Physikalische Chemie 5 (Statistische Thermodynamik und Kinetik)

Die statistische Thermodynamik beschäftigt sich mit der Bestimmung makroskopischer thermochemischer Größen von Vielteilchensystemen und deren Beziehungen untereinander aus der mikroskopischen Struktur des Systems. Die gewonnenen Erkenntnisse der statistischen Thermodynamik werden in der Vorlesung genutzt, um reaktionsdynamische Vorgänge in der Chemie vorherzusagen. Die Vorlesung wird von einem einstündigen (Diplomstudiengang) bzw. einem zweistündigen (Masterstudiengang) Seminar begleitet, in welchem Übungsaufgaben zu ausgewählten Problemen besprochen werden.

Literatur z.B.:
G. Wedler, Lehrbuch der Physikalischen Chemie, 5. Aufl., Wiley-VCH, Weinheim 2004.
P.W. Atkins, Physikalische Chemie, 3. Auflage, Wiley-VCH, Weinheim, 2002 oder später
G.M. Barrow, Physikalische Chemie (Gesamtausgabe), Bohmann Verlag, Wien, 1984 oder später
R. Silbey, R.A. Alberty, Physical Chemistry, 3rd edition, Wiley, New York, 2000 oder später

Aus dem Inhalt (für eine detaillierte Vorlesungsbeschreibung s. Modulhandbuch):

I. Grundlagen, Definitionen und Begriffe
   1.   Aufgabe der statistischen Thermodynamik
   2.   Wahrscheinlichkeit
   3.   Mittelwertsatz
   4.   Verteilungsfunktion
   5.   Quantenzustände makroskopischer Systeme
   5.   Energie- und thermodynamische Zustände
   5.   Schwankungen
   5.   Mittelung und statistisches Postulat

II. Ensembles und klassische Boltzmann-Statistik
   1.   Die mikrokanonische Gesamtheit
   2.   Die kanonische Gesamtheit
   3.   System- und Molekülzustandssumme, Q und q
   4.   Wahrscheinlichste Besetzung von Quantenzuständen
   5.   Die Boltzmann-Verteilung
   6.   Statistisches Gewicht und Entropie
   7.   Das 2-Niveau-System

III. Thermodynamik von Gasen
   1.   Zustandssummen der Freiheitsgrade der Bewegung
   2.   Thermodynamik idealer mehratomiger Gase
   3.   Die Zustandssumme und das chemische Gleichgewicht
   4.   Der Phasenraum und die klassische Zustandssumme
   5.   Intermolekulare Kräfte und reale Gase
   6.   Das van-der-Waals Gas

IV. Thermodynamik der kondensierten Materie
   1.   Der ideale Festkörper
   2.   Die Molwärmen von Festkörpern
   3.   Die Debye-Theorie
   4.   Flüssigkeitsstruktur und Korrelationsfunktionen
   5.   Die radiale Verteilungsfunktion g(r)
   6.   Thermodynamische Funktionen aus g(r)

V. Molekulare Reaktionsdynamik
   1.   Geschwindigkeitskonstante
   2.   Der Lindemann-Mechanismus
   3.   Kinetische Gastheorie
   4.   Maxwell-Boltzmann-Geschwindigkeits- und Energieverteilungen
   5.   Stoßtheorie bimolekularer Reaktionen
   6.   Kanonische Theorie des Übergangszustandes
   7.   Statistische Theorien unimolekularer Reaktionen
   8.   Mikrokanonische Theorie des Übergangszustandes