wisse Fertigkeit in der modellmaBigen Berechnung
fehlender Daten recht hilfreich sein.
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