Das Fachgebiet Physikalische Chemie

Die Physikalische Chemie ist eine Wissenschaft zwischen Physik und Chemie. Im Rahmen dieses Faches werden allgemeine
Gesetze abgeleitet. Dabei werden Begriffe wie Entropie oder Enthalpie definiert. Im Gegensatz zu den anderen Fachgebieten der Chemie (organische Chemie) werden nicht bestimmte Stoffe oder Reaktionen betrachtet, sondern es werden die Gesetze vorgestellt, die erlauben, die Eigenschaften von chemischen Verbindungen oder den Ablauf von chemischen Prozessen zu verstehen bzw. zu steuern. Dabei lässt sich die physikalische Chemie in drei große Bereich unterteilen

• Thermodynamik: auch Wärmelehre bezeichnet – beschäftigt sich mit der Möglichkeit, der Umverteilung von verschiedenen Energieformen. Die Thermodynamik ist nicht nur im Fach Physik von Interesse, sondern auch im Fach Chemie. Wichtige Fragestellungen sind dabei, wie ein Stoff oder ein System reagiert, wenn diesem System Wärme zugeführt oder entzogen wird.

Grundlagen der Thermodynamik sind:

* Der erste und zweite Hauptsatz der Themodynaik
* Die Beziehungen von einzelnen Zustandsgrößen (Druck, Volumen) zueinander, beispielsweise mit Hilfe der Gasgesetze

Die Thermodynamik ermittelt

* chemische Gleichgewichte
* Phasengleichgewicht

• Kinetik: beschäftigt sich mit dem zeitlichen Ablauf chemischer Reaktionen, dazu gehören auch physikalisch chemische Vorgänge wie z. B. Diffusion. Mithilfe der Kinetik kann ausgesagt werden, ob eine Reaktion auch mit beobachtbarer Geschwindigkeit abläuft.

Grundlage der Kinetik:

* Zusammenhang zwischen dem Ablauf einer chemischen Reaktion und Zeit als Messgröße

Die Kinetik ermittelt

* Geschwindigkeit chemischer Reaktionen
* Aktivierungsenergien bzw. Aufklärung von Reaktionsmechanismen

• Elektrochemie bzw. Elektrodynamik: beschäftigt sich mit Ladungsübergängen an der Grenzfläche von Metallen bzw. Halbleiter und einem Elektrolyten, verbunden mit einem chemischen Umsatz.

Durch die bereite Anwendungsmöglichkeiten der Ergebnisse der Physikalischen Chemie beispielsweise bei der Molmassenbestimmung, der Bestimmung von Oberflächenspannungen, Leitfähigkeitsmessungen, Spektralanalysen, Potentiometire oder Refraktometrie bildet dieses Fachgebiet die Grundlage fast aller Anwendungen in der chemischen Verfahrenstechnik und der Analytischen Chemie

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Das Fachgebiet Physikalische Chemie – Testfragen/-aufgaben

1. Was ist die grundlegende Definition von Physikalischer Chemie?

Die Physikalische Chemie ist ein Sub-Bereich der Chemie, deren Fokus auf dem Studium der physikalischen und chemischen Eigenschaften von Molekülen liegt und sie benutzt die Theorien und Methoden der Physik zur Erklärung davon.

2. Was sind “Thermochemische Reaktionen”?

Thermochemische Reaktionen sind chemische Reaktionen, bei denen Energie in Form von Wärme ausgetauscht wird. Sie sind ein Kernelement der Physikalischen Chemie.

3. Nennen Sie zwei Hauptbereiche der Physikalischen Chemie?

Die zwei Hauptbereiche der Physikalischen Chemie sind Thermodynamik und Quantenmechanik.

4. Was untersucht die Chemische Thermodynamik?

Die chemische Thermodynamik untersucht die Energieveränderungen, die während chemischer Reaktionen auftreten.

5. Was ist das “Gesetz des Massenwirkungsgesetzes” in der Physikalischen Chemie?

Das Massenwirkungsgesetz besagt, dass die Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion direkt proportional zur Konzentration der reagierenden Substanzen ist.

6. Können Sie das “Gesetz der Erhaltung von Energie” erklären?

Das Gesetz der Energieerhaltung besagt, dass Energie weder erzeugt noch zerstört werden kann, sondern nur von einer Form in eine andere umgewandelt werden kann.

7. Was ist ein “Molekulares Orbital”?

Ein Molekulares Orbital ist ein mathematisches Modell das beschreibt, wo ein Elektron in einem Molekül gefunden werden kann.

8. Was ist “Spektroskopie” in der Physikalischen Chemie?

Spektroskopie ist die Untersuchung der Wechselwirkung von elektromagnetischer Strahlung mit Materie.

9. Was meint “Elektronenaffinität” in der Physikalischen Chemie?

Die Elektronenaffinität ist die Menge an Energie, die freigesetzt oder absorbiert wird, wenn ein Elektron zu einem Atom oder Molekül hinzugefügt wird.

10. Was ist ein “Teilchen in einer Box” Modell in der Quantenchemie?

Das “Teilchen in einer Box”-Modell ist ein einfaches Modell, das die Bewegung eines Teilchens in einem eindimensionalen Raum beschreibt, es ist ein Grundbegriff in der Quantenchemie.