Chemie für Ingenieure

✍ Scribed by Angelika Vinke; Gerolf Marbach; Johannes Vinke

• Publisher: Oldenbourg Wissenschaftsverlag
• Year: 2013
• Tongue: German
• Leaves: 243
• Edition: 3., korr. und überarb. Aufl.
• Category: Library

✦ Synopsis

Alles, was der Ingenieurwissenschaftler an Chemie braucht.

In den ersten Kapiteln werden die Grundkenntnisse zum Verständnis des Aufbaus von Stoffen vermittelt. Darauf aufbauend wird thematisiert, welche Gesetzmäßigkeiten der Bildung neuer Stoffe aus bestehenden Stoffen zugrunde liegen, wie chemische Reaktionsgleichungen aufgestellt werden und wie mit Hilfe der Stöchiometrie der Stoffumsatz berechnet werden kann. Die für den Ingenieur wichtigsten Stoffe und Reaktionen, u.a. Säuren und Basen, Reduktionen und Oxidationen sowie elektrochemische Reaktionen und Anwendungen, werden im Detail besprochen und an einer großen Anzahl von Beispielen erläutert. Die zahlreichen Übungsaufgaben vor allem aus dem Bereich Maschinenbau ermöglichen es dem Leser, sein neu erworbenes Wissen zu vertiefen.

Die kompakte und klar verständliche Einführung in die Grundlagen der Chemie für Ingenieure.

✦ Table of Contents

1 Einführung
2 Atome
2.1 Atomaufbau
2.2 Isotope
2.3 Bohrsches Atommodell
2.4 Orbitalmodell: Entwicklung und Struktur
2.4.1 Theorie nach de Broglie
2.4.2 Heisenbergsche Unscharferelation
2.4.3 Ergebnisse der Schrodingergleichung
2.4.4 Atomorbitale und Quantenzahlen
2.5 Aufbauprinzip der Elektronenschalen
Übungsaufgaben
3 Periodensystem der Elemente
3.1 Perioden und Gruppen
3.2 Periodizitat der Eigenschaften
3.2.1 Atom- und Ionenradien
3.2.2 Metallcharakter
3.2.3 Ionisierungsenergie
3.2.4 Elektronenaffinitat und Elektronegativitat
Übungsaufgaben
4 Kernreaktionen
4.1 Naturliche Kernumwandlungen
4.1.1 Radioaktiver Zerfall
4.1.2 Kinetik des radioaktiven Zerfalls
4.2 Kunstliche Kernumwandlungen
4.2.1 Einfache Kernreaktionen
4.2.2 Kernspaltung und Kernfusion
Übungsaufgaben
5 Chemische Bindung
5.1 Atombindung
5.1.1 Einfachbindung
5.1.2 sp3-Hybridorbitale
5.1.3 Atomgitter (Diamant-Struktur)
5.1.4 Doppelbindung und Dreifachbindung
5.1.5 Bindungen in aromatischen Kohlenwasserstoffen
5.1.6 Polare Atombindung
5.2 Ionenbindung
5.3 Metallbindung
5.3.1 Elektronengasmodell und Energiebändertheorie
5.3.2 Isolatoren und Halbleiter
5.3.3 Dotierung
5.4 Zwischenmolekulare Bindungen
5.4.1 Van der Waals Bindungen
5.4.2 Permanente Dipole
5.4.3 Wasserstoffbruckenbindungen
Übungsaufgaben
6 Aggregatzustände der Stoffe
6.1 Fester Zustand - Kristallgitter
6.2 Flüssiger Zustand
6.2.1 Verdampfungsprozess
6.2.2 Siedepunkt
6.2.3 Schmelzpunkt (Gefrierpunkt)
6.3 Gasförmiger Zustand
6.3.1 Ideale Gase
6.3.2 Reale Gase
Übungsaufgaben
7 Energetik chemischer Reaktionen - Thermodynamik
7.1 Verlauf chemischer Reaktionen - Definition eines Systems
7.2 1. Hauptsatz der Thermodynamik
7.3 Hess’scher Warmesatz
7.4 2. Hauptsatz der Thermodynamik
Übungsaufgaben
8 Chemische Kinetik
8.1 Energie der zusammenstoßenden Teilchen - Aktivierungsenergie EA
8.2 Orientierung der Reaktionspartner zueinander
8.3 Reaktionsgeschwindigkeit v
8.4 Reaktionsordnung
8.4.1 Reaktion 0. Ordnung
8.4.2 Reaktion 1. Ordnung
8.4.3 Reaktion 2. Ordnung
8.5 Molekularitat
Übungsaufgaben
9 Stochiometrie
9.1 Chemische Formeln und Molekulargewicht
9.2 Stoffmenge und Avogadrokonstante
9.3 Molvolumen
9.4 Reaktionen in Losung
9.4.1 Stoffmengenkonzentration und Äquivalentkonzentration
9.4.2 Verdunnte Losungen
9.5 Chemische Reaktionsgleichungen
9.6 Stochiometrische Massenberechnungen
Übungsaufgaben
10 Chemisches Gleichgewicht
10.1 Massenwirkungsgesetz
10.1.1 Massenwirkungsgesetz fur homogene Systeme
10.1.2 Massenwirkungsgesetz fur heterogene Systeme
10.2 Prinzip vom kleinsten Zwang
10.2.1 Konzentrationsanderung
10.2.2 Temperaturanderung
10.2.3 Druckanderung
10.2.4 Katalysator
10.2.5 Anwendungsbeispiele fur das Prinzip des kleinsten Zwanges
Übungsaufgaben
11 Sauren und Basen
11.1 Autoprotolyse des Wassers - Ionenprodukt
11.1.1 Ionenprodukt des Wassers
11.1.2 pH-Wert
11.2 Saure- und Baseverhalten
11.2.1 Sauren und Basen nach Bronsted
11.2.2 Saure-Base-Verhalten im Periodensystem
11.3 Saure- und Basegleichgewichte
11.3.1 Saure- und Basekonstanten
11.3.2 pH-Wert-Berechnung
Übungsaufgaben
12 Redoxreaktionen
12.1 Oxidation und Reduktion
12.2 Oxidationszahl
12.3 Redoxgleichungen
Übungsaufgaben
13 Elektrochemie 1 - Grundlagen
13.1 Strom, Spannung und Widerstand
13.2 Elektrolytische Leitfahigkeit
13.3 Elektrochemische Zellen
13.4 Elektromotorische Kraft
13.5 Elektrodenpotential
13.5.1 Entstehung
13.5.2 Messung
13.5.3 Elektrochemische Spannungsreihe
13.5.4 Elektrodenpotential und Konzentration
13.5.5 EMK-Berechnung
13.5.6 Konzentrationskette
Übungsaufgaben
14 Elektrochemie 2 - Anwendungen
14.1 Elektrolyse
14.2 Galvanische Zellen
14.2.1 Primarelemente (Batterien)
14.2.2 Sekundarelemente (Akkumulatoren)
14.2.3 Brennstoffzellen
14.3 Korrosion
14.3.1 Chemische und elektrochemische Korrosion
14.3.2 Korrosionsarten
14.3.3 Korrosionsschutz
14.4 Potentiometrie
14.4.1 Messung des pH-Wertes
14.4.2 Messung des O2-Gehalts
Übungsaufgaben
Lösungen zu den Übungsaufgaben
Literatur
Index
Formelzeichen, Abkürzungen