Erich Hitzel

Dr. Erich Hitzel
Landau / Pfalz
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Rechnen in Chemie und Analytik


 

© 2007 Erich Hitzel

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ISBN 978-3-582-01236-4, Verlag Handwerk und Technik
Berechnungen müssen zu richtigen Ergebnissen führen und die Rechenwege müssen, zumindest in Schule und Ausbildung, nachvollziehbar sein. Daher sind alle Rechenwege zulässig, die zu einem richtigen Ergebnis führen. In diesem Buch wird konsequent über Größengleichungen gerechnet, weil die naturwissenschaftlichen Gesetzmäßigkeiten ebenfalls als Größengleichungen dargestellt werden.
In Ausbildung und Schule soll es in erster Linie darum gehen, dass Aufgaben und Lösungswege verstanden werden und nicht darum, mit welcher Geschwindigkeit die Aufgaben gelöst werden. Deshalb enthält dieses Buch praktisch keine fertigen Formeln, in die nur noch Zahlenwerte einzusetzen sind, wohl aber strukturierte Lösungswege. Die naturwissenschaftlichen Grundlagen werden soweit erläutert, wie es für das Verständnis der Berechnungen erforderlich ist. Dazu werden soweit möglich "Universalschlüssel" angeboten, die auf praktisch jedes Problem passen. Solche Schlüssel sind über das Schlüsselsymbol eigens gekennzeichnet.
In einem einführenden Kapitel werden die mathematischen Grundlagen behandelt, die über die vier Grundrechnungsarten hinaus für das Verständnis der naturwissenschaftlichen Sachverhalte und für die Bearbeitung der Übungen erforderlich sind. Dabei werden insbesondere Funktionen und deren graphische Darstellung eingehend beschrieben.
Die Neubearbeitung hatte das Ziel, das bewährte Rechenbuch "Hübschmann – Links" zu aktualisieren und durch Rechnungen zur Instrumentellen Analytik zu ergänzen. Bei den Übungen ist unmittelbar an den Text der jeweiligen Aufgabe die Lösung angegeben und mit grüner Schriftfarbe gekennzeichnet. Für das Nachschlagen stoffspezifischer Größen werden die "Tabellen zur Chemie und zur Analytik" HT 1234 empfohlen.

Inhaltsverzeichnis


1 Zahlen, Gleichungen und Funktionen

1.1 Potenzieren

1.2 Radizieren

1.3 Logarithmieren

1.4 Gleichungen

1.5 Proportionen

1.6 Rechnen mit Vorteil

1.7 Runden

2 Stöchiometrie

2.1. Stoffmenge und Molare Masse

2.2. Stöchiometrie bei Verbindungen und chemischen Reaktionen

2.2.1 Chemische Formeln und Stoffmengenverhältnis

2.2.2 Reaktionsgleichungen und Stoffmengenverhältnis

2.2.3 Aufstellung von Reaktionsgleichungen

2.2.4 Summengleichungen

3 Gehaltsgrößen

3.1 Anteile

3.1.1 Massenanteil

3.1.2 Stoffmengenanteil

3.1.3 Volumenanteil

3.1.4 Gehaltsangaben für Anteile und Stoffreinheit

3.2 Konzentrationen

3.2.1 Massenkonzentration

3.2.2 Stoffmengenkonzentration

3.2.3 Volumenkonzentration

3.3 Molalität

3.4 Umrechnungen zwischen Gehaltsgrößen

3.4.1 Stoffmengenkonzentration in eine Massenkonzentration

3.4.2 Massenanteil in eine Massenkonzentration

3.4.3 Massenanteils in eine Volumenkonzentration

4 Berechnungen zu Grundgrößen der Physikalischen Chemie

4.1 Dichte

4.2 Kraft und Druck

4.3 Energie, Arbeit, Leistung, Wirkungsgrad

4.4 Viskosität

4.5 Oberflächenspannung

4.6 Allgemeine Gleichung für ideale Gase

4.7 Gasgemische und Dampfdruck von Lösungen

4.7.1 Gesamtdruck und Partialdruck

4.7.2 Dampfdruckerniedrigung

4.7.3 Wasserdampfdestillation

4.8 Thermische Ausdehnung von Stoffen

4.8.1 Volumenausdehnung bei Gasen

4.8.2 Ausdehnung bei Feststoffen und Flüssigkeiten

4.9 Osmotischer Druck

5 Mischungsrechnen

5.1 Verdünnen und konzentrieren

5.2 Mischungen aus mehreren Komponenten

6 Umsatzberechnungen

6.1 Umsatzberechnungen bei reinen Stoffen

6.2 Umsatzberechnungen bei unreinen Stoffen und Lösungen

6.3 Umsatzberechnungen bei Gasen

6.4 Überschuss, Ausbeute und Verlust

7 Chemisches Gleichgewicht

7.1 Massenwirkungsgesetz und Gleichgewichtskonstante

7.2 Umsatzberechnungen bei Gleichgewichtsreaktionen

7.3 pH-Wert-Berechnungen

7.3.1 pH-Werte von starken Säuren und starken Basen

7.3.2 pH-Werte von schwachen Säuren und schwachen Basen

7.3.3 pH-Werte von Salzlösungen

7.3.4 pH-Werte von Pufferlösungen

7.4 Löslichkeitsprodukt

7.5 Komplexbildungskonstanten

8 Wärmenergie

8.1 Wärmemenge und spezifische Wärmekapazität

8.2 Wärmemischungen

8.3 Schmelz -und Verdampfungswärmen

8.4 Reaktionsenergie und Reaktionsenthalpie

8.5 Brennwert und Heizwert

9 Reaktionskinetik

9.1 Reaktionsordnung und Geschwindigkeitskonstante

9.2 Radioaktiver Zerfall

9.3 Reaktionen zweiter Ordnung

10 Berechnungen elektrischer und elektrochemischer Größen

10.1 Ohmsches Gesetz und Schaltung von Widerständen

10.2 Spezifischer Widerstand und Leitfähigkeit

10.3 Elektrochemisches Potenzial und Galvanische Elemente

10.4 Elektrolyse und Faradaysche Gesetze

10.5 Übungen zum elektrochemischen Potenzial und zur Elektrolyse

11 Gravimetrische Analysen

11.1 Prinzip und Methode

11.2 Wiederfindungsrate

12 Volumetrische Analysen

12.1 Säure-Basetitration

12.2 Komplexbildungstitration

12.3 Redoxtitration

12.3.1 Oxidationszahl und Redoxgleichungen

12.3.2 Manganometrie, Chromatometrie und Iodometrie

12.4 Volumetrische Analysen mit Elektroden

12.4.1 Konduktometrie

12.4.2 Potenziometrie

13 Stoffmengenverhältnis und Äquivalentzahl

14 Optische Analysenverfahren

14.1 Refraktometrie

14.2 Polarimetrie

14.3 Photometrie

14.3.1 Absorptionsmessungen und Lambert-Beer´sches Gesetz

14.3.2 Photometrische Kalibrierkurven

15 Extraktion und Chromatographie

15.1 Extraktion

15.2 Chromatographie

15.2.1 Prinzip der Chromatographie

15.2.2 Methoden zur quantitativen Analyse


16 Chemisch-technische Analysen

16.1 Stickstoffbestimmung nach Kjeldahl

16.2 Chemischer Sauerstoffbedarf

16.3 Kennzahlen von Fetten

16.4 Bestimmung der molaren Masse

16.4.1 Bestimmung nach den Gasgesetzen

16.4.2 Bestimmung über die Gefrierpunktserniedrigung

16.5 Elementaranalyse

17 Griechisches Alphabet

18 Sachwortverzeichnis

19 Periodensystem der Elemente