Kemi

Kvantteori och spektroskopi


Introduktion

Spektroskopi behandlar övergångarna mellan två olika energitillstånd hos en atom eller molekyl. Med varje spektroskopisk övergång sänds en foton antingen ut (emitteras) eller absorberas (absorberas). Fotonens frekvens är ett resultat av energiskillnaden mellan de två tillstånden enligt Bohrs frekvenstillstånd:

E.=Hν

Beroende på typ av övergång skiljer man mellan olika typer av spektroskopi:

Tab. 1
korsningTyp av spektroskopiTyp av strålning som används
Elektroniska övergångarElektronspektroskopi (UV-spektroskopi)UV-strålning (100-400 nm)
Övergångar mellan olika rotations- och vibrationstillståndRaman-spektroskopiLaserljus (t.ex. 500 nm)
Övergångar mellan olika vibrationstillståndVibrationsspektroskopi (IR-spektroskopi)Infraröd strålning (2500-25000 nm)
Övergångar mellan olika rotationstillståndRotationsspektroskopi (MW Spectroscopy)Mikrovågsstrålning (1-100 GHz)
Övergångar mellan olika inställningar av kärnspinnet (i magnetfältet)Kärnmagnetisk resonansspektroskopi (NMR-spektroskopi)Radiovågor (0,8-15 m)

Vidare görs en skillnad mellan absorption och emissionsspektroskopi, beroende på om fotoner absorberas eller emitteras. För absorption gäller Lambert-Beers lag, enligt vilken intensiteten av strålningen minskar exponentiellt när den passerar genom provet:

lgjag.jag.0=εcd

Den molära absorptionskoefficienten ε är ett mått på sannolikheten för den spektrala övergången. Strålningsabsorption är en process som induceras av en foton, medan emission av strålning kan induceras eller spontant.


Kvantmekaniska grunder för molekylär spektroskopi

Läroboken introducerar de kvantmekaniska grunderna för de olika spektroskopimetoderna som alla elever och användare behöver känna till.

Köp nu

Pris: 59,90 €

Andra versioner

Bygger bron mellan kvantteori och spektroskopi!

Spektroskopi är arbetshästen för att belysa strukturen och egenskaperna hos molekyler och material. För att förstå de olika spektroskopiska metoderna, tillämpa dem kompetent och kunna tolka resultaten krävs grundläggande kunskaper i kvantmekanik: begrepp som stationära tillstånd, tillåtna och förbjudna övergångar, elektronspin och elektron-elektron, elektron -foton- och elektron-fonon-interaktioner är grunderna för alla spektroskopiska metoder.

Kvantmekaniska grunderna för molekylär spektroskopi introducerar de kvantmekaniska grunderna för molekylär spektroskopi, skrivna utifrån en erfaren användare av spektroskopiska metoder. Läroboken ger nödvändig bakgrundskunskap för att förstå spektroskopi: energiegentillstånd, övergångar mellan dessa tillstånd, urvalsregler och symmetri. Många typer av spektroskopi diskuteras, såsom fluorescens, yta, Raman, IR och spinnspektroskopi.

* Perfekt balans: tillräckligt med fysik och matematik för att förstå spektroskopi utan att överbelasta läsaren med onödig formalism

* Relevant ämne: spektroskopiska metoder används inom alla områden av kemi, biofysik, biologi och materialvetenskap

* Skräddarsydd efter studenters behov: författaren är en erfaren universitetsprofessor som också förmedlar svåra aspekter på ett begripligt sätt

* Utmärkt didaktik: detaljerade förklaringar och kalkylerade exempel stödjer förståelsen. Många uppgifter med lösningar i bilagan underlättar självstudier

Quantum Mechanical Fundamentals of Molecular Spectroscopy är skriven för studenter i kemi, biokemi, materialvetenskap och fysik och ger omfattande läromedel för att förstå molekylär spektroskopi.

1 ÖVERGÅNG FRÅN KLASSISK FYSIK TILL KVANTMEKANIK
1.1 Beskrivning av ljus som en våg
1.2 Svartkroppsstrålning
1.3 Fotoelektrisk effekt
1.4 Absorption och emission av H-atomer
1.5 Molekylär spektroskopi
1.6 Sammanfattning

2 PRINCIPER FÖR KVANTMEKANIKEN
2.1 Kvantmekanikens postulat
2.2 Tillåten energi och egenfunktioner
2.3 Demonstration av kvantmekaniska principer för ett enkelt endimensionellt enelektronmodellsystem: The Particle-in-a-Box ("TiB")
2.4 Tvådimensionell TiB, den fria partikeln och TiB med ändliga energibarriärer
2.5 TiB i verkligheten: polyener, kvantprickar och kvantkaskadlasrar

3 STATIONÄRA FÖRHÅLLANDEN UNDER PÅVERKAN AV ELEKTROMAGNETISK STRÅLNING
3.1 Tidsberoende störningsteori för stationära tillståndssystem genom EM-strålning
3.2 Dipol-tillåtna övergångs- och urvalsregler för TiB
3.3 Einstein-koefficienter för absorption och emission av ljus
3.4 laser

4 HARMONISK OSCILLATOR, ETT MODELLSYSTEM FÖR TVÅATOMMOLEKYLER
4.1 Schrödinger-ekvationen för den harmoniska oscillatorn, energiegenvärden och vågfunktioner
4.2 Övergångsmomentet för den harmoniska oscillatorn
4.3 Riktiga diatomiska molekyler, anharmonicitet
4.4 Infraröd absorptionsspektroskopi på diatomiska molekyler

5 VIBRATIONELL INFRARÖD OCH RAMANSPEKTROSKOPI AV MULTIATOMMOLEKYLER
5.1 Oscillationsenergi för polyatomära molekyler
5.2 Övergångsmoment och symmetribaserade urvalsregler för absorption
5.3 Polariserbarhet, Raman-spridning och symmetribaserade urvalsregler för spridning
5.4 Praktisk infraröd och Raman-spektroskopi

6 ROTATION AV STYVA MOLEKYLER: ROTATIONELL SPEKTROSKOPI
6.1 Klassisk rotationsenergi
6.2 Kvantmekanik för rotationsspektroskopi, urvalsregler
6.3 Roterande vibrationsövergångar

7 VÄTEATOMER OCH MASSOR AV ELEKTRONATOMER
7.1 Egenfunktioner, egenvärden och orbitaler för väteatomen
7.2 Många-elektronatomer, Slater-orbitaler och det periodiska systemet
7.3 Atomspektra

8 ELEKTRONISKA TILLSTÅND OCH SPEKTROSKOPI AV MULTIATOMMOLEKYLER
8.1 Elektroniska energinivåer för polyatomära molekyler
8.2 Ultraviolett och synlig spektroskopi av polyatomära molekyler

9 SAMVERKAN MELLAN ELEKTRONISK OCH VIBRATIONSENERGIE
9.1 Introduktion till vibrationsteori
9.2 fluorescensspektroskopi
9.3 Nya framsteg och biologiska tillämpningar av fluorescensspektroskopi

10 SPIN STATES OCH SPIN SPEKTROSKOPI
10.1 Momentumoperatorn och spinntillstånden
10.2 Övergångar mellan spinntillstånd
10.3 Grundläggande kärnmagnetisk resonansspektroskopi

Bilaga I. Konstanter och deras numeriska värden
Bilaga II Matematiska principer
Bilaga III. Felmetoder
Bilaga IV Gruppteori
Appendix V. Fouriertransformer och Fouriertransformspektroskopi


Spektroskopi

de Spektroskopi är ett ofta använt verktyg inom fysik och kemi. I det här fallet dras slutsatser om sammansättningen eller tillståndet för ett prov från spektrumet av en variabel.

Den mest utbredda är undersökningen av elektromagnetiska spektra, det vill säga sönderdelningen av elektromagnetiska vågor till de individuella våglängder eller frekvenser de innehåller. Beroende på spektralområdet talar man z. B. från Infraröd-, mer optiskt, UV-, röntgen- och Gammaspektroskopi. Men det finns också ultraljudsspektroskopi, neutronspektroskopi, masspektrometri och andra metoder.

En anordning som kan användas för att bryta ned infallande strålning i dess spektrala komponenter kallas spektroskop eller Spektral apparat. De viktigaste optiska spektroskopen är prismat och gitterspektralapparaten.

Förresten: Människan öra är ett mycket känsligt akustiskt spektroskop, eftersom inkommande ljudvågor tränger in olika beroende på våglängden in i den sk. snigel i innerörat - och uppfattas som olika "höga" toner.


Innehållsförteckning

Ungdom, familj och utbildning Redigera

Landé kom från en liberal, fördomsfri borgerlig familj av judiskt ursprung som var influerad av socialismen och som främst var intresserad av litteratur, vetenskap och politik. Utöver sitt arbete tog hans far sig tid att hjälpa till med läxor och läsa böcker med barnen. Varje familjemedlem behärskade ett instrument.

Hans yngre syster Charlotte (1890–1977) började studera humanmedicin som extern student vid Realgymnasium Remscheid sommarterminen 1909 efter examen från gymnasiet. Hans yngre bror Franz (1893–1942) till en början juridik och ekonomi. I Berlin gick han också musikteorikurser och bestämde sig till slut för att fokusera på musik. Den yngsta systern Eva (1901–1977) [2] gjorde också sin Abitur som extern elev vid Odenwaldskolan och blev lärare, först vid reformpedagogiska New School Hellerau i Dresden-Hellerau, senare på en folkskola i Chemnitz . Sedan 1933 levde hon i exil med sin familj.

Hans far Hugo (1859–1936) var distriktspresident i Düsseldorf, SPD:s parlamentariska gruppledare i Elberfelds stadsfullmäktige, advokat och rättsväsende. Hans mor Thekla (1864-1932) blev kommunalråd 1919. Som en av de första kvinnliga parlamentsledamöterna i Rhenlandet fokuserade hon på välfärdssystemet och utbildning av flickor och kvinnor. Från fem års ålder fick Alfred pianolektioner och hans utbildning i musikteori och komposition fortsatte tills han var 18. Under skoltiden var han till en början särskilt intresserad av kosmologi, sedan av kristaller och mineraler, slutligen av kemi och senare av elektricitet. I gymnasiet visade han sig vara klart överlägsen sina klasskamrater i matematik och fysik, hans lärare såg honom som ett underbarn.

Till slut gav han företräde åt naturvetenskap. 1908 började han studera matematik och fysik i Marburg och senare i München och Göttingen. Som han uttryckte det i en onlineintervju den 5 mars 1962 upptäckte han under sina studier att det fanns många andra underbarn, så att han hade svårt att hänga med dem. [4] Inte ens efter det tredje studieåret hade ingen särskild specialisering eller inriktning av hans studier framkommit, och inte heller en personlig relation till en av professorerna.

I Göttingen sysslade han till en början med experimentell fysik på katodstrålar, men övergick slutligen till teoretisk fysik och bestämde sin personliga läggning till detta område. Som en av endast fem studenter hörde han Max Borns invigningsföreläsning. Efter att ha flyttat till München blev Arnold Sommerfeld imponerad, som han beskrev som "den största läraren i teoretisk fysik öster om Rhen". I München träffade Landé andra begåvade studenter som senare blev framstående vetenskapsmän, som Peter Debye, Paul Sophus Epstein, Paul Peter Ewald, Max von Laue. 1912 gjorde von Laue upptäckten av röntgendiffraktion, en vetenskaplig sensation på den tiden. De unga forskarna träffades efter lunch i Munich Hofgarten och diskuterade där. På vintern åkte de på skidresor varje vecka.

Medan Sommerfeld och andra fysiker på vingen, som ansågs progressiva, såg kvantteorin som en helt ny grundläggande teori, försökte Landé förstå kvantpusslet som en lucka i klassisk statistisk mekanik. Detta annorlunda tillvägagångssätt ledde sedan till skillnader mellan Sommerfeld och Landé.

1913 blev Landé David Hilberts assistent och efterträdare till Paul Peter Ewald i Göttingen. [5] Hans uppgift var att hålla den store matematikern Hilbert uppdaterad om aktuell specialistlitteratur inom fysik. Denna uppgift ledde till nära kontakt mellan Landé och Max Born. Det var den tid då Bohrs atommodell och den specifika värmen vid låga temperaturer (Born, Debye, von Kármán) diskuterades. Förutom Hilbert träffade Landé forskare som Paul Bernays, Niels Bohr, Richard Courant, Vladimir Fock, Erwin Freundlich, Paul Hertz, Felix Klein, Edmund Landau, Hendrik Antoon Lorentz, Erwin Madelung, George Pólya, Ludwig Prandtl (grundare av aerodynamiken ) i Göttingen , Eduard Riecke, Carl Runge, Otto Toeplitz, Woldemar Voigt, Hermann Weyl. Landé översatte Lorentz verk "Theory of Electrons" till tyska för sin egen utbildning, vilket senare blev en viktig förutsättning för hans eget arbete med strålningsteori.

1914, två veckor före första världskrigets utbrott, doktorerade Landé i München med Arnold Sommerfeld i ämnet: Om metoden för naturliga svängningar i kvantteorin. [6] Han beskrev senare själv sin avhandling som "ganska obetydlig doktorsavhandling" och kommenterade självkritiskt på den muntliga tentamen: "flunkerade nästan mina orals med Röntgen på grund av en spektakulär blunder i optiken - kände inte till fasförskjutning vid eftertanke".

Redigera tjänsttid

Under de första två åren av första världskriget tjänstgjorde han som Röda Korsets medhjälpare på östfronten. Sedan kom han till en av militärens få vetenskapliga sektioner, artilleriundersökningskommissionen i Berlin, som leddes av Rudolf Ladenburg. Landé blev Max Borns assistent. Förutom att mäta ljud var hans uppgifter bland annat att undersöka kristallers sammanhållningskrafter och kompressibilitet. Under loppet av detta arbete kom det till det oväntade resultatet att elektronbanor i atomer inte alla löper som planetbanor i ett plan, vilket hittills antagits som en tillförlitlig grundläggande kunskap. Detta forskningsresultat föll på perioden mellan den 5:e och 8:e november 1918, fasen mellan Kielers sjömansuppror och utropandet av republiken i Berlin. För Alfred Landé var detta den första erfarenheten av en vetenskaplig innovation, av att övervinna allmänt accepterade doktriner, av ett framsteg där han deltog. Hans arbete med kubiska och tetraedriska elektronbanor, så kallade kubatomer, fick stor uppmärksamhet från Bohr, Debye och Sommerfeld.

Professionell och personlig utvecklingsredigering

I december 1918 lämnade Landé Berlin och började arbeta som musiklärare vid Odenwaldskolan, en privatskola på Bergstrasse mellan Frankfurt am Main och Heidelberg. I sina memoarer beskrev han denna tid så här: "På morgnarna hade jag ledig tid för teoretisk fysik, på eftermiddagarna försörjde jag mig på att ta musiklektioner i en andligt stimulerande atmosfär bland pedagoger, konstnärer, naturälskare och andra."

Från 1919 övergick Landé alltmer till spektroskopi, även om atomernas rumsliga orientering vid den tiden ansågs vara det mest intressanta problemet inom fysiken. Anledningen till detta var Max flytt från Laues till Berlin och från Max Born till Frankfurt am Main till von Laues tidigare ordförande. Max Born skulle stödja Landés habilitering i Frankfurt. I oktober 1920 besökte Landé sin kollega Niels Bohr i Köpenhamn och började från december samma år undersöka problemet med den anomala Zeemaneffekten.

Han arbetade som privatlärare i Frankfurt am Main från 1919 och flyttade från Odenwald dit först i december 1920 eller januari 1921. Fram till dess reste han till Frankfurt varje vecka för sina föreläsningar. Efter att ha flyttat hyrde han ut ett rum av kommunalråd Freunds hustru, änka efter en kemiprofessor vid universitetet. Fasen av hans liv i denna stad anses nu vara den viktigaste fasen av hans vetenskapliga arbete, till stor del bestäms av den han utvecklade Landés g-formel eller Landé-faktorn – ett stort genombrott inom kvantmekaniken – och den förklaring den gav till Zeeman-effekten. Historikern Paul Forman ägnade senare en lång studie åt denna period, som var oerhört intressant ur mänsklig, historisk och fysisk synvinkel, där han publicerade korrespondensen mellan Landé, Ernst Back, Friedrich Paschen och Arnold Sommerfeld. [7]

Landé gifte sig 1922 med Elisabeth Grunewald, med vilken han fick två söner, Arnold Landé, senare kirurg i Minneapolis, och Carl Landé (1924-2005), senare professor i statsvetenskap. [8:e]

Hösten 1922 utnämndes Alfred Landé till docent i Tübingen på insisterande av Friedrich Paschen.

Från 1925/1926 började han syssla med kvantteorin om strålning, ljuskoherens och spontan och inducerad emission. På höstterminen 1929 blev Landé inbjuden till Ohio State University i Columbus för att hålla en serie föreläsningar.

Efter en andra vistelse 1930/1931 bestämde han sig för att bosätta sig i USA och ägnade sig från och med då främst åt undervisning och skrivande och utgivning av läroböcker.

Landés syster Charlotte utnämndes till Frankfurts stadsläkare på livstid från oktober 1931, men avsattes senare från denna tjänst av nationalsocialisterna. 1936 begick Landés pappa Hugo självmord i Schweiz, dit han hade flytt från nazisterna. Samma år besökte Charlotte sin bror Alfred i USA. Alfred Landé tog över en invandrargaranti för deras emigration (försäkran om stöd), men inte för sin betydligt yngre make Herbert Czempin, som hon gifte sig med den 2 mars 1934 i Frankfurt am Main. Alfreds syster emigrerade till USA i februari 1937 och tog med sin man till henne i juni 1937. I augusti 1941 kunde även Eva Landé med Alfreds stöd resa till USA med sin dotter. Alfreds yngre bror Franz deporterades till Auschwitz 1942 och mördades där.

Efter 1954 tog Alfred Landé åter intensivt upp problemet med motiveringen och tolkningen av kvantteorin, vars rådande tolkning han upprepade gånger ifrågasatte fram till sin död. Han kallade senare denna period som sin andra produktiva fas i livet.

Alfred Landé har genom sitt noggranna vetenskapliga arbete med utvecklingen av kvantteorin och spektroskopi, genom sina idéer i teorin om strålning och elementarpartiklar samt sitt mod att våga en ny motivering av kvantteorin även mot den allmänt rådande läran plats i 1900-talets fysik säkerställd. [9] Han dog den 30 oktober 1976 i Columbus / Ohio, USA.


Kvantteori och spektroskopi - Kemi och fysik

Grunderna i spektroskopi

Spektroskopiska metoder bygger på interaktioner mellan elektromagnetiska strålar och materia.

Naturen hos elektromagnetiska strålar (elektromagnetiska vågor)

Enligt vågmodellen består den elektromagnetiska strålningen av periodiskt föränderliga elektriska och magnetiska fält som fortplantar sig i rymden (i ett vakuum med ljusets hastighet c = 3 * 10 8 m/s). Uppenbarligen olika former av strålning, såsom radiovågor, infraröd (IR) strålning, synligt ljus, ultraviolett (UV) och röntgenstrålning, skiljer sig åt i sin våglängd l, (avståndet mellan två på varandra följande punkter i samma fas, t.ex. avstånd mellan två vågtopp) och därmed i deras svängningsfrekvens (frekvens)

Enligt blodkroppsteorin består strålning av en ström av små partiklar. Strålningsenergin kan (enligt kvantteorin) inte sändas ut (emitteras) eller absorberas (absorberas) i form av de minsta kvantorna (minsta energiportionerna) (enligt kvantteorin).

Energin hos ett kvant beror på strålningens frekvens eller våglängd enligt:

Konstanten h är Plancks verkningskvantum: (h = 6,62. 10 -34 J * s).

Spektrum av synligt ljus (våglängd i nm)

Interaktion mellan strålning och materia

Atomer och molekyler kan absorbera strålningsenergi och omvandla den till en annan form av energi. Den absorberande atomen eller molekylen omvandlas till ett energiskt (exciterat) tillstånd.

Skillnaden mellan de olika energitillstånden förutsätter bara vissa mängder energi. Endast kvanta vars energiinnehåll exakt motsvarar dessa energimängder (excitationsenergi) (t.ex. ljus som har en viss frekvens/våglängd) kan excitera atomer eller molekyler, d.v.s. absorberas av dem.

Karakteristiska mönster av absorberad strålning (absorptionsspektra) kan hjälpa till att identifiera ämnen och utgöra underlag för spektralanalys.

Energiabsorption leder till olika former av exciterade tillstånd:

  • Excitation av elektroner (höjer sig till högre energinivåer) av UV och synligt ljus (emissions- och absorptionsspektroskopi)
  • Excitering av vibrationer av atomer i molekyler genom IR-strålning (IR-spektroskopi)
  • Excitering av molekylär rotation av mikrovågor
  • Förändring i orienteringen av kärnspinnet i ett externt magnetfält genom radiovågor (kärnmagnetisk resonansspektroskopi).

När de är strömsatta kan atomer eller molekyler avge ljus.

Till exempel när det gäller (fria) atomer, omvandlar denna energitillförsel de (externa) elektronerna till vissa exciterade energitillstånd. Atomerna kan bara absorbera de mängder energi från det breda energiområdet som motsvarar skillnaderna mellan elektronernas olika energinivåer. När elektronerna återgår till lägre energinivåer sänds dessa energimängder ut i form av ljus med en viss våglängd.

Ett prisma delar upp ljuset som emitteras av exciterade atomer i ett mönster av spektrallinjer som är karakteristiskt för det aktuella grundämnet, linjespektrumet (emissionsspektrum), och möjliggör därmed identifiering av grundämnen (även i blandningar av ämnen): Spektralanalys. Exciterade molekyler producerar spektra där många spektrallinjer i grupper (band) ligger nära varandra (bandspektra).

Fotometri (ljusmätning) undersöker och använder dämpningen av ett ljusflöde när det passerar genom ett absorberande medium i samband med analytisk kemi. Med ljusflöde/intensitet menas den ljusenergi som faller i en tidsenhet på en viss yta som är vinkelrät mot ljusets riktning.

Konstruktionsprincipen för fotometern:

Intensiteten hos en ljusstråle minskar när ett prov (vanligtvis en lösning) passerar genom en kyvett. Denna energiförlust beror huvudsakligen på absorptionen av ljus av provet. Omfattningen av absorptionen uttrycks av

Absorptionsgraden a eller transmissionsgraden t uttrycks som en decimaldel eller i procent.

Ett prov som absorberar 90 % av den infallande ljusenergin (a = 0,9) släpper igenom 10 % av den infallande ljusenergin (t = 0,1). Absorptionsgrad och transmissionsgrad kompletterar varandra till 100 %

Absorptionen av en lösning beror

Tillämpning av fotometri

Denna metod används för att bestämma koncentrationen.

Fotometriska koncentrationsbestämningar baseras på ett lagligt beroende av transmissionen av koncentrationen av det lösta ämnet och kyvettens skikttjocklek d vid en viss våglängd av det infallande ljuset (monokromatisk strålning). Det beskriver sammanhanget

Lambert Beers Lag:

Ljusintensiteten minskar därför enligt en exponentiell funktion. För att uppnå ett linjärt samband mellan transmission och koncentrationen eller skikttjockleken, vilket är mer fördelaktigt i praktiken, används den negativa dekadiska logaritmen för graden av transmission t, den så kallade. Absorbans E:

e är den dekadiska molaren Extinktionskoefficient. Dess numeriska värde är ämnesspecifikt och beror på den bestrålade våglängden.

I praktiken arbetar man inom ett spektralområde där absorptionsmaximum för ämnet i fråga ligger. Detta ökar mätningens känslighet.

Om mätkyvetter med samma banlängd används för att bestämma absorbansen är absorbansen direkt proportionell mot lösningens koncentration. Denna proportionalitet gäller dock endast mycket utspädda lösningar (c & lt 10 -2 mol/l). Dessutom får de lösta ämnena inte förändras kemiskt under utspädning (förskjutningar i jämvikt).

Bestämning av koncentrationen av ett ämne

Vid grafisk bestämning ritas först en kalibreringskurva (rät linje) genom att de extinktionsvärden, som bestämts på lösningar av kända koncentrationer, plottas som funktion av koncentrationen. Med hjälp av denna kalibreringslinje kan den uppmätta absorbansen för en lösning användas för att bestämma dess okända koncentration.

I beräkningen mäts absorbansen av en lösning med känd koncentration (standardlösning). Absorbansen för provet med okänd koncentration bestäms sedan (med kyvetten med samma väglängd).

Massspektroskopi

fördelar av masspektroskopi:

hög känslighet (m g intervall)

högt informationsinnehåll (molekylmassa, strukturförklaring)

princip av masspektroskopi

med potential på några 1000 volt

Schema för joniseringsprocessen under elektronpåverkan: En elektron frigör en annan elektron från den när den kolliderar med en elektriskt neutral molekyl. Detta skapar en positiv radiell jon:

Fragmentering i fragment och omarrangemang

Utvärdering av masspektra för de isomera alkanerna n-oktan och 2.2.4-trimetylpentan


Text och arbetsbok fysikalisk kemi

Beprövat, toppmodernt koncept: den 7:e upplagan av denna klassiker är idealisk för alla elever som vill förstå fysikalisk-kemiska samband kvantitativt och matematiskt exakt.

Köp nu

Pris: 99,90 €

Andra versioner

Beprövat, toppmodernt koncept: den 7:e upplagan av denna klassiker är idealisk för alla studenter som vill penetrera fysikalisk kemi kvantitativt och matematiskt exakt och lyssna på lämpligt orienterade föreläsningar. Alla delområden av fysikalisk kemi täcks i detalj och referenser till relaterade vetenskaper är markerade. Ett stort antal uppgifter av varierande svårighetsgrad stödjer förståelsen och underlättar förberedelser inför tentamen och muntliga prov. Detta gör den omfattande läroboken till en pålitlig följeslagare för studenter inom kemi, fysik, materialvetenskap och mineralogi för hela kandidat- och magisterexamen.

* Förståelig, snygg matematisk härledning av formler och samband inom alla områden av fysikalisk kemi
* Didaktiskt utmärkt tack vare Gerd Wedlers och Hans-Joachim Freunds år av erfarenhet av forskning och undervisning
* Med nya avsnitt om oscillerande reaktioner och olinjär optisk spektroskopi
* Viktiga uttalanden och innehåll sammanfattas i kompakt form i slutet av varje kapitel
* Lärobok och arbetsbok kombinerade i en bok för första gången
* Ännu bättre för självstudier och provförberedelser med mer än 350 uppgifter med detaljerade lösningar

Ytterligare material för föreläsare finns på www.wiley-vch.de/textbooks

Gerd Wedler innehade ordförandeskapet för fysikalisk kemi vid universitetet i Erlangen-Nürnberg fram till 1995. Hans forskningsområde inkluderade undersökningen av adsorption och reaktionsbeteende hos små molekyler på modellkatalysatorer. 1996 belönades han med Bunsen-minnesmyntet av det tyska Bunsen-sällskapet för fysikalisk kemi för sitt arbete inom detta område. Hans lärobok i fysikalisk kemi anses vara ämnets standardarbete.

Hans-Joachim Freund var professor vid universiteten i Erlangen och Bochum och har varit chef för det välrenommerade Fritz Haber-institutet i Berlin sedan 1996. Hans forskningsintressen inkluderar fysik och kemi hos fasta ytor, strukturen och dynamiken hos oxidiska ytor och nanostrukturer samt modellsystem för heterogen katalys. Hans forskning har mottagit flera utmärkelser, inklusive Leibniz-priset från den tyska forskningsstiftelsen, Somorjai-priset från American Chemical Society och Karl Ziegler-priset från Society of German Chemists. Hans föreläsningar och föreläsningar är kända för sin begriplighet, särskilt när det gäller komplexa frågor.

INTRODUKTION TILL DE FYSIKALISK-KEMISKA METODERNA, GRUNDLÄGGANDE VILLKOR OCH ARBETSTEKNIKER
Introduktion till kemisk termodynamik
Introduktion till kinetisk gasteori
Introduktion till statistisk termodynamik
Introduktion till kvantteori
Introduktion till kemisk kinetik
Introduktion till elektrokemi
Diffraktionsfenomen och reciprokt gitter
KEMISKA TERMODYNAMIK
Materiens verkliga beteende
Blandade faser
Termodynamikens grundläggande ekvationer
Termodynamikens tredje lag
Den kemiska jämvikten
Gränssnittsjämvikter
Elektrokemisk termodynamik
MATERIENS STRUKTUR
Kvantmekanisk behandling av enkla system
Interaktion mellan strålning och atomer - atomstruktur och periodiska systemet
Materia i ett elektriskt och ett magnetiskt fält
Interaktion mellan strålning och molekyler
Den kemiska bindningen
Molekylär symmetri och struktur
DEN STATISTISKA TEORIN OM MATERIEN
Klassisk statistik och kvantstatistik
Statistisk termodynamik
Den kinetiska gasteorin
TRANSPORTUTSEENDE
Den genomsnittliga fria vägen för gasmolekylerna
Gasmolekylernas kollisionsnummer
Transportfenomen i gaser
Laminärt flöde i smala rör
Sammanfattningar av avsnitt 5.1 till 5.4
Den elektriska ledningsförmågan i fasta ämnen
De elektrokinetiska fenomenen
KINETIK
De experimentella metoderna och utvärderingen av kinetiska mätningar
Formell kinetik för komplexa reaktioner
Reaktionsmekanismer
Kinetikens teori
Kinetiken för reaktioner i lösning
Kinetiken för heterogena reaktioner
Katalysen
Kinetiken för elektrodprocesser
MATEMATISK BILAGA


Fysisk och teoretisk kemi

Fysikalisk kemi omfattar ämnesområdena i gränslandet mellan disciplinerna kemi och fysik. Här undersöks kemins fysikaliska lagar. Die Physikalische Chemie findet vielfältigste Anwendung in allen anderen Teilgebieten der Chemie: z.B. in der präparativen und analytischen Chemie oder in der Biochemie und in der chemischen Verfahrenstechnik.

Klassische Themengebiete der Physikalischen Chemie sind:

  • chemische Thermodynamik
  • Reaktionskinetik
  • Elektrochemie
  • Spektroskopie
  • Quantenmechanik
  • Theoretische Chemie

Letztere beschäftigt sich primär mit der mathematischen Beschreibung und computergestützten Simulation von Molekülen und ihrer Eigenschaften.

An der Freien Universität wird den Studierenden zuerst ein grundlegendes Verständnis der Quantentheorie und ihrer Anwendung auf Atombau und chemische Bindung vermittelt. Anschließend erwerben sie die theoretischen Grundlagen der chemischen Thermodynamik. In der zweiten Hälfte des Studiums geht es um Molekülspektroskopie und die chemische Reaktionskinetik.

Im Wahlpflichtteil können Kurse zu Elektrochemie oder Theoretischer Chemie belegt werden.


Skripte

Zugangsbeschränkte Skripte sind in dieser Sammlung nicht enthalten. Wenn du alle Skripte sehen möchtest, melde dich bitte an oder registriere dich.

Fachbereich: Theoretische Physik

Jahr der Veranstaltung: 2019

Autor: Tim Hebenstreit, Julian Späthe

Hinweis: Zusammenfassung Elektrodynamik

Jahr der Veranstaltung: 2019

Autor: Tim Hebenstreit, Julian Späthe

Hinweis: Zusammenfassung Analysis 3

Vorlesung: Atome und Moleküle 1

Jahr der Veranstaltung: 2019

Autor: Tim Hebenstreit, Julian Späthe

Hinweis: Zusammenfassung Atome und Moleküle

Vorlesung: Computational Physics 1

Fachbereich: Nichtphysikalisches Nebenfach

Jahr der Veranstaltung: 2019

Autor: Tim Hebenstreit, Julian Späthe

Hinweis: Zusammenfassung Computational Physics 1

Vorlesung: Einführung in die Informatik 2 für B.Sc. Physik

Fachbereich: Nichtphysikalisches Nebenfach

Jahr der Veranstaltung: 2019

Autor: Tim Hebenstreit, Julian Späthe

Hinweis: Zusammenfassung Informatik 2

Vorlesung: Theoretische Mechanik

Fachbereich: Theoretische Physik

Jahr der Veranstaltung: 2019

Autor: Tim Hebenstreit, Julian Späthe

Hinweis: Zusammenfassung Theoretische Mechanik

Jahr der Veranstaltung: 2019

Autor: Tim Hebenstreit, Julian Späthe

Hinweis: Zusammenfassung Analysis 2

Vorlesung: Grundkurs Experimentalphysik 2 - Elektrodynamik, Optik

Jahr der Veranstaltung: 2019

Autor: Tim Hebenstreit, Julian Späthe

Hinweis: Zusammenfassung Experimentalphysik 2

Vorlesung: Mathematische Methoden der Physik 2

Jahr der Veranstaltung: 2019

Dozent: Andreas Kleinwächter

Autor: Tim Hebenstreit, Julian Späthe

Hinweis: Zusammenfassung Mathematische Methoden der Physik 2

Vorlesung: Einführung in die Informatik 1 für B.Sc. Physik

Fachbereich: Nichtphysikalisches Nebenfach

Jahr der Veranstaltung: 2019

Autor: Tim Hebenstreit, Julian Späthe

Hinweis: Zusammenfassung Informatik 1

Vorlesung: Lineare Algebra und Analytische Geometrie 1

Jahr der Veranstaltung: 2018

Dozent: Burkhard Külshammer

Autor: Tim Hebenstreit, Julian Späthe

Hinweis: Zusammenfassung Lineare Algebra 1

Vorlesung: Lineare Algebra und Analytische Geometrie 1

Jahr der Veranstaltung: 2018

Dozent: Burkhard Külshammer

Autor: Tim Hebenstreit, Julian Späthe

Hinweis: Methoden der Linearen Algebra 1

Jahr der Veranstaltung: 2018

Autor: Tim Hebenstreit, Julian Späthe

Hinweis: Zusammenfassung Analysis 1

Vorlesung: Kerne und Teilchen

Jahr der Veranstaltung: 2020

Autor: Julian Späthe, Tim Hebenstreit

Hinweis: Zusammenfassung Kerne und Teilchen

Vorlesung: Optik und Wellen

Jahr der Veranstaltung: 2020

Autor: Julian Späthe, Tim Hebenstreit

Hinweis: Zusammenfassung Optik und Wellen, mehr unter: https://www.overleaf.com/read/ddnvryxvghtq

Vorlesung: Technische Thermodynamik und Physik erneuerbarer Energien

Fachbereich: Angewandte Physik

Jahr der Veranstaltung: 2020

Autor: Julian Späthe, Tim Hebenstreit

Hinweis: Zusammenfassung Technische Thermodynamik und Physik erneuerbarer Energien

Datenschutzübersicht

Notwendige Cookies sind für die ordnungsgemäße Funktion der Website unbedingt erforderlich. Diese Kategorie enthält nur Cookies, die grundlegende Funktionen und Sicherheitsmerkmale der Website gewährleisten. Diese Cookies speichern keine persönlichen Informationen.

Alle Cookies, die für die Funktion der Website möglicherweise nicht besonders erforderlich sind und speziell zur Erfassung personenbezogener Daten des Benutzers über Analysen, Anzeigen und andere eingebettete Inhalte verwendet werden, werden als nicht erforderliche Cookies bezeichnet. Es ist obligatorisch, die Zustimmung des Benutzers einzuholen, bevor diese Cookies auf der Website ausgeführt werden.


Das „Schisma der Physik“

Der Ausdruck „Schisma der Physik“ beschreibt die Gegensätzlichkeit zweier Familien von Interpretationen der Quantenmechanik nebst damit verknüpfter Hintergrundannahmen.

Ähnliche Ausdrucksweisen fanden sich bereits zuvor. Β] So sprach etwa Werner Heisenberg in „Wandlungen der Grundlagen der exakten Naturwissenschaft in jüngster Zeit“, einem 1934 vor der Gesellschaft Deutscher Naturforscher und Ärzte gehaltenen Vortrag, davon, dass „in unserer Erforschung atomarer Vorgänge ein eigentümlicher Zwiespalt unvermeidbar ist“ zwischen einer Beschreibung in „anschaulichen Begriffe[n] der klassischen Physik“ und mathematischen Objekten, „die keine einfache anschauliche Deutung zulassen.“ Γ] Die englische Übersetzung spricht an dieser Stelle von einem „peculiar schism“. Δ]


Quantentheorie und Spektroskopie - Chemie und Physik

6. Auflage , 2006 ( in Arbeit ): last modified:

Durch laufende Verbesserungen der UE Biophysik (Physik für Biologen) können die Übungsbeschreibungen von Termin zu Termin in Inhalt und Umfang varieren. Es wird immer die aktuellste Version zum Downloaden zur Verfügen stehen.

I. Allgemeine Richtlinien für die Übungen Biophysik (Physik für Biologen)

Die Eingangsvoraussetzung ist die erfolgreiche Absolvierung der VU: Physikalische Grundlagen der Messtechnik und der UE Mathematische Grundlagen.

Die Eingangsvoraussetzung ist die erfolgreiche Absolvierung der VU: Physikalische Grundlagen der Messtechnik und der UE Mathematische Grundlagen. Falls die mathematische Grundlagen noch nicht erfolgreich absolviert wurden, kann nach positiver Ablegung eines 20-minütigen Eingangstest in Mathematik auch der Zutritt zu den Übungen erlangt werden, falls Übungsplätze noch frei sind. Nach erfolgter persönlicher Anmeldung zu den Übungen (siehe Vorbesprechungstermin) wird ein Rotationsschema für das gesamte Semester verteilt, aus dem der Studierende die an einem Termin durchzuführende Übung ablesen kann

    Jeder Studierende hat im Laufe des Semesters 12 Übungsbeispiele zu absolvieren.

Bei Bedarf konstenloser Adobe Reader TM zum Lesen der PDF-Files downloaden

  • Kurs 1 (Moser, LVA-Nr. 437.716) Donnerstag 10:00-11:30 : Rotationsschema Kurs 1 Moser
  • Kurs 2 (Musso, LVA-Nr. 437.717) Donnerstag 12:00-13:30 : Rotationsschema Kurs 2 Musso
  • Kurs 3 (Asenbaum, LVA-Nr. 437.718) Mittwoch 14:00-15:30 : Rotationsschema
  • Kurs 4 (Moser, LVA-Nr. 437.719) Donnerstag 14:00-15:30 : Rotationsschema Kurs 4 Moser
  • Kurs 5 (Musso, LVA-Nr. 437.720) Donnerstag 16:00-17:30 : Rotationsschema Kurs 5 Musso
  • Kurs 6 (Moser, Musso, LVA-Nr. 437.721) abgesagt

Kurs 6 (Moser, Musso, LVA-Nr. 437.721) abgesagt

Sollte aus irgendeinem Grund ein Übungstermin versäumt werden, steht am Semesterende ein Nachholtermin zur Verfügung, um fehlende Übungen nachzuholen. Daher kann jeder Studierende nur maximal einmal unentschuldigt den Übungen fernbleiben. Es ist jedoch zu beachten, daß ausgenommen von dem oben erwähnten Nachholtermin aus organisatorischen Gründen keine weiteren Sondertermine abgehalten werden.

Durch laufende Verbesserungen der UE Biophysik (Physik für Biologen) können die Übungsbeschreibungen von Termin zu Termin in Inhalt und Umfang varieren. Es wird immer die aktuellste Version zum Downloaden zur Verfügen stehen.

In das Protokollheft werden die bei den einzelnen Übungsaufgaben anfallenden Meßwerte und für die Auswertung nötigen Rechnungen in einer ´Rohform´ eingetragen.

Auf der Grundlage der Aufzeichnungen im Protokollheft ist für jede Übung ein Protokoll mit dem dafür vorgesehenen Deckblatt anzufertigen.

Das Protokoll einer Übung ist immer am darauffolgenden Termin der nächsten Übung abzugeben.

Das Protokoll soll in der Darstellung einfach, kurz, übersichtlich und natürlich auch richtig sein, so daß jeder Student in der Lage sein sollte, die darin beschriebenen Arbeiten möglichst rasch zu verstehen und allenfalls nachprüfen zu können. Wenn bei der Auswertung Berechnungen zu machen sind, ist der Rechenweg nachvollziehbar darzustellen.

Folgende Punkte sind im Protokoll wichtig:

  • Die in jedem Falle erforderliche Nennung der Aufgabenstellung.
  • Skizzen der experimentellen Anordnungen, bzw. Schaltpläne bei elektronischen Schaltungen, mit Angaben über die verwendeten Bauteile und Geräte.
  • Eine kurze Beschreibung der Durchführung der Messung, d. h. Angabe der Größen, die gemessen werden, und der Methode der Messung.
  • Die Meßwerte sind in Tabellen aufzulisten, wobei die aufgelisteten physikalischen Größen sowie ihre Dimension immer anzugeben sind.
  • Bei Diagrammen sind immer die Achsen genau zu beschriften, d.h. es ist jeweils die physikalische Größe und ihre Dimension anzugeben.

Die am Semesterende gegebene Beurteilung eines Praktikumsteilnehmers setzt sich aus drei Kriterien zu gleichen Anteilen zusammen.

  • Die Durchführung der Übung, d.h. wird die Übung weitgehend selbstständig durchgeführt und weiß der Studierende über die Aufgabenstellung bescheid.
  • Die Ausführung des Protokolls, insbesondere die Auswertung von Daten.
  • Die Ergebnisse von kleinen Prüfungen zum physikalischen Hintergrund von einzelnen Übungen

Folgende Standardliteratur wird zur Vorbereitung empfohlen:


Von der Quantenphysik zum Bewusstsein

Was verstehen wir unter Bewusstsein? Was sind die Grundprinzipien der Quantentheorie? Welcher Zusammenhang besteht zwischen beiden?

In ihrem neuen Buch erläutern Brigitte und Thomas Görnitz ausführlich das Konzept der „Protyposis“, einer abstrakten Quanteninformation. Diese einfachste Quantenstruktur bildet die Basis für eine zur Einheit führende naturwissenschaftliche Beschreibung sowohl der Materie als auch des Bewusstseins. Damit wird die Trennung zwischen Leib und Seele überwunden und es wird deutlich, wie untrennbar verwoben die Bereiche der Quantentheorie und der Psychologie im Grunde sind.

Das Buch führt den Leser auf eine spannende Reise zum Bewusstsein und zeigt, wie der Weg dorthin von der Kosmologie über die biologische Evolution bis zum Menschen durch die Quantentheorie verstehbar gemacht werden kann.

Gemeinsam präsentieren die Autoren Themenkomplexe aus Quantentheorie, Lebenswissenschaft und Psychologie und schaffen so ein informatives Werk über die naturwissenschaftlichen Zusammenhänge der Wirklichkeit.

Thomas Görnitz ist Professor für Didaktik der Physik an der Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt. Seine Forschungsschwerpunkte sind unter anderen die mathematische Struktur der Naturwissenschaft, deren philosophische Durchdringung mit Schwerpunkt Kosmos, Leben, Bewusstsein und die Umsetzung dieser komplexen Themen in verständliche Bilder.

Brigitte Görnitz ist promovierte Tierärztin und Diplompsychologin. Sie führt in München eine Praxis als Psychotherapeutin und ist daneben als Autorin und als Dozentin in der Erwachsenenbildung tätig.

Brigitte und Thomas Görnitz sind unter anderem Autoren des bei Springer Spektrum erschienenen Buches „Der kreative Kosmos“.

“… leicht lesbar geschrieben … Für die Schöpfungstheologie . ein Impuls zur theozentrischen und zugleich heteronomen Integration und Rekonstruktion seiner Theorie, die durchaus bis zu einer gewissen Revolution der Theologie führen kann, indem Bewährtes bewahrt und oft nur als Störgrößen wahrgenommenes Neues erneuert und im theologischen Rahmen re-interpretiert wird. Von daher sei das Buch als Denkanstoß und gewisser Meilenstein auf dem Weg zur Dechiffrierung des Geistes und somit der geistanalogen Struktur unserer Wirklichkeit sowie als Anstoß zum Selber-Denken anempfohlen!” (Ambo - Jahrbuch der Hochschule Heiligenkreuz, 2019)

“. Beeindruckend ist, wie ein herausragender theoretischer Physiker . in einer klaren und verständlichen Sprache die verbreitete Behauptung widerlegt, dass die Quantentheorie unverstehbar, lebensfremd oder gar spukhaft sei. . Lebensnähe ist eines der wesentlichen Kennzeichen des Buches. Nicht zuletzt deshalb ist das Buch nicht nur für akademisch ambitionierte Mediziner, sondern auch für praktisch handelnde Ärzte und Therapeuten grundlegend und relevant . ” (Ralf Krüger, in: Deutsches Ärzteblatt, aerzteblatt.de, Heft 8, August 2017)

“. ein Muß für jeden interessierten Leser . das Lesen dieses Buchs bereitet höchsten Genuß und vermittelt Tatsachen und Kuriositäten, die der Mehrzahl der Leser bisher unbekannt sein dürften. Und wer den viel gerühmten Britischen Humor schätzt, wird hier bestens bedient!” (Christian Segebade, in: Deutsches Ärzteblatt, Heft 8, August 2017)


Video: Kvantna fizika Eksperiment dvostrukog proreza YouTube (December 2021).