(Hoofdstuk 6 "Algemene of Klassieke Scheikunde voor bachelors")
§ 6.8 Holleman's Leerboek der Organische Chemie
In 1896 was bij Wolters een leerboek over organische scheikunde verschenen met als auteur, een zekere Arnold Frederick Holleman, waarover verder meer. Dit boek getiteld « Leerboek der Organische Chemie » sloeg onmiddellijk aan, ook in het buitenland.
Niet alleen werd het het werk vertaald in het Engels « A Textbook in Organic Chemistry » (1) , in het Duits « Lehrbuch der organischen Chemie », maar ook in het Frans « Traité de Chimie Organique », Spaans, Italiaans, Russisch, Pools, en Japanees . maar ook was de vraag naar dit boek zeer groot ten getuige waarvan de talloze edities in het buitenland.
In het Voorwoord van de Engelse 5de editie (1920) kan men de reden van dit succes vinden:
MOST of the short text-books of Organic Chemistry contain a great number of isolated facts; the number of compounds described in them is so considerable as to confuse the beginner. Moreover, the theoretical grounds on which this division of the science is based are often kept in the background; for example, the proofs given of the constitutional formulae frequently leave much to be desired. However useful these books may be for reference, they are often ill-suited for text-books, as many students have learned from their own experience.
In this book I have endeavoured to keep the number of unconnected facts within as narrow limits as possible, and to give prominence to the theory underlying the subject. For this reason, a proof of the structure of most of the compounds is given. This was not possible for the higher substitution-products of the aromatic series, so that the methods of orientation employed in it are described in a special chapter.
Physico-chemical theories, such as the laws of equilibrium, ionization, and others, are becoming more and more prominent in organic chemistry. I have attempted in many instances to show how useful they are in this branch of the science. Such important technical processes as the manufacture of alcohol, cane-sugar, etc., are also included. The book is essentially a text-book, and makes no claim to be a "Beilstein " in a very compressed form.
I am deeply indebted to Dr. A. JAMIESON WALKER for the excellent way in which he has carried out the difficult task of translating this book from the original second Dutch edition into English. Lastly, it may be mentioned that it has also been translated into
German, the second edition having just appeared, and that an Italian edition is in preparation.
(getekend A. F. HOLLEMAN, GRONINGEN, NETHERLANDS, November, 1902)
Van de Nederlandse versie, verschenen er voor zover ik heb kunnen nagaan 19 herdrukken of edities: 1ste druk 1896, 2de 1901, 3de 1905, 4de 1907, 5de 1912, 6de 1915, 7de 1918, 8ste 1919, 9de 1922, 10de 1927, 11de 1929, 12de geheel herziene druk 1932 (677 paginas), 13de geheel herziene druk 1941 (825 paginas), 14de druk 1946 (848 paginas),15de druk 1950, 16de druk 1955 (902 paginas), 17de druk 1959, 18de druk 1964 (RUG), 19de druk 1967 (964 paginas). Het is derhalve zeer goed mogelijk dat de 16de druk van Holleman's « Leerboek der Organische Chemie », daterend van 1955, einde de jaren vijftig volledig uitgeput was en niet langer beschikbaar was in de boekhandels. Een en ander verklaart waarom ik dit werk, dat mij vele diensten had kunnen bewijzen, eerst maar enkele jaren later ontdekte.
Vanaf de 13de druk zal een Johan Pieter Wibaut (1886-1967), een leerling van Holleman en later hoogleraar aan de Universiteit te Leiden, de redactie van het werk verzorgen. Nog later zal een Antoinette Johanna Pauline Wibaut-Van Gastel de redactieploeg vervoegen. Vanaf dit tijdstip is het logisch te spreken van de Holleman-Wibaut.
Maar vooreerst wie was Arnold Frederick Holleman eigenlijk?? Een uitvoerige biografie kan men vinden in Snelders « De Geschiedenis van de Scheikunde in Nederland deel 2- » (2) . Uit deze biografie blijkt zeer duidelijk dat Holleman in de eerste plaats een « organicus » was:
Arnold Frederik Holleman (1859-1953) studeerde scheikunde in Leiden (1879) en Heidelberg (1883) en promoveerde op 26 maart 1887 bij Franchimont over Onderzoekingen over het zogenaamde β-nitrocymol. Van zijn leermeester kreeg hij zijn liefde voor organisch-chemische problemen.
Na zijn promotie werd Holleman korte tijd assistent van de bekende Duitse organicus Adolf von Baeyer in München en daarna van Van 't Hoff in Amsterdam. Von Baeyer deed toen zijn bekende onderzoekingen over het benzeen. Hij had een paar jaar te voren zijn spanningstheorie ontwikkeld en was midden in zijn geniale onderzoekingen over de structuur van het benzol, waardoor Ladenburg's prismaformule voor goed als ondoeltreffend werd verklaard, aldus Holleman in zijn afscheidscollege (1924).
In 1889 werd Holleman benoemd tot directeur van het toen juist opgerichte Rijkslandbouwproefstation in Groningen en in september 1893 volgde zijn benoeming tot hoogleraar in de anorganische en de organische chemie aan de Groningse universiteit als opvolger van de wegens zijn gezondheid afgetreden Rudolph Sicco Tjaden Modderman (1831-1924).
In december 1904 werd Holleman de opvolger van de overleden Cornelis Adriaan Lobry van Troostenburg de Bruyn (1857-1904) aan de universiteit van Amsterdam. Hij bleef dat tot zijn emeritaat in 1924 en overleed als nestor van de Nederlandse chemici op bijna 94-jarige leeftijd in 1953.
In Groningen moest Holleman de gehele chemie doceren. Wel werd twee jaar na zijn aantreden (1895) de fysicus Cornelis Harm Wind (1867-1911) benoemd tot lector in de mathematische fysica en de fysische chemie. De naam Holleman is thans vooral nog bekend door zijn Leerboek der organische chemie (1896) en Leerboek der anorganische chemie (1898), die met hun talrijke opeenvolgende drukken generaties scheikundestudenten sterk hebben beïnvloed.
Het gebruik dat Holleman maakte van fysisch-chemische methoden bij zijn onderzoek, toont de grote invloed van Van 't Hoff, wiens assistent hij van 1887-1889 was geweest. We zien dit ook uit onderwerpen waarop zijn eerste Groningse leerlingen promoveerden.
Maar Hollemans belangstelling ging spoedig uit naar het onderzoek over de substitutie in de benzeenkern, waaraan zijn naam blijvend zou worden verbonden. De vraag op welke plaats bij substitutie van een monoderivaat de tweede substituent komt, was al lang onderwerp van onderzoek van de organisch chemici. Holleman wilde de tot dan toe bekende experimentele gegevens overzichtelijk samenvatten en rangschikte daartoe systematisch de substituenten in twee reeksen van ortho-para-richters en meta-richters.
Met zijn talrijke leerlingen voerde Holleman een groot aantal kwantitatieve nitreringen, halogeneringen en sulfoneringen uit, eerst van mono-, later ook van hogere benzeenderivaten en van derivaten van naftaleen. Het tijdrovende werk leidde tot de opsporing van wetmatigheden die de invoering van een tweede substituent in het monogesubstitueerde nogesubstitueerde benzeen beheersen en de factoren die hierbij een rol spelen. Bestudeerd werd uiteraard ook de tegenstelling tussen para-ortho- en meta-substitutie.
Zijn leerling Wibaut had eveneens grote belangstelling voor substituties in de benzeenkern. Een andere leerling van Holleman, Böeseken, vormde aan de Technische Hogeschool te Delft een school van organici, waaronder de latere hoogleraren S.C.J. Olivier, P.E. Verkade en J. Coops.
Enkele jaren nadat ik de Gentse Alma Mater verlaten had, viel ik nu bij toeval op dit leerboek en onmiddellijk wist ik dat dit werk als basis gediend had voor het opstellen van Govaert's cursusnota's en wel de 11de of 12de editie (1932). Zelf bezit ik nu de 13de editie en de stijl en inhoud van deze editie tonen zulks op ontegensprekelijke wijze aan.
Naast een inleidend gedeelte "Algemeenheden" is het werk ingedeeld in drie delen, respectievelijk, de "Aliphatische Verbindingen", de "Carbocyclische Verbindingen" en de "Heterocyclische Verbindingen":
Algemeenheden
§1 definitie organische chemie §2 kwalitatieve analyse van organische verbindingen §3 kwantitatieve analyse van organische verbindingen: bepaling van koolstof en waterstof volgens Liebig, bepaling van stikstof volgens Dumas, methoden van Termeulen voor zwavel, stikstof, halogeen en zuurstof §4 bepaling van moleculair gewicht uit dampdichtheid, uit vriespuntsverlaging, uit kookpuntsverhoging of uit osmotische druk §5 bepaling van het moleculair gewicht uit de kookpuntsverhoging (ebullioscopische methode) §6 beknopt overzicht chemische bewerkingen §7 gewone distillatie §8 distillatie onder verminderde druk, distillatie met waterdamp, scheiding van niet mengbare vloeistoffen met scheitrechter §9 scheiding van gekristalliseerde stoffen door gefractioneerde kristallisatie §10 kenmerken van zuiverheid en identificatie van organische verbindingen: bepaling van het smeltpunt §11 bepaling van het soortelijk gewicht §12 brekingsindex en moleculaire refractie §13 draaiing van het polarisatievlak §14 verbrandingswarmte §15 hoofdindeling der organische chemie
- Eerste Deel:«Alifatische Verbindingen»
(Verzadigde koolwaterstoffen)
§16 bereiding en eigenschappen van methaan §17 reeks van verzadigde koolwaterstoffen nomenclatuur §18 definitie homologe reeksen §19 isomerie en structuur de structuurtheorie §20 definitie van koolstofketens §21 aantal mogelijke isomeren vertakte koolstofketens nomenclatuur der isomere alkanen §22 regel der even atoomgetallen §23 physische eigenschappen der alkanen §24 voorkomen van de verzadigde koolwaterstoffen in de natuur aardolie §25 vormingswijze en structuur der alkanolen §26 nomenclatuur en isomerie der alkanolen primaire , secundaire en tertiaire alcoholen §27 physische eigenschappen der alkanolen §28 methanol §29 aethanol absolute aethanol §30 propanolen §31 butanolen §32 pentanolen en hogere alcoholen §33 alkanolaten of alcoholaten §34 verband tussen optische activiteit en chemische structuur stereo-isomerie theorie van van t Hoff- Lebel
(Halogeen-alkanen, esters, ethers)
§35 analogie tussen basen en alkanolen §36 halogeen-alkanen of alkylhaloïden chemische eigenschappen §37 esters van andere minerale zuren § 38 aethers - nomenclatuur diaethyl-ether §39 alkyl gebonden aan zwavel §40 thiolen §41 thio-aethers mosterdgas §42 sulfozuren §43 alkyl gebonden aan stikstof: aminen §44 vormingswijze der aminen §45 eigenschappen der aminen primaire, secundaire en tertiaire aminen §46 enkele aminen §47 alkyl gebonden aan stikstof: nitroverbindingen §48 alkyl gebonden aan elementen van de stikstofgroep phosphinen arsinen §49 alkyl gebonden aan elementen van de koolstofgroep: silanen §50 alkyl gebonden aan metaal: zinkverbindingen natrium-alkyl-verbindingen tetraaethyllood §51 alkyl-magnesium-verbindingen §52 carbonitrilen en carbylaminen (isocarbonitrilen) §53 carbylaminen §54 carbonitrilen §55 mono-carbonzuren §56 mierenzuur §57 azijnzuur of methaan-carbonzuur §58 propaancarbonzuren of boterzuren §59 butaancarbonzuren of valeriaanzuren hogere alkaancarbonzuren §60 over de rangschikking der moleculen in dunne lagen en over de afmetingen der moleculen van de hogere vetzuren (Langmuir) §61 substitutie in de carbonylgroep: zuurchloriden of carbonyl-chloriden §62 substitutie in de carbonylgroep: zuurchloriden en esters §63 substitutie in de carbonylgroep: carbonamiden of zuuramiden
(alkanalen aldehyden- en alkanonen ketonen-)
§64 definitie van alkanalen en alkanonen §65 bereidingswijzen voor aldehyden en ketonen §66 eigenschappen van alkananen en alkanonen §67 enkele alkanalen (aldehyden) §68 methanal of formaldehyde §69 aethanal of acetaldehyde metaldehyde hogere aldehyden §70 alkanonen (ketonen) en propanon of aceton
(Onverzadigde koolwaterstoffen)
§71 definitie van alkenen en cyclanen §72 vormingswijzen der alkenen §73 nomenclatuur en isomerie der alkenen physische eigenschappen §74 chemische eigenschappen der alkenen §75 de vrije alkylgroepen methyl en aethyl §76 over de structuur der onverzadigde verbindingen regel van Markownikow §77 koolwaterstoffen met een drievoudige binding §78 acetyleen of aethyn §79 koolwaterstoffen met twee dubbele bindingen alkaan diënen isopreen §80 substitutieproducten der onverzadigde koolwaterstoffen: onverzadigde halogeen-verbindingen allylalcohol vinyl-chloride §81 substitutieverbindingen van onverzadigde koolwaterstoffen: alkenolen (allylalcohol, vinylalcohol) §82 propargylalcohol
(één-basische onverzadigde zuren)
§84 vormingswijzen der alkeencarbonzuren: reeks van het oliezuur algemene eigenschappen §85 enkele zuren: acrylzuur, crotonzuur, angelicazuur, oliezuur, erucazuur §86 onverzadigde zuren met twee en met drie dubbele bindingen: linolzuur, linoleenzuur §87 een-basische zuren met drievoudige binding: reeks van het propiolzuur §88 onverzadigde aldehyden en ketonen: crotonaldehyde, propargylaldehyde, citral, geraniol §89 ketenen: aethenon §90 verbindingen met twee of meer kenmerkende atomen of atoomgroepen §91 halogeenderivaten der alkanen: halogeenderivaten van methaan (metheenchloride, chloroform, bromoform, jodoform, tetrachloormethaan §92 halogeenderivaten van de homologen van methaan §93 verbindingen met twee of meer alcoholgroepen §94 tweewaardige alcoholen: alkaandiolen of glycolen §95 driewaardige alcoholen: glycerol en nitroglycerol §96 vierwaardige en hogerwaardige alcoholen: erythritol, arabinol, xylitol, mannitol
§103 verzadigde tweebasische zuren: reeks van het oxaalzuur §104 oxaalzuur §105 malonzuur en malonestersynthese §106 barnsteenzuur, glutaarzuur, adipinezuur, kurkzuur §107 anhydriden van twee-basische zuren: barnsteen-anhydride en glutaarzuur-anhydride §108 twee-basische onverzadigde zuren: fumaarzuur en maleïnezuur §109 hoger-basische zuren §110 halogeenderivaten van aldehyden §111 gesubstitueerde zuren: zuren met een halogeenatoom in de alkylgroep: monochloor-azijnzuur, trichloor-azijnzuur §112 dihalogeenzuren §113 een-basische hydroxyzuren eigenschappen lactonen: glycolzuur, melkzuur, 2- hydroxy-boterzuur §114 twee-basische hydroxyzuren §115 wijnsteenzuren §116 d-wijnsteenzuur en l-wijnsteenzuur §117 stereostructuur van de wijnsteenzuren §118 splitsing in optische antipoden §119 optisch actieve verbindingen waarin de asymmetrie samenhangt met de aanwezigheid van een ander element dan koolstof §120 hogerbasische hydroxyzuren §121 meerwaardige aldehyden en ketonen §122 dionen of diketonen §123 aldehyde- en keton-zuren §124 acetylazijnester §125 tautomerie: keto- enol tautomerie
(suikersoorten; koolhydraten of sacchariden)
§126 definitie van koolhydraten: mono en polysacchariden , aldosen en ketosen §127 structuur der monosacchariden §128 enkele ketosen: fructose §129 vormingswijzen der monosacchariden §130 bepaling van de stereochemische structuur der monosacchariden §131 aldohexosen §132 mutarotatie §133 omzettingen der hexosen §134 tetrosen, pentosen, hexosen, heptosen:arabinose, ribose, glucose, galactose, fructose, ascorbinezuur §135 disacchariden §136 maltose §137 cellobiose §138 lactose §139 saccharose of rietsuiker §140 synthese der disacchariden §141 trisacchariden en tetrasacchariden §142 glucosiden §143 aminoderivaten van monosacchariden: glucosamie §144 polysacchariden §145 zetmeel §146 structuur van zetmeel §147 technische bereiding van zetmeel uit aardappelen §148 glycogeen §149 inuline §150 cellulose §151 structuur van cellulose §152 lignine §153 technische toepassingen der cellulose nitraten van cellulose kunstzijde §154 de alcoholische gisting
(cyaanverbindingen)
§155 cyaangas §156 cyaanwaterstof of blauwzuur zouten van blauwzuur §157 cyaanzuur §158 cyanuurzuur §159 knalzuur §160 thiocyaanzuur of rhodaanwaterstofzuur
(koolzuur derivaten)
§161 koolzuur en carbonylchloride of phosgeen §162 ureum §163 carbaminezuur-derivaten §164 guanidine §165 zwavelkoolstof en derivaten §166 aminozuren §167 mono-amino- monocarbonzuren: hippuurzuur, creatine en creatinine, betaïne §168 mono-amino- dicarbonzuren: asparaginezuur, glutaminezuur en di-amino-monocarbonzuren: ornithine, lysine, arginine §169 hydroxy-aminozuren en zwavelhoudende aminozuren: cysteïne en cystine §170 aminozuren met cyclische atoomgroepen: phenylalanine, histidine, proline
(eiwitstoffen of proteïnen)
§171 definitie en algemene eigenschappen: coagulatie, kleurreacties §172 proteïnen en proteïden albuminen en globulinen, gluteninen en prolaminen, protaminen en sklerpproteïnen, phosphproteïden en mucoproteïden, chromoprpteïden §173 structuur der proteïnen §174 moleculair gewicht der proteïnen §175 enzymatische splitsing der proteïnen §176 enzymen of fermenten §177 asymmetrische synthese §178 de inversie van Walden §179 aliphatische diazoverbindingen
- Tweede Deel: « Carbocyclische Verbindingen »
§180 overzicht der cyclische verbindingen: a) carbocyclische verbindingen: aromatische verbindingen, alicyclische verbindingen b) heterocyclische verbindingen §181 aromatische verbindingen §182 bereiding, chemische eigenschappen en structuur van benzeen formule van Kékulé §183 nomenclatuur en isomerie der benzeenderivaten §184 de homologen van benzeen:bereiding (Fittig, Friedel en Krafts) en physische eigenschappen §185 voorkomen van aromatische koolwaterstoffen in de natuur en in industriële producten (koolteer)
(halogeen- substitutieproducten van benzeen en homologen)
§186 mono-halogeen-substitutieproducten van benzeen di-halogeen-substitutieproducten van benzeen §187 mono-halogeenverbindingen van tolueen dihalogeen- substitutieproducten van tolueen
(nitro-verbindingen van benzeen en homologen)
§188 mono-nitro-verbindingen van benzeen (nitro-benzeen) dinitro-verbindingen van benzeen (para en ortho-dinitro-benzeen) tri-nitroverbindingen van benzeen poly-nitro verbindingen van tolueen en xyleen §189 halogeen- nitro-verbindingen van benzeen picrinezuur §190 nitroverbindingen met de nitrogroep in de zijketen: phenyl-nitro-methaan
(sulfo-zuren van benzeen en homologen)
§191 mono-sulfozuren van benzeen en homologen di-sulfozuren tri-sulfozuren substitutie van een kwikhoudende groep in de benzeenkern
(een en meerwaardige phenolen van benzeen en homologen)
§192 bereiding en eigenschappen van éénwaardige phenolen phenol of carbolzuur §193 kresolen of hydroxytoluenen paracresol thymol §194 aethers van phenol: diphenylaether, anisol §195 meerwaardige phenolen: pyrocatechol, guajacol, eugenol, safrol, resorcinol, pyrogallol, phloroglucinol §196 chinonen: eigenschappen en structuurbepaling ortho-benzochinon en para-benzochinon
§199 bereiding en eigenschappen van mono-amino-verbindingen primaire aminen: aniline secundaire aminen: diphenylamine tertiaire aminen: tri-phenylamine quaternaire basen §200 meerwaardige aminoverbindingen: diaminobenzeen ortho en para, meta, anilinezwart §201 aminen met de aminogroep in de zijketen: benzylamine, phenyl-aethyl-amine, tyramine, hordenine, adrenaline, ephedrine §202 in de kern gesubstitueerde anilinen: halogeen-substitutieproducten (patachlooracetanilide), nitranilinen §203 sulfozuren van aromatische aminen: para-amino-benzeen-sulfonzuur of sulfanilzuur amino-phenolen (phenacetine) §204 arseenverbindingen van aniline: arsacetine, salvarsan
(tussenproducten bij de reductie van nitroverbindingen)
§205 definitie en algemene bereiding van azoxyverbindingen, azoverbindingen, hydrazoverbindingen, aminoverbindingen (azoxybenzeen, p. hydroxyazobenzeen, azobenzeen,hydrazobenzeen, benziodine) §206 over electrolytische reductie in het bijzonder van de nitroverbindingen §207 diazonium-, diazo-, en azoverbindingen reactie van Griess structuur van de diazoniumverbindingen omzettingen van diazoniumverbindingen §208 vervanging der groep N2 door een substituent : 1° door hydroxyl 2° door alkoxyl 3° door waterstof 4° door chloor 5° door broom 6° door jood 7° door carbonitrilgroep (Gattermann) 8° door een zwavelhoudende groep 9° door een arseenhoudende groep §209 omzettingen van diazoniumverbindingen met nehoud van stikstofatomen: a) aromatischz hydrazinen §210 b) diazoverbindingen §211 c) azoverbindingen §212 chromophore groepen van Witt azokleurstoffen §213 basische azokleurstoffen §214 zure azokleurstoffen
§215 aromatische alcoholen benzylalcohol §216 aromatische aldehyden en derivaten benzaldehyde §217 gesubstitueerde aldehyden §218 aromatische ketonen en derivaten acetophenon en benzophenon §219 aromatische carbonitrilen
(aromatische carbonzuren en hun derivaten)
§220 monocarbonzuren van benzeen en homologen benzoëzuur §221 gesubstitueerde benzoëzuren halogeenzuren nitrobenzoëzuren sulfobenzoëzuren saccharine §222 aminobenzoëzuren anthranilzuur §223 monohydroxybenzoëzuren ortho-oxynenzoëzuur of salicylzuur galluszuur §224 looistoffen §225 aromatische monocarbonzuren met de carboxylgroep in de zijketen phenylazijnzuur amandelzuur tropazuur §226 dicarbonzuren van benzeen en homologen phtaalzuur meta-phtaalzuur terephtaalzuur
(aromatische verbindingen met onverzadigde zijketen)
§227 styreen of phenylaetheen §228 onverzadigde alcoholen kaneelalcohol onverzadigde aldehyden kaneelaldehyde §229 onverzadigde zuren kaneelzuur (synthese van Perkin) §230 onverzadigde monohydroxyzuren cumaarzuur en cumarinezuur
(plaatsbepaling van benzeenderivaten)
§231 gelijkwaardigheid van de zes waterstofatomen van benzeen §232 absolute plaatsbepaling §233 regels voor het verloop der substitutie in de benzeenkern regel van het behoud van het substitutietype van Holleman
(koolwaterstoffen met gecondenseerde benzeenringen)
§239 naphtaleen structuur van naphtaleen homologen van naphtaleen §240 substitutieproducten van naphtaleen halogeenpaphtalenen nitronaphtalenen (alpha en bèta naphtol) naphtaleensulfozuren (alpha en bèta- naphtaleensulfozuur) naphtylaminen (alpha en bèta naphtylamine) naphtochinonen (alpha en bèta naphtochinon §241 anthraceen structuur van anthraceen §242 substitutieproducten van anthraceen anthrachinon eigenschappen van anhrachinon alizarine structuur van alizarine eigenschappen van alizarine §243 phenanthreen en derivaten structuur van phenanthreen phenanthreenchinon rubreen
(over de aard der bindingskrachten in de moleculen van koolstofverbindingen toepassing van physische methoden voor structuurbepalingen)
§244 aard van de chemische bindingskrachten electronenformules §245 polaire moleculen en dipoolmomenten §246 over de afstanden tussen de atoomkernen in organische moleculen §247 berekening van de energiewaarden van atoombindingen uit verbrandingswarmten §248 over de grootte der hoeken tussen de bindingskrachten der atomen in organische moleculen §249 absorptiespectra §250 ramanspectra §251 ultraviolet absorptiespectrum §252 kleur en structuur
(stereochemie der stikstofatomen in organische moleculen)
§253 ruimtelijke verdeling der bindingskrachten en electronenformules §254 stereochemie der amine-oxyden §255 cis-trans isomerie bij oximen en diazoverbindingen §256 electonestructuur der nitroverbindingen
(alicyclische verbindingen cyclanen en derivaten - steroïden)
§257 definitie van cyclanen cyclopropaan cyclobutaan §258 cyclopentaan cyclohexaan §259 over het verband tussen het aantal koolstofatomen in de ring en de eigenschappen der cyclanen spanningstheorie van von Baeyer §260 enige derivaten der cyclanen derivaten van cyclopentaan (chaulmoograzuur, hydnocarpuszuur, auxines) derivaten van cyclohexaan (cyclohaxanol, ionon) §261 diëensynthesen van Diels en Alder §262 cyclische ketonen met een groot aantal atomen in de ring cibeton of cycloheptadekenon §263 terpenen en kamfersoorten terpenen monocyclische terpenen §264 derivaten van menthaan menthol menthon terpinol cineol onverzadigde derivaten van menthaan (terpineol) §265 menthaandiënen en derivaten limoneen carvon carvacrol §266 bicyclische terpenen thuyaan (sabineen) caraan (careen) pinaan (pinenen alpha en bèta) §267 kamphersoorten kamphaan kampher borneol kampherzuur §268 polyterpenen caoutchouc structuur van caoutchouc guttapercha §269 synthetische caoutchoucsoorten butadiëen isopreen neopreen §270 sterolen of sterinen cholesterol koprosterol galzuren cholzuur geslachtshormonen §271 structuur van cholesterol cholestanol structuur van koporosterol, cholzuur en cholaanzuur
(vitaminen en hormonen)
§272 historiek der vitaminen B-vitaminen vitamine C vitamine E D-vitaminen §273 omschrijving mannelijke geslachtshormonen vrouwelijke geslachtshormonen §274 carotenoïden lycopeen carotenen §275 vitamine A structuur van vitamine A
- Derde Deel «Heterocyclische Verbindingen»
§276 omschrijving en overzicht der heterocyclische vebindingen
(vijfringsystemen met één hetero-atoom in de ring)
§277 furaan en derivaten structuur van furaan eigenschappen van furaan §278 bereiding en eigenschappen van furfural furaancarbonzuur §279 thiopheen en derivaten bereiding en eigenschappen van thiopheen halogeenderivaten monojoodthiopheen thiopheensulfozuren 2- nitrothiopheen ketonen van thiopheen homologen van thiopheen §280 pyrrol en derivaten bereiding en physische eigenschappen van pyrrol structuur van pyrrol pyrrolidine chemische eigenschappen van pyrrol (halogeenderivaten, tetrajoodpyrrol, nitroverbindingen) 2-methylpyrrol pyrrol 2- carbonzuur 2,4 dimethyl-pyrrol §281 indol of benzopyrrol en derivaten bereiding en physische eigenschappen van indol structuur van indol isatine chemische eigenschappen van indol skatol §282 indigo en verwante kleurstoffen voorkomen en bereiding van indigo structuur van indigo (von Baeyer) technische bereiding van indigo indigowit indigoïden §283 carbazol of dibenzopyrrol bereiding en eigenschappen van carbazol §284 haemine en porphyrinen haemoglobine, haemochromogeen haemine haematine structuur van haemine (porphyrinen) porphine structuur van porphine pyrrometheen §285 bereiding van pyrromethenen aetioporphyrine beschrijving structuur van haemine §286 kleurstoffen van het bladgroen en de chlorophyllen eigenschappen en structuur der chlorophyllen phytol eigenschappen en structuur van phytol
(vijfringsystemen met twee hetero-atomen in de ring)
§287 overzicht der ringsystemen isoxazol oxazol thiazol pyrazol imidazol §288 pyrazol en derivaten bereidingswijze en structuur eigenschappen van pyrazol derivaten van pyrazol homologen van pyrazol pyrazolon antipyrine §289 imidazol en derivaten physische eigenschappen vanimidazol bereiding en structuur van imidazol derivaten van imidazol(histidine, histamine)
(zesringsystemen met één hetero-atoom in de ring)
§290 pyraanderivaten pyraanring (alpha en gamma pyraan) pyronen (alpha en gamma pyroon) derivaten van gamma-pyroon §291 benzopyraan derivaten benzopyronen (alpha en gammapyron of chromon) chromaan - vitamine E of α tocopherol §292 flavonen flavon structuur van flavon chrysine flavonolen xanthon of dibenzopyron §293 benzopyridoxoniumverbindingen flaviliumchloride §294 anthocyaninen en anthocyanidinen pelargonidinechloride cyanidinechloride delphinidine chloride §295 pyridine en derivaten bereiding van pyridine structuur van pyridine chemische eigenschappen van pyridine hydreringsproducten van pyridine piperidine of hexahydropyridine §296 overzicht van de homologen van pyridine picolinen of methylpyridinen lutidinen of dimethylpyridinen collidinen of trimethylpyridinen parvolinen of tetramethylpyridinen §297 plaatsbepaling van pyridine derivaten coniïne chinolinezuur §298 substitutieproducten van pyridine pyridinesulfozuren nitropyridinen halogeenpyridinen aminopyridinen hydroxypyridinen pyridinecarbonzuren (nicotinezuur of pyridine-3-carbonzuur, isonicotinezuur of pyridine-4 carbonzuur, nicotinezuuramide) vitamine B6 of adermine §299 condensatie van pyridinekern met een benzeenkern chinoline en isochinoline bereiding en eigenschappen van chinoline structuur van chinoline (synthese van Skraup, synthese van Döbner-Miller, synthese van Friedländer) hydreringsproducten van chinoline (tetrahydroline en decahydrochinoline) homologen van chinoline §300 gesubstitueerde chinolinen bereiding en eigenschappen van alpha- oxychinoline of carbostyril chinolinecarbonzuren cyanine en isocyanine kleurstoffen isochinoline §301 condensatie van pyridine met twee benzeenkernen of dibenzopyridinen lineaire condensatie (acridine) angulaire condensatie (phenanthridine) eigenschappen en structuur van acridine trypaflavine
(zesringsystemen met hetero-atomen in de ring)
§302 dibenzothiazine - thiazine kleurstoffen methyleenblauw §303 diazines pyridazine of 1,2 diazine pyrazine of 1.4 diazine pyrimidine of 1,3 diazine §304 chinoxalinen phenazinen safranine kleurstoffen §305 pyrimidinen en derivaten belang van pyrimidine verbindingen (purines, splitsingsproducten van nucleïnezuren, vitamine B1 en B2) vorming van barbituurzuur diaethylbarbituurzuur vorming van pyrimidine (synthese van Gabriel) thymine en cytosine §306 aneurine of bitamine B1 synthese van aneurine §307 purine of imidazolopyrimidine en derivaten ontdekking van urinezuur structuur van urinezuur en aanverwante verbindingen keto- en enolvorm van urinezuur synthese van urinezuur volgens Traube §308 bereiding en eigenschappen van purine hypoxanthine of 6-hydroxypurine xanthine of 2,6 dihydroxypurine theobromine of 3,7 dimethylxanthine caffeïne, coffeïne, theïne of 1,3,7 trimethylxanthine structuur van theobromine en caffeïne adenine of 6- aminopurine guanine of 2- amino 6- oxypurine §309 nucleosiden, mononucleotiden en polynucleotiden of nucleïne zuren §310 lactoflavine of vitamin B2 §311 waterstofoverdragende fermenten geel ademhalingsferment van Warburg structuur van het geel ademhalingsferment het coferment van Warburg
(alkaloïden)
§312 historiek der alkaloïden algemene eigenschappen §313 derivaten van aromatische aminen met een NH2-groep in de zijketen ephedrine mescaline §314 derivaten van pyrrolidine stachhydrine hygrine §315 derivaten van pyridine en piperidine coniumalkaloïden coniïne piperine structuur van piperine piperinezuur §316 alkaloïden met twee heterocyclische ringen alkaloïden van de tabaksplant nicotine en nornicotine eigenschappen van nicotine structuur van nicotine synthese van nicotine anabasine §317 alkaloïden met gecondenseerde ringsystemen verbindingen met gecondenseerde pyrrolidine- en piperidineringen hyoscyamine en atropine structuur van hyoscyamine en atropine structuur van tropine §318 coca-alkaloïden cocaïne ecgonine synthese van ecgonine cinnamylcocaïne tropacocaïne §319 alkaloïden met een chinolinering cinchona-alkaloïden chinine en cinchonine structuur van cinchonine en chinine eigenschappen en structuurbepaling van chinine §320 alkaloïden met een isochinolinering eigenschappen van papaverine structuur van papaverine laudanosine narcotine §321 phenanthreenalkaloïden morphine codeïne kleurreacties op morphine en codeïne structuur van morphine en codeïne thebaïne §322 carbolinealkaloïden harmaanalkaloïden harmine en harmaline §323 alkaloïden der strychnossoorten strychnine en brucine eigenschappen van strychnine structuur van strychnine eigenschappen van brucine
Zoals bij de cursusnota's van Govaert is er van een indeling in hoofdstukken geen sprake en bestaat de tekst uit een opeenvolging van genummerde paragrafen. Op te merken valt ook dat het deel "Heterocyclische Verbindingen" bij Govaert heel wat minder uitgebreid was (amper een tiental pagina's), terwijl dit gedeelte in de 13de editie ongeveer 140 pagina's omvatte. Voor mij een aanduiding dat, voor het opstellen van zijn cursus, Govaert een vroegere editie heeft gebruikt.
(Hoofdstuk 6 "Algemene of Klassieke Scheikunde voor bachelors")
§ 6.7 Organische Scheikunde met Firmin Govaert
Het tweede gedeelte van de leergang « Algemene Scheikunde » en wel het deel Organische Scheikunde werd in die jaren gedoceerd door Firmin Govaert, een hoogleraar, die diende les te geven aan een zeer heterogeen publiek, gaande van scheikundige ingenieurs tot bio-ingenieurs, van artsen en apothekers tot biologen, van chemici tot geologen..
Firmin Govaert (1) werd geboren te Gent op 18 december 1902. Hij deed zijn middelbare studies aan het Koninklijk Atheneum van Gent en zijn universitaire studies aan de Rijksuniversiteit van Gent. Hij werd in 1927 apotheker en in 1928 doctor in de wetenschappen, groep scheikunde. Bij KB van 30-12-1928 werd hij op 1 december benoemd tot assistent aan het Laboratorium voor Algemene en Toxicologische Scheikunde van Frederic Swarts en René Goubau. Op 1 oktober 1934 ontving hij het mandaat van geassocieerde van het NFWO.
Zijn academische carrière startte in 1931 met zijn benoeming tot werkleider (KB 9-01-1931). Gedurende de academiejaren 1933-1934, 1934-1935 en 1935-1936 suppleerde hij Professor Goubau voor de cursus « Algemene Organische Scheikunde » in het eerste en tweede licentiaat Scheikunde. In 1935 maakte hij aan de befaamde E.T.H. (Eidgenössige Technische Hochschule) te Zürich kennis met een andere component van de organische chemie, namelijk de natuurproducten. Na de oorlog zal hij trouwens samen met Maurice Verzele (2) het onderzoek naar de chemie van de hop opstarten, een onderzoek, dat de grenzen van deze materie grondig verlegde en een belangrijke invloed zal hebben op het brouwproces en de kwaliteit van het bier.
Na het vertrek van Professor Frederic Swarts (3) door de vernederlandsing van de Rijksuniversiteit van Gent kreeg Firmin Govaert een kans en zal hij samen met professoren Beyaert en Julien Hoste de organische synthese uitbouwen. Hij zal trouwens benoemd worden tot directeur-diensthoofd van het laboratorium voor organische scheikunde.
In 1936 werd hij benoemd (KB 01-06-1936) tot docent en belast met volgende leeropdracht:
1- Algemene Organische Scheikunde met praktische oefeningen (1ste en 2de licentiaat scheikunde)
2- Grondige cursus in de Algemene Organische Scheikunde (2de licentiaat scheikunde).
Bij KB 10-12-1938 werd hij verder belast met de cursus « Algemene Scheikunde (partim organische scheikunde) met praktische oefeningen » voor de 2de kandidatuur natuurwetenschappen, natuur-en geneeskundige wetenschappen en scheikundig ingenieur.
Na de oorlog op 14 april 1945, maar met ingang van 20 november 1940 werd hij bevorderd tot gewoon hoogleraar en zal hij ook aan de Rijkslandbouwhogeschool organische chemie doceren.
In 1956 werd hij van een gedeelte van zijn onderwijsopdracht ontlast, zodat op 1 januari 1959 zijn leeropdracht de volgende was:
2- « Grondige Cursus in de Algemene Organische Scheikunde » (2de licentiaat scheikunde)
Net zoals bij Prof. Moens was zijn cursus dus gericht op een zeer heterogeen publiek en dat bleek duidelijk uit de inhoud van zijn collegenotas, die ik verder zal bespreken.
Naast doceren en onderzoek vervulde Firmin Govaert ook een aantal bestuursfuncties. In 1949 werd hij benoemd tot beheerder van het universitair vermogen, een functie die hij waarnam, op een korte onderbreking van 1953-1958 na, tot aan zijn emeritaat. Van 1955 tot aan zijn emeritaat was hij afgevaardigde van de Faculteit Wetenschappen in de Raad van Beheer van de universiteit. Op 10 oktober 1967 werd hij toegelaten tot het emeritaat.
Hij werd op 10 oktober 1943 corresponderend lid van de Koninklijke Vlaamse Academie van België voor wetenschappen en kunsten, werkend lid op 17 september 1955 en erelid sinds 1972. Verder was hij lid van de Wetenschappelijke Commissie voor de Scheikunde in 1941, lid van de Wetenschappelijke Commissie van het Laboratorium van Tervuren, lid van het Nationaal Comité voor Zuivere en Toegepaste Wetenschappen en lid van de beheerraad van de Universitaire Stichting.
In 1939 was hij medestichter van de Koninklijke Vlaamse Chemische Vereniging. Hij ontving verschillende eretekens: Grootofficier in de Kroonorde, Commandeur in de Leopoldsorde, Burgerlijk Kruis Eerste Klasse, Herinneringsmedaille 1940-1945 en Laureaat van de Arbeid met Zilveren Eretekens. Hij overleed op 7 november 1993.
- het college van Firmin Govaert:
In tegenstelling met Zoël Eeckhaut, heeft een Firmin Govaert op mij geen speciale indruk nagelaten. Ik vond zijn college heel wat minder inspirerend en ik denk dat zijn tweedelige cursusnotas hiervoor verantwoordelijk waren. En ik heb het hier niet zozeer over de inhoud maar wel over de presentatie, die uiterst slecht was.
Aan zijn syllabus was geen inhoudstafel gehecht maar wel een soort bladaanwijzer, die absoluut noodzakelijk was. Zonder deze bladaanwijzer liep de student er immers totaal verloren bij. Als ik heden deze notas opnieuw doorblader, heb ik de indruk dat het hier eerder ging om studentennotas dan om "nota's" onder verantwoordelijkheid van de docent uitgegeven. Zowel typografie en indeling lieten te wensen over en het geheel werd hierdoor onoverzichtelijk.
Voor mijzelf had ik al in 1959 op basis van deze tekst een gedetailleerde inhoudstafel met hoofdstukken en paragrafen uitgewerkt, waardoor zowel de sterke als de zwakke punten van het college meer tot uiting kwamen. Het is deze gedetailleerde inhoud, waarbij de tekst zo nauwkeurig mogelijk gevolgd werd, maar nu tevens voorzien van enkele kanttekeningen (historische verwijzingen naar internetbronnen), die men hieronder terug kan vinden:
I- Syllabus « Acyclische Organische Scheikunde »
- Inleiding:
§1 ontstaan van de organische scheikunde §2 speciaal karakter der organische verbindingen: aantal organische verbindingen; verschil met minerale verbindingen: reactiesnelheid en katalyse §3 verband tussen organische chemie en andere wetenschappen: scheidingslijn met de biologische scheikunde of biochemie; relatie tot de physiologische scheikunde; relatie tot de pharmaceutische scheikunde ; belang voor industriële scheikunde
Hoofdstuk 1 « De Isomerie-leer »
§1 brutoformules; constitutie- of structuurformules; belang van structuurformules en voorbeeld C2H6O (alcohol en aether): structuur van alcoholmolecule en aethermolecule; soorten isomerie (metamerie, tautomerie, stereoïsomerie) §2 metamerie: keten- en plaats-isomeren §3 tautomerie: definitie; pseudomerie §4 stereo-isomerie: cis-trans isomerie; optische isomerie §5 bindingsvorm bij organische moleculen: electronen-formules §6 ionen- en atoombinding: valentiestreepje als aanduiding van een bindingsduplet of bindingselectronenpaar
§1 paraffinen of alkanen: algemene formule; homologe reeksen; mogelijke isomeren en vertakte ketens §2 nomenclatuur: gebruiksnamen; naamgeving bij vertakte ketens §3 physische eigenschappen der alkanen §4 synthesemethoden der alkanen (synthese van Würtz, synthese van Kolbe et.) §5 studie van methaan: bijzondere bereidingsmethodes; voorkomen in de natuur §6 chemische eigenschappen der alkanen: substitutiereacties §7 thermische ontbinding der hogere alkanen §8 aardolie of petroleum: soorten; fracties (petroleumaether, benzine, ligroïne, lampolie, mazout, paraffine, smeerolie en vaseline) §9 krakingsproces: definitie; thermisch procedé; catalytisch procedé §10 octaangetal: definitie; het gebruik van tetra-aethyl-lood §11 synthetische brandstof uit kolen (liquefactie van steenkolen): Bergius methode; Fischer en Tropsch methode §12 cycloparaffinen of verzadigde ringvormige koolwaterstoffen: bereidingsmethoden §13 vergelijking eigenschappen van cyclopropaan, cyclopentaan, cyclohexaan, cycloheptaan, cyclo-octaan; de koolstof tetraëder van van t Hoff §14 ringvorming: spanningstheorie van von Baeyer ter verklaring van het verschil in eigenschappen der cyclohexanen §15 beperkingen van de theorie van von Baeyer: bed (C)-) en stoel (Z-)vormen
§1 definitie en oorsprong van onverzadigde koolwaterstoffe §2 aethyleen structuur: mogelijke structuurformules; additiereacties; theorie der dubbele binding §3 cis-trans isomerie: argument voor de theorie der dubbele binding §4 nomenclatuur: oude benamingen (-yleen); nieuwe benamingen (-een) §5 bereidingsmethoden der alkenen §6 physische en chemische eigenschappen der alkenen: carbonium- en carbanium ion; additie van halogenen; additie van zuren (regel van Markownikoff en Kharasch effect); bereiding van Yperiet; additie van waterstof (catalytische hydrogenatie met Pd of Ni); oxydatie van alkenen (reactief van von Baeyer); ozonisatiemethode van Harries voor de plaatsbepaling der dubbele binding; polymerisatie van aethyleen; bereiding van alcoholen uit olefinen §7 acetyleen-koolwaterstoffen: bereiding van acetyleen §8 fysische eigenschappen van acetyleen §9 scheikundige eigenschappen van acetyleen §10 de dieen-verbindingen: algemene formule §11 butadieen, isopreen en dimethylbutadieen: bereiding en eigenschappen §12 resonantietheorie §13 caoutchouc: het onderzoek van Staudinger §14 kunstmatige caoutchouc of rubber: warmtecaoutchouc; koolzuurgummi; methylcaoutchouc; dupreen of neopreen; polysulfiderubber §15 terpenen: algemene formule; myrceen structuur; limoneen structuur; bornyleen structuur
Voor bepaalde moleculen kan men meerdere correcte Lewisstructuren opstellen, hoewel geen van die structuren volledig in overeenstemming is met de eigenschappen van die stof.
De werkelijke elektronendistributie ligt dan tussen de meerdere structuren in, die is een superpositie van de uiterste gevonden structuren.
Resonantie in chemische verbindingen zorgt voor een grote stabiliteit
§1 éénwaardige alcoholen: algemene bereidingswijzen §2 physische en scheikundige eigenschappen: waterstofbinding; reactie met alkali-metalen (alcoholaten); reactie met phosphorhalogeniden §3 onderscheid primaire, secundaire en tertiaire alcoholen: de omzetting tot het overeenkomstig nitroderivaat en de kleurreactie met salpeterigzuur §4 studie van methylalcohol §5 studie van aethylalcohol : bereiding via alcoholische gisting; bereiding van absolute alcohol (methode van Young) §6 hogere alcoholen: bereiding butyl-alcoholen §7 optische activiteit : enantiomorphe kristallen §8 optische stereo-isomerie als moleculaire eigenschap: spiegelbeeld-isomeren en theorie van van Hoff en Le Bel §9 poly-alcoholen: bereiding en eigenschappen van glycol §10 bereiding en eigenschappen van glycerine §11 cyclische paraffine-alcoholen: cyclopentanol, cyclohexanol, menthol §12 onverzadigde alcoholen: allylalcohol; aetherische oliën
§1 algemene eigenschappen van alkyl-mono-carbonzuren of vetzuren §2 studie van mierenzuur :bereiding; eigenschappen; toepassingen §3 studie van azijnzuur: bereiding (ijsazijn); eigenschappen; toepassingen §4 algemene bereidingsmethoden voor carbonzuren: oxydatie van een primair alcohol; Grignardse zuursynthese; nitrilesynthese §5 zuurchloriden: voornaamste verbindingen; bereidingswijzen; chemische eigenschappen en reacties §6 zuuranhydriden: definitie; bereiding; eigenschappen; azijnzuuranhydride (bereiding, eigenschappen, toepassingen); structuur van azijnzuur §7 vetzure esters: algemene formule; physische eigenschappen; toepassingen §8 bereiding van vetzure esters §9 eigenschappen van vetzure esters: reactie met water (verzeping), reactie met ammoniak (ammonolyse); reactie met alcoholen (ammonolyse); reductie tot alcoholen (procedé Bouvault-Blanc); reactie met organo-magnesium-verbindingen; condensatie van Claisen
§1 definitie van aldehyden en ketonen als tussenproducten tussen overeenkomstig alcohol en zuur (carbonylgroep): algemene bereidingswijzen; nomenclatuur; §2 algemene eigenschappen: additie-reacties van de carbonylgroep (hydrogenatie, additie van water, bisulfietreactie, additie van HCN, reactie met het Grignard reagens en toepassingen, aldolcondensatie en toepassingen) §3 algemene eigenschappen: substitutie-reacties (met NH3 urotropine-, met NH3 derivaten hydroxylamine, phenylhydrazine, semicarbazide-, met alcoholen acetalen-, met PCl5) §4 bijzondere eigenschappen der aldehyden: aldehyden als reducerende stoffen (reactie met ammoniakaal AgNO3, met Fehlings reagens); fuchsine kleurreactie; polymerisatie der aldehyden (paraldehyde en metaldehyde, trioxaan, paraformaldehyde of polyoxymethylenen); dismutatie van aldehyden: Cannizzaro-reactie §5 studie van formaldehyde: bereiding, eigenschappen, dimedon-reactie §6 studie van acetaldehyde: bereiding en eigenschappen §7 trichlooracetaldehyde of chloral: bereiding, eigenschappen, toepassingen §8 chloroform: bereiding, eigenschappen, toepassingen §9 jodoform-reactie §10 acroleïne of acrylaldehyde: bereiding, eigenschappen, polymerisatie van acroleïne §11 aceton: bereiding, eigenschappen, toepassingen §12 cyclopentanon en cyclohexanon
§1 algemene bereidingswijzen: overzicht derivaten van methaan §2 studie van tetrachloorkoolstof: bereiding, toepassingen §3 studie van chloroform: bereiding, toepassingen §4 studie van jodoform en freon §5 enkele aethaan-derivaten: aethyleen-chloride (bereiding); aethylideenchloride (bereiding); tetra-chloor-aethyleen (bereiding); acetyleen-tetrachloride (bereiding); polyhalogeenverbindingen van acetyleen
Hoofdstuk 11 « Structuurbepaling en Synthesen »
§1 probleemstelling van de chemische structuurbepaling §2 structuurbepaling van alcoholen §3 structuurbepaling van olefinen §4 voorbeelden van synthesen: synthese van een alcohol; synthese van glycerine; synthese van een koolwaterstof: voorbeelden; verlengen van een C-keten
Hoofdstuk 12 « Organische derivaten van Ammoniak: Amiden en Aminen »
§1 definitie en bereidingswijzen van amiden §2 physische eigenschappen van amiden: resonantie-vormen §3 scheikundige reacties van amiden: hydrolyse; reactie van Hofmann; reactie met HNO2; verhitten met P2O5 (vorming van nitrile) §4 definitie en soorten aminen en bereiding van aminen (door reactie van NH3 op een alkyl-halogenide, door de Hofmannse afbraak van amiden, door reductie van een nitrile, door reductie van een oxime of nitro-verbinding, door de methode van Gabriel) §5 scheikundige reacties van aminen: reactie met HNO2 (nitrosoderivaten); reactie met acetylerende reagentia (verschil tussen amiden en aminen) §6 onderscheid primaire, secundaire en tertiaire aminen §7 scheiding van aminen §8 enkele aminen: quaternaire ammonium-verbindingen; methyl-, dimethyl-, en trimethyl- amine (bereiding, voorkomen); putresceïne en cadaverine; choline §9 cyclische aminen of alkyleen- aminen (pyrrholidine, piperidine, piperazine)
§1 inleiding: overzicht van de voornaamste dicarbonzuren §2 studie van oxaalzuur: voorkomen, bereiding, scheikundige eigenschappen §3 studie van malonzuur: bereiding, eigenschappen §4 malonester-synthesen: beginsel; synthese van mono- en dicarbonzuren: bereiding van di-aethylmalonaat §5 studie van barnsteenzuur en glutaarzuur : bereiding, voorkomen, eigenschappen (ringsluiting: succinimide) §6 onverzadigde dicarbonzuren: fumaar- en maleïnezuur : bereiding, eigenschappen (cis-trans isomerie) §7 Diels-Alder reactie met maleïnezuuranhydride
§1 overzicht van de belangrijkste oxy-carbonzuren, bereiding en eigenschappen (lacton-vorming) §2 studie van melkzuur: bereiding, eigenschappen §3 studie van wijnsteenzuur: voorkomen, bereiding, toepassingen, de isomeren §4 scheiding van een racemisch mengsel in optische isomeren: biochemische methode ; chemische methode dia-stereo-isomeren-
§1 algemene bereiding van keto-carbonzuren §2 studie van pyrodruivenzuur: bereiding; eigenschappen §3 studie van acetylazijnzuur en acetylazijnzuurester §4 keto-enol isomerie bij acetylazijnzuurester en toepassing: de Claisencondensatie §5 chelaatvorming bij enolen §6 acetylazijnestersynthesen: keton en zuursplitsing
§1 overzicht der koolhydraten: mono-, di-, en polysacchariden; algemene bruto-formules §2 structuur der monosacchariden §3 studie van glucose §4 studie van fructose §5 enkele reacties der monosacchariden: Fehling, Schiff, osazonvorming, vorming van glucosiden §6 chemisch bewijs voor ringstructuur §7 structuur der di-sacchariden §8 studie van sucrose: bereiding en eigenschappen §9 studie van maltose §10 studie van lactose §11 algemene eigenschappen der poly-sacchariden §12 studie van zetmeel: afgeleide producten of dextrines §13 studie van glycogeen §14 studie van cellulose §15 cellulose-derivaten: hydraatcellulose; cellulose-esters; cellulose-nitraat; collodium; pyroxyline; cellulose-acetaat §16 cellulose-xanthogenaat - viscose kunstzijde
§1 omschrijving aromatische scheikunde: koolteer, samenstelling van koolteer §2 benzol of benzeen en benzolstructuur: het werk van Kékulé §3 aromatische eigenschappen: weerstand t.o.v. oxydatie; phenolen (verbindingen met één of meer OH-groepen) bezitten zure eigenschappen; amines kunnen gediazoteerd worden; substitutie-reacties i.p.v. additie-reacties (halogenatie, nitratie, sulfonatie, Friedel-Crafts reactie) §4 isomerie bij di- en trisubstituenten: absolute en relatieve plaatsbepaling der substituenten §5 homologen van benzol: toluol en xylenen (bereiding, toepassingen)
Hoofdstuk 20 « Oriënterende kracht der substituenten »
§1 vorming van ortho-, meta-, en para-isomeren §2 substituenten van eerste orde §3 substituenten van tweede orde
Hoofdstuk 21 « Arylsulfonzuren »
§1 betekenis en structuur van arylsulfonzuren §2 bereiding van arylsulfonzuren §3 eigenschappen van arylsulfonzuren (sulfochloriden, sulfonamiden) §3 para-toluol-sulfonamide (chlooramine T of activine)
§1 definitie en algemene bereiding van aromatische nitro-koolwaterstoffen §2 studie van nitro-benzol (bereiding, toepassingen) §3 studie van trinitro-toluol (bereiding, eigenschappen) §4 studie der nitro-chloor-benzolen (picrinezuur)
§1 overzicht der aromatische aminen en algemene eigenschappen §2 bereiding van aniline §3 scheikundige eigenschappen der aromatische aminen (carbylamine-reactie, reactie met HNO2 (diazonium-zouten), alkylatie met methyl-chloride of jodide, acylatie met azijnzuuranhydride antifebrine-) §3 bromeren van aniline §4 nitratie van aniline: bereiding van meta-, ortho- en para-nitraline §5 sulfonatie van aniline: sulfanilzuur §6 sulfanilamiden: bereiding, toepassingen §7 bereiding en eigenschappen van diphenylamine §8 bereiding en constitutie van diazonium-zouten §9 reacties der diazoniumzouten: a) omzettingen waarbij de diazogroep vervangen wordt door andere groepen of atomen onder vrijkomen van stikstof b) reacties waarbij de stikstof van de diazogroep in de molecule blijft §10 diazo-amino en azo-verbindingen
§1 definitie van heterocyclische verbindingen §2 pyrrol: bereiding (methode van Knorr), eigenschappen (vorming van pyrrolidine) §2 pyrazol en pyrazoline (antipyrine en pyramidon) §3 pyridine en piperidine: bereiding, eigenschappen §4 indol of benzopyrrol: voorkomen, bereiding (heterauxine) §5 chinoline en isochinoline (cyanine-kleurstoffen) §6 purine en derivaten: structuur van purine, structuur van urinezuur, nucleïnezuren en adenine en guanine, xanthine en hypoxanthine, cafeïne en theobromine
§1 definitie en bereiding van aminozuren: uit overeenkomstig monochloorcarbonzuur; methode van Gabriël; methode van Sörensen; methode van Curtius; behandelen van een aldehyde met NaCN en NH4Cl §2 eigenschappen van aminozuren: amphoteer karakter §3 aliphatische aminozuren §4 aminozuren met aromatische kern §5 zwavelhoudende aminozuren §6 thyroxine §7 histidine en histamine §8 peptonen en peptiden: aantonen van polypeptiden, definitie en bereiding van peptiden (Fischer) §9 proteïnen en prroteïden §10 eigenschappen der proteïnen §11 moleculair gewicht der proteïnen §12 constitutie der eiwitten §13 kleurreacties der proteïnen: biureetreactie; Hellers ringreactie; xanthoproteïnereactie; Millons reactie
§1 wat historiek: ontdekking van Perkin §2 wat is een gekleurde stof of kleurstof: chromophore groepen; auxochrome groepen §3 classificatie van kleurstoffen voor het verven van vezels (plantaardige vezels, dierlijke vezels, kunstzijde vezels, synthetische vezels): substantieve kleurstoffen; basische kleurstoffen; zure kleurstoffen; beitskleurstoffen; kuipkleurstoffen; zwavelkleurstoffen; pigmentkleurstoffen §4 scheikundige classificatie der kleurstoffen: azo- en tri-phenylmethaankleurstoffen; kleurstoffen afgeleid van phtaalzuuranhydride (fluoresceïne, eosine, mercurochroom, rhodaminen); anthrachinon- beits-kleurstoffen; indigoïde kleurstoffen; anthrachinon- kuip- kleurstoffen; zwavel houdende kleurstoffen
Hoofdstuk 39 « Kunstharsen »
§1 wat historiek over kunstharsen §2 nitro-celluloseharsen §3 cellulose-acetaat §4 galaliet §5 bakeliet §6 alkydharsen of esterpolymerisaten §7 aminoplasten §8 nylon §9 siliconen §10 vinylharsen §11 poly-vinylchloride en poly-vinylacetaat §12 vinyon §13 polychloorvinylacetaat §14 saran §15 orlon §16 polystyrol §17 poly-acryl- en poly-methacrylharsen §18 polytheen §19 poly- tetrafluor- aethyleen of teflon
Bij het aanduiden van de inhoud heb ik zoveel mogelijk rekening gehouden met de talloze aanvullingen, die een Govaert ons gedurende zijn lessen voorschotelde. De syllabi, die ik bewaard heb zijn immers doorspekt en doorweven met eigenhandig geschreven notities en aantekeningen, zoals deze toen door de docent werden aangegeven.
Vooral in het gedeelte "heterocyclische" (hoofdstuk 35) waren deze aanvullingen buitengewoon talrijk en mijn nota's waren blijkbaar niet volledig, zoals ik tot mijn schade heb mogen ervaren... Mijn eindexamen liep immers op een sisser uit en dit door een vraag over de "heterocyclische" (urinezuur), vraag, die ik maar voor een deel kon beantwoorden.
Ofschoon ik de twee andere examenvragen zeer naar behoren had weten te beantwoorden, zei hij mij dat het voorhem niet voldoende was, wat betekende dat hij mij een uitsluitingscijfer gaf. En hij voegde er aan toe dat ik voor ZIJN cursus dezelfde inspanningen moest leveren als voor die van professor Moens. Ik had de dag tevoren immers een zeer goed examen bij Moens afgelegd en als secretaris van de deliberatiecommissie was hij hiervan op de hoogte (de bekomen resultaten werden onmiddellijk doorgegeven aan de secretaris).
- korte bespreking van Govaert's « Cursus Organische Scheikunde »
Van waar Govaert de materie voor zijn cursus haalde, was mij in die jaren totaal onbekend. Zoals al gezegd gaven docenten in die tijd nooit hun referentiebronnen op. Enkele jaren later zal ik vaststellen dat zijn syllabi een samenvatting waren van Holleman's fameuze « Leerboek der Organische Chemie » en wel van de 12de druk (1932). Hoe ik in die jaren een "Holleman" heb kunnen mislopen, is en blijft voor mij nog altijd een raadsel. Het boek was in alle geval niet ter inzage in "mijn" boekhandel in de Walpoortstraat. De mogelijkheid bestaat echter, dat het boek in herdruk was en dus tijdelijk niet voorradig.
Was er over de inhoud van de cursusnota's niets aan te merken, dan kan hetzelfde niet gezegd worden over de presentatie. Een indeling in hoofdstukken, zoals hierboven aangegeven was niet aanwezig en dit was ook het geval in Holleman's leerboek (zie volgend cursiefje).
Deze cursusnota's waren een eindeloze en structuurloze aaneenschakeling van paragrafen, waarvan sommige moeilijk te begrijpen waren, tenminste als men niet de originele "Holleman" ter beschikking had. Mede door de vele aanvullingen werd het geheel nog meer onoverzichtelijk. Vele studenten hebben hierdoor een aversie ontwikkeld voor al wat naar wat organische scheikunde zweemde.
Deze aanvullingen waren echter wel noodzakelijk, want de syllabi dateerden blijkbaar nog van vóór WOII (vermoedelijk 1938, jaar van zijn aanstelling tot docent). Intussen had zich de heterocyclische chemie sterk ontwikkeld en deze laatste scheikunde was van zeer groot belang én voor farmaceuten én voor biologen. Maar in dit geval rijst dan de vraag waarom de lesgever geen addendum over de heterocyclische verbindingen, een derde syllabus, had opgesteld. Een dergelijk addendum was zeer wenselijk daar de heterocyclische chemie geen gemakkelijke materie is.
- nabeschouwingen
Zoals aangegeven mislukte ik in mijn eindexamen bij Govaert, met het gevolg dat ik mij in 1961 moest presenteren voor de Centrale Examencommissie.
(wordt voortgezet)
------------------------------------- (1) volgens de gegevens van het Liber Memorialis
§ 6.6 Anorganische Scheikunde met Boris Nekrassov
(Hoofdstuk 6 "Algemene of Klassieke Scheikunde voor bachelors")
§ 6.6 Anorganische Scheikunde met Boris Nekrassov
Zoals al herhaaldelijk gespecifieerd, een syllabus is geen leer- of studieboek en gedurende jaren heb ik vergeefs gezocht naar een monografie, die de leerstof bevat in het derde deel van de cursus van Eeckhaut (Beschrijvende Anorganische Scheikunde) op een analoge wijze behandelde en daarbij het luik industriële chemie evenzeer aan bod liet komen. Voorwaarden, die hierbij gesteld werden waren logischerwijze: primo niet té omvangrijk (ten hoogste 2 à 3 x de omvang van de overeenkomstige cursusnotas), secundo opgebouwd volgens het periodiek systeem en tertio geschikt voor beginnende bachelors.
Het was maar begin de jaren zeventig, dat ik Boris Nekrassovs « Chimie Minérale » ontdekte, monografie die volledig aan de gestelde eisen voldeed en bovendien recent experimenteel materiaal bevatte.
Van redelijke omvang (561 paginas) was dit werk opgebouwd rond het periodiek systeem wat uit een gedetailleerde inhoud blijkt:
Chapitre 1 « Introduction: Théorie atomique et moléculaire »
§1 évolution de la chimie: lalchimie, réforme de lalchimie (Paracelse et Agricola), théories de Boyle et de Stahl (phlogiston) §2 débuts de la chimie moderne: loi de la conservation de la matière (Lomonossov), travaux de Lavoisier, controverse entre Berthollet et Proust §3 atomes et molécules: travaux de Gay-Lussac, hypothèse dAvogadro (1811), travaux de Berzelius, travaux de Cannizzaro §4 masses moléculaires: détermination basée sur lhypothèse dAvogadro, formules de lhydrogène moléculaire, du chlore moléculaire, léquation de Clapeyron-Mendeleïev §5 masses atomiques: mesure des masses atomiques, la règle de Dulong et Petit, contribution de la classification périodique §6 formules et équations chimiques: quelques problèmes
Chapitre 2 « Air et Oxygène »
§1 air: composition, calcul de la densité du chlore par rapport à lair §2 gaz inertes ou gaz rares: découverte des gaz rares, propriétés physiques des gaz rares, formule moléculaire (monoatomique) §3 oxygène: répartition (atmosphère, écorce terrestre), propriétés physiques, préparation au laboratoire, obtention industrielle, la respiration des organismes vivants §4 ozone: découverte, propriétés physiques, préparation (ozoniseur), propriétés chimiques §5 principales classes des corps composés: métaux et métalloïdes, noms systématiques des oxydes, les bases et les acides §6 corps pures: loi de conservation des propriétés (Proust -1806-), détermination de la densité relative (pycnomètre, aréomètre), distillation
Chapitre 3 « Concepts fondamentaux de la structure interne de la matière »
§1 réalité des atomes et des molécules: la philosophie énergétique de Wilhelm Ostwald, la théorie de Jean Perrin (théorie cinétique des gaz) §2 complexité de la structure atomique: découverte de la radioactivité, découverte des électrons, modèle atomique de Thomson, modèle atomique de Rutherford (modèle planétaire -1911-), la chambre de Wilson §3 modèles atomiques: découverte des rayons X, la charge (Z) et la masse (A) du noyau, les isotopes, le modèle de Kossel §4 liaison de valence: la théorie de Lewis sur le doublet électronique, la théorie de Kossel §5 quelques types de molécules simples: la liaison ionique et la liaison covalente §6 forces intermoléculaires: les forces coulombiennes, les forces de dispersion (London, -1930-), les forces de van der Waals §7 structure des corps solides: le réseau cristallin, la structure métallique
Chapitre 4 « Hydrogène et Eau »
§1 hydrogène: répartition, préparation au laboratoire (appareil de Kipp), propriétés physiques (vitesse de diffusion), les propriétés chimiques (les hydrures), lhydrogène naissant (le chalumeau à hydrogène atomique) §2 atome dhydrogène: contradictions du modèle planétaire de Rutherford (instabilité selon les lois de lélectrodynamique, spectres continus au lieu de spectres discontinus), la théorie des quanta de Planck, les orbites électroniques possibles de latome hydrogène selon Sommerfeld, les couches électroniques des atomes et le modèle atomique de Bohr-Sommerfeld , §3 équilibre chimique: vitesse de réaction, loi daction des masses (Guldberg et Waage -1867-), influence de la température, lénergie dactivation, léquilibre chimique est un équilibre dynamique, constante déquilibre, principe de déplacement des équilibres selon Le Chatelier (1884) §4 leau: répartition et quantités, purification des eaux fluviales, purification par distillation, la molécule deau et son dipôle, leau liquide et sa structure, propriétés de leau liquide, , la glace, létat de surfusion, le diagramme de leau §5 peroxyde dhydrogène (eau oxygénée): calcul de la chaleur de formation avec la loi de Hess (1840), structure spatiale de la molécule H2O2 , propriétés chimiques du peroxyde dhydrogène, les applications
Chapitre 5 « Solutions »
§1 systèmes dispersés: définition et types, solutions moléculaires, solutions colloïdales, suspensions et émulsions §2 solutions moléculaires: chaleur de dilution, hydrates ou solvates, théorie chimique de Mendeleïev, concentration des solutions, la règle des mélanges, solubilité des gaz (loi de Henry, solubilité des liquides (cas de lalcool), solubilité des solides §3 propriétés des solutions: losmose , baisse de la tension de vapeur, la déliquescence, labaissement du point de congélation §4 hypothèse de lionisation: lois des solutions diluées (Raoult Van t Hoff -1886-), lhypothèse de lionisation dArrhenius (1887) §5 dissociation électrolytique: définition délectrolyte, le degré de dissociation, électrolytes forts et faibles, loi de dilution dOstwald, produit ionique de leau, pH ou puissance dhydrogène, les indicateurs §6 réactions ioniques: loi de la formation des corps faiblement dissociés §7 hydrolyse: définition, cas de base forte et acide faible, cas de base faible et acide fort, cas de base faible et acide faible §8 chimie et courant électrique: les réactions de déplacement, transfert délectrons, série des potentiels, les électrodes
Chapitre 6 « Classification périodique des éléments »
§1 travaux de Mendeleïev: la théorie de Dalton, les travaux de Döbereiner, la première publication de Mendeleïev et la classification selon le poids atomique (1869), découverte du Gallium, découverte du scandium, découverte du Germanium (1869) §2 évolution de la loi périodique: découverte de lArgon (1893), travaux et loi de Moseley (1912): le numéro atomique, signification du numéro atomique, classification périodique selon Werner §3 structure de la classification périodique: classification en périodes et en groupes de Mendeleïev, le principe dexclusion de Pauli §4 éléments iso-électroniques: définition, lanalogie structurale
Chapitre 7 « Groupe VII de la classification périodique »
§1 fluor: répartition, préparation, formule moléculaire, réactions avec les métaux, réactions avec des éléments non métalliques (phosphore et soufre), réactions avec les oxydes (H2O), formation de F2O, réaction avec lhydrogène (acide fluorhydrique), obtention industrielle de HF, propriétés chimiques de HF §2 chlore: répartition dans la nature, obtention industrielle du chlore, obtention au laboratoire, réaction avec le fluor, réaction avec lhydrogène (rôle de la lumière UV, du chauffage), les synthèses industrielles de HCl, propriétés de lacide chlorhydrique, les composés oxygénés, préparation et propriétés de lacide hypochloreux, eau de Javel, le chlorure de chaux, dismutations de lacide hypochloreux, lacide chlorique et les chlorates, lacide chloreux et les chlorites, lacide perchlorique et lanhydride perchlorique, les formules des quatre acides §3 adsorption: définition, préparation du charbon actif, applications §4 sous-groupe du brome: répartition du brome et de liode, production industrielle du brome et de liode, propriétés physiques du brome et de liode, préparation et propriétés chimiques de bromure et de iodure dhydrogène, les acides hypo-bromeux et hypo-iodeux, lacide bromique et lacide iodique, lacide periodique §5 réactions doxydation et de réduction: les deux groupes de réactions de la chimie minérale, les réactions de déplacement, les réactions doxydo-réductions, les règles pour équilibrer les équations doxydo-réductions (exemples et exercices) §6 sous-groupe du manganèse (technétium, rhénium, manganèse): répartition du rhénium et du manganèse, préparation du rhénium et du manganèse métalliques, propriétés du manganèse et du rhénium métalliques, les composés oxygénés de manganèse
Chapitre 8 « Groupe VI de la classification périodique »
§1 soufre: répartition et consommation, purification du soufre brut, formes allotropiques du soufre, fusion du soufre, action physiologique, préparation et propriétés du sulfure dhydrogène, les polysulfures, les halogénures du soufre, préparation et propriétés de lanhydride sulfureux, les sulfites et les hydrogénosulfites (formules), calcination des sulfites, préparation des acides polythioniques, lacide dithionique, lacide thiosulfurique et les thiosulfates (formules), propriétés des thiosulfates, formation et propriétés du chlorure de sulfuryle (formule), préparation de lacide chloro-sulfonique, réaction de lanhydride sulfureux avec loxygène, obtention industrielle de lacide sulfurique (procédé des chambres de plomb, préparation de lacide di-sulfurique et des di-sulfates, préparation et propriétés de lacide peroxosulfurique §2 catalyse: définition de la catalyse, la théorie des combinaisons intermédiaires, la catalyse hétérogène, les poisons catalytiques §3 sous-groupe du sélénium (sélénium, tellure et polonium): répartition du sélénium et tellure, extraction des résidus industriels, formes allotropiques du Se et du Te, propriétés chimiques du sélénium et du tellure, préparation et propriétés de séléniure et de tellurure dhydrogène, lacide sélénieux et lacide tellureux, lacide sélénique et lacide tellurique §4 sous-groupe du chrome (chrome, molybdène, tungstène): répartition dans lécorce terrestre et minerais, obtention et propriétés des métaux, propriétés chimiques et réactions avec les acides, lacide chromique et les chromates, lacide molybdénique et les molybdates, lacide wolframique et les wolframates, le chlorure de chromyle, lacide dichromique et les dichromates, les iso-polyacides, les combinaisons peroxydés
Chapitre 9 «Groupe V de la classification périodique »
§1 azote: répartition, préparation de lazote au laboratoire, propriétés et usage de lazote, la synthèse de lammoniac à partir de lazote et de lhydrogène, le procédé de la cyanamide, structure et propriétés de lammoniac, le radical ammonium et les sels dammonium, préparation et propriétés de lammoniaque commerciale, les réactions de substitution dhydrogène et les nitrures, amidures et imidures, lhydroxylamine et lhydrazine, lazoture dhydrogène (structure) §2 complexation: définition et formation des complexes, les complexes de NH3 §3 composés oxygénés de lazote: préparation et propriétés de lhémioxyde dazote, préparation et propriétés de loxyde dazote (les réactions avec Cl2 , avec O2 , formation de dimères), préparation et propriétés de dioxyde dazote (formation de hémitetroxyde dazote), préparation et propriétés du sesquioxyde dazote, lacide nitrique et l(acide nitreux (structures), obtention industrielle de lacide nitrique(le procédé catalytique, le procédé à larc électrique, le procédé au salpêtre), propriétés de lacide nitrique, lacide régale, comparaison entre les nitrates et les nitrites §4 phosphore: répartition, obtention et formes allotropiques (phosphore blanc, phosphore rouge, phosphore noire), les phosphures des métaux, obtention et propriétés du phosphure dhydrogène, préparation et propriétés de lacide hypophosphoreux et les hypophosphites, réaction du phosphore avec loxygène (formation de lanhydride phosphoreux et de lanhydride phosphorique), propriétés de lacide phosphoreux et des phosphites (structures), propriétés de lacide phosphorique et les phosphates, les acides méta- et pyrophosphoriques, solubilité des phosphates (di-hydrogéno- et mono-hydrogéno-phosphates), les combinaisons halogénées (trichlorure et penta-chlorure de phosphore, loxychlorure de phosphore) §5 sous-groupe de larsenic (arsenic, antimoine, bismuth): répartition et minerais, obtention des éléments à partir des minerais, les formes allotropiques, formation des oxydes, combinaisons avec les métaux (arséniures, antimoniures et bismuthures), préparation et propriétés des combinaisons avec lhydrogène (arséniure dhydrogène, antimoniure dhydrogène), la détection de larsenic, les propriétés des hydroxydes (lacide arsénieux, lacide antimonieux), les acides méta-arsénieux et lacide antimonieux, préparation et propriétés de lanhydride arsénique et de lanhydride antimonique, les bismuthates, propriétés des sulfures de As, Sb, Bi (thioarsénites et thioarséniates), formation et propriétés des chlorures de As, Sb, Bi, §6 sous-groupe du vanadium (vanadium, niobium, tantale): répartition dans la nature et minerais, obtention et propriétés des métaux, comportement par rapport aux acides, les dérivés de vanadium (anhydride vanadique, vanadates), les dérivés de niobium et tantale (niobates et tantalates)
Chapitre 10 «Groupe IV de la classification périodique »
§1 carbone: répartition dans la nature, les corps simples et formes allotropiques (diamant, graphite, carbone amorphe), le dioxyde de carbone et lacide carbonique, propriétés de lacide carbonique et les carbonates, formation et préparation de loxyde de carbone, propriétés de loxyde de carbone (réactions daddition, propriétés réductrices), le gaz de gazogène et le gaz à leau), formation de phosgène, les métaux carbonyles, le sulfure de carbone et loxysulfure de carbone, lacide cyanhydrique ou prussique et les cyanures, le cyanogène, le cyanate et lacide fulminique, lacide thiocyanique, le tétrachlorure de carbone et les fréons, obtention et propriétés du méthane (la flamme), préparation et propriétés des carbures (formation de lacétylène) §2 composés organiques: les dérivés acycliques, les dérivés cycliques §3 silicium: répartition dans lécorce terrestre, obtention du silicium élémentaire, propriétés du silicium élémentaire (formation des siliciures avec des métaux), répartition du dioxyde de silicium ou de la silice, propriétés de la silice, formation et propriétés de lacide silicique, les silicates simples et complexes, les silicates artificiels (les verres), les dérivés halogénés du silicium, lacide fluosilicique et les fluosilicates (applications), le carbure de silicium ou carborundum, les silanes §4 colloïdes: les dispersions colloïdales ou sols, types de sols, les gels §5 sous-groupe du germanium (germanium, étain, plomb): répartition dans lécorce terrestre et minerais, obtention et propriétés des métaux, action de loxygène atmosphérique, comportement vis-à-vis des acides et des bases, les oxydes et les hydroxydes, les accumulateurs de plomb, les sulfures de Ge, de Pb et de Sn §6 sous-groupe du titane (titane, zirconium et hafnium): répartition dans lécorce terrestre et les minerais, propriétés physiques des métaux, comportement des métaux vis-à-vis leau et loxygène atmosphérique, les dérivés du titane, du zirconium, les sulfures, carbures et halogénures du titane, zirconium et hafnium
Chapitre 11 «Groupe III de la classification périodique »
§1 bore: répartition dans lécorce terrestre et minerais, obtention du bore élémentaire, réactivité du bore à haute température (formation des borures, réactions avec loxygène, lacide nitrique), lanhydride borique et lacide borique, lacide méta-borique et lacide tétra-borique, les acides poly-boriques, le sulfure de bore, le carbure de bore, les halogénures de bore et lacide tétra- fluoro-borique, les boranes §2 aluminium: répartition dans la nature et les minerais, obtention et propriétés de laluminium, les alliages, réaction avec loxygène, comportement vis-à-vis des acides et des acides,, loxyde et lhydroxyde daluminium (aluminates), les halogénures daluminium, le sulfate daluminium, lacétate daluminium, le carbure daluminium §3 analyse physico-chimique: la vitesse de refroidissement et les courbes de refroidissement (thermographie), les diagrammes des systèmes binaires, la métallographie §4 sous-groupe du gallium (gallium, indium, thallium): répartition et obtention à partir de minerais métallifères, propriétés physiques des métaux, les oxydes et les hydroxydes §5 sous-groupe du scandium (scandium, yttrium, lanthane, lactinium): répartition dans la croûte terrestre et minerais, les oxydes et les hydroxydes §6 série des lanthanides: Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu §7 série des actinides: Th, Pa, U, Np, Am, Cm; Bk, Cf, Es, Fm, Md, No, Lr
Chapitre 12 «Groupe II de la classification périodique »
§1 béryllium et magnésium: répartition dans la nature et minerais, obtention et propriétés physiques de béryllium et magnésium, les oxydes et les hydroxydes (béryllates) §2 cristaux: définition, lanisotropie des cristaux, étude de la structure cristalline (maille cristalline), le polymorphisme §3 métaux alcalino-terreux (calcium, strontium, barium, radium): répartition dans la nature et minerais, les oxydes et les hydroxydes, les halogénures, les les nitrates et les sulfates, les carbonates, la chaux et le ciment, la dureté de leau §4 sous-groupe du zinc (zinc, cadmium, mercure): répartition et minerais, obtention et purification du zinc, du cadmium et du mercure, propriétés physiques des métaux, réaction avec loxygène, réaction avec les acides, les oxydes et les hydroxydes du zinc et du cadmium et du mercure, les halogénures et les cyanures, la formation des complexes avec lammoniac (détection de lammoniac), les dérivés mercuro et leurs propriétés
Chapitre 13 « Groupe I de la classification périodique »
§1 métaux alcalins (lithium, natrium, kalium, rubidium, césium, francium): répartition dans la nature et minerais, obtention et propriétés physiques du lithium, sodium et potassium, réaction avec leau et lair, réaction avec le chlore, avec liode, les oxydes et les sulfures et les peroxydes, les hydroxydes, obtention de lhydroxyde de sodium (caustification), les sels halogénés, les nitrates et les carbonates (procédé à lammoniac ou procédé Solvay, le procédé Leblanc), obtention et propriétés des sulfates §2 sous-groupe du cuivre (cuivre, argent, or): répartition dans la nature et minerais, obtention et propriétés physiques des métaux (les alliages), lactivité chimique en général, réaction avec les halogènes,, réaction avec les acides (eau régale), complexation avec lammoniac, la photographie §3 complexes: théorie de Werner, complexes homogènes et complexes hétérogènes, exemples avec lion Pt4+ , Cr3+ , Co3+ .
Chapitre 14 « Groupe VIII de la classification périodique »
§1 triade de fer (fer, cobalt, nickel): répartition et minerais, obtention du fer, cobalt et nickel (haut fourneau), les aciers (la fonte, le fer malléable, les aciers spéciaux), obtention des métaux purs, réactivité avec loxygène, le soufre, les halogènes, la corrosion, les oxydes et les hydroxydes, les complexes hydratés et les complexes dammoniac §2 métaux de la mine de platine (ruthénium, rhodium, palladium, osmium, iridium, platine): mine de platine, propriétés physiques des métaux (aptitude de fixer lhydrogène), activité chimique en général, les complexes avec le palladium et le platine, les hydroxydes de rhodium et diridium, les dioxydes et les complexes, lacide osmique et lacide ruthénique, obtention du platine colloïdal et la catalyse §3 revue finale des éléments: propriétés périodiques et non périodiques des éléments
Chapitre 15 « Noyau atomique »
§1 radioactivité naturelle: procédés détude (procédé à scintillation, procédé à la plaque photographique, procédé de la chambre de Wilson, procédé du compteur par ionisation Geiger-Müller-), propriétés des rayons alpha, propriétés des rayons béta, propriétés des rayons gamma, étude de la désintégration et les séries §2 isotopes: découverte de la loi de déplacement, la spectrographie de masse, les isotopes dhydrogène (deutérium et tritium), les isotopes des éléments impairs, les isotopes des éléments pairs, précision de la notion d«élément chimique» et la notion d «isobares» §3 constitution des noyaux atomiques: les unités structurales simples (électron, proton, neutron, positon, hélion, deuton), le neutrino et le photon, les nucléons, les forces nucléaires §4 transmutation des éléments: la première transmutation artificielle causée par les particules alpha (Rutherford, -1919-), l utilisation de la chambre de Wilson, transmutations artificielles causées par des particules chargées (protons, deutons, hélions), le cyclotron de Lawrence (1932), quelques exemples, transmutations artificielles causées par les neutrons rapides §5 radioactivité artificielle: découverte de la radioactivité artificielle (Irène Curie et Frédéric Joliot -1932-), propriétés des isotopes radioactifs artificiels: les radioéléments, quelques exemples, §6 fission des noyaux: énergie libérée lors de la transmutation artificielle, un nouveau type de réaction nucléaire, théorie de la fission (théorie de la goutte chargée), la fission de luranium 235, la bombe atomique, le réacteur nucléaire §7 phénomènes thermonucléaires: lénergie solaire, principe de la bombe H
- bespreking van Boris Nekrassov's « Chimie Minérale »
§ 6.5 Holleman's Leerboek der Anorganische Chemie
(Hoofdstuk 6 "Algemene of Klassieke Scheikunde voor bachelors")
§6.5 Holleman's Leerboek der Anorganische Chemie
In 1898 verscheen bij Wolters een leerboek over anorganische chemie van de hand van een zeker Arnold Frederick Holleman (1), getiteld « Leerboek der Anorganische Chemie ». Dit leerboek zal heel snel tot de wereldliteratuur behoren, omdat dit werk voor het eerst de stellingen van een van t Hoff, van een Arrhenius, van een Ostwald in één begrijpelijk en samenhangend geheel probeerde samen te vatten en er duidelijk nood was aan een dergelijke monografie.
In 1900 verscheen aldus een Duitse vertaling van het boek met als titel « Lehrbuch der anorganischen Chemie » en in 1902 een Engelse vertaling « A Textbook of Inorganic Chemistry ». Het boek werd ook in het Frans en in het Russisch vertaald, wat in ogenschouw genomen het internationaal politiek klimaat van die tijd zeer merkwaardig was.
In het Voorwoord van de Engelse versie (2) schreef Holleman:
...When the original Dutch edition of this book appeared in 1898, no text-book of inorganic chemistry existed in which the modern views, introduced in this science by van 't Hoff, Ostwald, Arrhenius, and others, were sufficiently regarded. As I wanted such a book as a guide for my lectures, I undertook to write one. It was my aim to use these modern theories as a basis, applying them constantly for the explanation of the facts communicated, and so illustrating these theories at the same time by many examples. In order to accomplish this in the most practical way, I judged it best to insert in suitable places short theoretical chapter a to which reference could thereafter be made.
In 1900 a German edition of this book appeared; and now the book is rendered into English by the painstaking work of Dr. Cooper. This translation is based on the original Dutch edition as well as on Dr. Manchot's German version of it; however, the book, as it stands, is completely revised and supplied with many additions by the author. I am indebted to Dr. Cooper also for a number of improvements especially adapting the book to the use of American and English students...
Arnold Frederik Holleman (1859-1953) was achtereenvolgens hoogleraar aan de Universiteiten van Groningen en van Amsterdam. Aan de Universiteit van Groningen was hij belast met de colleges "Anorganische Chemie" en "Organische Chemie", aan de Universiteit van Amsterdam uitsluitend met het college "Organische Chemie". Daarenboven had hij in Amsterdam een laboratorium ter zijner beschikking, uiteindelijk de reden waarom hij deze Universiteit verkoos. Over deze voor Nederland zeer belangrijke chemicus zal in het nog in een volgend cursiefje (§6.8) hebben.
Van de oorspronkelijke Nederlandse versie van het « Leerboek der Anorganische Chemie » verschenen er voor zover ik heb kunnen nagaan- in totaal 17 herdrukken of herwerkte edities: 1ste druk 1898, 2de 1902, 3de 1906, 4de 1911, 5de 1915, 6de 1918, 7de 1920, 8ste 1924, 9de herwerkte herdruk 1928, 10de herwerkte herdruk 1932, 11de herwerkte herdruk 1947, 12de herwerkte herdruk 1942, 13de 1944, 14de 1947, 15de 1949, 16de 1953 en 17de 1959. Vanaf 1928 zal Ernst Hendrik Büchner, de redactie van het werk op zich nemen en vanaf de 9de editie is het dus aangewezen te spreken van de « Holleman-Büchner ». Voornoemde Ernst Herman Büchner (1880-1967) was eerst lector en later hoogleraar aan de Universiteit van Amsterdam en is niet te verwarren met de Ernst Büchner (1850-1925), uitvinder van de bekende Büchnertrechter (3).
De Duitse versie van Hollemans leerboek heeft, door toedoen van Egon en later Nils Wiberg (4) , sinds 1943, een eigen weg gevolgd, en is uitgegroeid tot een encyclopedisch standaardwerk en staat bekend als Holleman- Wibergs « Lehrbuch der anorganische Chemie ». De Holleman-Wiberg is nu aan zijn 102de herdruk toe en telt meer dan 2000 paginas en is natuurlijk niet langer als een leerboek te beschouwen maar wel als een naslagwerk. Zelf heb ik in mijn bibliotheek de 91ste herdruk, die maar liefst 1481 paginas telt en die dateert van 1984.
In tegenstelling met de Nederlandse versie is de Holleman-Wiberg netjes ingedeeld (5) en worden de elementen behandeld volgens dat ze behoren tot een hoofd- of nevengroep. De indeling van Eeckhauts « Beschrijvende Anorganische Scheikunde » stemt precies overeen met de algemene indeling van de Holleman-Wiberg. Eerst is er de bespreking van de elementen van de hoofdgroepen en vervolgens de bespreking van de elementen der nevengroepen. Ik vermoed dat hij van de 34ste herdruk die 661 paginas (1955) heeft gebruik gemaakt. Dat een Eeckhaut beroep heeft gedaan op de Duitse versie wordt ook aangetoond door het feit dat hij in zijn syllabus, naast de Nederlandse benaming van de producten, ook de Duitse benaming vermeldt.
De Nederlandse versie, de zogenaamde Holleman-Büchner heeft geen eigenlijke inhoudstafel maar wel een soort bladwijzer. Het werk bevat 327 paragrafen met volgende onderwerpen (de in vetjes gedrukte nummers staan in betrekking met de Theoretische Scheikunde):
§1 wat zijn natuurwetenschappen? §2 indeling der natuurwetenschappen §3 beschrijving der verschijnselen: andere indeling der natuurwetenschappen §4 standvastigheid der natuurverschijnselen §5 verklaringen, theorieën en hypothesen §6 physische en chemische en chemische verschijnselen §7 gebruikelijke chemische bewerkingen: het oplossen, scheiding van vaste stoffen en vloeistoffen (filtratie, decanteren, kristallisatie, distillatie §8 wat zijn elementen?
§9 bereiding van zuurstof §10 chemische eigenschappen van zuurstof §11 bereiding van waterstof §12 physische eigenschappen van waterstof §13 chemische eigenschappen van waterstof §14 Onvernietigbaarheid van de stof (Lavoisier) §15 water is geen element §16 physische eigenschappen van water §17 de natuurlijke wateren §18 ontleding en samenstelling van water §19 constante samenstelling van water §20 verbindingen en mengsels verschijnselen die zich bij het tot stand komen of ontleden van een verbinding voordoen (calorisch effect, verwantschap of affiniteit van stoffen) §21 verklaring van de constante samenstelling der verbindingen atoomtheorie- §22 chemische symbolen §23 stoechiometrische berekeningen §24 het atoomgewicht der elementen
§25 bereiding van chloor §26 physische eigenschappen van chloor §27 chemische eigenschappen van chloor §28 bereiding van chloorwaterstof §29 physische eigenschappen van chloorwaterstof §30 definitie van zouten §31 samenstelling van chloorwaterstof wetten van Gay-Lussac en van Avogadro §32 gevolgen van Avogadros hypothese §33 regels ter bepaling van het moleculair en van het atoomgewicht §34 over het werkelijk bestaan der moleculen en atomen en over hun absoluut gewicht
§35 bereiding, physische en chemische eigenschappen van ozon §36 bereiding, physische en chemische eigenschappen van waterstofperoxyde samenstelling §37 moleculair gewicht uit de vriespuntsverlaging en de kookpuntsverhoging §38 wetten van de osmotische druk (Pfeffer, vant Hoff) §39 wet van Avogadro voor verdunde oplossingen §40 experimentele vriespuntsverlaging en kookpuntsverhoging §41 isotonische oplossingen §42 dampdrukwet van Raoult en moleculaire kookpuntsverhoging en vriespuntsverlaging
§43 voorkomen en bereiding van bromium physische en chemische eigenschappen §44 bereiding, physische en chemische eigenschappen van broomwaterstof §45 voorkomen, bereiding, physische en chemische eigenschappen van jodium §46 bereiding, physische en chemische eigenschappen van joodwaterstof §47 dissociatie van moleculen omkeerbare reacties reactiesnelheid wet der massawerking §48 differentiaal-vergelijkingen voor mono- en bimoleculaire reacties §49 voorkomen, bereiding, physische en chemische eigenschappen van fluor §50 bereiding, physische en chemische eigenschappen van fluorwaterstof het etsen van glas §51 verbindingen der halogenen onderling §52 zuurstofverbindingen der halogenen §53 fluormonoxyde §54 chloor monoxyde §55 onderchlorigzuur §56 chloordioxyde §57 chlorigzuur §58 chloorzuur §59 chloorhexoxyde §60 overchloorzuur en chloorheptoxyde §61 oxyzuren van bromium §62 oxyzuren van jodium §63 nomenclatuur der halogeen-oxyzuren §64 overzicht der halogeengroep §65 elektrolytische dissociatie §66 verdunningswet van Ostwald theorie van Arrhenius
§67 voorkomen, bereiding, physische eigenschappen van zwavel §68 allotropie bij zwavel §69 chemische eigenschappen van zwavel §70 overgangspunt tussen phasen §71 phasenregel van Gibbs voorbeelden §72 voorkomen, bereiding, physische en chemische eigenschappen van zwavelwaterstof §73 gebruik van zwavelwaterstof in de analyse §74 waterstofsupersulfiden §75 verbindingen van zwavel met de halogenen: chloorzwavel, zwaveldichloride.. §76 het begrip valentie
§77 zwaveligzuuranhydride of zwaveldioxyde §78 zwavelzuuranhydride of zwaveltrioxyde - fotochemie §79 physische eigenschappen van zwaveltrioxyde §80 overzicht zuurstofzuren van zwavel §81 thiozwavelzuur §82 onderzwaveligzuur §83 zwaveligzuur §84 zwavelzuur §85 technische bereiding van zwavelzuur door loden-kamer-proces §86 technische bereiding door contactmethode §87 physische en chemische eigenschappen van zwavelzuur §88 toepassingen van zwavelzuur §89 chloriden van zwavelzuur: chloorsulfonzuur §90 chloriden van zwavelzuur: sulfurylchloride §91 overzwavelzuur §92 polythionzuren en onderzwavelzuur §93 titreeranalyse en jodometrie §94 selenium: voorkomen, eigenschappen en verbindingen §95 tellurium: voorkomen, bereiding, verbindingen §96 overzicht der zuurstofgroep
§97 thermochemie §98 bepaling van het calorisch effect §99 wet van Hess §100 andere wetten door Hess ontdekt §101 over de chemische verwantschap of affiniteit §102 de verplaatsing van het evenwicht regel van Le Chatelier §103 beginsel van van t Hoff §104 snelheid der reacties en de activering der moleculen
§105 voorkomen en bereiding van stikstof §106 physische en chemische eigenschappen van stikstof §107 dampkringslucht §108 analyse van lucht §109 samenstelling van lucht kringloop van zuurstof kringloop van stikstof vloeibaar maken van lucht §110 verbindingen van stikstof en waterstof: ammoniak §111 hydrazine of diamide §112 stikstofwaterstofzuur §113 verbindingen van stikstof met de halogenen: stikstoffluoride, chloorstikstof, joodstikstof §114 hydroxylamine §115 verbindingen van stikstof met zuurstof: stikstofoxydule §116 stikstofdioxyde §117 salpeterigzuuranhydride §118 stikstof-dioxyde en -tetroxyde §119 stikstof pentoxyde §120 zuren afgeleid van stikstof: overzicht §121 ondersalpeterigzuur §122 salpeterigzuur en nitrieten §123 bereiding van salpeterzuur §124 physische en chemische eigenschappen van salpeterzuur §125 oversalpeterzuur §126 derivaten der stikstofzuren: nitrosylzwavelzuur §127 nitrosylchloride §128 enkele andere stikstofverbindingen: zwavelstikstof, nitrilosulfozuur
§129 bereiding van phosphorus §130 physische eigenschappen van phosphor §131 allotropie van phosphor §132 chemische eigenschappen van phosphor §133 het oplichten van phosphor proef van Mitscherlich §134 bereiding en physische eigenschappen van phosphine §135 chemische eigenschappen van phosphine samenstelling van phosphine §136 vloeibaar phosphorwaterstof §137 vast phosphorwaterstof §138 halogeenverbindingen van phosphorus: phosphortrichloride §139 phosphorpentachloride §140 phosphoroxychloride §141 verbindingen van phosphor met de andere halogenen §142 berbindingen van phosphor met zuurstof: phosphortrioxyde, phosphortetroxyde, phosphorpentoxyde §143 zuren afgeleid van phosphorus: een overzicht §144 orthophosphorzuur en phosphaten §145 pyrophosphorzuur §146 metaphosphorzuur §147 onderphosphorzuur en metaphosphorigzuur §148 phosphorigzuur §149 onderphosphorigzuur §150 verbindingen van zwavel met phosphorus §151 verbindingen die phosphor en stikstof bevatten: amidophosphorzuur
§152 voorkomen, bereiding en physische eigenschappen van arsenicum allotropie dampdichtheid §153 arseenwaterstof reactie van Gutzeit samenstelling van arseenwaterstof §154 aantonen van arsenicum: methode van Marsh, reactie van Gutzeit §155 verbindingen van arsenicum met de halogenen: arseentrioxyde en arseenpentoxyde §156 bereiding en physische eigenschappen van arseentrioxyde allotropie §157 bereiding en eigenschappen van arseenpentoxyde §158 arsenigzuur §159 arseenzuur en meta-arsenigzuur §159 arseenzuur en arsenaten §160 zwavel-verbindingen van arsenicum: arseentrisulfide en arseenpentasulfide §161 thiozouten van arsenicum: thioarsenieten en thioarsenaten §162 voorkomen, bereiding, physische en chemische eigenschappen van antimoon toepassingen §163 bereiding en eigenschappen van antimoonwaterstof verschil antimoon- en arseenspiegel in Marsh-toestel §164 halogeenverbindingen van antimoon: antimoontrichloride en antimoonpentachloride §165 verbindingen van antimoon met zuurstof: antimoontrioxyde §166 antimoonpentoxyde en antimoonzuur kaliumpyroantimoniaat §167 zwavelverbindingen van antimoon: antimoontrisulfide en antimoonpentaoxyde §168 voorkomen, bereiding, physische en chemische eigenschappen van bismuth bismuthwaterstof §169 halogeenverbindingen van bismuth: bismuthtrichloride en bismuthoxychloride §170 zuurstofverbindingen van bismuth: bismuthtrioxyde §171 bismuthhydroxyde en zouten bismuthtrisulfide §172 overzicht van de stikstofgroep
§173 voorkomen van koolstof §174 allotropie bij koolstof: diamant en grafiet, amorfe koolstof §175 toepassingen van amorfe koolstof §176 chemische eigenschappen van koolstof §177 moleculair en atoomgewicht van koolstof §178 verbindingen met waterstof §179 verbindingen met zuurstof: kool-mono-oxyde §180 kooldioxyde of koolzuuranhydride §181 koolzuur en carbonaten §182 enkele andere koolstofverbindingen: cyaan, cyaanwaterstof, rhodaanwaterstof §183 de vlam §184 het licht van gasvlammen gasbranders van Bunsen §185 bouw der vlam §186 bouw van de Bunsenvlam en inslaan van de vlam §187 bereiding en physische eigenschappen van silicium §188 sliciumwaterstoffen of silanen §189 halogeenverbindingen van silicium: chloorsilicium, silicochloroform, siliciumfluoride, kiezelfluorwaterstofzuur §190 zuurstofverbindingen van silicium: kiezelzuuranhydride (physische en chemische eigenschappen, allotropie) §191 kiezelzuur en silicaten verbindingen met andere elementen (carborundum, siliciumnitriden) §192 definitie van colloïden §193 bereiding van solen en gelen §194 optische eigenschappen (Tyndall effect), ultrafiltratie §195 kataphorese §196 hydrophiele en hydrophobe colloïden §197 opname en afgifte van water §198 adsorptie bij colloïden
§199 germanium en verbindingen §200 voorkomen,bereiding, physische eigenschappen (allotropie) en chemische eigenschappen van tin §201 toepassingen van tin (legeringen) tinwaterstofverbindingen §202 tweewaardige tinverbindingen: tinchloruur, stannohydroxyde,, tinoxydule, tinsulfuur §203 vierwaardige verbindingen: tinchloride, tinboter, tinfluprride, tinoxyde, tinzuur en metatinzuur, stannaten, tinsulfide tinphosphuur §204 voorkomen, bereiding,physische en chemische eigenschappen van lood §205 oxyden van lood: loodoxyde, loodhydroxyde, menie, loodperoxyde, plumbaat §206 halogeen verbindingen van lood: loodchloride, loodjodide, loodtetrachloride §207 andere zouten: loodnitraat, loodsulfaat, plumbisulfaat, loodcarbonaat, loodwit, loodsulfide §208 overzicht van de koolstofgroep
§209 helium, neon, argon, krypton en xenon, radon §210 eigenschappen der edele gassen overzicht van de groep
§211 regel van Dulong en Petit §212 regel van Neumann §213 wet van Mitserlich §214 nauwkeurigheid van het atoomgewicht §215 het ideale gas en de wet van Boyle
§216 het atoommodel van Rutherford-Bohr §217 indeling van de elementen in groepen §218 de achtste groep §219 de zeven andere groepen §220 hoofd- en nevengroepen §221 ontdekking van nieuwe elementen §222 rangschikking volgens de physische eigenschappen atoomvolume §223 belang van het periodiek systeem der elementen §224 electronenbanen en electronenschillen
§225 voorkomen, bereiding van lithium lithiumverbindingen (lithiumnitride, lithium oxyde en hydroxyde, lithiumhydride, lithiumchloride, lithiumcarbonaat) §226 voorkomen, bereiding, physische eigenschappen van natrium §227 oxyden en hydroxyden van natrium §228 technische bereiding van natriumhydroxyde §229 zouten van natrium: keukenzout of chloornatrium, broomnatrium en joodnatrium, natriumhydride, natriumthiosulfaat, natriumsulfaat, natriumsulfide, natriumnitraat, natriumnitriet, natriumphosphaten §230 natrium carbonaat of soda en natriumbicarbonaat (procedé Solvay, procedé Leblanc), natriumsilicaat, natriumhypochloriet, natrium cyanide, natriumjodaat §231 voorkomen, bereiding en eigenschappen van kalium §232 zuurstofverbindingen van kalium: kaliumoxyde, kaliumperoxyde, kaliumhydroxyde §233 kaliumzouten: kaliumchloride, kaliumbromide, kaliumjodide, kaliumtrijodide, kaliumcyanide, kaliumchloraat, kaliumsulfaat, kaliummonosulfide, kaliumhydrosulfide, kaliumpolysulfide, kaliumnitraat, kaliumphosphaat, kaliumcarbonaat, kaliumsilicaat §234 rubidium en caesium §235 overzicht groep van de alkalimetalen §236 ammoniumzouten: ammoniumchloride, ammoniumsulfaat, ammoniumnitraat, ammoniumphosphaten, ammoniumcarbonaat, zwavelammonium
§237 verschil tussen kristallijn en amorf kristalbouw chemische binding §238 oplosbaarheid van stoffen §239 oplossingswarmte §240 opgeloste stof en oplosmiddel oplosbaarheidskrommen hydraten §241 oververzadigde oplossingen §242 acidimetrie, alkalimetrie en theorie der indicatoren §243 aequivalentiepunt en neutraalpunt §244 het begrip pH
§245 voorkomen, bereiding, physische en chemische eigenschappen van koper toepassingen en legeringen §246 eenwaardige koperverbindingen: koperoxydule, koperchloruur, koperjoduur, kopercyanuur, cuprosulfaat §247 tweewaardige koperverbindingen: koperoxyde, koperhydroxyde, koperchloride, koperbromide, kopersulfaat, kopernitraat, kopercarbonaat, Schweinfürter groen, kopersulfide, koperzouten en ammoniak §248 voorkomen, bereiding, physische en chemische eigenschappen van zilver §249 verbindingen van zilver: zilveroxyde en zilverperoxyde, zilverchloride, zilverbromide, kaliumzilvercyanide §250 lichtgevoeligheid van zilverzouten fotografie zilversulfaat, zilvernitraat, zilvernitriet §251 voorkomen, bereiding, physische en chemische eigenschappen van goud §252 essaieren van zilver en goud §253 verbindingen van goud: eenwaardige verbindingen (goudoxydule, goudchloruur), driewaardige verbindingen (goudchloride, goudoxyde, goudsulfide) §254 alchemie §255 overzicht van de groep
§256 voorkomen en bereiding van beryllium berylliumoxyde berylliumsulfaat en berylliumcarbonaat §257 voorkomen, bereiding en eigenschappen van magnesium magnesiumoxyde en magnesiumhydroxyde §258 zouten van magnesium: magnesiumchloride, magnesiumsulfaat, magnesium-ammonium-phosphaat, magnesiumcarbonaat, magnesia alba §259 voorkomen, bereiding en eigenschappen van calcium §260 oxyden en hydroxyden van calcium: calciumoxyde of ongebluste kalk, calciumhydroxyde of gebluste kalk, calciumsuperoxyde §261 zouten van calcium: chloorcalcium, calciumfluoride, calciumsulfaat of gips, calciumnitraat, calciumphosphaten, calciumcarbonaat hardheid van water §262 calciumsilicaat en glassoorten: natronglas, kaliglas, kristalglas, uviolglas §263 voorkomen en bereiding van strontium verbindingen van strontium §264 voorkomen, bereiding en eigenschappen van barium verbindingen van barium: bariumoxyde, bariumsuperoxyde, bariumchloride, bariumsulfaat, bariumcarbonaat overzicht van de groep der aardalkalimetalen
§265 definitie van spectroscopie: banden en lijnenspectra §266 de spectroscoop §267 spectra van hemellichamen §268 spectra en atomen §269 ontdekking van radioactieve elementen: radium §270 aard der radioactieve straling: alpha, bèta en gammastraling §271 radiumemanatie en ontdekking van radon §272 halveringsconstante van radioactieve elementen theorie van het radioactieve evenwicht van Boltwood §273 chemische werking der radioactieve stoffen de radiumstandaard §274 de isotopen regel van Fajans en Soddy §275 isotopen van niet-radioactieve elementen methode van Aston §276 isotopen en isobaren §277 bouw der atoomkernen §278 over het begrip element §279 de eenheid der materie
§280 voorkomen, physische en chemische eigenschappen van zink enkele zinkverbindingen: zinkoxyde, zinkhydroxyde, zinkchloride, zinksulfaat, zinksulfide §281 voorkomen en physische eigenschappen van cadmium enkele cadmiumverbindingen: cadmiumoxyde, cadmiumhydroxyde, cadmiumchloride, cadmiumsulfide, cadmiumsulfaat §282 voorkomen, bereiding, chemische en physische eigenschappen van kwikzilver eenwaardige kwikzilververbindingen: kwikoxydule, kwikchloruur of kalomel, kwikbromuur en kwikjoduur, mercuronitraat, structuur van het mercuro-ion §283 tweewaardige kwikzilververbindingen: kwikoxyde, kwikchloride of sublimaat, kwikjodide en reactief van Nesler, kwikcyanide §284 eigenschappen der mercurihalogeenverbindingen mercurinitraat, mercurisulfaat, kwiksulfide §285 overzicht van de groep
§286 wet van Nernst §287 EMK van een galvanisch element concentratiecel Daniell- en Westonelement §288 metaalelectroden - chemisch proces bij stroomdoorgang §289 normaalpotentialen §290 andere electroden §291 spanningsreeks voor anionen §292 gepolariseerde electroden en polarisatiestroom accumulatoren element van Leclanché §293 electrolyse en polarisatie
§294 voorkomen, bereiding en eigenschappen van borium boorwaterstof of boraan §295 halogeen verbindingen van boor: boorchloride, boorfluoride §296 zuurstofverbindingen van boor: boorzuuranhydride, boorzuur, metaboorzuur, tetraboorzuur toepassing bij solderen §297 voorkomen, bereiding, physische en chemische eigenschappen van aluminium §298 verbindingen van aluminium: aluminiumoxyde of alunaarde, aluminiumhydroxyde, aluminiumchloride, aluminiumsulfaat en aluinen §299 aluminiumsilicaat zeolithen permutieten ultramarijn §300 gallium en indium §301 voorkomen, bereiding en eigenschappen van thallium thallo- en thalliverbindingen §302 overzicht van de groep
§303 omschrijving van de zeldzame aarden §304 cerium, lanthanium en yttrium §305 titanium en zijn homologen: titanium, titaanzuur, zirkonium, hafnium, thorium §306 toepassingen van thorium- en ceriumoxyde §307 voorkomen, bereiding en eigenschappen van vanadium verbindingen van niobium en tantalium
§308 voorkomen, bereiding en eigenschappen van chromium tweewaardige verbindingen: chromiumchloruur, chromo-acetaat §309 driewaardige verbindingen: chroomoxyde, chroomchloride, chroomsulfaat, chroomaluin §310 zeswaardige chroomverbindingen: chroomzuuranhydride, natriumdichromaat en kaliumdichromaat, chromylchloride §311 voorkomen, bereiding en eigenschappen van molybdenium molybdeentrioxyde en molybdeenzuur §312 voorkomen, bereiding en eigenschappen van wolframium verbindingen van wolfram: wolframzuuranhydride, wolframzuur §313 voorkomen, bereiding en eigenschappen van uranium verbindingen van uranium: uraniumoxydule, uraanoxyde, uranylnitraat §314 overzicht van de groep
§315 voorkomen, bereiding en eigenschappen van manganium verbindingen van de mangano-reeks en mangani-reeks: mangaanoxydule, mangaansulfuur, mangaanoxyde, mangaanoxydule , mangaansuperoxyde of bruinsteen §316 mangaanzuur en overmangaanzuur kaliumpermanganaat rhenium en perrheniumzuur
§317 voorkomen van ijzer het hoogovenproces §318 ijzersoorten: ruw ijzer, staal (0,5 tot 1,6 % koolstof), smeedbaar ijzer (0 tot 0,5 % koolstof) technisch belang van het ijzer-koolstof systeem invloed van kleine hoeveelheden silicium, zwavel, phosphorus §319 technisch zuiveringsproces van ruw gietijzer: de Bessemerpeer chroomstaal nikkelstaal §320 bereiding en eigenschappen van chemisch zuiver ijzer §321 tweewaardige ijzerverbindingen: ijzeroxydule, ferrohydroxyde, ferrochloride, ferrochloride, ferrosulfaat en Mohrs zout, ferrocarbonaat §322 driewaardige ijzerverbindingen: ferrioxyde, ferrihydroxyde, ijzeroxydeoxydule, ijzerchloride, ferrisulfaat §323 ijzercyaanverbindingen: geel bloedloogzout, ferrocyaanwaterstofzuur, nitroprussiednatrium, roodbloedloogzout §324 voorkomen, bereiding en eigenschappen van kobalt tweewaardige verbindingen: kobaltchloruur, kobaltnitraat, kobaltsilicaat driewaardige verbindingen: kobaltoxydooxydule, kobaltoxyde §325 voorkomen, bereiding en eigenschappen van nikkel nikkelverbindingen: nikkelchloruur,, nikkelcarbonyl
§326 omschrijving van de platinametalen: lichte (tuthenium, rhodium, platina) en zware platinametalen (osmium, iridium, platina) §327 ruthenium, osmium, rhodium, iridium, palladium §328 platina bereiding en eigenschappen van platina platinaverbindingen §329 de metallieke toestand en de verbindingen der metalen onderling 330 metaal-ammoniakverbindingen: theorie van Werner §331 type verbindingen §332 isomerie-verschijnselen bij complexen §333 complexe zouten §334 overgang tussen hydraten en ammoniakcomplexen §335 hydraat-isomerie §336 stereo-isomerie bij complexen
Voor een uitvoerige biografie kan verwezen worden naar Snelders « De geschiedenis van de scheikunde in Nederland: Deel 2: De ontwikkeling van chemie en chemische technologie in de eerste helft van de twintigste eeuw » Delft University Press, Delft 1997. Dit laatste, zeer interessant boek is beschikbaar op DBNL:
(5) algemene inhoud van « Lehrbuch der anorganischen Chemie » (1984):
1. Grundlagen: 1.1 Element und Verbindung 1.2 Atom und Molekül 1.3 Vergleichender Überblick über die Elemente 1.4 Atom- und Molekülion 1.5 Der Atombau 1.6 Der Molekülbau 1.7 Die Molekülumwandlung 1.8 Der Wasserstoff und seine Verbindungen
2. Hauptgruppenelemente: 2.1 Repräsentative Elemente und vergleichende Übersicht 2.2 Grundlagen der Molekülchemie 2.3 Edelgase 2.4 Halogene 2.5 Chalkogene 2.6 Die Stickstoffgruppe 2.7 Die Kohlenstoffgruppe 2.8 Die Borgruppe 2.9 Die Erdalkalimetalle 2.10 Alkalimetalle
3. Nebengruppenelemente: 3.1 Repräsentative Elemente und vergleichende Übersicht 3.2 Grundlagen der Komplexchemie 3.3 Grundlagen der Festkörperchemie 3.4 Die Kupfergruppe 3.5 Die Zinkgruppe 3.6 Die Scandiumgruppe 3.7 Die Titangruppe 3.8 Die Vanadiumgruppe 3.9 Die Chromgruppe 3.10 Die Mangangruppe 3.11 die Eisengruppe 3.12 Die Cobaltgruppe 3.13 Die Nickelgruppe 3.14 Verbindungsklassen der Übergangsmetalle
4. Lanthanoide und Actinoide: 4.1 Grundlagen der Kernchemie 4.2 Die Lanthanoide 4.3 Die Actinoide
(Hoofdstuk 6 "Algemene of Klassieke Scheikunde voor bachelors")
§ 6.4 Anorganische Scheikunde met Zoël Eeckhaut
Introductie: Is beschrijvende scheikunde nuttige of noodzakelijk???.. Een Eeckhaut schreef hieromtrent het volgende:
- Het is niet altijd mogelijk alle gewenste nuttige gegevens over het chemisch gedrag van allerlei stoffen uit eenvoudige principes af te leiden. Deze laten niet toe alle feiten die wij kunnen vaststellen te voorzien en wellicht zal het experiment hierin nooit door de theorie kunnen verdrongen worden. Het is dan ook nodig onze kennis over het gedrag van allerlei stoffen en hun verbindingen te verrijken: hoe beter we hierover ingelicht zijn, hoe beter we de rol der scheikunde in allerlei natuurlijke en technische processen kunnen begrijpen. Dit is het doel der beschrijvende scheikunde.
De beschrijving ener bepaalde stof behandelt: a- de fysische eigenschappen b- haar voorkomen in de natuur c- de bereiding d- de chemische en biologische eigenschappen e- de voornaamste toepassingen
Met de opkomst van de Fundamentele of Moderne Chemie en voornamelijk met de hieruit voortvloeiende quantumchemie hebben sommige chemici gemeend dat de Beschrijvende Scheikunde in feite een overbodige discipline was geworden. De structuur alsmede de voornaamste eigenschappen van een molecule konden via de Schrödinger-vergelijking in principe berekend worden en dus was het onnodig het geheugen te belasten met overvloedig experimenteel feitenmateriaal. Een vriend chemicus, doctor in de scheikunde, betitelde deze beschrijvende scheikunde zelfs als "Middeleeuwse Scheikunde".
Scheikunde is en blijft echter hoe dan ook een zuiver experimentele wetenschap: niet de theorie beslist maar wél het experiment. Vele wetenschappers houden zich niet aan die regel.
Toen bvb een Fleischmann en Pons (1) in 1989 de zogenaamde "cold fusion" aankondigden werden ze versleten voor fantasten en (of) bedriegers en dit door instellingen als Princeton, MIT, Caltech en dito. Men ging uit van het gegeven dat kernfusie alleen mogelijk is bij hoge energie, zoals de theorie voorschreef. Achteraf is echter gebleken dat het fenomeen wel reëel is maar moeilijk controleerbaar en reproduceerbaar. De voorwaarden waarbij het fenomeen zich voordoet zijn nog altijd niet met voldoende nauwkeurigheid bekend.
Een ander markant voorbeeld was de synthese van diamant, onmogelijk geacht bij lage druk want zogezegd in tegenspraak met de tweede hoofdwet van de thermodynamica (2) ... Inmiddels is de synthese van diamant bij lage druk een betrouwbare techniek geworden in de electronica, waar op diamant gebaseerde onderdelen voordelen bieden t.o.v. de traditionele siliciumchips...
Eeckhaut's « Beschrijvende Anorganische Scheikunde » (syllabus B -218 pagina's) of een analoge leergang is nog steeds een onmisbaar instrument voor iedere chemicus, die naam waardig.
Ziehier nu een gedetailleerd overzicht van de inhoud van deze cursus, zoals ze gedoceerd werd in 1958-1959:
Hoofdstuk 1 « Waterstof, Zuurstof en hun verbindingen »
§1 waterstof: fysische eigenschappen, voorkomen, bereidingen, chemische eigenschappen, hydriden, de waterstofbrug, isotopen van waterstof, toepassingen §2 zuurstof: fysische eigenschappen; voorkomen, bereidingen, chemische eigenschappen, oxyden, neutralisatie van zuren en basen, naamvorming van zuren en zouten, toepassingen van zuurstofgas §2bis ozon: fysische eigenschappen, voorkomen, §3 zuurstof-waterstofverbindingen 3.1 water: fysische eigenschappen, voorkomen, bereiding, chemische eigenschappen (thermische dissociatie, electrolytische dissociatie), water als oplosmiddel, hydraten en kristalwater §3bis waterstofperoxyde: fysische eigenschappen, chemische eigenschappen, toepassingen
Hoofdstuk 2 « Halogeengroep (VIIB) »
- introductie: algemene kenmerken van de halogenen
§1 de enkelvoudige stoffen 1.1 fluor: voorkomen, bereiding, eigenschappen 1.2 chloor: voorkomen, bereiding, eigenschappen, toepassingen 1.3 broom: voorkomen, bereidingen, eigenschappen en toepassingen 1.4 jodium: bereiding, eigenschappen, toepassingen §2 waterstof-halogeen verbindingen: 2.1 fluorwaterstof: bereiding, eigenschappen (fluorcomplexen), toepassingen 2.2 chloorwaterstof: bereiding, eigenschappen, toepassingen 2.3 broomwaterstof: eigenschappen en toepassingen 2.4 joodwaterstof: eigenschappen en toepassingen §3 oxyden en oxyzuren van halogenen: inleiding: oxydatiegraden van de halogenen 3.1 oxyden en oxyzuren van chloor: dichloormonoxyde, onderchlorigzuur (bereiding, eigenschappen en toepassingen), monochloordioxyde of chloorpentoxyde (bereiding, eigenschappen), chlorigzuur en zouten (bereiding, eigenschappen), chloorzuur en chloraten (bereiding, eigenschappen, chloorheptoxyde, perchloorzuur en perchloraten, stufenregel van Ostwald 3.2 oxyzuren van broom 3.3 oxyden en oxyzuren van jodium: onderjodigzuur, joodzuur en jodaten, perjoodzuur en perjodaten 3.4 interhalogeenverbindingen
Hoofdstuk 3 « Zuurstofgroep (VIB) »
- introductie: algemene kenmerken van de chalcogenen
§1 zwavel: voorkomen, fysische eigenschappen (allotropie), bereiding, chemische eigenschappen, toepassingen §2 zwavelwaterstof, polyzwavelwaterstof, sulfiden en polysulfiden: voorkomen, chemische eigenschappen (vorming van hydrosulfiden, sulfozuren, sulfozouten, klassieke H2S methode), toepassingen (van polyzwavelwaterstof en polysulfiden) §3 zuurstofverbindingen van zwavel: overzicht der verbindingen, 3.1 zwaveldioxyde of zwaveligzuuranhydride, sulfieten: bereiding, chemische eigenschappen (omzetting tot zwavelzuuranhydride), toepassingen 3.2 zwaveligzuur: bereiding, eigenschappen (sulfieten en bisulfieten, reducerende eigenschappen), toepassingen 3.3 zwavelzuurtrioxyde of zwavelzuuranhydride: fysische eigenschappen, bereiding, chemische eigenschappen (verbindingen tussen water en zwaveltrioxyde, pyrozwavelzuur) 3.4 zwavelzuur en sulfaten: voorkomen, bereiding (methode der loden kamer, methode van Grey), fysische eigenschappen, chemische eigenschappen (verkoling, zure eigenschappen, onoplosbare sulfaten, oxyderende eigenschappen kjeldahl destructie-), toepassingen, rokend zwavelzuur 3.5 peroxyzwavelzuur, polythionzuren, thiozwavelzuur en thiosulfaat: overzicht, chemische eigenschappen (jodometrie, jodimetrie) 3.6 zwavelhaloïden en oxyhaloïden: sulfonylchloride of chloorsulfonzuur, sulfurylchloride §4 selenium en tellurium: voorkomen, fysische eigenschappen, chemische eigenschappen, selenieten en selenaten
Hoofdstuk 4 « Stikstofgroep (VB) »
- introductie: algemene kenmerken van de stikstofgroep
A- De Elementen:
§1 stikstof: voorkomen, bereiding, chemische eigenschappen, toepassingen §2 phosphor: voorkomen, fysische eigenschappen (allotropie), bereiding (methode van Coignet), chemische eigenschappen van witte phosphor (methode van Mitscherlich), toepassingen §3 arsenicum of arseen: voorkomen, fysische eigenschappen (allotropie), bereiding, chemische eigenschappen, toepassingen §4 antimoon of stibium: voorkomen, fysische eigenschappen (allotropie), bereiding, chemische eigenschappen, toepassingen §5 bismuth: voorkomen, bereiding, fysische en chemische eigenschappen, toepassingen
B- De Waterstofverbindingen of hydriden:
§1 waterstofverbindingen van stikstof: 1.1 ammoniak: fysische eigenschappen, voorkomen, bereiding (Haber-Bosch procedé), chemische eigenschappen (analogie tussen water en ammoniak, Nesslers reagens), toepassingen 1.2 hydrazine, hydroxylamine en stikstofwaterstofzuur of azo-mide §2 waterstofverbindingen van phosphor: phosphine en diphosphine: fysische eigenschappen, bereiding, chemische eigenschappen §3 waterstofverbindingen van arseen -arseenwaterstof of arsine- : fysische eigenschappen, bereiding, chemische eigenschappen (aantonen van arseen: methode van Marsh, methode van Gutzeit, methode van Mayençon-Bergeret) §4 waterstofverbindingen van bismuth bismuthwaterstof-: fysische en chemische eigenschappen
C- Oxyden en Zuurstofverbindingen:
§1 zuurstofverbindingen van stikstof: 1.1 distikstofoxyde of azo-oxyde: fysische eigenschappen, bereiding, chemische eigenschappen 1.2 stikstofoxyde: voorkomen, bereiding, chemische eigenschappen(nitrosocomplexen) 1.3 distikstoftrioxyde of salpeterigzuuranhydride en salpeterig zuur en nitrieten: fysische eigenschappen, bereiding, chemische eigenschappen 1.4 stikstofperoxyde of distikstoftetraoxyde: fysische eigenschappen, chemische eigenschappen 1.5 distikstofpentoxyde of salpeterzuuranhydride en salpeterzuur en nitraten: fysische eigenschappen, voorkomen, bereiding (Ostwald procedé, Birkeland Eyde procedé), chemische eigenschappen (koningswater, aantonen van nitraten: ringreactie) 1.6 de kringloop van stikstof §2 zuurstofverbindingen van phosphor: 2.1 phosphortrioxyde of phosphorigzuuranhydride en phosphorigzuur en phosphieten, hypophosphorigzuur en hypophosphieten: fysische eigenschappen, bereiding, chemische eigenschappen (reagens van Bougault) 2.2 phosphorpentoxyde of phosphorzuuranhydride en phosphorzuur en phosphaten: fysische eigenschappen, voorkomen, bereiding, chemische eigenschappen, toepassingen 2.3 polyphospohorzuren en onderphosphorzuur: eigenschappen §3 zuurstofverbindingen van arseen: 3.1 arseentrioxyde of arsenigzuuranhydride: voorkomen, bereiding, fysische en chemische eigenschappen (Bettendorf reagens, Bougaultreagens), toepassingen 3.2 arseenpentoxyde of arseenzuuranhydride, arseenzuur en arseniaten: bereiding, eigenschappen, toepassingen §4 zuurstofverbindingen van antimoon: 4.1 antimoontrioxyde, antimonylzouten en antimonieten: eigenschappen (amfoteer oxyde), toepassingen 4.2 antimoonpentoxyde, antimoonzuur en antimoniaten: bereiding, eigenschappen §5 zuurstofverbindingen van bismuth: 5.1 bismuthtrioxyde: bereiding, eigenschappen (basisch oxyde, basische zouten of oxyzouten) 5.2 bismuthpentoxyde en bismuthaten: bereiding, chemische eigenschappen
D- Verbindingen met halogenen, zwavel en andere elementen:
§1 verbindingen met halogenen: bestendigheid en eigenschappen van NCl3, PCl3, AsCl3 , SbCl3 en SbCl5 §2 verbindingen met zwavel: voorkomen, bereiding en eigenschappen van P4S3 en P4S7, As4S4 (realgar) en As2S3 (auripigment), As2S3 (arseentrisulfide) en As2S5 (arseenpentasulfide), Sb2S3 (stibien) en Sb2S5 (goudzwavel), Bi2S3 §3 andere verbindingen: cyaanwaterstof of blauwzuur, cyaanzuur en isocyaanzuur, cyanaten en isocyanaten, rhodaanzuur
Hoofdstuk 5 « Koolstofgroep (IVB) »
- introductie: algemene kenmerken van de koolstofgroep
A- Koolstof en verbindingen
§1 het element koolstof: voorkomen, allotrope vormen (diamant, grafiet, amorfe koolstof, steenkool en turf, retortenkool) chemische eigenschappen §2 verbindingen van koolstof: 2.1 verbindingen met metalen en halfmetalen (carbiden): siliciumcarbide, ijzercarbide en calciumcarbide 2.2 verbindingen met zwavel: koolstofdisulfide 2.3 verbindingen met stikstof: dicyaan, cyaanwaterstof en cyaniden, cyaanzuur en cyanaten 2.4 verbindingen met zuurstof: koolstofmonoxyde (voorkomen, bereiding, chemische eigenschappen, toepassingen) koolstof dioxyde of koolzuurgas (fysische eigenschappen, voorkomen, bereiding, chemische eigenschappen), bicarbonaten en carbonaten (chemische eigenschappen), toepassingen §3 de kringloop van koolstof §4 over de vlam
B- Silicium en verbindingen
§1 het element silicium: voorkomen, fysische eigenschappen, chemische eigenschappen §2 verbindingen van silicium: 2.1 verbindingen met metalen (siliciden) 2.2 verbindingen met waterstof (silanen) 2.3 verbindingen met halogenen: trimethylchloorsilaan, siliciumtetrachloride, siliciumtetrafluoride, fluosilicaten 2.4 verbindingen met zuurstof: siliciumoxyde of kielzuuranhydride : fysische eigenschappen en polymorfie (kwarts, didymiet, cristobaliet) en allotropie (bergkristal, amorf siliciumoxyde), chemische eigenschappen ; kiezelzuur en silicaten: bereiding, toepassingen §2 de silicaatstructuur: orthosilicaten, metasilicaten, polysilicaten §3 glas en cement: bereiding, eigenschappen toepassingen §4 silikonen: definitie, bereiding, toepassingen
C- Germanium en verbindingen
§1 het element germanium: voorkomen, bereiding en fysische eigenschappen, toepassingen (gelijkrichters) §2 verbindingen met germanium: germanaten
D- Tin en verbindingen
§1 het element tin: voorkomen, fysische eigenschappen (allotropie), bereiding, chemische eigenschappen, toepassingen (legeringen: brons, soleermateriaal, brittaniametaal) §2 verbindingen van tin 2.1 stanno-verbindingen: stannochloride en stannohydroxyde (bereiding, eigenschappen) 2.2 stanniverbindingen: stanni-oxyde, stanni-chloride, stanni-sulfide (bereiding, chemische eigenschappen)
E- Lood en verbindingen
§1 het element lood: voorkomen, bereiding, chemische eigenschappen, toepassingen §2 verbindingen van lood 2.1 plumbo-verbindingen: lood-oxyde en loodhydroxyde, plumbieten, loodhalogeniden, loodsulfaat, loodcarbonaat, loodnitraat en loodacetaat: bereiding, eigenschappen 2.2 plumbi-verbindingen: looddioxyde, loodmenie, loodtetrachloride: bereiding, eigenschappen
Hoofdstuk 6 « Boorgroep (IIIB) »
- introductie: algemene kenmerken van de boorgroep
A- Boor en zijn verbindingen
§1 het element boor: fysische eigenschappen, voorkomen, bereiding, chemische eigenschappen §2 boorverbindingen boortrioxyde en boorzuur fysische eigenschappen, bereiding, chemische eigenschappen (boraxparel, perboraten)
B- Aluminium en verbindingen
§1 het element aluminium: fysische eigenschappen, voorkomen, bereiding, chemische eigenschappen, toepassingen (legeringen) §2 aluminiumverbindingen: aluminiumoxyde en aluminiumhydroxyde: bereiding, chemische eigenschappen ; aluminiumsulfaat (aluin), aluminiumchloride, aluminiumsilicaten: bereiding, eigenschappen, toepassingen
C- Gallium, Indium en Thallium
Introductie tot de metalen:
§1 algemene eigenschappen der metalen §2 de metallurgie der metalen §3 bereiden van metaalverbindingen (oxyden, zouten)
§1 voorkomen: bariumsulfaat (zwaarspaath of barytine), bariumcarbonaat (witheriet) §2 bariumoxyde en bariumhydroxyde: bereiding, chemische eigenschappen §3 bariumsulfaat: chemische eigenschappen, toepassingen §4 bariumnitraat: bereiding, toepassingen §5 het aantonen van bariumverbindingen: de sulfaat-reactie (scheiding BaSO4 - PbSO4)
F- Radiumverbindingen
Introductie tot de overgangselementen (groepen IIIA tot VIIA)
§1 algemene omschrijving van de subgroepen §2 electronenconfiguratie en eigenschappen der overgangselementen
Hoofdstuk 9 « Scandiumsubgroep (IIIA) »
§1 omschrijving van de scandiumsubgroep (lanthaniden en actiniden) §2 scandium en scandiumverbindingen: voorkomen, fysische en chemische eigenschappen §3 yttrium en yttriumverbindingen: voorkomen, chemische eigenschappen §4 lanthaan en de lanthaniden (Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm): scheidingsmethoden, toepassingen §5 actinium en de actiniden (Th, Pa, U, Np, Pu, Am, Cm, Bk, Cf, Es, Fm, Md): thorium en uranium
Hoofdstuk 10 « Titaansubgroep (IVA) »
§1 omschrijving van de titaansubgroep §2 titanium: 2.1 voorkomen, bereiding, fysische eigenschappen van titaan 2.2 titaanverbindingen: titaanoxyde, titanaten, titanylzouten: toepassingen §3 zirkonium en hafnium: 3.1 voorkomen, bereiding 3.2 zirkoniumsulfaat, zirkoonaarde, hafniumoxyde (hafnia), zirkoniumcarbide en zirkoniumsilicide: bereing, toepassingen
Hoofdstuk 11 « Vanadiumsubgroep (VA) »
§1 omschrijving van de vanadiumsubgroep §2 het element vanadium: voorkomen, bereiding, toepassingen §3 vanadiumverbindingen: de vanadiumoxyden, vanadaten en vanadylzouten §4 de elementen niobium en tantaal: voorkomen, bereiding, toepassingen §5 niobium en tantaalverbindingen: de oxyden, niobaten en tantalaten, toepassingen
Hoofdstuk 12 « Chroomsubgroep (VIA) »
§1 omschrijving van de chroomsubgroep §2 het element chroom: fysische eigenschappen, voorkomen (ferrochromiet), bereiding (aluminothermie), chemische eigenschappen, toepassingen §3 chroomverbindingen 3.1 chroom (II) verbindingen: algemene kenmerken ; chroom (II) sulfaat 3.2 chroom (III) verbindingen: algemene kenmerken ; chroomoxyde en chroomhydroxyde: bereiding, eigenschappen ; chroomaluin: bereiding, toepassingen ; chroomtrioxyde, chromaten en dichromaten: bereiding, chemische eigenschappen, toepassingen §4 het aantonen van chroomverbindingen §5 het element molybdeen: voorkomen (molybdeniet), bereiding, fysische eigenschappen, toepassingen §6 de molybdeenverbindingen: molybdeen-trioxyde en molybdaten: bereiding, eigenschappen §7 het element wolfram of tungsteen: voorkomen (scheeliet), bereiding, fysische eigenschappen, toepassingen §8 de wolframverbindingen: wolframoxyde en wolframaten ; wolframcarbide
Hoofdstuk 13 « Mangaansubgroep (VIIA) »
§1 omschrijving van de mangaansubgroep (Mn, Te, Re) §2 het element mangaan: fysische eigenschappen, voorkomen (bruinsteen, hausmanniet, manganiet), bereiding, chemische eigenschappen, toepassingen §3 de mangaanverbindingen: 3.1 mangaan (II) verbindingen: algemene kenmerken ; mangano-chloride ; mangano-sulfide 3.2 mangaan (III) verbindingen: algemene kenmerken (onbestendig) 3.3 mangaan (IV) verbindingen: mangaandioxyde en manganieten: chemische eigenschappen en toepassingen 3.4 mangaan (VI) verbindingen: -manganaten- bereiding, chemische eigenschappen (stabiliteit) 3.5 mangaan (VII) verbindingen permanganaten, mangaanheptoxyde- : bereiding, chemische eigenschappen (oxydans in zuur midden, in neutraal midden, in alkalisch midden) §4 technetium en rhenium: voorkomen (tecnnetium: kunstmatig element ; rhenium in molybdeniet, columbiet en pyrolusiet), bereiding, chemische eigenschappen
Hoofdstuk 14 « Groep der Overgangselementen (VIII) »
Introductie tot de overgangselementen (Groep VIII): de triaden
A- IJzertriade (Fe, Co, Ni)
§1 het element ijzer: fysische eigenschappen (allotrope vormen), bereiding van zuiver ijzer, bereiding van technisch ijzer (het hoogovenproces), chemische eigenschappen, toepassingen §2 de ijzerverbindingen: 2.1 ferro-verbindingen: algemene kenmerken van het ferro-ion ; ferro-oxyde en ferro-hydroxyde: bereiding, chemische eigenschappen ; ferrosulfaat: bereiding, chemische eigenschappen (Mohrs zout), toepassingen ; ferrocarbonaat: voorkomen, chemische eigenschappen ; ferrosulfide: bereiding 2.2 ferri-verbindingen: algemene kenmerken van het ferri-ion ; ferri-oxyde of ijzersesquioxyde: voorkomen (hematiet), bereiding, toepassingen ; ferri-hydroxyde: bereiding, eigenschappen, toepassingen ; ferri-chloride: bereiding, fysische en chemische eigenschappen 2.3 complexe verbindingen: kaliumferrocyanide (geel bloedloogzout): bereiding, chemische eigenschappen (Berlijns blauw) ; kaliumferricyanide: bereiding, chemische eigenschappen (Turnbullblauw), toepassing (blauwafdrukken) §3 het element cobalt: voorkomen, chemische eigenschappen §4 cobaltverbindingen: 4.1 cobalto-verbindingen: algemene kenmerken (kleur en stabiliteit) ; cobaltochloride: bereiding eigenschappen 4.2 cobaltiverbindingen : algemene kenmerken, chemische stabiliteit ; kaliumcobaltinitriet 4.3 toepassingen: Thenards blauw, Rinmansgroen §5 het element nikkel: fysische eigenschappen (allotropie), voorkomen (nikkelkies, garnieriet), bereiding (Mondnikkel), chemische eigenschappen, toepassingen (nikkeleren, nikkelcatalysator, chroomnikkelstaal) §6 nikkelverbindingen: 6.1 nikkel (II) verbindingen: eigenschappen van het Ni++ ion (complexen met H2O, met NH4+, met CN- ) 6.2 Ni3+ en Ni4+ verbindingen: bereiding, toepassingen (Edison-batterij) §7 het aantonen van nikkelverbindingen: dimethylglyoxime-reactie
B- Palladiumtriade (Ru, Rh, Pd)
§1 algemene kenmerken van de palladiumgroep §2 het element ruthenium en zijn verbindingen: -rutheniumtetraoxyde- bereiding, eigenschappen, toepassingen §3 het element rhodium en zijn verbindingen: -kaliumrhodiumsulfaat- bereiding, eigenschappen §4 het element palladium en zijn verbindingen: bereiding van zuiver palladium, fysische eigenschappen (adsorptievermogen voor waterstof), chemische eigenschappen van palladiumverbindingen, toepassingen §5 aantonen van palladium: dimethylglyoxime-reactie
C- Platinatriade (Os, Ir, Pt)
§1 algemene kenmerken van de platinagroep §2 het element osmium en zijn verbindingen: bereiding van zuiver Os-metaal en van OsO4, toepassingen §3 het element iridium en zijn verbindingen: bereiding van zuiver iridium, toepassingen §4 het element platina en zijn verbindingen: 4.1 het element platina: fysische eigenschappen, voorkomen, bereiding, chemische eigenschappen, toepassingen 4.2 platinaverbindingen Pd++ en Pd4+ -hexachloroplatinazuur- chemische eigenschappen , toepassingen (Pt-zwart, aantonen van kalium met hexachloroplatinazuur)
Hoofdstuk 15 « Kopergroep (IB) (Cu, Ag, Au) »
§1 algemene kenmerken van de kopergroep §2 het element koper: fysische eigenschappen, voorkomen (chalcopyriet, cupriet, malachiet), bereiding en electrolytische zuivering, chemische eigenschappen, toepassingen (legeringen: geel koper, brons, aluminiumbrons, monel metaal) §3 koperverbindingen Cu+ (cupro-) en Cu++ (cupri) 3.1 cuproverbindingen: cupro-oxyde, cuprochloride, cupro-bromide encupro-jodide, cuprocyanide, cuprorhodanide, cuprosulfide: bereiding, chemische eigenschappen 3.2 cupri-vrbindingen: cupri-oxyde en cuprihydroxyde, cupri- chloride, cuprisuffaat, cuprisulfide: bereiding, eigenschappen, toepassingen §4 het element zilver: fysische eigenschappen, voorkomen (gedegen zilver, argentiet), bereiding en electrolytische zuivering, chemische eigenschappen §5 zilververbindingen: zilveroxyde, zilvernitraat, zilverhalogeniden: bereiding, chemische eigenschappen, toepassingen (het fotografisch proces) §6 het element goud: fysische eigenschappen, voorkomen (in gedegen toestand pepieten), bereiding en aanzuivering, chemische eigenschappen
Hoofdstuk 16 « Zinkgroep (IIB) (Zn, Cd, Hg) »
§1 algemene kenmerken van de zinkgroep §2 het element zink: fysische eigenschappen, voorkomen (zinkblende, zinkspaath, galmei), bereiding en electrolytische zuivering, chemische eigenschappen, toepassingen §3 zinkverbindingen: zinkoxyde en zinkhydroxyde, zinksulfaat, zinkchloride, zinksulfide: bereiding, chemische eigenschappen §4 het element cadmium en zijn verbindingen: voorkomen (cadmiet), fysische eigenschappen van het metaal, chemische eigenschappen, toepassingen §5 het element kwikzilver: fysische eigenschappen, voorkomen (cinnaber), bereiding en zuivering, toepassingen (amalgamen) §6 kwikverbindingen Hg22+ (mercuro) en Hg2+ (mercuri) 6.1 mercuro-verbindingen: mercurochloride (calomel), mercurojodide, mercuronitraat : bereiding, chemische eigenschappen 6.2 mercuri-verbindingen: mercuri-oxyde, mercurinitraat, mercuri-chloride (sublimaat), mercuri-jodide, mercurisulfide, mercurifulminaat: bereiding, chemische eigenschappen
Hoofdstuk 17 « Edelgassen (0) »
§1 historiek en betekenis van de spectroscopie §2 algemene kenmerken en eigenschappen §3 het element helium: voorkomen, toepassingen §4 het element neon: voorkomen, toepassingen §5 het element argon: voorkomen, toepassingen §6 de elementen krypton en xenon: voorkomen en toepassingen §7 het element argon: voorkomen en toepassingen
- bespreking van Zoël Eeckhaut's "Anorganische Scheikunde"
De cursus "Beschrijvende Anorganische Scheikunde" omsloot een compleet overzicht (bereiding, eigenschappen, toepassingen) van de anorganische verbindingen, gerangschikt volgens het Periodiek Systeem. Het was een uitbouw in de lengte en de breedte van "Claes en Delaruelle", een boek dat ik in de Cadettenschool gebruikt had. Meer nog ik was dermate onder de indruk van deze cursus, dat ik besloot deze te resumeren in twee notaboekjes, die ik regelmatig inkeek : een mnemotechnische trucje overgehouden van mijn verblijf in de Cadettenschool. Deze notaboekjes bezit ik nog steeds en hebben mij vele diensten bewezen, wanneer een falend geheugen mij in de steek liet.
(wordt voortgezet)
---------------------------------------- (1) zie bvb lezingen gehouden door Edmund Storms, die gedurende jaren verbonden was aan de National Los Alamos Laboratories:
«(Hoofdstuk 6 "Algemene of Klassieke Scheikunde voor bachelors")
§ 6.3 Theoretische Scheikunde met Kiréev's - Chimie Physique-
Cursusnotas of syllabi zijn geen leerboeken maar wel condensaten van leerboeken. Men heeft immers het schema: standaardwerk (Traité) → leerboek (Précis) → syllabus. Een syllabus is slechts een samenvatting van een leerboek en het is dus niet verwonderlijk dat vele studenten behoefte hebben aan een leerboek dat de onderwerpen meer uitvoerig behandelt.
Voor enkele moeilijke onderwerpen van het theoretisch gedeelte van Eeckhaut's cursus (bvb kinetische gastheorie, tweede hoofdwet der thermodynamica), had ik mij in 1959 nog kunnen behelpen met Rutgers' « Physische Scheikunde » (zie cursiefje §9.2 "Physische Scheikunde met Rutgers" in dit blog). Het tweede deel van dit werk was echter gebaseerd op de golfmechanica van Schrödinger, en deze materie is niet geschikt voor beginnende bachelors.
De voorwaarden om in aanmerking te kunnen komen waren immers: leerboek voor beginnende bachelors, geschikt voor toekomstige wetenschappers inclusief scheikundige ingenieurs en van redelijke omvang (2 à 3 x de omvang van de overeenstemmende cursusnotas).
Een belangrijke voorwaarde was ook dat alleen de klassieke natuurkunde (het atoommodel van Bohr-Rutherford) en niet de quantummechanica van Schrödinger (het quantum-mechanisch atoommodel) als theoretische grondslag van de spectroscopische en chemische verschijnselen mocht gebruikt worden. Het quantummechanisch atoommodel is erg belangrijk voor het begrijpen van de chemische binding. Maar deze materie is alleen begrijpelijk na een leergang quantummechanica. (cf. Linus Paulings « General Chemistry » en « The Nature of the Chemical Bond » -zie blog IV onder het hoofdstuk « Fundamentele Scheikunde »-).
Eerst maar in 1975 (!) zal ik een monografie ontdekken, die eventueel als basisleerboek had kunnen fungeren voor de leergang van Zoël Eeckhaut. Het was:
- « Cours de Chimie Physique » (V. Kiréev MIR 2ème édition revue -1975- 636 pages)
Deze monografie behandelde de onderwerpen meestal in een historische context, wat dit boek zeer leesbaar en erg aantrekkelijk maakte.
Vraagstukken kwamen echter niet in het boek voor en vormden nochtans een cruciaal onderdeel voor het examen. Een bij Schaum Outlines verschenen monografie bood hier uitkomst:
- « College Chemistry -fifth edition- » (J.L. Rosenberg Schaum SI (metric edition) -1972- 248 pages)
I- Kiréevs « Cours de Chimie Physique »
Ziehier nu vooreerst een gedetailleerd overzicht van de inhoud (de paragrafen aan geduid met * kunnen bij een eerste lezing weggelaten worden):
- Introduction
§1 Naissance de la chimie physique Mikhaïl Lomonossov §2 Evolution de la chimie physique §3 Objet et importance de la chimie physique
Chapitre 1 « Structure de latome »
§4 introduction §5 modèle nucléaire datome §6 atome dhydrogène §7* théorie quantique de latome dhydrogène §8 énergie de liaison des électrons dans les atomes couches électroniques §9* théorie quantique des atomes §10 structure des atomes et classification périodique des éléments de Mendeleïev §11* ondes et corpuscules §12 mouvement de lélectron dans latome §13 isotopie §14 isotopes de lhydrogène §15 isotopes radioactifs §16 constitution des noyaux atomiques et leur énergie de formation
Chapitre 2 « Structure des molécules et Nature de la liaison chimique »
§17 introduction §18 formation de la liaison chimique §19 liaison ionique §20 liaison covalente §21* les influences mutuelles des atomes §22* liaisons dirigées §23 polarisation §24 moment dipolaire et structure polaire des molécules §25 lion hydrogène et la liaison hydrogène §26 chaleur de formation atomique et énergie de liaison §27* lattraction mutuelle des atomes
Chapitre 3 « Les gaz »
§28 introduction les états dagrégation des substances §29 nature de létat gazeux gaz parfaits et gaz réels §30 équation détat des gaz parfaits §31 calcul des propriétés des gaz parfaits §32 pressions partielles dans les mélanges des gaz parfaits §33 théorie cinétique des gaz §34 vitesses des molécules dans les gaz §35 capacité calorifique des gaz §36 gaz réels §37 la liquéfaction des gaz §38 équation détat des gaz réels §39 équation détat réduite et états correspondants §40 propriétés des gaz très raréfiés §41 propriétés des gaz sous des pressions élevées
Chapitre 4 « Les cristaux et les corps solides amorphes »
§42 introduction §43 quelques renseignements élémentaires sur létat cristallin §44 structure interne des cristaux §45 nature des liaisons dans les cristaux §46 principe des assemblages compacts §47 les cristaux ionique §48 cristaux à liaison covalente §49* les silicates §50 les métaux §51 les alliages §52 les cristaux moléculaires la glace §53 les hydrates cristallisés des sels §54 les cristaux réels §55* les semi-conducteurs §56 températures et chaleurs de fusion des cristaux §57 capacité calorifique des cristaux §58* létat vitreux §59 les composés macromoléculaires les matières plastiques
Chapitre 5 « Les liquides »
§60 létat liquide §61 densité des liquides §62 pression de vapeur saturée des liquides §63 chaleur de vaporisation des liquides §64* viscosité des liquides
Chapitre 6 « Le premier principe de la thermodynamique »
§65 objet de la thermodynamique chimique §66 grandeurs et concepts fondamentaux §67 le travail de détente des gaz parfaits §68 le premier principe de la thermodynamique §69 la loi de Hess §70 détermination expérimentale des effets thermiques §71 calcul des effets thermiques des réactions chimiques §72 influence de la température sur leffet thermique §73 énergie interne et enthalpie
Chapitre 7 « Le deuxième principe de la thermodynamique »
§74 signification et importance du deuxième principe de la thermodynamique §75 possibilité et sens des processus spontanés §76 nature statistique du deuxième principe de la thermodynamique §77 différentes formulations du deuxième principe de la thermodynamique §78 entropie §79 les processus irréversibles §80 relations dans le cas général §81* entropie et probabilité thermodynamique dun système §82 les fonctions caractéristiques et les potentiels thermodynamiques §83 équilibre §84 quelques nouvelles notions et relations §85 application du deuxième principe à la théorie des gaz parfaits §86 les notions fondamentales de la thermodynamique des gaz réels §87 influence des modifications des conditions extérieures sur les équilibres
Chapitre 8 « Equilibres chimiques et équilibres de phase »
§88 les conditions générales des équilibres de phase §89 la règle des phases §90 les systèmes à un composant §91 relations déquilibre dans les transitions de phase §92* le potentiel chimique §93 loi daction de masse constantes déquilibre §94 équation de lisotherme dune réaction chimique §95 laffinité chimique §96 équations de lisobare et de lisochore dune réaction chimique §97 équilibres chimiques dans les réactions hétérogènes §98 théorème de Nernst §99 les entropies absolues §100 calcul des équilibres chimiques énergie de Gibbs de formation des composés chimiques §101 calcul indirect de la variation de lénergie de Gibbs et de la constante déquilibre §102 les méthodes de détermination expérimentale de la variation de lénergie de Gibbs §103 calcul des variations de lentropie dans une réaction §104 variation de la constante déquilibre avec la température §105 détermination des équilibres chimiques à partir des entropies standard et des chaleurs de formation des composants de la réaction §106* calcul des fonctions thermodynamiques par les méthodes comparatives
Chapitre 9 « Les solutions »
§107 introduction procédés de définition de la composition dune solution §108 les solutions liquides §109 les solutions diluées abaissement de la pression de vapeur saturée du solvant §110 température de cristallisation des solutions diluées §111 température débullition des solutions diluées §112 la pression osmotique dans les solutions diluées §113 détermination de la masse moléculaire dune substance dissoute §114 les solutions concentrées §115 pression de vapeur saturée dans les systèmes simples (idéaux) §117 lactivité et le coefficient dactivité §118 composition de la vapeur des solutions §119 température débullition des solutions §120* distillation des mélanges binaires §121* règle du levier §122* la rectification §123* pression de vapeur saturée dans les systèmes à solubilité réciproque limitée des composants §124 solutions de gaz dans les liquides
Chapitre 10 « Les équilibres de phase dans les systèmes condensés »
§125 introduction §126 solubilité réciproque des liquides §127 addition dun troisième composant à un système liquide à deux couches loi de de la distribution §128* représentation graphique de la composition des systèmes ternaires §129* les équilibres isothermiques dans les systèmes liquides ternaires §130 extraction dune substance dissoute §131 la formation de cristaux à partir de solutions diagrammes déquilibre des systèmes simples à point eutectique §132 systèmes dont les composants forment des combinaisons entre eux §133 systèmes dont les composants forment des cristaux mixtes (solutions solides) en toute proportion §134* les systèmes complexes le système CaO SiO2 §135* les systèmes ternaires §136 lanalyse thermique
Chapitre 11 « Les phénomènes de surface »
§137 introduction §138 la tension superficielle §139* thermodynamique des phénomènes de surface dans les systèmes à composant unique §140* influence des variations de surface sur les équilibres chimiques §141* pression de vapeur saturée au-dessus des gouttes très petites §142* influence du degré de dispersion sur la solubilité §143* états métastables et apparition de nouvelles phases §144 propriétés superficielles des solutions §145 adsorption à la surface des liquides §146 les isothermes dadsorption la condensation capillaire §147 ladsorption à partir des solutions §148 influence de la température et de la nature du gaz sur ladsorption §149 nature des phénomènes dadsorption léchange ionique §150 lanalyse chromatographique §151 les applications de ladsorption §152 les pellicules superficielles des solides
Chapitre 12 « Les solutions délectrolytes »
§153 introduction §154 théorie de la dissociation électrolytique §155 lionisation des électrolytes pendant la dissolution les causes de la dissociation électrolytique §156 lhydratation et la solvatation des ions en solution §157 électrolytes forts et électrolytes faibles propriétés des solutions délectrolytes faibles §158 les électrolytes forts §159 propriétés thermodynamiques des solutions délectrolytes §160 propriétés chimiques des solutions délectrolytes §161* le produit de solubilité §162 la dissociation électrolytique de leau concentration des ions hydrogène §163 les solutions tampons §164 vitesse dions nombres de transport §165 la conductibilité électrique des solutions la conductibilité spécifique §166 la conductibilité électrique équivalente §167* conductibilité des électrolytes forts §168 conductibilité des électrolytes faibles §169* applications des déterminations conductométriques
Chapitre 13 « Les processus délectrodes et les forces électromotrices »
§170 introduction §171 les forces électromotrices §172 piles réversibles et irréversibles §173 les potentiels délectrode et les f.é.m. des éléments galvaniques §174 lélectrode à hydrogène §175* lélectrode au calomel §176* mesure des forces électromotrices élément étalon §177 piles de concentration et potentiels de diffusion §178 électrodes et piles doxydo-réduction §179* variation des f.é.m. des piles avec la température §180* détermination potentiométrique du pH et titrage potentiométrique §181 les processus chimiques de lélectrolyse §182 lois quantitatives de lélectrolyse §183 applications pratiques de lélectrolyse §184* la polarisation §185* potentiel de décomposition et surtension §186* la corrosion électrochimique des métaux §187* protection des métaux contre la corrosion
Chapitre 14 « La cinétique des réactions chimiques; les processus photochimiques »
§188 introduction §189 influence de la concentration des réactifs sur la vitesse de réaction §190 la classification cinétique des réactions chimiques §191 lordre des réactions §192 réactions du premier ordre §193 réactions du second ordre §194 les réactions complexes §195 les réactions réversibles §196 influence de la température sur la vitesse de réaction énergie dactivation §197 calcul des constantes de vitesse et des énergies dactivation des réactions §198 les réactions en chaîne §199 cinétique des processus hétérogènes §200 la formation des nouvelles phases §201 la catalyse notions fondamentales §202 la catalyse homogène §203 la catalyse hétérogène §204 théorie de la catalyse hétérogène §205 la catalyse hétérogène dans lindustrie §206* les réactions photochimiques
Chapitre 15 « Létat colloïdal »
§207 introduction §208 différentes espèces de systèmes colloïdaux §209 lyophilie et lyophobie des colloïdes §210 la stabilité des systèmes colloïdaux §211 le mouvement brownien §212 la pression osmotique §213 la diffusion dans les systèmes colloïdaux §214 équilibre de sédimentation §215 les sols lyophobes §216 causes de lapparition de la charge des particules colloïdales §217 coagulation ou floculation des sols lyophobes §218 la peptisation §219 les gelées et les gels §220 formation des systèmes colloïdaux méthodes de dispersion §221 les méthodes de condensation §222 lélectrophorèse §223 la dialyse §224 propriétés optiques des systèmes colloïdaux §225 propriétés générales des émulsions
Chapitre 16 « Méthode des atomes marqués et action chimique des rayonnements »
§226 méthode des atomes marqués §227 les réactions déchange isotopique §228 cinétique des processus radioactifs §229* action chimique des rayons X et des radiations nucléaires
Chapitre 17 « Polymères et matières plastiques »
§230 introduction §231 la formation des polymères §232 structure interne et propriétés physico-chimiques des polymères §233 polymères thermoplastiques et thermodurcissables §234 les trois états des polymères linéaires §235 létat de haute élasticité §236 orientation et cristallinité des polymères §237 phénomènes de relaxation dans les polymères §238 létat vitreux des polymères §239 la plastification des polymères §240 létat plastique (visqueux) des polymères §241* propriétés diélectriques des polymères §242 les matières plastiques §243 les solutions de polymères §244 conclusion
Appendices
I- Valeurs numériques de quelques grandeurs
II- Relations entre quelques unités énergétiques
III- Propriétés thermodynamiques fondamentales de quelques composés organiques dans les conditions standard
IV- Propriétés thermodynamiques fondamentales de quelques substances minérales dans les conditions standard
- bespreking van Kiréev's « Chimie Physique »
(wordt voortgezet)
II- Rosenberg's « College Chemistry -fifth edition- »
Voor het toetsen van de kennis inzake de Theoretische Scheikunde vormt het oplossen van vraagstukken een belangrijk onderdeel. Kiréev's monografie omvat echter alleen theorie en geen problemen of vraagstukken uit de de praktijk.
Bij Schaum bestaat echter sedert 1941 (!!) een monografie die zich specifiek met dergelijke vraagstukken inlaat en uiteraard is deze monografie een uitstekend addendum op Kiréev's boek. Een 2de editie verscheen in 1945, een 3de in 1949, een 4de in 1958, een 5de in 1966, een 6de in 1980, een 7de in 1984, een 8ste in 1996. Vanaf 1972 was er een versie in SI-eenheden beschikbaar met volgende inhoud:
Chapter 1 « Measurements »
§1 introduction §2 the International System of units (SI) §3 SI units §4 multiples and submultiples of SI units §5 Si units for other physical quantities §6 mass and weight §7 use ans misuse of units §8 magnitudes §9 significant figures, exponents, logarithms, slide rule
§1 atoms §2 nuclei §3 relative atomic masses §4 international atomic mass table §5 footnotes to the table of atomic masses §6 symbols §7 formulae §8 formula masses §9 molecular formulae, molecular masses, moles §10 the mole concept
Chapter 3 « Formulae and composition calculations »
§1 introduction §2 empirical formulae §3 composition from formula §4 non stoichiometric factors
Chapter 4 « Calculations from chemical reactions »
§1 introduction §2 molecular relations from equations §3 mass relations from equations
Chapter 5 « Measurements of gases »
§1 gas volumes §2 pressure §3 normal atmospheric pressure §4 standard conditions §5 gas laws §6 Boyles law §7 Charles law §8 Gay-Lussacs law §9 general gas law §10 density of a gas §11 Daltons law of partial pressures §12 collecting gases over water §13 deviations
Chapter 6 « Relative molecular masses of gases »
§1 Avogadros hypothesis §2 molar volume §3 generalized gas law §4 diffusion and effusion of gases §5 gas volume relations from equations
§1 oxidation-reduction reactions §2 oxidation state §3 ionic notation for equations §4 balancing oxidation-reduction equations
Chapter 9 « Equivalent mass »
§1 introduction §2 acids and bases §3 oxidizing and reducing agents
Chapter 10 « Expressing concentrations of solutions »
§1 solute and solvent §2 expressing concentrations in mass per unit volumeunits §3 expressing concentrations in mass per unit mass units §4 summary of main concentration units §5 dilution problems
Chapter 11 Reactions involving standard solutions »
§1 advantages of volumetric standard solutions §2 calculations in terms of molarity
Chapter 12 « Properties of solutions »
§1 introduction §2 molality §3 lowering of freezing point §4 boiling point elevation §5 osmotic pressure §6
Chapter 13 « Energy »
§1 energy units of heat §2 specific heat capacity §3 calorimetry §4 latent heat of fusion §5 latent heat of vaporization §6 enthalpy §7 thermochemical equations §8 law of constant heat summation §9 thermochemical tables and their use §10 the feasibility of a chemical reaction
Chapter 14 « Chemical equilibrium »
§1 introduction §2 the equilibrium constant §3 the partial pressure equilibrium constant §4 effect of vrying the concentration §5 Le Chatelers principle §6 change in free energy and reversible equilibrium
Chapter 15 « Ionic equilibrium »
§1 reactions that are nearly complete §2 ionic dissociation in aqueous solutions §3 the hydroxonium ion §4 the ionization constant §5 ionization constant of water §6 neutral, acid, and basic solutions §7 pH and pOH §8 pK notation §9 hydrolysis §10 buffer solutions §11 weak polyprotic (polybasic) acids §12 titration and indicators §13 complex ions
Chapter 16 « Solubility product and precipitation »
§1 solubility product principle §2 applications of solubility product to precipitation
Chapter 17 « Electrochemistry »
§1 introduction §2 electrical units §3 Ohms law §4 electrical power §5 Faradays laws of electrolysis §6 electrochemical cells §7 standard half-cell potentials or electrode potentials §8 standard electrode potentials and the direction of change in an electrochemical cell §9 concentration effects §10 the use of sdtandard electrode potentials
Chapter 18 « Photochemistry and nuclear chemistry »
§1 light and matter §2 some properties of light §3 nuclear chemistry §4 fundamental particles §5 binding energies §6 nuclear equations §7 radiochemistry
Chapter 19 « Non SI units of measurements »
§1 US and British systems §2 Celsius and Fahrenheit temperature scales §3 interconversion of Celsius and Fahrenheit temperatures §4 Rankine or Fahrenheit absolute scale §5 non SI units of pressure §6 non SI units of energy §7 plan of the solved problems
- appendix A exponents
- appendix B signicant figures
- appendix C logarithms, four place logarithms and antilogarithms
(Hoofdstuk 6 "Algemene of Klassieke Scheikunde voor bachelors")
§ 6.2 Theoretische Scheikunde met Zoël Eeckhaut
Van alle hoogleraren, die ik aan de Gentse Alma Mater gekend heb, heeft een ZoëlEeckhaut op mij de grootste indruk nagelaten. Zijn lessen vond ik buitengewoon interessant en ik geloof niet dat ik ooit één van zijn lessen gebrost heb. Ten getuige hiervan, de vele notities die ik indertijd aangebracht heb in zijn driedelige syllabus, waarover ik het verder zal hebben.
Het was overduidelijk dat de man zijn materie en onderwijsopdracht getiteld « Algemene scheikunde, partim anorganische scheikunde met praktische oefeningen » volkomen beheerste. Het bijwonen van zijn lessen was dan ook erg zinvol, te meer daar hij zijn leergang aanvulde met allerlei diagrammen (toestands- en oplosbaarheidsdiagrammen), schetsen en tekeningen (lodenkamerprocedé voor de bereiding van zwavelzuur, hoogovenprocedé, Bessemerpeer, enz.). Deze figuren kwamen echter niet in de syllabus voor en werden in de lessen op het bord geschetst, want inderdaad moeilijk te realiseren op stencil. Wie ooit gestencilde notas vervaardigd heeft, weet drommels goed hoe omslachtig het is, figuren in dergelijk type notas aan te brengen.
Voor dit blog heb ik de levensloop van deze eminente hoogleraar willen nagegaan, hierbij gebruik makend van de mogelijkheden van het Internet. Wat ik hierbij heb kunnen vaststellen, bevestigde mijn globale indruk van eertijds en wil ik de lezer van dit blog niet onthouden.
Zoël Eeckhaut werd geboren in Balegem (1909) en overleed te Gent in 2001. Na zijn middelbare studies (Grieks-Latijnse humaniora) aan het Sint Lievenscollege te Gent, verwierf hij het diploma van scheikundig ingenieur in 1933 en promoveerde hij tot Doctor in de Toegepaste Wetenschappen in 1940. Op 1 oktober 1935 werd hij benoemd tot assistent bij het Laboratorium Analytische Scheikunde (prof. Gillis) en op 1 oktober 1941 tot werkleider. Van januari 1945 tot oktober 1949 werd hij belast met de cursus « Minerale Farmaceutische Scheikunde ». Bij Regentsbesluit (30-09-1949) werd hij vervolgens benoemd tot docent met volgende leeropdracht: « Analytische Scheikunde met praktische oefeningen » (licentie Scheikunde), « Beginselen der Analytische Scheikunde met praktische oefeningen » (Ingenieurs I), « Aanvullingen der Analytische Scheikunde met praktische oefeningen » (Ingenieurs II). Bij K.B. van 4-07-1952 werd zijn bevoegdheid verder uitgebreid met de cursus « Toegepaste Electrochemie, partim: analytische met praktische oefeningen (Ingenieurs III). Met ingang van 1 oktober 1953 werd hij tenslotte benoemd tot Gewoon Hoogleraar (K.B. 30-09-1953) en bij K.B. van 8-12-1953 werd aan zijn bevoegdheid de cursus « Grondige cursus in de Analytische Scheikunde » (licentie Scheikunde) toegevoegd (1) .
Met ingang van 1 oktober 1957 (K.B. 19-10-1957) werd hij, op zijn verzoek, ontlast van voornoemde cursussen en terzelfdertijd belast met volgende cursussen, in vervanging van een René Goubau, een man waarover ik het nog verder zal hebben:
1- « Algemene Scheikunde, partim anorganische scheikunde met praktische oefeningen » (eerste kandidatuur scheikunde, aard- en delfstofkunde, biologie, artsenijbereidkunde en veeartsenijkunde),
2- « Algemene Scheikunde, partim anorganische scheikunde en Beginselen der Fysische Scheikunde, met praktische oefeningen » (Scheikundig Ingenieur I),
3- « Algemene Scheikunde en Beginselen der Fysische Scheikunde » (Bouwkundig Ingenieur I en tweede kandidatuur natuurkunde)
5- « Grondige studie van vraagstukken over de Algemene Anorganische Scheikunde » (licentie scheikunde)
De leeropdrachten 4 en 5 bestonden uit een verdere uitdieping van de voorgaande cursussen en werden in de Angelsaksische literatuur betiteld als "Advanced Inorganic Chemistry". Voor zover ik heb kunnen nagaan, ging het hier over aanvullingen inzake de atoomstructuur, de chemische binding (covalente binding, drie-electronenbinding, metaalbinding), de diverse spectrometrische onderzoeksmethoden betreffende de chemische binding (UV-, IR-, en Ramanspectrometrie, Röntgen en electronen-diffractie, NMR, Mosbauerspectrometrie).
Toen ik in oktober 1958 op de Gentse Alma Mater aankwam, volgden de toekomstige apothekers precies dezelfde, gemeenschappelijke lessen en gebruikten ze ook dezelfde syllabi als de toekomstige chemici en scheikundige ingenieurs. Een gedeelte Beginselen der Fysische Scheikunde en i.h.b. de vraagstukken i.v.m. de chemische thermodynamica, was echter voor toekomstige apothekers geen onderdeel van de examenstof. Wanneer bij toeval een examenvraag dienaangaande getrokken werd (wat o.a bij mij het geval was), mocht de examinandus opteren voor een ander vraagstuk.
Ondanks de zware onderwijsopdracht was Zoël Eeckhaut ook nog op wetenschappelijk vlak erg actief. Naast zijn studie van de chemische reactiesnelheid, van chemische evenwichten ging zijn wetenschappelijke activiteit vooral uit in de richting der analytische chemie: studie van zuur-base evenwichten, studie van analytische reagentia en spectrometrie, studie van redox-potentialen, polarografie, kernchemie en i.h.b. de spectrochemie : Studie over de quantitatieve spectraalanalyse met de elektrischer boog: spectraalanalyse van Aluminium (1941) ; Algemene Methode voor de semiquantitatieve Spectraalanalyse van Vaste Stoffen (1945). Zijn publicaties in zowel binnenlandse en buitenlandse tijdschriften tonen dit ten overvloede aan (2) .
Vermelden we nog dat Zoel Eeckhaut zijn medewerking verleende aan diverse onderzoekcentra: C.O.B.E.A. (Comité Belge pour lEtude des Argiles), C.B.E.E. (Comité Belge dElectrochimie et dElectrométallurgie), C.N.R.M. (Centre National de Rechercherches Métallurgiques), I.I.K.W. (Interuniversitair Instituut voor Kernwetenschappen. Hij was ook Dekaan Faculteit Wetenschappen van 1968 tot 1970.
Het college van Zoël Eeckhaut was een illustratie van de grote belezenheid en de uitgebreide ervaring van deze uitstekende lesgever. Grote aandacht werd besteed niet alleen aan toepassingen, die de chemische ingenieur interesseerden waaronder de metallurgie en de elektrochemische technieken, maar ook de bioloog en de apotheker werden niet vergeten. Waar nodig werd het farmaceutisch gebruik van de stof toegelicht en de giftigheid ervan aangegeven.
Ook kwam de Chemische Analyse al wat aan bod, wat zich ook uitte in de praktische oefeningen, waar de student voor het eerst mocht kennismaken met de bekende H2S-methode en hiertoe de notas opgesteld door een zekere Cyriel Smeets en getiteld « Inleiding tot de semi-mikro kwalitatieve analyse » (ongeveer 50 pagina's) kon gebruiken. Maar het ging hier slechts om een inleiding en de fijne details van het "hoe en waarom van de manipulaties?" werden natuurlijk niet behandeld. Enkele jaren zal ik echter kennis maken met "Treadwell" en kreeg ik antwoord op de vele vragen, die ik mij indertijd gesteld had...
De driedelige cursus was natuurlijk een weerspiegeling van het college. Delen AI en AII hadden betrekking op de Theoretische Scheikunde en Deel B op de Beschrijvende Organische Scheikunde. Voor toekomstige fysici was de leerstof beperkt tot de delen AI en AII, respectievelijk getiteld: beschrijving der stof en chemische verwantschap:
A- BESCHRIJVING DER STOF {Syllabus AI (150 paginas)}
Hoofdstuk 1 « Inleiding »
§1- indeling der stoffen begrippen §2- scheiding van een heterogeen mengsel in homogene stoffen: a- scheiding van vaste stoffen b- scheiding van vaste stoffen en vloeistoffen c- scheiding van niet-mengbare vloeistoffen d- scheiding van gassen van vaste of vloeibare stoffen §3 eigenschappen der stoffen §4- fysische en chemische verschijnselen
Hoofdstuk 2 « Bouw der stof »
§1 moleculaire bouw der stof §2 atomaire bouw der stof §3 elementen §4 verspreiding der elementen in de natuur §5 symbolen en formules chemisch tekenschrift §6 atoomgewicht §7 moleculair gewicht §8 gramatoom en grammolecule getal van Avogrado §9 chemische stoechiometrie: 9.1 de chemische omzetting 9.2 hoofdwetten der stoechiometrie (a- wet van Lavoisier b- wet van Proust c- wet van Dalton d- wet van Richter e- atoomtheorie en chemische stoechiometrie) 9.3 de reactievergelijking 9.4 stoechiometrische berekeningen
§10 atoombouw: 10.1 ontwikkeling der atoommodellen (ontdekking der electronen, ontdekking der protonen, atoommodel van Thomson, proeven van Rutherford, quantumtheorie en atoommodel van Bohr, ontdekking der neutronen en isotopen, moderne atoomtheorie) 10.2 de extranucleaire bouw van het atoom electronenconfiguratie (spectraal lijnen: Paschen, Balmer en Lyman en Rydberg-Ritz-vergelijking, hoofdquantumgetal, nevenquantumgetal, Zeemaneffect, spinquantumgetal, opbouw der electronenschalen en electronenconfiguratie , de leer der golfmechanica, aangeslagen atomen, atoomvolume en atoomstraal, magnetische eigenschappen van atomen
§11 het natuurlijk stelsel der elementen 11.1 de periodiciteit der elementen 11.2 de natuurlijke classificatie historiek 11.3 wet van Moseley en bepaling van het ranggetal 11.4 beschrijving van het periodiek systeem
§12 de chemische binding 12.1 begrip waardigheid of valentie 12.2 ionen en ionenbinding 12.3 de atoombinding of covalente binding (electronenstructuur van enkelvoudige stoffen, electronenstructuur van verbindingen, richting der valenties, hybridisatie en bastaardorbitalen van Pauling, resonantie, polariteit der covalente binding en partieel ionenkarakter, stabiliteit der covalente binding, teken der covalentie, oxydatiegetal, oxydatie en reductie en electrochemische reacties) 12.4 semi-polaire en coordinatief covalente binding 12.5 complexe ionen en coordinatiegetal (stabiliteit der atoomionen, complexe verbindingen, inwendig complexe verbindingen, afwijkingen van de octetregel 12.6 de metaalbinding 12.7 de waterstofbrug 12.8 Van der Waalse binding
§13 bijzonderste chemische functies naamvorming 13.1 oxyden, basen en zuren 13.2 neutralisatie van zuren en basen : zouten 13.3 naamvorming (atoomionen, complexe ionen, ionenverbindingen, covalente (atoom-)verbindingen, oxyden, zuren, base en zouten
Hoofdstuk 3 « Voorkomen der Stof »
§1 de zuivere stof 1.1 aggregatietoestanden der stof 1.2 de vaste toestand (kristalstelsels, polymorfie, structuurdefecten) 1.3 de vloeibare toestand 1.4 de gastoestand (de gaswetten, wet van Dalton, wet van Gay-Lussac, hypothese van Avogadro, formule van water, normaalvoorwaarden, de ideale gasvergelijking, afwijkingen voor niet ideale gassen, het moleculair volume van een gas of molvolume, de gasconstante R, de kinetische gastheorie, gemiddelde snelheid van gasmoleculen diffusiewet van Graham, effusie en diffusie van gassen 1.5 toestandsveranderingen (zuivere stof en mengsel, evenwicht vloeistof-damp en dampdruklijn, kritisch punt, )
§2 homogeen mengsel of oplossing 2.1 samenstelling der oplossing: concentratie 2.2 evenwicht tussen oplossing en opgeloste stof oplosbaarheid 2.3 evenwicht tussen opgeloste stof en twee oplosmiddelen verdelingswet van Nernst 2.4 oplosbaarheid van gassen 2.5 oplosbaarheid van vloeistoffen 2.6 oplosbaarheid van vaste stoffen 2.7 dampdruk van oplossingen 2.8 scheiding van homogeen mengsel: a- distillatie en condensatie b- gefractioneerde kristallisatie c- volledig evenwichtsdiagram 2.9 osmotische druk van oplossingen
§4 de colloïdale toestand 4.1 colloïden en kristalloïden 4.2 echte en colloïdale oplossingen 4.3 colloïdale systemen 4.4 bereiding van colloïden 4.5 eigenschappen van colloïden 4.6 stabiliteit van colloïdale oplossingen 4.7 belang van colloïdale systemen
Hoofdstuk 4 « Bepaling van Moleculair Gewicht en Atoomgewicht »
§1 bepaling van het moleculair gewicht 1.1 moleculair gewicht van gassen en verdampbare stoffen: a- uit de osmotische druk der oplossing b- uit de dampspanning c- door stoomdistillatie d-door kookpuntsverhoging en vriespuntsverlaging e- door titratie 1.3 moleculair gewicht van niet-vluchtige en onoplosbare stoffen 1.4 afwijkingen bij de bepaling van moleculaire gewichten dissociatie en associatie
§2 bepaling van atoomgewichten 2.1 chemische bepaling 2.2 bijzondere methoden §3 bepaling van de formule van een stof
B- DE CHEMISCHE VERWANTSCHAP {syllabus AII (340 paginas)}
Hoofdstuk 1 « Chemische Kinematica »
§1 snelheid der chemische reacties §2 homogene en heterogene reacties §3 snelheid van heterogene reacties §4 snelheid van homogene reacties §5 reacties van eerste orde bij constante literatuur §6 reacties van hogere orde §7 pseudo-mono-moleculaire reacties §8 samengestelde reacties §9 invloed van de druk §10 invloed van de temperatuur op de reactiesnelheid §11 invloed van vreemde stoffen katalyse
Hoofdstuk 2 « Chemische Statica »
§1 evenwicht in homogene systemen 1.1 stabiel en metastabiel evenwicht 1.2 algemene formulering der evenwichtsbetrekking 1.3 evenwichtsbetrekking in partieeldrukken voor gasreacties 1.4 invloed van verschillende factoren op het evenwicht: a- verandering van de concentratie der componenten b- volume- of drukverandering c- invloed van katalysatoren d- invloed van de temperatuur op het evenwicht e- gebied van exotherme en endotherme reacties 1.5 dissociatie-evenwichten: a- thermische dissociatie b- electrolytische dissociatie of ionisatie
§2 voorwaarden voor aflopende reacties
Hoofdstuk 3 « Thermochemie en thermodynamica »
§1 chemische calorimetrie energie in chemische systemen 1.1 eerste wet der thermodynamica 1.2 energie van een chemisch systeem en inwendige energie 1.3 warmte-inhoud of enthalpie §1.4 warmtecapaciteit of soortelijke warmte 1.5 enthalpie en toestandsverandering 1.6 reactiewarmte 1.7 verbindings-warmte of vormingswarmte 1.8 oplossings-, hydratatie-, hydrogenatie-, neutralisatiewarmte 1.9 verbrandingswarmte 1.10 bepaling der reactiewarmte wet van Hess 1.11 verandering der reactiewarmte met de temperatuur betrekking van Kirchhoff
§2 thermodynamica en richting der chemische reacties 2.1 begrip affiniteit 2.2 spontane processen 2.3 reversibele processen 2.4 maximale arbeid 2.5 tweede hoofdwet der thermodynamica 2.6 het begrip entropie 2.7 derde wet der thermodynamica: warmtetheorema van Nernst 2.8 entropie en niet-reversibele processen 2.9 vrije energie 2.10 vrije enthalpie of thermodynamische potentiaal 2.11 vrije energie, thermodynamische potentiaal en temperatuur vergelijking van Gibbs-Helmholtz 2.12 vrije enthalpie en affiniteit ener reactie 2.13 thermodynamische potentiaal in functie van de druk 2.14 chemische potentiaal 2.15 chemische potentiaal van gassen in functie van de druk bij constante temperatuur 2.16 chemische potentiaal voor opgeloste stoffen in verdunde oplossingen 2.17 evenwichtsprincipes 2.18 evenwichtsvoorwaarden voor een homogene gasreactie 2.19 evenwichtsvoorwaarden voor chemische reacties in verdunde oplossing 2.20 chemisch evenwicht in een heterogeen stelsem 2.21 wet der massawerking: evenwichtsconstanten 2.22 wet der massawerking voor niet-ideale gassen en oplossingen: fugaciteit en activiteit 2.23 invloed van de temperatuur op de evenwichtsconstante: reactie-isochore van Van t Hoff 2.24 thermodynamische potentiaal en fasenregel van Gibbs 2.25 electrochemische reacties: electrodereactie en electrodepotentiaal, redoxreactie en redoxotentiaal 2.26 evenwichtsvoorwaarde voor een electrochemische reactie 2.27 wet der massawerking voor electrochemische reacties 2.28 potentiaalbetrekking van Nernst: normaalpotentiaal 2.29 verband tussen nevenwichtsconstante en normaalpotentiaal 2.30 evenwichten in waterige oplossing 2.31 totale reactie of electronenuitwisselingsreactie: galvanisch element; celreactie en EMK van een cel 2.32 evenwichtsconstante der totale reactie en richting der reactie 2.33 EMK van een cel en reactiewarmte der totale reactie 2.34 vorderingsgraad ener reactie 2.35 affiniteit ener reactie 2.36 verband tussen affiniteit en vorderingsgraad voor een totale electrochemische reactie: evenwichtspotentiaal 2.37 verband vorderingsgraad en potentiaal (electrochemische reactie) en vorderingsgraad en pH (chemische reactie) 2.38 buffersystemen 2.39 evenwichtsdiagrammen
Hoofdstuk 4 « Elektrochemie »
§1 electrolyse en electrolytische dissociatie 1.1 electrolytische ontbinding van gesmolten zouten 1.2 wet van Faraday 1.3 electrolyse en geleidbaarheid van vaste stoffen 1.4 electrolytische dissociatie van stoffen in waterige oplossing: theorie van Arrhenius 1.5 ioniserend vermogen van oplosmiddelen 1.6 wet der massawerking en electrolytische dissociatie: verdunningswet van Ostwald 1.7 dissociatie graad en activiteit 1.8 reacties van electrolyten in waterige oplossing
§2 transportverschijnselen van ionen in waterige oplossing 2.1 loopsnelheid: transportgetallen 2.2 bepaling van transportgetallen: proef van Hittorf 2.3 specifieke geleidbaarheid van electrolytoplossingen 2.4 equivalentgeleidbaarheid 2.5 equivalentgeleidbaarheid, beweeglijkheid en loopsnelheid der ionen 2.6 toepassingen der geleidbaarheidsmetingen
§3 electrodepotentialen en redoxpotentialen 3.1 niet-metaal electroden: a- de waterstofelectrode b- de zuurstofelectrode c- thermisch dissociatie-evenwicht van water d- electrolytische dissociatie van water 1.5 zuiver water: stabiliteitsgebied 1.6 andere electroden 3.2 metaalelectroden : de zilverelectrode 3.3 electroden van de tweede soort : referentie-electroden a- de zilver-zilverchloride electrode b- de kwik-kwikchloride electrode (kalomelelectrode) c- de letaal-metaaloxyde electroden 3.4 redoxelectroden 3.5 chinhydronelectrode 3.6 glaselectrode
§4 chemische omzettingen als bron van EMK: EMK van galvanische elementen : 4.1 galvanische elementen 4.2 accumulatoren 4.3 concentratieketens 4.4 redoxelementen 4.5 electrolytische gelijkrichters 4.6 meten van electrodepotentialen: a- principe b- diffusiepotentialen
§5 electrolyse in waterige oplossing: 5.1 polarisatiespanning 5.2 stroomspanningscurve; ontbindingsspanning van een zout; ontladings- of afscheidingspotentiaal van een ion 5.3 polarisatieverschijnselen 5.4 overspanning 5.5 toepassingen der electrolyse: a- electrolytische afscheiding van metalen en niet-metalen b- raffineren van metalen c- galvanostegie en galvanoplastiek d- bereiding van chemische producten
Hoofdstuk 5 « Electronenuitwisseling: Oxydatie en Reductie »
§1 enkele belangrijke oxydantia en reductantia en hun typische reactie §2 totale redoxreactie of electronenuitwisselingsreactie: opstellen van redoxvergelijkingen §3 evenwicht en richting van een totale redoxreactie §4 oxydatievermogen van een redoxsysteem §5 auto-oxydatie en reductie §6 dismutatie §7 redoxequivalent: normaliteit §8 redoxindicatoren en redoxtitraties
Hoofdstuk 6 « Protonenuitwisseling: Zuren en Basen »
§1 evenwichten in zuur-base systemen: 1.1 oudere theorie van Arrhenius 1.2 ionisatie in waterige oplossing 1.3 zuur-base begrip volgens Brönsted 1.4 totale zuur-base reactie: protolyse van zuren en hydrolyse van basen 1.5 de pH schaal 1.6 aciditeitsconstante van een zuur en hydrolyseconstante van een base 1.7 verband tussen hydrolyseconstante en basiciteitsconstante van een base 1.8 sterke en zwakke zuren en basen 1.9 meerbasische zuren en meerzurige basen 1.10 equivalent gewicht van een zuur en van een base
§2 evenwicht in mengsels van zuur-base systemen: amfolyten 2.1 reactie in amfolytoplossingen en in zoutoplossingen 2.2 hydrolyse
§3 pH van oplossingen van zuren, basen en zouten 3.1 pH van oplossingen van zuren en basen 3.2 pH van oplossingen van zouten 3.3 pH van amfolytoplossingen 3.4 mengsels van zuur en base van eenzelfde systeem: bufferoplossingen 3.5 bereiden van oplossingen met bepaalde pH
§4 zuur-base indicatoren: 4.1 omslaggebied van indicatoren 4.2 gebruik van indicatoren: a- titreeranalyse b- colorimetrische pH bepaling
§5 reacties in niet waterige oplosmiddelen §6 veralgemening van het zuur-base begrip
§1 oplosbaarheidsproduct §2 berekenen van de oplosbaarheid uit het oplosbaarheidsproduct §3 invloed van verschillende factoren op de oplosbaarheid 3.1 gemmenschappelijk ion 3.2 indifferente electrolyten (zouteffect) 3.3 complexvormers 3.4 temperatuur en oplosmiddel 3.5 zuurgraad §4 oplosbaarheid van amfotere hydroxyden §5 dissociatie van complexe verbindingen
Hoofdstuk 8 « Fotoneninteractie: Fotochemie »
§1 wet van Einstein of frequentiewet §2 wet van Grotthus of Draper §3 wetten der lichtabsorptie: wet van Lambert-Beer §4 fluorescentie en fosforescentie §5 quantumopbrengst §6 belangrijke fotochemische processen: 6.1 koolstofassimilatie 6.2 fotografisch proces en blauwafdrukken §7 chemoluminescentie
Hoofdstuk 9 « Nucleaire reacties en Kernchemie »
§1 ontdekking der radioactiviteit §2 aard en eigenschappen der radioactieve straling §3 kernverval of desintegratie §4 radioactief evenwicht §5 radioactieve reeksen: verschuivingsregel van Fajans en Soddy §6 eigenschappen der atoomkernen §7 kernreacties en kunstmatige radioactiviteit §8 de transuranen §9 kernsplitsing (fissie) en kernversmalting (fusie) §10 kernenergie §11 radio-isotopen
- bespreking van de cursus:
In de door mij gebruikte syllabi was er geen inhoudsopgave of inhoudstafel aanwezig. De hierboven zeer gedetailleerde inhoudstafels zijn een reproductie van wat ik eind 1958 had aangebracht in mijn cursusnota's. Zodoende had ik immers een globaal beeld van de physische of theoretische scheikunde en kon ik ondanks de vele "bomen" het "bos" blijven zien. Dat een dergelijke initiatief wel nuttig was, werd aangetoond door de talrijke sub-paragrafen. Sommige paragrafen waren zo omvangrijk, dat ze als hoofdstukken konden beschouwd worden.
Het eerste deel van de cursus, getiteld "Beschrijving der Stof", was gewijd aan wat men nu de "Atomistiek" noemt. Hoofdstuk 2 "Bouw der stof" vormde de kern van deze syllabus en omvatte, zoals uit de inhoudstafel blijkt, vier sub- hoofdstukken: de moleculaire bouw van de materie (§1 tot en met §9), de atoombouw (§10), het natuurlijk systeem der elementen (§11) en tenslotte de chemische binding (§12).
Bij het behandelen van de bouw van het atoom, had een Eeckhaut het al over quantum- en golfmechanica, maar gelukkig bleef het maar bij een summiere beschrijving van enkele resultaten. Ook de chemische binding met bvb de bastaard-orbitalen van Linus Pauling, was voor velen, inclusief mijn persoontje, wat moeilijk te verteren. Het bleef (gelukkig) maar bij een eerste kennismaking. Later zou ik vaststellen (zie blog 4) dat een Eeckhaut zijn inspiratie zocht in Pauling's « General Chemistry », maar daar had ik toen geen weet van.
Voor de grondslagen van dit alles verwees Eeckhaut echter wel naar de cursus Natuurkunde. In mijn naïeviteit dacht ik toen dat hij de cursus van Moens bedoelde. Geen ogenblik dacht ik er aan dat deze bemerking bedoeld was voor de studenten natuurkunde of ingenieur, die in hun verder curriculum met een leergang Quantum-mechanica geconfronteerd werden. En eventueel voor chemici, daar deze laatste in de licenties geconfronteerd werden met een grondige cursus Physische Scheikunde, waar de quantum-mechanica en i.h.b. de golfmechanica eveneens aan bod kwam.
Biowetenschappers zoals apothekers, biologen, veeartsen enz. kwamen echter nooit met een dergelijke leergang in aanraking. Zij moesten het stellen met enkele summiere noties en begrippen, waarvan de precieze draagkracht hen onbekend was. Dit is nog steeds het geval en vele biowetenschappers die zich heden inlaten met bvb de (computationele) quantumchemie, geven zich geen rekenschap van de beperkingen van de gebruikte modellen en rekenmethodes. Een Lev Nikolaïev (zie blog 4) schreef in zijn fameus boek « Chimie Moderne » (MIR -1969 p. 101) hieromtrent:
... Bien des fois, voulant faire remarquer que la molécule est une unité structurale, on commet l'erreur de délimiter arbitrairement au sein de son milieu d'existence une certaine entité structurale. Ce faisant, on ne tient aucun compte des liaisons qui existent entre les atomes constituant la molécule et le milieu ambiant ou bien on affirme a priori que ces liaisons sont faibles ou même négligeables. Dans ce cas, comme dans nombre d'autres d'ailleurs, les représentations idéalisées ou schématisées furent fort utiles aux étapes initiales de développement de la chimie, mais devinrent ensuite un obstacle freinant les progrès de cette science et durent donc être révisées.
De nos jours, on ne trouve guère de chimistes qui s'efforceraient de distinguer des molécules isolées dans un cristal ionique, tel le chlorure de sodium; par contre dans les systèmes biochimiques, la notion de molécule reste encore indéfinie et devrait quelquefois être remplacée par la notion de structure subcellulaire....
M.a.w. het model als zouden cellen een soort met water gevulde semi-permeabele zakken zijn waar de diverse moleculen zich gedragen als afzonderlijke entiteiten en waar ze zich vrij kunnen bewegen is een totaal foute voorstelling van de werkelijkheid. Het water die deze biomoleculen omringt maakt essentieel deel uit van de entiteit waarop eventuele quantumberekeningen moeten uitgevoerd worden. Een experimenteel bewijs van deze stelling werd enkele jaren terug geleverd door Gerald Pollack van de Universiteit van Washington (4) . M.a.w. de quantumbiochemie (5) , die zich in wezen beperkt tot de biomoleculen- zelf, laat helemaal niet toe te weten wat er zich in werkelijkheid in een cel afspeelt.
Het tweede deel van de cursus, getiteld "Chemische Verwantschap" omvatte de Chemische Kinematica (hoofdstuk 1) en Chemische Statica (hoofdstuk 2) en Chemische Thermodynamica (hoofdstuk 3). Vervolgens werd op deze basis de Theorie der Chemische Reacties (hoofdstukken 5 tot 7) ontwikkeld. Bijzondere hoofdstukken waren hier de Electrochemie (hoofdstuk 4) en de Nucleaire Chemie (hoofdstuk 9).
In het gedeelte Kinematica en Thermodynamica alsook de Electrochemie, kan men de meeste van de door Eeckhaut behandelde onderwerpen terugvinden in Walther Nernst's fameus boek « Theoretische Chemie » (zie cursiefje "wat is physische scheikunde?"). Het is vrijwel zeker dat voor dit deel van zijn cursus een Eeckhaut heeft geput uit het boek van Nernst, dat ook nog na WOII als een basisreferentie aanzien werd. Maar daar hij, zoals toen gebruikelijk geen bronreferenties opgaf, hadden wij zelfs geen weet van het bestaan van dit werk.
Zeer geïmponeerd door de Chemische Thermodynamica en i.h.b. door de Tweede Hoofdwet, waarover ik wat meer wenste te vernemen, zal ik in 1959 al bij een zekere Arend Joan Rutgers terecht komen. Maar dit is voor een ander cursiefje.
Wat nu met "chemische verwantschap" bedoeld werd, was voor mij (en ik denk voor velen) een raadsel, tot ik ontdekte dat het hier ging om een typisch Hollandse uitdrukking, die voorkwam in Holleman's « Leerboek der Anorganische Chemie » en waarmede "chemische affiniteit" bedoeld werd...
Samengevat, halfweg de jaren zestig kende ik uiteindelijk de bronreferentie van de cursus van Eeckhaut (syllabi AI en AII): in hoofdzaak Walther Nernst's « Theoretische Chemie » (voor meer details zie §7.1) en in veel mindere mate Linus Pauling's « General Chemistry ». Blijkbaar was een Eeckhaut van oordeel dat alleen het atoommodel van Bohr-Sommerfeld geschikt was voor een eerste cursus en dat een behandeling van de chemische binding, gesteund op het quantummechanisch atoommodel, eerst maar kon ná een cursus golfmechanica...
In 1975 zal ik een leerboek ontdekken dat had kunnen fungeren voor dit deel van het college van Eeckhaut en dat zich dezelfde beperkingen oplegde. Het betrof Kiréev's « Chimie Physique »....
-------------------------------- (1) cf. Liber memorialis (RUG)
(2) publicatielijst Zoël Eeckhaut:
(3)
(4) Zie blog 5 voor meer details maar voor lezers, die nu al iets willen weten over deze materie verwijs ik naar een lezing van Gerald Pollack gehouden aan de University of Washington in 2008:
(Hoofdstuk 6 "Algemene of Klassieke Scheikunde voor bachelors")
§ 6.1 Wat is (Algemene) Scheikunde?
Algemene Scheikunde is -zoals Algemene Natuurkunde- eenvoudig te definiëren als de Scheikunde (1) die voor de verklaring van de chemische fenomenen beroep doet op de Klassieke Natuurkunde. Het vak wordt onderwezen in de eerste cyclus van het Hoger en Universitair Onderwijs en wel aan de beginnende bachelor. Meestal wordt deze leergang ingedeeld in Theoretische (d.i. Physische (2) ), Anorganische en Organische Scheikunde en een aantal leerboeken zijn, zoals verder zal aangetoond worden, inderdaad op een dergelijke basis ingericht.
De bedoeling van dit onderwijs is de student een globaal en algemeen beeld te geven van wat scheikunde eigenlijk is, alvorens in een volgende cyclus dieper op bepaalde hoofdstukken en onderwerpen in te gaan. Bij het uitwerken van de te behandelen onderwerpen wordt doorgaans rekening gehouden met de toekomstige beroepsactiviteiten van de student: apotheker, arts, bioloog, chemicus, scheikundig ingenieur enz..
Vroeger werd Algemene Scheikunde net zoals Algemene Natuurkunde- onderwezen door eenzelfde docent aan een zeer heterogeen publiek gaande van toekomstige apothekers tot geologen, van toekomstige artsen tot scheikundigen, van bio-ingenieurs tot scheikundige ingenieurs. Het aantal studenten was immers te gering, om meerdere docenten te verrechtvaardigen. Tegenwoordig heeft elke richting zijn eigen lesgever, waardoor er overdreven specificiteit is opgetreden ten koste van een globaal inzicht in de materie. Er is nu een Algemene Scheikunde specifiek voor artsen, voor apothekers, voor scheikundige ingenieurs enz
Naast deze Algemene Scheikunde heeft zich na WOII een Fundamentele Scheikunde ontwikkeld. Heden kan men dan ook twee types Scheikunde onderscheiden:
- Algemene of Klassieke Scheikunde die ter verklaring van de diverse chemische en physische eigenschappen beroep doet op de klassieke natuurkunde, inclusief het atoommodel van Bohr-Sommerfeld. Deze scheikunde doet geen beroep doet op de quantummechanica, maar wel op de electronentheorie van Lorentz en de zogenaamde oude quantumtheorie van Planck. Het betreft hier de chemie, zoals ze zich ontwikkelde tot ongeveer 1920.
- Fundamentele of Moderne Scheikunde die ter verklaring van de chemische verschijnselen, ook nog beroep doet op de quantummechanica en i.h.b. dit gedeelte dat golfmechanica wordt genoemd. Deze golfmechanica leidt dan, door het toepassen van de Schrödingervergelijking, tot het quantummechanisch atoommodel. Voor het begrijpen van dit type chemie is een kennis van de quantummechanica absoluut noodzakelijk.
Het is natuurlijk niet erg rationeel moderne of fundamentele scheikunde te willen onderwijzen aan studenten, die nog geen notie hebben van wat quantummechanica eigenlijk is.
Nochtans werd een dergelijke poging door Linus Pauling ondernomen in 1947, jaar van het verschijnen van zijn « General Chemistry », werk dat voor "freshmen" (eerstejaarsstudenten) bestemd was. Deze eminente chemicus wist echter zeer goed waar het schoentje knelde want hij had in 1935 samen met Bright Wilson al een « Introduction to Quantum Mechanics » gepubliceerd, een boek dat specifiek voor chemici (hogere bachelorjaren) bestemd was. Het was dus een beetje als het paard achter de kar spannen.
Een gelijkaardige situatie hebben we al ontmoet bij de Natuurkunde, waar eveneens een onderscheid diende gemaakt te worden tussen de Klassieke Natuurkunde s.s. en de Moderne of beter Fundamentele Natuurkunde, waar eveneens de quantummechanica aan bod kwam. Hier was het een Richard Feynman, die met zijn « Lectures on Physics », een lessencyclus bestemd voor freshmen en sophomores (eerste- en tweedejaarsstudenten), de kloof trachtte te overbruggen. Er werd toen aangetoond dat Resnick' en Halliday's « Physics » beter geschikt was voor beginnende bachelors.
Wat nu de Klassieke Scheikunde betreft, wordt het volledige terrein afgebakend door Kiréev's « Chimie Physique » (Theoretische Scheikunde), Nekrassov's « Chimie Minérale » en Térentiev's « Chimie Organique ». Voor beginnende bachelors zijn deze leerboeken zeer geschikt.
Voor wat de Moderne of Fundamentele Scheikunde betreft is de monografie van Lev Nikolaëv « Chimie Moderne » zeker aan te raden. Laatstgenoemd werk behandelt de eigenlijke grondslagen van de moderne scheikunde en is bestemd voor eindigende bachelors. In dit opzicht verschilt dit werk van Pauling's « General Chemistry », dat een soort synthese tussen de Algemene en Fundamentele Scheikunde beoogt.
Nikolaëv's** « Chimie Moderne » en « Principes de la Chimie Physique de processus biologiques »
* zeer geschikt voor beginnende bachelors ** geschikt voor eindigende bachelors
Het lijkt dus wel aangewezen de klassieke scheikunde strict te scheiden van de moderne of fundamentele scheikunde. De volle draagwijdte en enorm belang van deze laatste scheikunde komt eerst maar tot uiting na een grondige studie van de klassieke scheikunde. De moderne scheikunde heeft overigens aanleiding gegeven tot een nieuwe discipline de zogenaamde quantumchemie, die toelaat via berekeningen met behulp van een computer (computationele chemie) de structuur alsook bepaalde eigenschappen van moleculen te bepalen.
Samengevat een volledige studie van de chemie bestrijkt achtereenvolgens de algemene chemie → de fundamentele chemie → de quantumchemie.
Om al deze redenen wordt dan ook de klassieke scheikunde in dit blog, de moderne of fundamentele scheikunde in volgend blog behandeld.
Ten einde een globale inzicht in de scheikunde te bevorderen is een monografie, die over de historische ontwikkeling van de chemie handelt, bijzonder nuttig. Naar mijn mening, is hier het boek van Aaron John Ihde «The Development of Modern Chemistry » daterend van 1964 en opnieuw uitgegeven bij Dover (1984), sterk aan te bevelen.
Het werk bestrijkt de ganse geschiedenis van de scheikunde tot halfweg de twintigste eeuw en omvat vier delen:
- Part I The Foundations of Chemistry
Chapter 1 « Prelude to Chemistry »
§1 ancient knowledge of matter §2 the alchemical heritage §3 the medical heritage §4 the technological heritage §5 the beginning of housecleaning
Chapter 2 « Pneumatic Chemistry »
§1 Stephen Hales §2 Joseph Black §3 Henry Cavendish §4 Joseph Priestley §5 Carl Wilhelm Scheele
- Part II The Period of Fundamental Theories
Chapter 3 « Lavoisier and the Chemical Revolution »
§1 the attack of the phlogiston theory §2 rise of the new chemistry §3 science and the French Revolution
Chapter 4 « Chemical combination and the Atomic Theory »
§1 rise of analytical chemistry §2 affinity concepts §3 equivalence and combining proportions §4 Higgins, Dalton and the atomic theory §5 Berzelius and atomic symbols §6 Gay-Lussac and combining volumes §7 Avogadros hypothesis
Chapter 5 « Electrochemistry and the Dualistic Theory »
§1 the discovery of chemical electricity §2 investigations of chemistry and electricity §3 Berzelius and the dualistic theory §4 Faraday and the electrochemical laws
Chapter 6 « The Period of Problems »
§1 the atomic weight problem §2 Berzelius early efforts §3 the law of Petit and Dulong §4 the law of isomorphism §5 Dumas and the determination of vapor densities §6 equivalents §7 Prouts hypothesis §8 concepts about elements and compounds
§1 knowledge of organic compounds in 1800 §2 vitalism §3 elementary organic analysis §4 investigation of new compounds §5 isomerism §6 atomic weight of carbon §7 growth of the radical theory §8 substitution and the type theory §9 studies of polybasic acids
Chapter 8 « Organic Chemistry II: Organization »
§1 the chaos of the 1840s §2 the organic efforts of Laurent and Gerhardt §3 the new type theory §4 the concept of valence §5 the contributions of Kekulé and Couper §6 Cannizzaro and the return to Avogadros hypothesis
Chapter 9 « Classification of the Elements »
§1 discovery of new elements §2 early attempts at classification §3 immediate precursors of the periodic table §4 the periodic law of Mendeleev and Meyer §5 subsequent developments
- Part III The Growth of Specialization
Chapter 10 «The Diffusion of Chemical Knowledge »
§1 chemical education to 1825 §2 development of laboratories §3 Liebig and the Giessen laboratory §4 extension of experimental chemistry §5 chemical education in America §6 chemical publications §7 the rise of chemical societies
Chapter 14 « Inorganic Chemistry I: Fundamental Developments »
§1 general developments §2 the discovery of fluorine §3 Moissan and the electric furnace §4 the rare gases §5 the rare earths §6 Werner and the coordination complexes
Chapter 15 « Physical Chemistry I: Origins »§1 physical properties and chemical constitution §2 the development of kinetic theory and thermodynamics §3 dynamics of reactions §4 theory of solutions §5 colloid chemistry
§1 photosynthesis §2 soil chemistry and plant growth §3 physiology and medicine §4 respiration and putrefaction §5 public health
Chapter 17 « Industrial Chemistry I: The Nineteenth century »
§1 the rise of the chemical industry §2 sulfuric acid §3 alkalies §4 bleaching chemicals §5 fertilizers §6 explosives §7 gaseous fuels as illuminants §8 coal tar chemicals and the synthetic dye industry §9 pharmaceuticals §10 other organic fine chemicals §11 glass §12 metallurgy §13 electrochemistry
- Part IV The Century of the Electron
Chapter 18 « Radiochemistry I: Radioactivity and Atomic Structure »
§1 shortcomings of the Daltonian atom §2 gas discharge tubes and their consequences §3 radioactivity §4 the structural atom
Chapter 19 «Radiochemistry II: The Nuclear Age »
§1 transmutation §2 artificial radioactivity §3 nuclear fission §4 neptunium and plutonium §5 exploitation of nuclear energy §6 problems of nuclear structure
Chapter 20 « Physical Chemistry II: Maturity »
§1chemical thermodynamics §2 kinetics §3 chemical bonding §4 solution theory §5 crystallography (structural analysis) §6 spectroscopy §7 photochemistry §8 colloid chemistry and high polymers
Chapter 21 « Analytical Chemistry II: Expansion »
§1 developments in traditional quantitative analysis §2 instrumentation §3 chromatography §4 microanalysis §5 isotopes in analytical chemistry §6 isotopes and the measurement of time
Chapter 22 « Inorganic Chemistry II: Decline and Rise »
Chapter 25 « Industrial Chemistry II: Chemicals for Industrial Use »
§1 twentieth century trends §2 production of standard chemicals §3 industrial gases and their uses §4 solvents §5 organic synthesis chemicals §6 agricultural sources of chemicals §7 new metals and new alloys
Chapter 26 « Industrial Chemistry III: Chemicals for Consumers »
§1 synthetic drugs §2 explosives §3 other chemicals for warfare §4 petroleum products §5 plastics §6 textiles §6 rubber (synthetic and natural) §7 agricultural chemicals
Chapter 27 « Growth and Problems »
§1 growth of the chemical profession §2 problems of the chemical profession §3 non-professional problems created by chemistry §4 responsibilities for the future
- appendix I: Discovery of the elements
- appendix II: Discovery of radioactive isotopes
- appendix III: Radioactive decay series
- appendix IV: Nobel Prize winners in chemistry, physics and medicine
- korte bespreking van Aaron Ihde's « The Development of Modern Chemistry »
Uit de inhoud van deze volumineuze (bijna 900 pagina's) monografie, daterend uit de zestiger jaren, blijkt dat de chemie zich ontwikkelt heeft langs vier assen: de theoretische of beter de physische chemie, de analytische chemie, de biologische en de industriële chemie, die als subdisciplines kunnen beschouwd worden. Sedert het begin van de twintigste eeuw kwam er nog een vijfde as of subsiscipline bij: de nucleaire chemie en de radiochemie.
Elke as omvat een mineraal (anorganisch) en een organisch luik en het is evident dat een overkoepelende leergang "algemene chemie" materie uit deze vier (vijf) subdisciplines zal bevatten.
0
1
2
3
4
5
- Gemiddelde waardering: 0/5 - (0 Stemmen) Tags:Aaron John Ihde, history of chemistry
13-03-2010
§ 5.7 Physics met Resnick en Haliday
Hoofdstuk 5 "Algemene en Experimentele Natuurkunde voor bachelors"
§5.7 Physics met Resnick en Haliday
Zoals uit het Voorwoord van de editie van 1966 blijkt, had de volledige titel van dit boek moeten luiden Physics for Students of Science and Engineering. Dezelfde auteurs hebben immers ook nog het boek Fundamentals of Physics gepubliceerd, waardoor gemakkelijk verwarring tussen beide boeken ( van beide bestaan er meerdere edities, die in meer dan twintig talen vertaald werden !!) kan optreden. Het boek Physics is echter van een duidelijk meer technisch niveau dan Fundamentals, dat meer de nadruk legt op de fysische concepten.
Zoals men het in de USA uitdrukt, Physics is calculus based terwijl Fundamentals eerder algebra/trigonometry based is.
Heden is de redactieverantwoordelijkheid van Physics toevertrouwd aan Ken Krane, van Fundamentals aan Jearl Walker en beide treden nu ook op als coauteur van het boek waarvoor hun redactieverantwoordelijkheid verleend werd .
In tegenstelling met de latere en huidige edities (Fundamentals is aan zijn achtste, Physics aan zijn vijfde editie toe !!), is de Physics editie 1966 eerder sober van opvatting, waardoor de behandelde fysische onderwerpen meer tot hun recht komen en de lezer zich beter op het eigenlijke onderwerp kan concentreren.
Het boek omvat 2 wel te onderscheiden delen waarvan alleen part 1 (Mechanics and Thermodynamics) in 1966 herwerkt werd ; voor part 2 (Electromagnetics, Optics) werd grotendeels de oorspronkelijke tekst (1960) behouden. Uiteraard bespreekt Physics (1966) niet de actuele onderwerpen die de hedendaagse wetenschapper het meest interesseren en i.h.b. de subatomaire en vaste stof fysica en die aan de basis liggen van de huidige technologische wonderen.
Het zo belangrijke kapittel Quantumfysica, wordt slechts zeer summier aangehaald (hoofdstukken 47 en 48), en dit niettegenstaande de quantumfysica reeds in 1926 tot volle wasdom was gekomen. Latere edities van Physics brengen hierin weinig verandering, omdat quantumfysische onderwerpen nu eenmaal hoge wiskundige eisen stellen, en de auteurs zich willen richten tot een breed publiek.
Toch blijft, naar mijn gevoelen, Physics (1966) een waardevol boek omdat de andere onderwerpen zeer behoorlijk afgehandeld worden. Er wordt telkens opnieuw verwezen naar het experiment, waardoor de lezer het contact met de realiteit steeds behoudt. Aanbevolen voor personen, met beperkte wiskundige vorming (enige kennis over Calculus is wel vereist) en die zich interesseren aan de klassieke Algemene Natuurkunde. Ziehier nu een inhoudsoverzicht:
-Part 1 Mechanics and Thermodynamics - :
Chapter 1 « MEASUREMENT » §1Measurement §2 Physical quantities, standards and units §3 Reference frames §4 Standard of length §5 Standard of time §6 Systems of units
Chapter 2 «VECTORS » §1 Vectors and scalars §2 Addition of vectors: geometrical method §3 Resolution and addition of vectors: analytical method §4 Multiplication of vectors §5 Vectors and the laws of physics
Chapter 3 « MOTION IN ONE DIRECTION » §1 Mechanics §2 Particle kinematics §3 Average velocity §4 Instantaneous velocity §5 One-dimensional motion - variable velocity §6 Acceleration §7 One-dimensional motion - variable acceleration §8 One-dimensional motion - constant acceleration §9 Consistency of units and dimensions §10 Freely falling bodies §11 Equations of motion in free fall
Chapter 4 « MOTION IN A PLANE » §1 displacement, velocity and acceleration §2 motion in a plane with constant acceleration §3 projectile motion §4 uniform circular motion §5 tangential acceleration in circular motion §6 relative velocity and acceleration
Chapter 5 « PARTICLE DYNAMICS I » §1 Classical mechanics §2 Newtons first law §3 Force §4 Mass - Newtons second law §5 Newtons third law of motion §6 Systems of mechanical units §7 The force laws §8 Weight and mass §9 Static procedure of measuring forces §10 Some applications of Newtons laws of motion
Chapter 6 « PARTICLE DYNAMICS II » §1 Introduction §2 Frictional forces §3 The dynamics of uniform circular motion §4 Forces and pseudo-forces §5 Classical mechanics, relativistic mechanics, quantum mechanics
Chapter 7 « WORK AND ENERGY » §1 Introduction §2 Work done by a constant force §3 Work done by a variable force one-dimensional case §4 Work done by a variable force - two-dimensional case §5 Kinetic energy and the work-energy theorem §6 Significance of the work-energy theorem §7 Power
Chapter 8 « THE CONSERVATION OF ENERGY » §1 Introduction §2 Conservative forces §3 Potential energy §4 One-dimensional conservative systems §5 The complete solution of the problem for one-dimensional forces depending on position only §6 Two and three-dimensional conservation systems §7 Non conservative forces §8 The conservation of energy §9 Mass and energy
Chapter 9 « CONSERVATION OF LINEAR MOMENTUM » §1 Center of mass §2 Motion of the center of mass §3 Linear momentum of a particle §4 Linear momentum of a system of particles §5 Conservation of linear momentum §6 Some applications of the momentum principle §7 Systems of variable mass
Chapter 10 « COLLISIONS » §1 What is a collision? §2 Impulse and momentum §3 Conservation of momentum during collisions §4 Collisions in one dimension §5 The true measure of a force §6 Collisions in two and three dimensions §7 Cross section §8 Reactions and decay processes
Chapter 11 « ROTATIONAL KINEMATICS » §1 Rotational motion §2 Rotational kinematics : the variables §3 Rotation with constant angular acceleration §4 Rotational quantities as vectors §5 Relation between linear and angular kinematics for a particle in circular motion :scalar form §6 Relation between linear and angular kinematics for a particle in circular motion : vector form
Chapter 12 « ROTATIONAL DYNAMICS I » §1 Introduction §2 Torque acting on a particle §3 Angular momentum of a particle §4 Systems of particles §5 Kinetic energy of rotation and rotational inertia §6 rotational dynamics of a rigid body §7 the combined translational and rotational motion of a rigid body
Chapter 13 « ROTATIONAL DYNAMICS II AND THE CONSERVATION OF ANGULAR MOMENTUM » §1 Introduction §2 The top §3 Angular momentum and angular velocity §4 Conservation of angular momentum §5 Some others aspects of the conservation of angular momentum §6 Rotational dynamics : a review
Chapter 14 « EQUILIBRIUM OF RIGID BODIES » §1 Rigid bodies §2 The equilibrium of a rigid body §3 Center of gravity §4 Examples of equilibrium §5 Stable, unstable and neutral equilibrium of rigid bodies in a gravitational field)
Chapter 15 « OSCILLATIONS » §1 Oscillations §2 The simple harmonic oscillator §3 Simple harmonic motion §4 Energy considerations in simple harmonic motion, §5 Applications of simple harmonic motion §6 Relation between simple harmonic motion and uniform circular motion §7 Two-body oscillations §8 Damped harmonic motion §9 Forced oscillations and resonance
Chapter 16 « GRAVITATION » §1 Historical introduction §2 The law of universal gravitation §3 The constant of universal gravitation G §4 Inertial and gravitational mass §5 Variations in acceleration due to gravity §6 Gravitational effect of a spherical distribution of mass §7 The motion of planets and satellites §8 The gravitational field §9 Gravitational potential energy §10 Potential energy for many-particles systems §11 Energy considerations in the motions of planets and satellites §12 The earth as an inertial reference frame §13 The principle of equivalence)
Chapter 17 « FLUID STATICS » §1 Fluids §2 Pressure and density §3 The variation of pressure in a liquid at rest §4 Pascals principle and Archimedes principle §5 Measurement of pressure
Chapter 18 « FLUID DYNAMICS » §1 General concepts of fluid flow §2 Streamlines §3 The equation of continuity §4 Bernoullis equation §5 Applications of Bernoullis equation and the equation of continuity §6 Conservation of momentum in Fluids Mechanics §7 Fields of flow
Chapter 19 « WAVES IN ELASTIC MEDIA » §1 Mechanical waves §2 Types of waves §3 Travelling waves §4 The superposition principle §5 Wave speed §6 Power and intensity in wave motion §7 Interference of waves §8 Complex waves §9 Standing waves §10 Resonance
Chapter 20 «SOUND WAVES » §1 Audible, ultrasonic and infrasonic waves §2 Propagation and speed of longitudinal waves §3 Travelling longitudinal waves §4 Standing longitudinal waves §5 Vibrating systems and sources of sound §6 Beats §7 The Doppler effect
Chapter 21 « TEMPERATURE » §1 Macroscopic and microscopic descriptions §2 Thermal equilibrium : the zeroth law of thermodynamics §3 Measuring temperature §4 The constant volume gas thermometer §5 Ideal gas temperature scale §6 The Celsius and Fahrenheit scales §7 The international practical temperature scale §8 Temperature expansion
Chapter 22 « HEAT AND THE FIRST LAW OF THERMODYNAMICS » §1 Heat, a form of energy §2 Quantity of heat and specific heat §3 Molar heat capacities of solids §4 Heat conduction §5 The mechanical equivalent of heat §6 Heat and work §7 The first law of thermodynamics §8 Some applications of the first law of thermodynamics
Chapter 23 « KINETIC THEORY OF GASES I » §1 introduction §2 ideal gas : a macroscopic description §3 ideal gas : a microscopic definition §4 kinetic calculation of the pressure §5 kinetic interpretation of temperature §6 intermolecular forces §7 specific heats of an ideal gas §8 equipartition of energy)
Chapter 24 « KINETIC THEORY OF GASES II » §1 Mean free path §2 Distribution of molecular speeds §3 Experimental confirmation of the Maxwellian distribution §4 Brownian motion §5 The Van der Waals equation of state)
Chapter 25 « ENTROPY AND THE SECOND LAW OF THERMODYNAMICS » §1 Introduction §2 Reversible and irreversible processes §3 The Carnot cycle §4 The second law of thermodynamics §5 The efficiency of engines §6 The thermodynamic temperature scale §7 Entropy : reversible processes §8 Entropy : irreversible processes §9 Entropy and the second law §10 Entropy and disorder
-Part 2 Electromagnetics, Optics - :
Chapter 26 « CHARGE AND MATTER » §1 Electromagnetism: a preview §2 Electric charge §3 Conductors and isolators §4 Coulombs law §5 Charge is quantized §6 Charge and matter §7 Charge is conserved
Chapter 27 «THE ELECTRIC FIELD » §1 The electric field §2 The electric field strength E §3Lines of force §4 Calculation of E §5A point charge in an electric field §6 A dipole in an electric field
Chapter 28 « GAUSS LAW » §1 Flux of the electric field §2 Gauss law §3 Gauss law and Coulombs law §4 An insulated conductor §5 Experimental proof of Gauss law and Coulombs law §6 Gauss law: some applications §7 The nuclear model of the atom
Chapter 29 « ELECTRIC POTENTIAL » §1 Electric potential §2 Potential and field strength §3 Potential due to a point charge §4 A group of point charges §5 Potential due to a dipole §6 Electric potential energy §7 Calculation of E from V §8 An insulated conductor §9 The electrostatic generator
Chapter 30 « CAPACITORS AND DIELECTRICS » §1 Capacitance §2 Calculating capacitance §3 Parallel-plate capacitor with dielectrics §4 Dielectrics : an atomic view §5 Dielectrics and Gauss law §6 Three electric vectors §7 Energy storage in an electric field
Chapter 31 « CURRENT AND RESISTANCE » §1 Current and current density §2 Resistance, resistivity and conductivity §3 Ohms law §4 Resistivity: an atomic view §5 Energy transfers in an electric circuit
Chapter 32 « ELECTROMOTIVE FORCES AND CIRCUITS » §1 Electromotive force §2 Calculating the current §3 Other single-loop circuits §4 Potential differences §5 Multiloop circuits §6 Measuring currents and potential differences §7 The potentiometer §8 RC circuits
Chapter 33 « THE MAGNETIC FIELD » §1 The magnetic field §2 The definition of B §3Magnetic force on a current §4 Torque on a current loop §5 The Hall effect §6 Circulating charges §7 The cyclotron §8 Thomsons experiment
Chapter 34 « AMPERES LAW » §1 Ampère s law §2 B near a long wire §3 Magnetic lines of induction §4 Two parallel conductors §5 B for a solenoid §6 The Biot-Savart law
Chapter 35 « FARADAY S LAW » §1 Faradays experiments §2 Faradays law of induction §3 Lenzs law §4 Induction : a quantitative study §5 Time-varying magnetic fields §6 The betatron §7 Induction and relative motion
Chapter 36 « INDUCTANCE » §1 Inductance §2 Calculation of inductance §3 An LR circuit §4 Energy and the magnetic field §5 Energy density and the magnetic field
Chapter 37 « MAGNETIC PROPERTIES OF MATTER » §1 Poles and dipoles §2 Gauss law for magnetism §3 Paramagnetism §4 Diamagnetism §5 Ferromagnetism §6 Nuclear magnetism §7 Three magnetic vectors
Chapter 38 « ELECTROMAGNETIC OSCILLATIONS » §1 LC oscillations §2 Analogy to simple harmonic motion §3 Electromagnetic oscillations : quantitative §4 Forced oscillations and resonance §5 Lumped and distributed elements §6 Electromagnetic cavity oscillator §7 Induced magnetic fields §8 Displacement currents §9 Maxwells equations §10 Maxwells equations and cavity oscillations
Chapter 39 « ELECTROMAGNETIC WAVES » §1 Transmission lines §2 Coaxial cable - fields and currents §3 Waveguide §4 Radiation §5 Travelling waves and Maxwells equations §6 The Poynting vector
Chapter 40 « NATURE AND PROPAGATION OF LIGHT » §1 Light and the electromagnetic spectrum §2 Energy and momentum §3 The speed of light §4 Moving sources and observers §5 Doppler effect
Chapter 41 « REFLECTION AND REFRACTION PLANE WAVES AND PLANE SURFACES » §1 reflection and refraction §2 Huygens principle §3 Huygens principle and the law of reflection §4 Huygens principle and the law of refraction §5 Total internal reflection §6 Fermats principle)
Chapter 43 « INTERFERENCE » §1 Youngs experiment §2 Coherence §3 Intensity in Youngs experiment §4 Adding wave disturbances §5 Interference from thin films §6 Phase changes on reflection §7 Michelsons interferometer §8 Michelsons interferometer and light propagation
Chapter 44 « DIFFRACTION » §1 introduction §2 single slit §3 single slit : qualitative §4 single slit : quantitative §5 diffraction at a circular aperture §6 double slit
Chapter 45 « GRATINGS AND SPECTRA » §1 introduction §2 multiple slits §3 diffraction gratings §4 resolving power of a grating §5 X ray diffraction §6 Braggs law
Chapter 47 « LIGHT AND QUANTUM PHYSICS » §1 sources of light §2 cavity radiators §3 Plancks radiation formula §4 Photoelectric effect §5 Einsteins photon theory §6 The Compton effect §7 Line spectra §8 The Hydrogen atom §9 The correspondence principle)
Chapter 48 « WAVES AND PARTICLES » §1 matter waves §2 atomic structure and standing waves §3 wave mechanics §4 meaning of ψ §5 the uncertainty principle
SUPPLEMENTARY TOPICS :
1) Relation between linear and angular kinematics for a particle moving in a plane
2) Polar vectors and axial vectors
3) The wave equation for a stretched string
4) Derivation of Maxwells speed distribution law
5) The differential form of Maxwells equations and the electromagnetic wave equation
APPENDICES : definition of standards and fundamental and derived physical constants, miscellaneous terrestrial data, the solar system, periodic table of the elements, the particles of physics, symbols, dimensions and units for physical quantities, conversion factors, mathematical symbols, mathematical formulas, values of trigonometric functions, Nobel Prize Winners in Physics, The Gaussian system of units
(Hoofdstuk 5 "Algemene en Experimentele Natuurkunde voor bachelors")
§ 5.10 Physica en Biophysica voor artsen
In 1973 kwam er eindelijk een leerboek Algemene Natuurkunde specifiek bestemd voor biowetenschappers op de markt en dit op initiatief van de Franse hoogleraar en geneesheer Christian Bénézech (1) .
In een voorgaand cursiefje heb ik er al op gewezen dat biowetenschappers en vooral toekomstige artsen, apothekers en tandartsen een cursus Algemene Natuurkunde moesten te volgen, waarvan de behandelde onderwerpen zeer weinig te maken hadden met de noodwendigheden van het toekomstig beroep. Dit was ook in Frankrijk het geval en lokte heel wat kritiek en verzet uit bij de toenmalige studenten. Een gevolg van Mei 68... was nu dat deze gerechtvaardigde kritiek deze keer wél gehoor vond bij de politieke en academische autoriteiten.
Aldus kwam een vierdelig leerboek met als veelzeggende titel « Physique et Biophysique » tot stand waaraan vier ploegen, drie uit Parijs, één uit Montpellier hun medewerking verleenden. Deze ploegen waren samengesteld uit medici en fysici, of uit medici met doctoraat in de fysische wetenschappen:
* « Physique et Biophysique » fascicule 1 Mécanique, Thermodynamique, Physico-Chimie- (C. Bénézech et J. Llory Masson 468 pages -1973-)
* « Physique et Biophysique » fascicule 3 Biophysique sensorielle- (M. Burgeat, Y Grall et D. Loth 298 pages -1973-)
* « Physique et Biophysique » fascicule 4 Bases de lutilisation médicale et biologique des radiations- (J. Dutreix, A. Desgrez, B. Bok et C. Chevalier 233 pages -1973-)
De eerste twee volumes hadden betrekking op de algemene natuurkunde of fysica, de laatste twee waren gericht op de algemene biologische natuurkunde of biofysica, een vakgebied dat vooral interessant was voor artsen, apothekers, en dito...
I- Algemene Fysica voor biowetenschappers
Volume 1 handelde zoals de monografie van Simon en Dognon (zie voorgaand cursiefje) evenzeer over de mechanica, de thermodynamica, maar de leerstof werd beperkt tot onderwerpen, die belangrijk waren voor biowetenschappers. De fysische scheikunde daarentegen heel wat meer uitgediept en geöriënteerd naar de biowetenschappen. Het boek omvatte volgende hoofdstukken en onderwerpen:
-Première Partie: «Propriétés générales de la matière et de ses transformations»
Chapitre 2 « Notion de force, Eléments de géométrie vectorielle, Principes de statique » §1 Divers types de vecteurs §2 Moment dun vecteur §3 Systèmes de vecteurs équivalents §4 Equilibre des corps, éléments de statique §5 Principe fondamentale de laction et de la réaction §6 Equilibre du point matériel §7 Equilibre du solide
Chapitre 3 « Notions de Cinématique » §1 Généralités §2 Méthodes générales détude d un mouvement §3 Etude de quelques mouvements particuliers §4 Propagation d un mouvement vibratoire: notion de radiation
Chapitre 4 « Le Principe fondamentale de la Dynamique et ses applications » §1 Principe fondamentale de la dynamique §2 Conséquences et applications du principe fondamentale de la dynamique §3 Applications du principe fondamentale aux mouvements dun corps solide
Chapitre 5 « Energie mécanique » §1 Notion de travail §2 Généralisation de la notion d énergie cinétique §3 Conservation de lénergie mécanique: énergie cinétique et énergie potentielle §4 Notion de potentiel
Chapitre 6 « Eléments de Thermodynamique » §1 Généralités §2 Notion de température §3 Notion de quantité de chaleur §4 Les principes de la thermodynamique §5 La notion de lénergie libre
-Deuxième Partie: «Physico chimie générale»
Chapitre 1 « La Structure moléculaire de la Matière » §1 La réalité moléculaire et l agitation thermique §2 Les interactions moléculaires
Chapitre 2 « Les Etats de la Matière » §1 Généralités sur les états de la matière §2 Létat gazeux §3 Létat liquide
Chapitre 4 « Mélanges gazeux » §1 Généralités sur les mélanges §2 Caractérisation d un mélange gazeux §3 Diffusion en phase gazeuse §4 Dissolution des gaz
Chapitre 5 « Notions générales sur la Constitution des Solutions » §1 Dissolution des liquides §2 Dissolution des solides §3 Dissolution des électrolytes: dissociation §4 Expression quantitative de la composition dune solution
Chapitre 6 « Propriétés générales des Solutions » §1 Généralités §2 Diffusion dans les solutions §3 Pression osmotique §4 Cryoscopie
Chapitre 7 « Propriétés optiques des Solutions » §1 Généralités §2 Structure électronique de latome §3 Les spectres atomiques démission et dabsorption §4 Applications de la spectrométrie atomique §5 Les spectres moléculaires §6 Les spectres dabsorption des solutions §7 Phénomènes de fluorescence et de phosphorescence
Chapitre 8 « Propriétés électriques des Solutions » §1 Attraction entre charges de signe opposé §2 Déplacement des ions dans un champ électrique: conductivité des solutions délectrolytes §3 Conséquences du déplacement des ions dans un champ électrique §4 Différences de potentiel électrique: potentiels métal solution
Chapitre 9 « Dissociation acide, pH » §1 Dissociation de leau: acides et bases §2 Les ampholytes §3 Systèmes tampons §4 Mesure de pH
Chapitre 11 « Phénomènes de Surface » §1 Généralités §2 Notion de tension superficielle §3 Energie superficielle §4 Théorie de Laplace §5 Tension superficielle des solutions aqueuses §6 Notion de tension interfaciale §7 Généralisation des phénomènes de surface, ladsorption
-Troisième Partie: «Eléments de biologie physico chimique»
Chapitre 1 « LEau, milieu biologique » §1 Généralités §2 Propriétés physiques et structure de la molécule deau §3 Rôle de leau dans la régulation thermique §4 Intervention biochimique de leau
Chapitre 2 « Les Macromolécules biologiques » §1 Généralités sur «létat colloïdale» §2 Les solutions colloïdales §3 Propriétés des macromolécules dues à leurs dimensions §4 Sédimentation et centrifugation des solutions macromoléculaires §5 Propriétés électriques des protéines
Chapitre 3 « Les Secteurs et Compartiments liquidiens » §1 Généralités §2 Mesure des espaces liquidiens §3 La composition osmolaire et ionique des liquides biologiques
Chapitre 5 « Hydrodynamique biologique » §1 Ecoulement des liquides §2 Notions biophysiques sur la circulation
Chapitre 6 « Les Echanges chez les Etres vivants » §1 Généralités §2 Transferts transmembranaires §3 Echanges gazeux §4 Les échanges gazeux dans lorganisme §5 Circulation de leau dans lorganisme, échanges liquidiens
Volume 2 handelde niet alleen over electriciteit maar ook in tegenstelling met Simon en Dognon over elektronica. Noties in elektronica waren immers onmisbaar geworden want de meeste medische apparatuur was gebaseerd op elektronica. In dit volume kwam ook de elektro- fysiologie uitgebreid aan bod, waarbij alleen de klassieke theorieën van Conway en Boyle en van Hodgkin en Huxley behandeld werden (2) :
-Première partie: «Electricité»
Chapitre 1 « Les charges électriques au repos: électrostatique (rappels et compléments » A- Charge, champ et potentiel électriques (notions générales) §1 Rappel de la notion de charge électrique §2 Propriété fondamentale des charges électriques: la loi de Coulomb §3 Rappel de la notion de champ électrique (définition, propriété d additivité, lignes de champ) §4 Notion de potentiel électrique (cas d une charge ponctuelle, généralisation à plusieurs charges, expression du champ en fonction du potentiel, surfaces équipotentielles, énergie potentielle électrique, unités de potentiel et de champ électrique) B- Etude de deux cas particuliers importants: dipôles et feuillets électriques §1 Dipôles électriques (définitions, potentiel créé en un point éloigné par un dipôle, champ créé en un point éloigné par un dipôle, remarques importantes, dipôles moléculaires) §2 Feuillets électriques (définitions, potentiel créé par un feuillet en un point extérieur P) C- Flux du champ électrique: théorème de Gauss et ses conséquences §1 Flux du champ électrique §2 Flux du champ créé par une charge ponctuelle §3 Expression générale du théorème de Gauss D- Equilibre dun système de conducteurs §1 Théorème de la superposition des états déquilibre §2 Théorème des écrans électriques; blindage; cage de Faraday E- Notion de capacité §1 Capacité dun conducteur isolé ans lespace §2 Capacité dun condensateur (notion générale, condensateur plan, groupement des condensateurs, énergie dun condensateur chargé)
Chapitre 2 « Les différentes catégories de porteurs de charge et leur génération » A- Charge élémentaire B- A quelles particules élémentaires est liée la charge? C- Les autres catégories de porteurs de charge D- La génération des porteurs de charge §1 Génération des porteurs de charge dans les solides (les isolants, les métaux, les semi-conducteurs intrinsèques, les semi-conducteurs extrinsèques) §2 Génération des porteurs de charge dans le vide (énergie dextraction, leffet thermoélectronique, leffet photoélectrique, extraction par choc de particules)
Chapitre 3 « Les mouvements des porteurs de charge: les lois du courant électrique (rappels et compléments) » A- Courant dans un conducteur quelconque §1 Lignes de courant §2 Vecteur densité de courant §3 Vecteur densité de courant et vitesse des porteurs de charge §4 Elément linéaire de courant équivalent à une charge en mouvement B- Expression générale et signification de la loi dOhm §1 Expression générale de la loi dOhm §2 La loi dOhm exprime le fait que les porteurs de charge se meuvent dans un milieu très visqueux C- Signification de leffet Joule D- Réseaux électriques: les lois de Kirchhoff §1 Définitions §2 Lois de Kirchhoff (loi des nuds, loi des mailles) E- Une propriété essentielle des charges en mouvement: les effets magnétiques (notion préliminaire: produit vectoriel) §1 Vecteur induction magnétique créé en un point par un élément de courant (premier loi de Laplace) §2 Force exercée par un champ magnétique sur un élément de courant (deuxième loi de Laplace) §3 Travail des forces électromagnétiques (loi de Maxwell) §4 Force électromotrice d induction (loi de Lenz Faraday)
Chapitre 4 « Les courants variables en fonction du temps » A- Sources de tension imposée; sources de courant imposé B- Eléments réactifs dun circuit C- Deux formes importantes de fonctions variables §1 Echelon rectangulaire §2 impulsion D- Les courants (ou les tensions) à variation exponentielle §1 décharge dun condensateur à travers une résistance §2 charge dun condensateur à travers une résistance §3 circuit résistance capacité en parallèle alimenté par un échelon rectangulaire de courant imposé §4 même circuit mais alimenté par une impulsion de courant imposé §5 même circuit alimenté à travers une résistance de série R par un échelon rectangulaire de tension imposée §6 même circuit directement attaqué par un échelon rectangulaire de tension imposée E- Les oscillations amorties §1 équation différentielle du circuit oscillant §2 solution de cette équation F Le courant alternatif sinusoïdal §1 rappels §2 notion dimpédance (utilisation des nombres complexes, impédance d un élément de circuit passif, généralisation des lois de Kirchhoff, quelques cas particuliers importants, mesure des impédances) §3 mesure de la fréquence dun courant alternatif (on dispose dun oscillateur étalonné, on ne dispose pas doscillateur étalonné) §4 mesure des intensités de courant §5 le transformateur G- Dérivation et intégration électroniques §1 dérivation §2 intégration
-Deuxième partie: «Electrophysiologie»
Chapitre 1 « Le potentiel de repos de la membrane cellulaire » A- Les faits expérimentaux §1 électrodes utilisées (potentiel délectrode, potentiel de jonction, potentiel de repos) §2 résultats (polarité et convention de signe, ordre de grandeur, variations du potentiel de membrane §3 expériences avec les ions radioactifs B- Théories ioniques du potentiel de repos §1 lun des ions n est pas diffusible §2 théorie de Boyle et Conway §3 théorie d Hodgkin et Huxley
Chapitre 2 « Conductivité électrique de la membrane cellulaire au repos; conductivité des tissus » A- Techniques utilisées §1 le premier point à envisager concerne les électrodes §2 forme des courants imposés B- Principaux résultats pour les membranes cellulaires §1 caractéristique intensité tension en courant continu §2 impédance en courant alternatif sinusoïdal §3 variations du potentiel de membrane obtenues par application d un échelon rectangulaire ou d une impulsion de courant: réponse locale C- Tentatives dexplication D- Fibre allongée; électrotonus physique §1 courant continu §2 échelons rectangulaires E- Conductivité des tissus
Chapitre 3 « Lactivité de la membrane cellulaire » A- Etude descriptive du potentiel daction dune fibre nerveuse isolée §1 techniques §2 le pré - potentiel et le seuil de dépolarisation §3 la pointe du potentiel daction §4 les potentiels consécutifs B- Les lois de lexcitation §1 question préalable: rôle de la densité du courant §2 la loi du «tout ou rien» et ses exceptions apparentes §3 les lois dites polaires §4 rôle de la durée de létablissement du courant; pente limite; «accommodation» §5 stimuli en créneaux (ondes rectangulaires); courbe intensité durée; chronaxie §6 stimuli et impulsions brèves §7 stimulations par décharges de condensateurs §8 stimulation par courant alternatif sinusoïdal §8 stimulation par impulsions doubles; notion d «état dexcitation» §9 excitabilité après un potentiel daction: période réfractaire C- Propagation du potentiel daction §1 fibres non myélinisées (ou musculaires) (technique de recueil, résultats, mécanisme de propagation, courants locaux) §2 fibres myélinisées §3 cas d un nerf entier D- Perméabilité de la membrane aux ions au cours de l activité (étude expérimentale) §1 conductivité électrique de la membrane au cours de l activité (à courant imposé, expériences de Hodgkin et Huxley à tension imposée) §2 expériences avec les cations marqués par radio-isotopes E- Synthèse explicative: la théorie de Hodgkin et Huxley §1 le modèle de la membrane §2 évaluation des conductances §3 explication des faits expérimentaux classiques (les principaux phénomènes, quelques raisons d ordre qualitatif de cette concordance fondées sur les hypothèses de base de la théorie) F- Quelques propriétés particulières des cellules du myocarde
Chapitre 4 « Potentiels recueillis dans un milieu conducteur » (introduction: intérêt et problèmes posés en électrophysiologie médicale) A- Fibre allongée §1 la célérité et la durée de la pointe sont grandes §2 la célérité et la durée de la pointe sont petites §3 différence de potentiel entre deux électrodes placées à la surface même dune fibre B- Electrocardiographie (E.C.G.) préliminaires- §1 théorie de l «angle solide» ou des «feuillets» §2 théorie dEinthoven, dite du dipôle
-Troisième partie: «Electronique»
Chapitre 1 « Redresseurs et détecteurs: diodes » A- Définition B- Caractéristique intensité tension §1 diode idéale §2 diodes réelles C- Fonctionnement dune diode à jonction p n D- Application des diodes au redressement du courant alternatif §1 redressement §2 filtrage E- Application des diodes à la détection dune onde porteuse modulée en amplitude §1 quest-ce quune porteuse modulée en amplitude? §2 la détection
Chapitre 2 « Amplificateurs: triodes et transistors » A- Définition B- Eléments actifs §1 la triode §2 transistor à jonctions (étude qualitative du fonctionnement montage dit à base commune-, montage en émetteur commun, avantages du transistor par rapport au tubes et inconvénients) §3 transistor à effet de champ (principe du fonctionnement du transistor à effet de champ à jonction, principe du fonctionnement du transistor à grille isolée (M.O.S.) C- Quelques éléments de montage §1 le circuit dentrée §2 le circuit de sortie (relation très générale, étage amplificateur à résistance, étage amplificateur à résonance, montages; cathodyne et collecteur commun)
Chapitre 3 « Production doscillations entretenues »
Chapitre 4 « Appareils utilisant la déviation par les champs électrique et magnétique de faisceaux de particules chargées dans le vide » A- Phénomènes élémentaires concernant une particule §1 mouvement dune particule chargée dans un champ électrique uniforme §2 mouvement dune particule chargée dans un champ magnétique uniforme §3 quelques notions sur le mouvement d une particule chargée dans un champ électrique variable: lentille électronique §4 le cas des champs magnétiques variables B- Principaux appareillages utilisant des faisceaux de particules §1 loscilloscope électronique (le tube, organes annexes) §2 le microscope électronique (pouvoir séparateur, quelques notions sur la structure des microscopes électroniques)
Chapitre 5 « Les chaînes de mesure en électronique médicale et le problème de lenregistrement fidèle des signaux » A- Quest-ce quun signal électrique? B- Origine des signaux en électronique médicale C- Schéma général dune chaîne de mesures D- La distorsion §1 distorsion non linéaire §2 distorsion linéaire E- Le bruit §1 origine §2 les remèdes F- Les signaux en impulsions §1 position du problème §2 quelques brèves indications techniques §3 le problème du comptage
II- Algemene Biofysica voor biowetenschappers
Volume 3 was gewijd aan
- Introduction à la biophysique sensorielle
I- Principe de fonctionnement: 1° réception et transmission 2° transduction II- Potentiels de récepteur potentiels générateurs III- Notions de psycho-physique IV- Introduction à la notion de théorie de linformation V- Exploration fonctionnelle
Chapitre 2 « La Transmission » I- Transmission dans loreille interne II- Le tympan III- Transmission dans loreille moyenne 1° la chaîne tympano-ossiculaire 2° la trompe dEustache et les muscles des osselets IV- Transmission dans la cochlée 1° mouvements des fenêtres 2° mouvements des liquides 3° mouvements des membranes 4° mouvements des cils des cellules ciliées
Chapitre 3 « Transduction et phénomènes neurologiques » §1 le milieu biophysique cochléaire, état de repos §2 électrophysiologie cochléaire, réponse à la stimulation §4 analyse de fréquence §5 rétroaction §6 notions schématiques concernant le codage dans laudition
Chapitre 4 « Psycho-acoustique » §1 fréquence et sensation de hauteur §2 intensité et sensation de force sonore §3 effet de masque et masquage §4 fatigue auditive §5 durée §6 champ auditif
Chapitre 3 « Transduction » I- Photochimie de la rétine II- Electrophysiologie des récepteurs
Chapitre 4 « Phénomènes neurologiques » I- Etudes au niveau des cellules rétiniennes II- Etudes au niveau du cortex III- Essai de synthèse
Chapitre 5 « Analyse de la sensation de luminance » I- Généralités II- Analyse de la sensation dintensité lumineuse 1° photométrie visuelle 2° efficacité lumineuse 3° unités visuelles 4° vision diurne et vision nocturne 5° sensibilité de lil à la lumière étude des seuils 6° perception des lumières brèves
Chapitre 6 « Analyse de la sensation de chromaticité » §1 tonalité §2 saturation §3 mélange des couleurs §4 lois de la colorimétrie §5 ladaptation colorée §6 autres phénomènes de la vision des couleurs §7 théorie de la vision des couleurs
Chapitre 7 « Analyse de la sensation de forme et de mouvement » I- Acuité visuelle II- Perception du mouvement
Chapitre 8 « Troubles de la fonction visuelle » §1 les amétropies §2 méthodes dexamen des caractéristiques de la dioptrique oculaire §3 introduction à lexploration fonctionnelle de la vision par des méthodes électro- physiologiques
Volume 4 besprak de medische en biologische aspecten van stralingen:
- Introduction
- Première Partie: Matière et Energie
Chapitre 1 « Grandeurs et Unités »
Chapitre 2 « Particules et Radiations » §1 particules matérielles §2 rayonnement électromagnétique et photon §3 dualité onde-corpuscule
Chapitre 3 « Structure énergétique de la matière » §1 les atomes §2 lénergie de la liaison §3 la structure électronique des atomes §4 absorption et émission dénergie par la structure électronique de latome §5 absorption dénergie par les molécules
- Deuxième Partie: Interaction des rayonnements ionisants avec la matière
Chapitre 1 « Interactions des électrons avec la matière »
§1 aspects généraux de linteraction dun électron avec une autre particule chargée §2 collision: interaction électron électron §3 freinage: perte dénergie par freinage §4 pouvoir darrêt total §5 longueur de trajectoire et parcours apparent
Chapitre 2 « Effets élémentaires produits dans le milieu »
Chapitre 3 « Particules lourdes chargées et neutrons »
Chapitre 4 « Interactions des photons avec la matière » §1 mécanisme des interactions entre les photons et les particules matérielles §2 coefficient datténuation §3 coefficient massique datténuation § 4 coefficient dabsorption et coefficient de diffusion
- Troisième Partie: Production des Rayonnements et Radioactivité
Chapitre 1 « Production des rayons X » §1 spectre caractéristique §2 spectre continu §3 paramètres influant sur le spectre continu § 4 spectre réel du rayonnement sortant du tube §5 tubes émetteurs de rayons X
Chapitre 2 « Radioactivité » §1 constitution des noyaux §2 létat radioactif §3 décroissance radioactive §4 types de désintégration
- Quatrième Partie: Détection des Particules et Mesure des Faisceaux
Chapitre 1 « Les compteurs » §1 principes généraux §2 détecteurs à gaz §3 détecteurs solides ou liquides
Chapitre 2 « Dosimétrie » §1 le faisceau en un point §2 la dose absorbée et sa mesure §3 relation entre dose et fluence §4 exposition
Chapitre 3 « Le faisceau des rayons X et des rayons gamma » §1 faisceau dans lair §2 faisceau dans un milieu matériel homogène §3 rôle de la diffusion §4 sources internes
- Cinquième Partie: Applications médicales
Chapitre 1« Radiodiagnostic » §1 formation de limage radiologique §2 transformation de limage radiante en image lumineuse §3 vision en radiodiagnostic §4 causes de flou de limage §5 influence du rayonnement diffusé (grilles anti-diffusantes) §6 tomographie
Chapitre 2 « Applications médicales des radioéléments et études fonctionnelles » §1 techniques isotopiques in vitro §2 problèmes généraux des techniques in vivo §3 méthodes isotopiques d»analyse cinétique §4 méthodes cliniques dinvestigation fonctionnelle
Chapitre 3 « Etudes scintigraphiques »
- Sixième Partie: Actions des radiations sur la matière vivante Radiobiologie
Chapitre 1 « Radiochimie » §1 rappel des évènements physiques initiaux §2 radiochimie générale §3 lésions des acides désoxyribonucléiques (ADN)
Chapitre 2 « Conséquences dune irradiation au niveau cellulaire » §1 mort cellulaire §2 action sur le cycle cellulaire §3 mutations
Chapitre 3 « Conséquences au niveau des populations cellulaires » §1 évolution spontanée dune population cellulaire §2 cinétique dune population après une irradiation unique
Chapitre 4 « Radiobiologie des radiations non ionisantes » §1 définition §2 absorption de lénergie §3 action biologique des UV
Chapitre 5 « Radiothérapie »
Chapitre 6 « Dangers des radiations et protection »
Appendice I: Distribution spectrale Appendice II: Logarithmes et Exponentielles
- nabeschouwingen:
De inhoud van dit vierdelig werk lijkt mij, ofschoon het werk dateert van begin de jaren zeventig, nog altijd interessant voor de toekomstige arts en ook voor de toekomstige apotheker. Vooral indien laatstgenoemde werkzaam is in de zorgsector (hospitaalwezen of officina-apotheker). Moderne apparatuur en technieken, zoals NMR-spectroscopie en -tomografie, die dateren van 1990 worden, komen natuurlijk nog niet aan bod. In dit verband lijkt een "mise à jour" met een specifieke cursus als « Cours de Résonance Magnétique -spectroscopie et imagerie- » van Jean Vion-Dury (Ellipses, -2002-)zeker aangewezen.
(Hoofdstuk 5 "Algemene en Experimentele Natuurkunde voor bachelors")
§ 5.6 Natuurkunde of Physica met Ralph Kronig
Eerlijk gezegd, ik vond de syllabus van Moens (zie vorig cursiefje §5.5) wat oubollig, erg obscuur en weinig inspirerend en daarom ging ik op zoek naar een goede, moderne referentie en het werd: Kronig.
Een exemplaar van het Leerboek van Kronig (vijfde editie -1958-) lag daar zo maar ter inzage in mijn boekhandel in de Walpoortstraat en mijn keuze was zeer snel gemaakt.
Primo: Vooreerst was het een recent, in het Nederlands geschreven boek en verder was de hoofdredacteur van het boek, Ralph Kronig, hoogleraar aan de Technische Hogeschool te Delft, een zeer hoog aangeschreven instelling, die ingenieurs vormde.
Over Ralph Kronig (1) is nu een uitvoerige biografie te vinden op Wikipedia. Kronig was inderdaad een topfysicus, die contacten had met de meest belangrijke fysici van zijn tijd waaronder Bohr, Ehrenfest, Heisenberg, Pauli, Kramers.. Hij was geboren in Dresden (1901) en stierf te Zeist (1995). Hij was hoogleraar in de theoretische natuurkunde bij de Faculteit der Technische Natuurkunde van 1939 tot 1969, en rector-magnificus van de TU Delft van 1959 tot 1962. Het blijkt dat hij de eerste was, die een theorie over de electronenspin voorstelde, theorie die echter door Pauli en Kramers werd afgewezen.. De ontdekking van deze theorie werd later toegeschreven aan George Uhlenbeck en Samuel Goudsmit.
Een J.J.J. Kokkedee, dekaan van de Faculteit Technische Natuurkunde te Delft schreef, naar aanleiding van het overlijden van Kronig (2) in 1995:
Soms is hij, enigszins tot zijn schade, zijn turbulente tijd iets te ver vooruit. Zo gebeurde het dat in januari 1925 bij de toen 20-jarige Kronig, tijdens een bezoek aan Duitsland, het idee van de elektronspin opkomt als mogelijke verklaring van een toen onbegrepen fijnstructuur in atomaire spectra. Pauli en Kramers geloven er niet in en ontmoedigen de jonge, onervaren student. Het idee blijft ongepubliceerd, maar nog geen jaar later, liggen, zoals bekend, met Goudsmit en Uhlenbeck, de kaarten volledig anders. Goudsmit en Uhlenbeck hebben er overigens nooit twijfel over laten bestaan dat het fundamentele idee van de elektronspin eerder aan Kronig bekend was. Met wat minder scepsis van de kant van Pauli had er een Nobelprijs voor hem in kunnen zitten; het blijft toch merkwaardig dat een fundamentele zaak als de spin van een deeltje nooit met een Nobelprijs is bekroond .
Secundo: En dan was er ook nog het Voorbericht van het Leerboek, waar men het volgende kon lezen:
Dit Leerboek der Natuurkunde onderscheidt zich van andere leerboeken, doordat het is ontstaan door samenwerking van een aantal fysici, verbonden aan verschillende instellingen van hoger onderwijs in Nederland. Wanneer dit aan de ene kant het voordeel heeft, dat de lezer kennis maakt met de persoonlijke stijl en visie van diverse auteurs, die allen op het gebied van de natuurkunde productief zijn geweest, bestaat er aan de andere kant toch het gevaar, dat de tekst hierdoor een minder homogeen karakter zou verkrijgen. Ik heb het dan ook als mijn voornaamste taak gezien, zonder mijn medewerkers gelijk te willen schakelen, er wel voor te zorgen, dat alle belangrijke onderdelen der natuurkunde aan bod kwamen en dat te grote variaties in niveau werden vermeden.
Bij het vaststellen van dit niveau is er van uitgegaan, dat de op het gymnasium en H.B.S. gedoceerde fysische leerstof als bekend mag worden ondersteld; voorts, dat de inhoud van het boek voldoende uitgebreid moest zijn om als basis te dienen bij de voorbereiding voor het kandidaatsexamen natuurkunde en voor het propedeutisch examen der aanstaande natuurkundige ingenieurs
Wat de indeling van het boek betreft, volgt op de inleiding, een aantal hoofdstukken, te weten mechanica, de trillingsleer, de fenomenologische elektriciteitsleer en de fysische optica, waar in het geheel niet wordt ingegaan op de atomistische structuur der materie. De volgende hoofdstukken behandelen de atoombouw en de atomistische interpretatie der thermische en elektromagnetische verschijnselen. Pas hierna volgt de thermodynamica, die, hoewel eigenlijk onafhankelijk van atomistische voorstellingen, toch eerst van haar abstract karakter wordt ontdaan en ten volle tot haar recht komt, wanneer naar zulke voorstellingen wordt verwezen. De laatste hoofdstukken bevatten de toepassing der natuurkundige inzichten in de elektrische, optische en medische instrumenten en toestellen .
In het boek is overal het gerationaliseerde giorgistelsel met nadruk naar voren gebracht .
Enkele belangrijke passages in dit Voorbericht heb ik gemarkeerd en vragen wellicht enig commentaar.
Tertio: De snelle opeenvolging van de herdrukken. De eerste editie van dit leerboek was al verschenen in 1947, een tweede in 1948, een derde in 1951 en een vierde in 1954 (in twee delen - deel I Inleiding, mechanica, trillingen en golven, fenomenologische elektriciteitsleer en fysische optica ; - deel II Atoombouw, atomistische warmteleer, atomistische elektriciteitsleer, thermodynamica, elektrische instrumenten, optische instrumenten en medische fysica met een biografisch overzicht en tabellen door J. Korringa). Nu was er in 1958 al een vijfde editie: een duidelijke aanwijzing dat het boek aansloeg.
Wat ik toen helemaal niet wist dat dit leerboek ook vertaald was in het Engels en in het Frans!
Van dit leerboek bestond er inderdaad een Engelse editie bij Pergamon Textbook of Physics (second edition -1959-) Wat later verscheen er ook een uit het Nederlands vertaalde en aan het Franse programma door M.Y. Bernard aangepaste editie Dunod (1960-1962). Het boek droeg als titel Précis de Physique Générale en bestond uit drie delen: I- Mécanique physique, thermodynamique -1960- (400 pages) II- Électricité -1962- (292 pages) III- Optique -1960- (266 pages).
Quarto: Bovendien was er die beperking tot de meest relevante onderwerpen uit de Algemene Natuurkunde, zoals uit de inhoudstafel bleek. Hier dus geen allegaartje van onderwerpen, die hoe interessant ook, weinig bijdragen tot de algemene vorming.
Dat een dergelijk referentieboek, in de Silver Fifties niet als basis voor de cursus Algemene of Proefondervindelijke Natuurkunde genomen werd, lijkt mij achteraf beschouwd onvoorstelbaar. De bron waaruit Moens geput had voor het opstellen van zijn syllabus.. was een leerboek, dat dateerde van vóór WOII (zie cursiefje §5.2)!!
Voor mij werd Kronig HET leerboek en de syllabus van Moens fungeerde alleen maar als een soort inventarislijst van de te kennen onderwerpen. Ik stootte daarbij op enkele ernstige moeilijkheden. Vooreerst werden niet alle onderwerpen, die een Moens in zijn syllabus behandelde, aan bod. Ook maakte Moens helemaal geen gebruik van de internationale symbolen en volgde hij een ander eenhedenstelsel dan het toen al algemeen gangbare Giorgi- stelsel. In het boek van Kronig was dit uiteraard wel het geval.
Hoe dan ook, aan Kronig's leerboek heb ik erg veel te danken. Een der vragen bvb, die ik bij het mondeling examen bij Moens kreeg was de bekende wet van Poiseuille. In tegenstelling met wat er in de syllabus vermeld stond, werd deze wet in het boek van Kronig keurig afgeleid. Mijn afleiding was dan ook een succes want Moens was tevreden, ik ook De andere vragen herinner ik mij niet meer maar waren zeker navenant. Een goed examen
Ook bij het mondeling examen in 1961 (Centrale Jury) maakte ik -dank zij Kronig- bij dOlieslagers een goede beurt. Hier kreeg ik als eerste vraag: Spreek mij eens over elektromagnetische golven?. Voor mij duidelijk een strikvraag, die toelaat de examinandus te testen en te toetsen op zijn globale kennis van de elektriciteitsleer.
Het bestaan van elektromagnetische golven bvb in de vrije ruimte kan nu gepostuleerd worden uitgaande van wat men de 4 veldvergelijkingen van Maxwell pleegt te noemen. Deze vergelijkingen zijn: de wet van Gauss voor het elektrische veld, de wet van Gauss voor het magnetische veld, de wet van Faraday en de wet van Ampère - Maxwell.
In het boek van Kronig vindt men deze 4 wetten behoorlijk uiteengezet terug, maar alleen in integraalvorm. Indien men nu echter deze wetten in differentiaal vorm neerschrijft, wat met enige kennis van de vectoriële analyse of calculus echt niet zo moeilijk is, voert het toepassen van enkele identiteiten van vectoroperatoren onmiddellijk tot de golfvergelijking van het elektrische respectievelijk magnetisch veld. Deze golfvergelijkingen postuleren het theoretisch bestaan van transversale electromagnetische golven. Uit deze golfvergelijking kan men overigens uit de kennis van ε (diëlectrische constante) en µ (magnetische susceptibiliteit) de voortplantingssnelheid v van deze golven afleiden. Men vindt immers: v2 . ε . µ = 1 waaruit v gemakkelijk te berekenen is.
Rest dan nog het experimenteel aantonen van deze golven, taak, die een Hertz op zich nam, twintig jaar nadat Maxwell het bestaan van die elektromagnetische golven gepostuleerd had.
Natuurlijk, een dergelijke uiteenzetting hoort eerder thuis onder de Theoretische of Analytische Natuurkunde en niet onder de Algemene Natuurkunde. Het had mij erg veel tijd gevraagd om de geheimen van de vectoriële analyse te ontrafelen. Ook gaf ik er mij op dat ogenblik nog geen rekenschap van dat ik een van de moeilijkste hoofdstukken uit het elektromagnetisme had behandeld (3) .
Hoe dan ook, den Olie was blijkbaar erg tevreden en hij begon mij allerlei bijvragen te stellen: wat is div en rot van een vector, wat is grad van een scalaire functie, hoe worden de veldvergelijkingen geformuleerd in een dielectricum, enz. Blijkbaar deed ik het goed, want hij gaf mij zelfs een vrijstelling van het praktisch examen..
Resultaat: een zeer geslaagd examen, waaraan mijn Kronig zeker een bijdrage had geleverd..
- welke onderwerpen worden in Kronigs leerboek besproken?
De onderwerpen, die in Kronigs werk behandeld worden, zijn uiteraard weergegeven in de gedetailleerde inhoudstafel:
Hoofdstuk 1 « Inleiding » (R. Kronig) §1 doel en methode der natuurkunde §2 wiskundige hulpmiddelen in de natuurkunde §3 fysische metingen
Hoofdstuk 2 « Mechanica » (P. Van der Leeden)
A- Mechanica van het stoffelijk punt : §1 Inleiding §2 Coördinaten §3 Beweging, vectoren §4 Het begrip snelheid §5 Het begrip versnelling §6 De traagheidswet §7 De begrippen kracht, massa en impuls §8 Samenstellen van krachten; evenwicht §9 De begrippen arbeid, conservatief krachtveld en potentiële energie §10 Stelling van arbeid en energie; wet van behoud van energie §11 De begrippen moment van een kracht en impulsmoment; de impulsmomentstelling §12 De equivalentie van een stelsel krachten en hun resultante §13 Centrale krachten; de wet der perken §14 Bewegende coördinatenstelsels
B- Mechanica van een stelsel van stoffelijke punten §15 Inleiding §16 Actie = - reactie §17 Zwaartepunt; de beweging van het zwaartepunt van een systeem §18 De impulsstelling §19 De impulsmomentstelling §20 Stelling van arbeid en energie ; splitsing van de kinetische energie
C- Mechanica van stijve lichamen §21 Inleiding §22 Vrijheidsgraden §23 Translatie en rotatie; glijden, kantelen en rollen §24 Tol en vrij lichaam §25 Praktische uitvoering van de bewegingsbegrenzing van stijve lichamen §26 De hoeksnelheid §27 Evenwicht van stijve lichamen §28 Krachten en koppels; de resultante van een stelsel krachten §29 Reactie- of dwangkrachten §30 Translatie §31 Rotatie om een vaste as §32 Het draaien van de as van een roterend lichaam §33 De tol en het vrij bewegende lichaam §34 botsing
D- Gravitatie §35 Een fundamentele proef over de aantrekkingskracht van de aarde §36 Een tweede fundamentele proef over de aantrekkingskracht van de aarde §37 Beweging van de maan en aantrekkingskracht van de aarde §38 hemel- en aard- mechanica §39 Beweging van de planeten t.o.v. de zon §40 De grootte van de gravitatieconstante §41 Afhankelijkheid van g van de plaats; massa en gravitatie §42 Eenheden en dimensies
E- Mechanica van deformeerbare lichamen §43 Elastische en plastische vervorming §44 Krachten en spanningen §45 Algemene eigenschappen bij geringe vervorming §46 Alzijdige compressie §47 Eenzijdige rek §48 Afschuiving §49 Bepaling van de elastische constanten; buiging en torsie §50 Deformatie-energie §51 Oorzaak van de elastische eigenschappen van vaste stoffen
F- Mechanica van vloeistoffen §52 Vaste, vloeibare en gasvormige fase §53 Gravitatie- en Vanderwaalskrachten; cohesie en adhesie §54 Statische druk §55 Roterende vloeistofmassa §56 Inwendige wrijving §57 Het stromingsveld §58 Toepassing van de wet van arbeid en kinetische energie op stromende vloeistoffen §59 Quasi-stationnaire stroming
Hoofdstuk 3 « Trillingen en Golven » (P. Van der Leeden)
A- Trillingsleer §1 Trilling als periodiek verschijnsel §2 De trillingsvorm §3 Superpositie van harmonische trillingen bij en systeem met één vrijheidsgraad §4 Superpositie van trillingen met ruimtelijk verschillende richting §5 Dynamica van de vrije harmonische trillingen §6 Gedempte trillingen; gedwongen trillingen en resonantie §7 Mathematische uitbreiding van de vorige paragraaf §8 Het p-q diagram §9 Gekoppelde vibratoren §10 Eigentrillingen van continua
B- Eendimensionale golfuitbreiding §11 Inleiding §12 Interferentie van lopende golven §13 Voortplantingssnelheid; terugkaatsing en breking §14 Absorptie §15 Dopplereffect
C- Golfuitbreiding in meer dimensies §16 onvervormde voortplanting van golven §17 golfvervorming §18 interferentie van bolvormige golven §19 het beginsel van Huygens §20 de terugkaatsing- en brekingswet §21 het beginsel van Fermat; afbeelding §22 begrensde golffronten
A- Lading, stroom, spanning §1 elektrische aantrekking en afstoting, positieve en negatieve elektriciteit §2 geleiders en isolatoren §3 de elektrische lading; de wet van Coulomb §4 eenheid van lading §5 zetel der elektrische lading op geleiders §6 opbouw der materie uit positieve en negatieve elektriciteit §7 polarisatie en influentie §8 elektroscoop; elektromotor §9 enkele proeven met de elektroscoop §10 de elektrische stroom; stroombronnen; stroomsterkte §11magneten §12 krachtwerkingen tussen stromen §13 eenheden van stroomsterkte en lading §14 krachtwerking tussen stromen en permanente magneten §15 de magnetiserende werking van de stroom §16 de warmteontwikkeling van de stroom; wet van Joule §17 de elektrolytische werking van de stroom; de wet van Faraday §18 stroomverdeling in parallel geschakelde geleiders; eerste wet van Kirchhoff §19 analogie tussen elektrische stromen en vloeistofstromen; de elektrische spanning §20 spanning tussen twee punten van een stroomkring; wet van Ohm; tweede wet van Kirchhoff §21 spanning tussen geïsoleerde geladen geleiders; condensator; capaciteit §22 spanning en arbeid §23 eenheden van arbeid, vermogen, spanning, weerstand en capaciteit §24 spanningsmeters §25 internationale eenheden van stroom, weerstand en spanning
B- Het statische elektrische veld §26 afstandswerking en omgevingswerking §27 veldsterkte, veldlijnen, veldbuizen §28 berekening van enige elektrische velden uit de wet van Coulomb §29 lijnintegraal en kringintegraal der veldsterkte; eerste hoofdstelling §30 potentiaalvlak; niveauvlakken; potentiële energie van een lading in het veld §31 spanning en potentiaal verschil; eenheden van potentiaal en veldsterkte §32 het veld van twee puntladingen; dipool §33 het veld van een homogene dubbellaag §34 krachtwerking op een dipool geplaatst in een elektrisch veld §35 diëlectrische stroom en verplaatsing; polarisatie; susceptibiliteit §36 het veld in een ledige ruimte binnen een isolerend medium §37 diëlectrische verplaatsing en influentie §38 oppervlakte-integraal der diëlectrische verplaatsing; tweede hoofdstelling §39 enige toepassingen van de hoofdstellingen van het elektrostatisch veld §40 spiegelbeeldkracht van Thomson §41 energie van het elektrische veld
C- Het stationaire elektrische en magnetische veld §42 het elektrische veld in de geleiders §43 het magnetische veld van stromen §44 definitie der magnetische inductie; de Lorentz-kracht §45 definitie der magnetische veldsterkte §46 de eerste hoofdstelling van het magnetische veld §47 de tweede hoofdstelling van het magnetische veld §48 krachtwerking op een spoeltje in een magnetisch veld §49 magnetometers §50 zichtbaar maken van magnetische veldlijnen §51 enige toepassingen van de hoofdstellingen van het magnetisch veld §52 eenheden van inductie, inductieflux, zelfinductie, magnetische veldsterkte en magnetische spanning §53 equivalentie van stroomkring en magnetische dubbellaag §54 formule van Laplace §55 magnetisatie, susceptibiliteit §56 het veld in een ledige ruimte binnen een gemagnetiseerd lichaam
D- Quasi stationaire processen §57 quasistationaire processen §58 diëlectrische of verplaatsingsstromen; eerste wet van Maxwell §59 inductieverschijnselen van de eerste soort §60 inductieverschijnselen van de tweede soort §61 wederzijdse inductie en zelfinductie §62 enige toepassingen van de inductiewet §63 tweede wet van Maxwell; uitbreiding van de wetten van Kirchhoff §64 de energie van het magnetische veld §65 wisselstromen §66 enkele voorbeelden van wisselstroomketens §67 vectordiagram voor wisselspanningen en stromen §68 enkele voorbeelden van de toepassing der vectorvoorstelling §69 arbeid door een wisselspanning verricht ; vermogen §70 driefasenstromen §71 magnetisch draaiveld §72 wervelstromen; Ferrari- instrumenten §73 elektrische trillingsketens
E- Elektromagnetische golven §74 de voortplanting van elektrische trillingen langs draden; staande trillingen §75 uitbreiding van elektromagnetische golven in de ruimte §76 de vibrator van Hertz; vrije elektromagnetische golven §77 enige proeven met elektromagnetische golven §78 elektromagnetische lichttheorie ; het spectrum der elektromagnetische golven ; dispersie §79 golfgeleiders en trilholten §80 eenheden en dimensies der elektromagnetische grootheden §81 overzicht
F- Relativiteitstheorie §82 de invariantie der lichtsnelheid §83 de Lorentz-transformatie; de relativiteit van tijdmeting en ruimtemeting §84 de invariantie der fysische wetten ; de equivalentie van massa en energie
Hoofdstuk 5 « Fysische Optica » (P.H. Van Cittert)
A- Inleiding §1 emissietheorie van Newton §2 golftheorie van Huygens §3 interferentiestelling §4 beginsel van Huygens- Fresnel §5 elektromagnetische lichttheorie
B- Het licht als golfbeweging §6 voortplanting van lichtgolven §7 golffronten §8 terugkaatsing; optische weglengte §9 breking §10 sinusvoorwaarde §11 ontleding van licht in zijn bestanddelen §12 beginsel van Doppler §13 resonantie, fluorescentie, absorptie §14 verstrooiing aan kleine deeltjes
C- Interferentie §15 het optreden van optische interferentie §16 vectorvoorstelling §17 proeven van Fresnel en Young §18 lichtzwevingen §19 interferenties in dunne lagen §20 interferentiespectroscopen §21 interferometers van Jamin, Rayleigh en Michelson §22 staande lichtgolven
D- Buiging van het licht §23 buiging door een rechthoekige opening §24 buigingsroosters §25 scheidend vermogen van optische toestellen §26 buigingstheorie van Abbe §27 donkere veldverlichting §28 coherentie
E- Polarisatieverschijnselen §29 inleiding §30 polarisatie door terugkaatsing en breking §31 polarisatie door dubbele breking §32 dubbelbrekende kristallen als polarisatoren §33 draaiing van het polarisatievlak §34 interferentie met gepolariseerd licht
Hoofdstuk 6 « Atoombouw » (R. Kronig)
§1 de elementaire elektrische lading §2 elektronenstralen; bepaling van de massa van het elektron; Röntgenstralen §3 ionenstralen; isotopen §4 radioactieve stralen; onderzoekingsmethoden §5 het atoommodel van Rutherford; de postulaten van Bohr §6 de proeven van Franck en Hertz; de combinatiewet van Rydberg en Ritz §7 lichtquanta en materiegolven §8 quantummechanica §9 lijnspectra §10 Röntgen spectra §11 het periodieke systeem der elementen §12 bandspectra en molecuulstructuur §13 wisselwerking tussen straling en atomen §14 kernbouw §15 kernkrachten; kernmodellen §16 kernsplijting
Hoofdstuk 7 « Atomistische Warmteleer » (J. de Boer)
A- Gassen en vloeistoffen §1 de moleculaire structuur van gassen en vloeistoffen §2 de kinetische theorie van het ideale gas §3 de snelheidsverdeling van de moleculen §4 de algemene energieverdeling van de moleculen §5 de toestandsvergelijking van gassen en vloeistoffen §6 de soortelijke warmte van gassen en vloeistoffen §7 oppervlakteverschijnselen §8 de gemiddelde vrije weglengte, de viscositeit, het warmtegeleidingsvermogen en de diffusie
B- Vaste stoffen §9 de structuur van vaste stoffen §10 de toestandsvergelijking van vaste stoffen §11 de soortelijke warmte van vaste stoffen §12 de invloed van de quantumtheorie op de snelheidsverdeling §13 warmtestraling §14 warmtestraling en licht §15 emissie, absorptie en dichtheid van straling §16 de fotonenhypothese; de stralingsdruk §17 de afhankelijkheid van de stralingsdichtheid van temperatuur en golflengte
§1 geleiders en isolatoren §2 diëlectrische polarisatie §3 elektronengeleiding in metalen §4 supergeleiding §5 halfgeleiders §6 breking en absorptie van straling §7 Volta potentialen §8 thermo-elektriciteit §9 elektronenemissie §10 elektrolytische geleiding §11 ketens met elektrolyten §12 accumulatoren §13 elektriciteitsgeleiding in gassen §14 de magnetiseerbaarheid van de materie §15 het diamagnetisme §16 het paramagnetisme §17 het ferromagnetisme
Hoofdstuk 9 « Thermodynamica » (J. de Boer)
A- De eerste hoofdwet der thermodynamica §1 thermodynamische toestand en toestandsveranderingen §2 de arbeid in quasi-statische processen §3 de eerste hoofdwet der thermodynamica §4 de proeven van Joule en Thomson §5 andere toepassingen der eerste hoofdwet
B- De tweede hoofdwet der thermodynamica §6 arbeid en warmte bij kringprocessen §7 de beginselen van Carnot, Clausius en Thomson §8 de temperatuur §9 de entropie; de tweede hoofdwet der thermodynamica §10 toepassingen van de tweede hoofdwet
C- De karakteristieke functies §11 de energie en de enthalpie §12 de vrije energie §13 de vrije enthalpie en de thermodynamische potentiaal §14 de relaties van Maxwell
D- Niet-quasistatische processen; evenwicht §15 niet-quasistatische processen §16 de evenwichtsvoorwaarden
E- Wet van Nernst §17 de wet van Nernst §18 toepassing van de wet van Nernst op overgangen
§1 inleiding §2 gelijkrichtbuizen §3 versterkingsbuizen §4 bijzondere buizen §5 gelijkstroom- en wisselstroomgeneratoren §6 generatoren voor hoge frequenties §7 generatoren voor hoge gelijkspanningen §8 toestellen voor het versnellen van ionen en elektronen §9 galvanometers §10 enige gebruiksinstrumenten
Hoofdstuk 11 « Optische Instrumenten » (A.C.S. Van Heel)
§1 inleiding §2 optische afbeelding; volmaakte stelsels §3 andere stelsels §4 elementaire bundel §5 breking van een straal door één sferisch oppervlak §6 doorrekenen §7 de paraxiale benadering §8 paraxiale afbeelding door één oppervlak §9 paraxiale afbeelding door een stelsel van brekende oppervlakken §10 paraxiale beeldconstructies §11 samenstelling van twee stelsels §12 telescopische stelsels §13 paraxiale beeldvorming bij de voornaamste instrumenten §14 bundelbegrenzing §15 perspectief §16 verlichtingssterkte der beelden §17 vervolg: voorbeelden §18 invloed van de bundelbegrenzing op de afwijkingen §19 monochromatische aberraties §20 kleurfouten of chromatische aberraties §21 achromatiseren §22 gegevens van glassoorten §23 het oog §24 bril §25 loupe §26 microscoop §27 microscoopobjectief §28 microscoopoculair §29 scheidend vermogen; numerieke apertuur §30 vergroting, diepte, invloed van de gebruikte golflengte §31 verrekijker §32 fotografische camera §33 projectie; zoeklichten §34 spectrale toestellen §35 refractometers §36 de fotografische plaat §37 fotometrie
Hoofdstul 12 « Medische Fysica » (H.C. Burger)
§1 waarom medische fysica §2 kinematische en mechanische problemen §3 geluid §4 temperatuur, warmte en energie §5 licht en straling §6 elektriciteit §7 Röntgen straling §8 radioactiviteit en isotopen
Biografische aantekeningen ( J. Korringa) en Natuurconstanten ( J. Korringa)
(Hoofdstuk 5 "Algemene en Experimentele Natuurkunde voor bachelors")
§ 5.5 Natuurkunde of Physica met Roger Moens
In de vorige eeuw startte het wetenschappelijk curriculum van de meeste wetenschappers (fysici, chemici, ingenieurs), met inbegrip van biowetenschappers zoals artsen en biologen, met een inleidende cursus Algemene Natuurkunde, die sterk experimenteel georiënteerd was en die als Proefondervindelijke Natuurkunde en later als Algemene Natuurkunde zal aangeduid worden. Aan de Gentse Alma Mater werd het vak gedoceerd door een zekere Roger Moens, terwijl aan de Leuvense universiteit een zekere dOlieslagers instond voor dezelfde cursus. Met beide professoren zal ik trouwens op het eindexamen, respectievelijk van de eerste (RUG) en van de tweede kandidatuur farmacie (Centrale Jury) kennis maken. De cursus Algemene en Proefondervindelijke Natuurkunde was immers gespreid over de twee kandidaturen, in de eerste kandidatuur mechanica, thermodynamica en optica, in de tweede elektriciteitsleer en stralingsleer.
Zowel Moens als dOlieslagers (den Olie) hebben blijkbaar vele studenten nachtmerries bezorgd, want beiden waren bekend als buizers (of moet ik schrijven buizerds ).
Over dOlieslagers schreef bvb een Marcel Herregods, ter aanleiding van het gouden jubileum van de promotie 1956 landbouwingenieur van de KUL :
De examens werden enkel op het einde van het schooljaar afgenomen, het eerste jaar zelfs op twee dagen tijd, nadien meestal één examen per dag. Boemannen waren het eerste jaar vooral prof. Verhulst voor scheikunde en prof. dOlieslagers voor natuurkunde
Ook een prof. Snacken (1) was blijkbaar niet erg mals voor een Moens:
Prof. Moens was de meest gevreesde van allen. Hij gaf fysica in een auditorium dat ruim 200 studenten overtrof. De eerste twee rijen waren ingenomen door de meisjes, de rest door de jongens. Tussen het openen van de deuren en de intrede van de prof was het traditie onze aanwezigheid te beklemtonen door luidkeels te zingen. Steeds hetzelfde: Mie Katoen komt morgennoen en we zullen een pintje drinken.. We waren verondersteld daarmee te stoppen op het ogenblik dat hij op het podium verscheen. Maar soms deden wij gewoon verder en dan zei hij: Mijne dames en heren , de les is verondersteld gegeven van bladzijde 320 tot bladzijde 390.. Iedereen was daarmee gelukkig, we hadden een uur gewonnen, wij hadden geen les gehad en hij moest de les niet geven. De zangijver verminderde wanneer de examens in het verschiet waren. Dit was zijn triomf. Hij was onberekenbaar. Soms gaf hij veel punten, maar meestal gaf hij lage quoteringen, dikwijls een nul of dicht daarbij. Dan wisten we dat we met een buis naar huis mochten. Mie Katoen kon ons daar bij niet helpen. De examens hadden plaats in een grote zaal waar alle professoren aanwezig waren. Als je geluk had kon je van één professor naar een andere lopen. De totaliteit van de mondelinge examens was afgelopen in twee dagen tijd: m.a.w. de totale examenstof was in die korte tijd te beheersen. Je was ongelooflijk gestresseerd maar na twee dagen wist je of je geslaagd was of niet
Op wetenschappelijk vlak hebben Moens en dOlieslagers weinig sporen nagelaten, en hun namen worden niet eens vermeld in de Geschiedenis van de Wetenschap in België (2) .
Over Roger Moens heb ik nu een en ander kunnen terugvinden, waardoor deze typische proffiguur heel wat begrijpelijker wordt. Roger Moens werd geboren in Jette op 27 mei 1901 en overleed te Gent in 1981. Hij volbracht zijn middelbaar aan het Koninklijk Atheneum te Brussel en studeerde vervolgens aan de ULB, waar hij tot Doctor in de Wis- en Natuurkunde promoveerde op amper eenentwintigjarige leeftijd. Vervolgens fungeerde hij van 1923 tot 1926 als assistent aan het Laboratorium Natuurkunde van dezelfde universiteit tot zijn benoeming als Werkleider aan het Laboratorium Natuurkunde van de RUG dat onder de leiding stond van prof. Jules Verschaffelt. In die hoedanigheid superviseerde hij de werkzaamheden voor de Nederlandse cursus in de Proefondervindelijke Natuurkunde en in de Algemene Natuurkunde en Wiskunde (doctoraat). In 1926 (KB 15-04-1926) werd hij, belast met de facultatieve cursus in de Physico-chemie (fysische scheikunde).
In 1928 (KB 30-10-1928) werd hij, ter vervanging van Prof. Jules Verschaffelt, tot docent benoemd met als leeropdracht de Nederlandse cursus in de « Proefondervindelijke Natuurkundevoor de kandidaturen wis- en natuurkunde en natuurwetenschappen, voor de voorbereidende scholen tot de Burgerlijke Genie en tot Kunsten en Fabriekswezen, en voor het Hoger Instituut voor Lichamelijke Opvoeding (HILO) ». Zijn leeropdracht omvatte verder ook de Nederlandse cursus in de « Beginselen der Wis- en Natuurkunde voor de voorbereidende scholen tot de burgerlijke genie ».
Hij werd tot gewoon hoogleraar benoemd bij K.B. van 4 november 1937 en dit met ingang van 1 oktober 1936. Moens was Secretaris van de Faculteiten Wetenschappen en Toegepaste Wetenschappen in 1948-1949 en nadien Dekaan van de Faculteit in 1949-1951. Van 1950 tot 1953 was hij Directeur van het centrum voor Kernfysica van de Universiteit Gent.
Zijn hoofdopdracht bestond blijkbaar uit het geven van onderwijs. Zijn wetenschappelijke publicaties beperkten zich dan ook tot enkele mededelingen aan de Belgische Academie voor Wetenschappen en dan nog uitsluitend in het begin van zijn loopbaan. Bvb Sur un phénomène d ionisation de la vapeur de mercure sous basse pression (1926), sur une nouvelle méthode d obtenir des oscillations électrique (1926), Les phénomènes thermoïoniques dans un champ magnétique (1926), quelques réactions chimiques en phase gazeuse dans les champs électromagnétiques de haute fréquence (1927), Les rayons magnéto-cathodiques à partir d une électrode incandescente (1927), Leffet Photo-électrique des lampes au néon ((1927), (avec Verschaffelt) Phénomènes optiques présentées par les quartz mis en vibrations piézo-électriques (1927), (avec Cosyns)Le problème de londe unique en téléphone sans fil (1928), (avec Cosyns) La transmission télégraphique à grande vitesse (1928), (avec Cosyns) Note sur les quartz piézo-électriques (1929), (avec Cosyns) Ondemètre de précision (1930). Verder waren er een tweetal publicaties in het Natuurkundig Tijdschrift: Over geluidsisolering (1930) en met Mortier, zijn latere werkleider Over het nauwkeurig meten van frequentie (1936).
De voorganger van Roger Moens was een zekere Jules Verschaffelt, die heel wat meer bekendheid genoot (3) en die men ook op een van de groepfotos van de fameuze Solvay- congressen kan terugvinden (Vijfde Congres). Verschaffelt interesseerde zich blijkbaar vooral aan de fysische scheikunde en de optische fysica en ook bij zijn opvolger Roger Moens was dit het geval. Merkwaardig is wel dat Verschaffelt, die vaak wees op de grote achterstand van de Belgische natuurkunde, totaal geen interesse toonde voor de relativiteitstheorie noch voor de kwantummechanica, twee revolutionaire theorieën die tijdens het interbellum in het middelpunt van de internationale discussies stonden.
Sterk beïnvloed door zijn Nederlandse voorbeelden (hij had gewerkt bij Jacobus Henricus Van 't Hoff (1852-1911) en Johannes Van der Waals (1837-1923) in Amsterdam en bij Heike Kamerlingh Onnes (1853-1926) en Hendrik Antoon Lorentz (1853-1928) in Leiden, waar hij promoveerde), was hij een hevig pleitbezorger voor Nederlandstalige wetenschapsbeoefening in Vlaanderen en voor verregaande samenwerking tussen Nederlandse en Vlaamse geleerden. Niettemin kon hij zich niet vinden in de meer extreme eisen van de Vlaamse Beweging, wat zijn positie in deze politiek gespannen periode er niet op vergemakkelijkte.
Is Verschaffelt als mentor voor Moens opgetreden? Dit zou wellicht een en ander kunnen verklaren
- het college van Moens
Van het door Moens gegeven college, was er (gelukkig) een officiële syllabus voorhanden. Officieel wil zeggen dat de notas gesuperviseerd en goedgekeurd waren door de docent in kwestie, die daardoor de volledige verantwoordelijkheid droeg voor inhoud en vorm. Deze syllabus bestond uit gestencilde notas (5 delen van telkens een honderdtal bladzijden Mechanica I, Mechanica II, Elektriciteit I, Elektriciteit II, en Stralingsleer) en werd in 1954 (2de herziene en bijgewerkte uitgave) uitgegeven door de Standaard en later (vanaf 1962) door Story.
In 1965 verscheen nog, eveneens van de hand van Moens, bij Story een Mathematische Inleiding tot de Leergang in de Proefondervindelijke Natuurkunde van welgeteld 25 paginas. Moens presenteerde deze inleiding als volgt:
Dit is een korte, samenvattende herhaling van enkele, elementaire begrippen en eigenschappen die nodig zijn voor het volgen van de cursus van Natuurkunde. Het is een minimum; meer wiskunde is er niet nodig maar deze bladzijden moeten dan ook grondig gekend zijn en, waar ze gebruikt zullen worden, vlot en zeker toegepast: men zal ze, te dien einde, telkens en telkens weer instuderen. Deze zeer beknopte en enigszins empirisch opgevatte notas maken geen aanspraak op strengmathematische waarde en ze zijn niet voorgesteld met de volledigheid en de strengere nauwkeurigheid zoals dit de Mathematici lief is. Voor ons is wiskunde geen doel maar een hulpmiddel van de Natuurkunde- studerenden. Het is een feit dat de overgrote meerderheid van de studenten der Kandidaturen in de Wetenschappen absoluut onvoldoende wiskundig voorbereid zijn: ons doel bij het opstellen van deze notas was enigermate deze leemte aan te vullen en het begrijpen en instuderen van die hoofdstukken, waar deze elementaire wiskundige eigenschappen een toepassing vinden, te vergemakkelijken
Deze minicursus wiskunde omvatte begrippen en stellingen uit de meetkunde (gelijkheid van hoeken) en trigonometrie, uit de algebra (exponenten, logaritmen), uit de vlakke analytische meetkunde (vergelijkingen van cirkel , ellips, hyperbool en parabool), uit de functietheorie (grafische voorstelling van functies waaronder sinus- en cosinusfuncties), uit de analytische meetkunde in de ruimte (vectoren, in- en uitproduct van twee vectoren), uit de differentiaalrekening (afgeleiden, partiële afgeleiden), uit de integraalrekening.
M.a.w. een Moens wist zeer goed waar het probleem lag maar ook met de notas zelf was er een probleem. Sommige onderwerpen werden zeer literair (dit is met veel omhaal van woorden en tekeningen) behandeld (bvb trillingen en golven), daar waar een eenvoudige verwijzing naar de wiskunde, die van toepassing was, had kunnen volstaan. Andere onderwerpen (bvb de vergelijking van de trillende snaar ofte de unidimensionale golfvergelijking) vergden dan weer heel wat meer wiskundige voorkennis, maar werden dan toch maar als grote examenvraag aan de arme student gesteld. Ik heb de indruk dat dezelfde problemen zich stelden aan de Leuvense Alma Mater.
Het was dan ook niet verwonderlijk dat een Walter Van Dingenen in 1957 (4) op het idee kwam, een boek te publiceren, die niet alleen het nodige wiskunde-greedschap ontwikkelde, maar ook nog deze wiskunde toepaste om bepaalde paragrafen (de zogenaamde tuyaux) uit de syllabus van Moens toe te lichten. Want eigenaardig genoeg, ontbrak in de syllabus bij vele paragrafen de logische wiskundige ontwikkeling.
Niet alle lessen werden door Moens gegeven. Zijn werkleider P. Mortier (5) trad op als lector voor de geometrische optica, waarvoor een partieel examen voorzien was en voor enkele basisbegrippen uit de kinetische gastheorie waaronder het begrip "vrije weglengte". Zijn uiteenzetting over de vergelijking van Van der Waals vond ik persoonlijk grandioos. Een Mortier bezat niet de welsprekendheid van een Moens maar zijn uiteenzettingen waren zeer helder want wiskundig gefundeerd.
Naast de theorie was er ook de practijk en alle studenten, die tot de Faculteit Wetenschappen (waaronder de farmacie) of Toegepaste Wetenschappen behoorden, waren verplicht om deel te nemen aan een reeks practische oefeningen, waarvan velen noch het opzet, noch de draagkracht snapten.
Deze oefeningen (6) werden beschreven in een klein boekje getiteld « Practische Oefeningen Natuurkunde » (zie bijlage 1) waarvan Moens de auteur was en dat uitgegeven werd door de Standaard-Boekhandel (1957). In feite was dit miniscuul boekje gewoon een uitbreiding en voortzetting van Jules Verschaffelt's « Practische Oefeningen » (zie bijlage 2). Deze practische oefeningen gingen door in de sombere kelders van het Rozier en waren weinig inspirerend. Van enige vrijheid van handelen was immers geen sprake en de studenten werden eerder als schoolkinderen behandeld, wat bvb uit de inleiding "Algemene Raadgevingen" bleek:
.. De studenten zien op voorhand thuis de proef in en stellen zich op de hoogte van de gang en de bijzonderheden van de te nemen proef. Voor het opnemen van de waarnemingen gebruikt men een speciaal schrijfboek; het gebruik van losse papiertjes wordt, in het belang van de studenten, niet aanvaard. Bij het nemen van de proeven wordt de meeste zorg en netheid nagestreefd. Men moet goed zorg dragen voor de toestellen, in acht nemende dat ze verder moeten gebruikt worden door de andere studenten. De assistent, die iets breekt of beschadigt, moet daarvan kennis geven aan de assistent, die de oefening leidt. Bij iedere proef staat in de voorbereiding vermeld wat door de student moet afgehaald worden bij de bediende. Na het eindigen van de waarneming worden alle geleende toestellen onmiddellijk terug ingediend. Bij de proeven met electrische metingen is het verboden spanning te gebruiken zonder voorafgaande toelating van de assisten. Voor de gewone proef wordt een verslag ingeleverd volgens onderstaand model...
(volgde dan een uiterst gedetailleerd model hoe de waarnemingen, berekeningen en nauwkeurigheid -relatieve en absolute fout - dienden genoteerd te worden)
... Men merke dus op dat: 1) de nodige berekeningen moeten gebeuren met niet meer decimalen dan vereist wordt door de nauwkeurigheidsdiscussie; men moet dus én de berekeningen én de nauwkeurigheidsdicussie gelijktijdig uitwerken om nutteloos cijferen uit te sparen 2) elke uitkomst wordt gegeven op een manier dat voor de juistheid van de voorlaatste decimaal kan ingestaan worden.
..Verslagen van proeven waarin andere getallen gebruikt worden dan die vermeld op het voorverslag of in het waarnemingsschrijfboek, worden waardeloos. Bij het nemen van een proef door twee studenten worden de verslagen nadien afzonderlijk gemaakt...
.. Alle uitleg en bijzonderheden over het vaststellen van de fouten en over de nauwkeurigheidsrekening worden in een speciale inleidingsles gegeven...
Omtrent deze inleidingsles, die door een assistent gegeven werd, herinner ik mij vrijwel niets. Toen ik jaren later beroepshalve geconfronteerd werd met enkele natuurkundige proeven heb ik met succes de monografie « Fysisch Experimenteren » van Gordon Squires (Aula-reeks -1972-) als leidraad gebruikt. Voornoemd boek was de Nederlandse vertaling van « Practical Physics » een werk, dat nog steeds actueel is. De laatste vierde editie, verschenen bij Cambridge University Press, dateert immers van 2001...
« Fysisch Experimenteren » is een uiterst praktische inleiding voor natuurkundig experimenteren. In de eerste plaats bestemd voor degenen die beginnen met fysisch experimenteren, behoudt het ook nog zijn praktisch nut voor reeds meer ervaren onderzoekers.
Het boekje omvat drie delen (voor meer details zie voetnoot (7)) : -Deel 1 Statistische verwerking van waarnemingen, fouten berekening -Deel 2 Instrumenten en methoden van logisch en efficiënt experimenteren -Deel 3 Aantekeningen houden, grafieken, rekenen, wetenschappelijk verslag. Warm aanbevolen aan allen die met fysische experimenteren geconfronteerd worden.
Toch was Moens' « Practische Oefeningen » ergens belangrijk omdat bepaalde onderwerpen, die hij in zijn college behandelde, hier experimenteel en dus meer begrijpelijk benaderd werden.
- de referentiebron voor het college van Moens
Van waar haalde en Moens de elementen voor zijn college en zijn syllabus, die voor de meeste studenten een ware nachtmerrie was? Enkele jaren geleden ontdekte ik toevallig het boek, dat Moens als basis voor zijn college én syllabus gebruikt had. Het was « Précis de Physique » van Georges Simon en André Dognon waarvan de eerste editie in 1937 verschenen was. Een tweede editie zal in 1941, een derde in 1952 verschijnen. Georges Simon was professor aan de Faculteit Wetenschappen (Dijon), André Dognon professor aan de Faculteit Genesskunde (Parijs).
De globale structuur van dit werk, dat maar liefst 1150 pagina's en 954 genummerde rubrieken telde, kwam overeen met deze van Moens' syllabus. Ook vond men er precies dezelfde figuren grafieken en tekeningen in terug. Vele oud-studenten van Moens zullen nu eens meewarig knikken en grijnzen. En toch juist dit werk laat toe de geest van het natuurkunde-onderwijs van toen te begrijpen.
In het Voorwoord van de eerste editie schreven de auteurs:
... La rédaction dun Précis de Physique à lusage des étudiants de P.C.B. présente peut-être plus de difficultés que celle des ouvrages concernant les autres parties de cet enseignement; ces difficultés tiennent à létendue du programme qui comprend la physique dite générale et la chimie physique, et aussi à linégalité scientifique des candidats
.. La physique procède par simplification et mathématisation du réel; cest pourquoi linstrument mathématique ne peut être mis de côté: à juste raison, le programme des leçons facultatives de mathématique; ces leçons constituent dans notre ouvrage lintroduction mathématique. Imprimée en petits caractères, elle donne les notions élémentaires du calcul différentiel et intégral si nécessaires en physique ainsi que les notions du calcul des probabilités qui a pris une si grande importance en physique et en biologie.
Dans le corps de louvrage, nous avons cherché à réduire les calculs au minimum, nous contentant de montrer la méthode dans des cas particulièrement simples; ces calculs se trouvent le plus souvent possibles en petit texte, et le lecteur peu familiarisé avec les mathématiques pourra les laisser de côté dans une première lecture .
Het ging dus over een leerboek bestemd voor een zeer heterogeen publiek met zeer verschillende wiskundige vorming. In wezen was er enige twijfel of een dergelijk studieboek wel mogelijk was. De enige mogelijkheid was immers de tekst te beperken tot een fysische verklaring of uiteenzetting van het beschouwde fenomeen en de wiskundige ontwikkeling- zelf over te laten aan de lezer. in feite komt een dergelijke houding er op neer, de kar voor het paard te spannen, want het is precies de wiskundige ontwikkeling die toelaat, het fenomeen te verklaren of te interpreteren.
Moens' syllabus was op dezelfde leest geschoeid, want evenzeer gericht tot een zeer heterocliet publiek. Geen wonder dat een zeer groot gedeelte van o.m. toekomstige artsen, tandartsen en apothekers, met dgaans beperkte wiskundige vorming, afhaakte en deze cursus werkelijk verafschuwde. Maar langs de andere kant was het ook onredelijk van een universitaire instelling te verwachten dat ze, rekening houdend met het aantal studenten, voor iedere doelgroep een specifieke en aparte cursus zou inrichten.
Het is dan ook niet verwonderlijk dat het studieboek van Simon en Dognon begon met een uitgebreide wiskundige inleiding, die een zestigtal bladzijden besloeg met volgende onderwerpen:
- partie 1 : Introduction mathématique
1- symétrie des figures 2- théorie des vecteurs 3- trigonométrie 4- analyse 5- application de lanalyse à la géométrie 6- notions de calcul différentiel 7- notions de calcul intégral 8- applications du calcul différentiel et intégral à la physique 9- éléments du calcul des probabilités 10- mesures physiques: erreurs dans les mesures 11- unités; systèmes dunités; dimensions
Deel 2 van het "Précis" werd door de auteurs als volgt verantwoord:
... Nous inspirant des instructions qui accompagnent le programme, nous avons commencé par une révision des notions connue de physique générale en cherchant à montrer leur origine expérimentale, leurs limitations, les conventions légitimes qui sont à la base des mesures. Dans cet exposé "macroscopique" nous avons pris comme guide le principe qui domine toute la physique, le principe de la conservation de l'énergie.
... La deuxième partie traite de l'énergie mécanique; on a pris comme point de départ la définition dynamique de la force et developpé les conséquences de la théorie newtonienne en cherchant à éviter tout cercle vicieux; l'hydrostatique est complétée par l'étude des phénomènes de capillarité et de tension superficielle; la dynamique des fluides est exposée dans quelques cas simples de manière à introduire la notion de viscosité; les mouvements vibratoires et l'acooustique forment la matière du dernier chapitre de la dynamique : - partie 2 : LEnergie mécanique
Chapitre 1 Repérage des positions Mesure des longueurs et des temps Cinématique
Chapitre 2 Statique et Dynamique (- déformations produites par les forces et les couples élasticité - conséquence de la loi générale de la dynamique)
Chapitre 3 Etude du champ de pesanteur (- comparaison statique des poids balances - champ de pesanteur)
Chapitre 4 Mécanique des fluides (- mesure des densités - tension superficielle capillarité - fluides gazeux - dynamique des fluides -appareils de transvasement des fluides)
Chapitre 5 Mouvements périodiques Vibrations sonores (- superpositions de deux ou de plusieurs oscillations - propagation des mouvements vibratoires - interférences ondes stationnaires - ondes à la surface de leau - les vibrations sonores - sources de son - ultra-sons - méthodes générales détude et denregistrement des mouvements - réception, reproduction et analyse des sons)
Deel 3 werd als volgt gepresenteerd:
... la troisième partie concerne l'énergie thermique et donne les notions de thermodynamique indispensables à l'étude de l'énergie chimique ou biologique :
Chapitre 3 Principe de Carnot Energie utilisable
Chapitre 4 Conservation de lénergie (- applications du principe de la conservation de lénergie et du principe de Carnot)
Chapitre 5 Transmission de la Chaleur (- conduction - convection - rayonnement - applications)
Het vierde deel betrof de moleculaire theorie:
... Les théories moléculaires rendent compte d'une manière satisfaisante des propriétés des gaz; elles nous introduisent dans la "microphysique" ce qui forme la quatrième partie :
- partie 4 : Etats de la Matière Théorie moléculaire
Chapitre 1 Théories et phénomènes moléculaires (- théorie cinétique des gaz - applications de la théorie moléculaire à la technique du vide)
Chapitre 2 Etats des corps Changement détat (- différents états des corps - passage dun état condensé et létat gazeux vaporisation, condensation - transformations entre états condensés, fusion, solidification - diagramme détat dun corps pur liquéfaction des gaz)
Chapitre 3 Les solutions (- dissolution des corps - propriétés colligatives des solutions - lois de Raoult: tonométrie, ébulliométrie, cryométrie - phénomènes de surface)
De inhoud van deel 5 werd als volgt verantwoord:
... L'électricité statique n'étant plus au programme de l' enseignement secondaire (!!!), elle a dû être exposée en son entier; nous avons préféré faire cette exposition par la méthode de Coulomb, qui est plus concrète que celle de Faraday et qui introduit si aisément l'électron; les facteurs de l'énergie électrique sont immédiatement mis en évidence, et l'étude du courant est bien facilitée. Les hypothèses sur la constitution électronique de la matière s'introduisent dans l'étude de la conductibilié des gaz et des solutions et des propriétés magnétiques. Le courant alternatif et la haute fréquence occupent les derniers chapitres de l'électricité... :
Chapitre 4 Machines électrostatiques Notions sur les sources usuelles délectricité
Chapitre 5 Condensateurs Diélectriques
Chapitre 6 Le courant électrique dans les conducteurs (- loi dOhm résistance électrique - mesure et comparaison des résistances et des différences de potentiel - phénomènes thermiques énergie du courant thermoélectricité)
Chapitre 7 Phénomènes magnétiques (Electrocinétiques) (- magnétisme - champ magnétique créé par les courants - actions subies par un courant dans un champ magnétique - mesure du courant: galvanomètres - aimantation par les courants)
Chapitre 8 Induction électromagnétique Unités électriques (- unités électriques: rapport des unités)
Chapitre 9 Courant électrique dans les solutions Ions électrolytiques (- électrolyse - piles électrolytiques - solutions électrolytiques - conductibilité des électrolytes mesure des ions - équilibre des ions H+ et OH- acidité réelle - piles de concentration)
Chapitre 10 Phénomènes électro-capillaires Solutions colloïdales (- phénomènes électriques aux surfaces - solutions colloïdales ou pseudo-solutions)
Chapitre 11 Le courant électrique dans le vide et dans les gaz Electron et ions gazeux (- courant dans le vide: émission thermoélectronique - phénomènes photo-électroniques - passage du courant dans les gaz: phénomènes dionisation)
Chapitre 12 Décharge électrique dans les gaz Rayons cathodiques et rayons positifs (- rayons cathodiques - rayons positifs)
Chapitre 14 Courants de haute fréquence Ondes électriques (- production des courants de haute fréquence - propagation du champ électromagnétique ondes hertziennes - radiotélégraphie et radiotéléphonie)
Vervolgens was het de beurt aan deel 6:
... La sixième partie traite de l'énergie rayonnante, dont le domaine s'étend de l'infrarouge lointain aux rayons X les plus pénétrantes. Pour bien montrer le caractère périodique des radiations et aussi pour mieux établir le rapport entre l'optique dite physique et l'optique dite géométrique, nous avons commencé l'exposé par les phénomènes d'interférence. La vision et le microscope sont traités assez complètement comme le veut le programme. A propos de l'étude des spectres, nous avons indiqué sommairement les hypothèses faites sur le mécanisme de l'émission et de l'absorption du rayonnement... - sixième partie: LEnergie du rayonnement ou Optique
Introduction
Chapitre 1 Propagation de la lumière (- vitesse de propagation)
Chapitre 2 Interférences lumineuses Mesure des longueurs donde
Chapitre 3 Réflexion de la lumière Applications (- lois de la réflexion - aberrations dans les miroirs courbes)
Chapitre 4 Réfraction dans les milieux isotropes Applications (- dioptres plans - prismes réfringents - mesure des indices de réfraction - dioptres sphériques - lentilles sphériques - systèmes centrés (approximation de Gauss) - insuffisance de lapproximation de Gauss aberrations des lentilles - systèmes dioptriques astigmates)
Chapitre 5 Propagation dans un milieu anisotrope Double réfraction
Chapitre 7 La vibration lumineuse Polarisation de la lumière (- passage de la lumière à travers les lames minces biréfringentes - propagation dune vibration dans un milieu doué du pouvoir rotatoire)
Chapitre 8 Lil La vision (- vision des couleurs - perception de la grandeur et de la forme des objets dans la vision monoculaire - vision binoculaire)
Chapitre 9 Instruments auxiliaires de lil Loupes Microscopes Lunettes (- loupe ou microscope simple - microscope composé - lunettes et collimateurs viseurs)
Chapitre 10 Etude des rayonnements Spectroscopie
Chapitre 11 Applications de la spectroscopie Spectres démission et dabsorption (- spectres dabsorption - absorption des rayons X - spectres de réflexion)
Chapitre 12 Sources de rayonnement (- émission purement thermique - phénomènes de luminescence)
Chapitre 13 Transformation de lénergie de rayonnement Photochimie (- photographie - action biologique des radiations)
En tenslotte deel 7 :
... Enfin il était naturel de terminer l'ouvrage par l'étude de la radioactivité, branche la plus récente de la physique, qui nécessite la connaissance de toutes les autres, et qui ouvre aux recherches futures le plus vaste champ d'inconnu...
- septième partie: Radioactivité Constitution de la Matière
In wezen geeft deze inhoudstafel geen goed idee van de werkelijke inhoud van het boek. Hiertoe zou een nominatieve lijst van de genummerde rubrieken nodig zijn, wat gezien het grote aantal ondoenlijk is. Opvallend is wel dat noch de relativistische mechanica i.h.b. de speciale relativiteitstheorie, noch de oude quantumfysica aan bod komen, terwijl deze toch dateren van in het begin van de twintigste eeuw.
Nochtans ontving het werk positieve kritiek van tijdgenoten als bvb Marcel Boll (8) (Ecole des Hautes Etudes), Louis Dunoyer (9) (Sorbonne) Gaston Dupouy (10) (Toulouse), René Fortrat (Grenoble)... een aanduiding dat het boek ingang had gevonden in de diverse Franse faculteiten.
- nabeschouwingen :
Achteraf beschouwd lijkt het erg logisch dat, voor het opstellen van zijn syllabus, prof Moens het "Précis de Physique" van Simon en Dognon uitgekozen had. Het was immers een erkende referentiebron althans in Frankrijk en eveneens opgesteld voor een heterogeen publiek biowetenschappers én wetenschappers. Er was vanwege de autoriteiten (het ging hier om een Rijksuniversiteit!) hierop niets aan te merken.
Anderzijds vermeed een Moens wel om zijn referentiebron op te geven. Na de vervlaamsing van de Gentse Universiteit, werden Franse referenties niet erg geapprecieerd. Ook wist hij hoe het met zijn voorganger Jules Verschaffelt verlopen was, en hij hield zich op de vlakte. Dat in die tijd de meeste docenten en professoren nooit verwezen naar of melding maakten van hun bronnen en referenties kwam een Moens natuurlijk goed uit.
In mijn studententijd heb ik nooit geweten, vanwaar Moens de mosterd haalde. Dit "Précis" zou nochtans van nut geweest zijn om bepaalde rubrieken van zijn syllabus meer verstaanbaar te maken want een syllabus is tenslotte maar een condensaat van een "Précis". Ik heb het in die jaren moeten stellen met een "Kronig" (zie cursiefje §5.3 in dit blog) en een "Ames en Murnagan" (zie cursiefje §13.2 in dit blog). En met goed resultaat, want uit onverdachte bron, weet ik dat ik bij Moens hoge cijfers haalde, zowel in de eerste als in de tweede kandidatuur... Toch even benadrukken dat ik bij het eindexamen wat geluk had. Ik kreeg de "goede" vragen d.i de vragen die ik op een wiskundige manier kon ontwikkelen (zie cursiefje §5.4). Had ik andere vragen gekregen -want die waren er ook- dan was het wellicht helemaal anders afgelopen...
Toch bleek onze "Moens" wel enigzins rekening te houden met de studierichting van de student. Een Kris Van Steenbrugge bvb schreef in zijn blog (11) hierover:
...Het vak natuurkunde was een ware ramp. Allemaal wiskundige formules, honderden bladzijden. De trillende snaar, de wetten van Poiseuille en Bernouillie: t had allemaal niets met geneeskunde te maken. Wie geen wiskundeknobbel had leerde de meest gevraagde formules van buiten o stom nutteloos paardenwerk! en dán mocht het wel eens lukken. Welke vraag professor Moens mij gesteld heeft weet ik niet meer. Ik had het alleszins niet goed geleerd en ik zei dat ik een andere oplossing bedacht had dan die welke in de cursus stond. Moens hij heette Roger met zijn voornaam interpreteerde dat alsof ik zou beweerd hebben dat ik een betere oplossing had. Hij voelde zich diep beledigd, werd razend kwaad en zette mij meteen aan de deur. En dat in mijn zesde en laatste examen! Tweede zittijd dus
Maar wonder boven wonder: ik bleek toch geslaagd te zijn in de eerste zittijd! Ik was één van de veertig à vijftig gelukkigen, op 192 ingeschrevenen. Ik had er maar één verklaring voor: het vak natuurkunde zal toch niet zo zwaar doorgewogen hebben en in de overige vijf vakken moet ik ongetwijfeld goed gescoord hebben....
Hoe dan ook, zelf heb ik niet zozeer MET Moens maar DOOR Moens natuurkunde beginnen studeren en dat heeft mij heel wat moeite gekost. Had ik echter geweten, vanwaar een Moens de mosterd haalde namelijk uit Simon en Dognon's « Précis de Physique » of misschien wel uit Lemoine en Lemoine's of Fleury en Mathieu's « Traité de Physique générale et expérimentale », dan had ik mij veel moeite kunnen besparen.
Vele cruciale onderwerpen die Moens in zijn syllabus aangaf zoals bvb de "trillende snaar", de "figuren van Lissajous", de "spiraal van Cornu" worden in voornoemde referenties op uitstekende wijze en wel experimenteel benaderd. Nochtans is deze benadering naar mijn gevoelen ietwat te "experimenteel" en te weinig "rationeel". Een ietwat meer wiskundige benadering, met enkele elementen uit bvb Paul Appell's « Précis de Mécanique rationnelle » (zie cursiefje 5.1) was naar mijn gevoelen zeker aangewezen geweest. Wellicht werd een dergelijke benadering belemmerd door een te strikte scheiding tussen de "natuurkundige" mechanica en de "rationele" mechanica????
(wordt voortgezet)
-------------------------------------------------
(1) De Prehistorie van de geografie aan de Universiteit van Gent slotwoord gegeven door prof. em. Dr F. Snacken ter gelegenheid van het gala van de Gentse geografen (26 oktober 2007 Sint Pietersabdij)
In hetzelfde artikel vindt men een korte maar boeiende schets van de toestand aan de Gentse Universiteit in de oorlogsjaren.
Het Leefbericht J.E. Verschaffelt is kenschetsend voor de flamingantische sfeer, die geleid heeft tot de vervlaamsing van de Gentse Universiteit.
(4) Inleiding tot het hoger onderwijs : ten dienste van de kandidaturen aan de faculteit der geneeskunde, wiskunde, natuurkunde, scheikunde W. van Dingenen, R. de Vlieghere. Kasterlee : De Vroente, 1957.
(5) P. Mortier behoorde tot de Faculteit Toegepaste Wetenschappen (natuurkundig ingenieur) en had een heel wat meer gestoffeerd wetenschappelijk curriculum dan Moens. Hij werd in 1966 titularis van de leerstoel "Algemene Natuurkunde" bij de Toegepaste Wetenschappen. Zijn lessen waren van een absolute helderheid want wiskundig geöriënteerd.
(6) lijst van de practische oefeningen: Mechanica en Thermica : 1- meten van dikten en berekenen van de kromtestraal van een bolvormig lichaam 2- meten van verticale afstanden met de kathetometer 3- toepassing van de wet van Archimedes 4- bepaling van g met de omkeerbare slinger 5- controle van een balans, bepalen van een massa 6- de kwikbarometer, controle van een metaalbarometer 7- controle van een thermometer 8- de calorimeter, bepaling van een soortelijke warmte 9- bepaling van een lineaire uitzettingscoëfficiënt 10- bepaling van een capillariteitsconstante en van een oppervlaktespanning met behulp van de stalagmometer 11- bepaling van een wrijvingscoëfficiënt met behulp van een viscosimeter, calibratie van een capillaire buis 12- meting van de straal van een capillaire buis met hulp van een micrometrische microscoop, bepaling van een oppervlaktespanning en een capillaire constante door capillaire opstijging 13- bepaling van de dichtheid van een vloeistof met behulp van een pyknometer, controle van een balans van Westphal 14- bepaling van een elasticiteitsmodulus door buiging 15- bepaling van een elasticiteitsmodulus en een contractie-coëfficiënt door uitrekking 16- bepaling van een oppervlakte met behulp van een planimeter 17- bepaling van de verhouding van de soortelijke warmten cp en cv van lucht volgens Clement en Desormes 18- bepaling van een traagheidsmoment en een glijdingscoëfficiënt 19- verificatie van de wet van Hooke bij een springveer, formule van de harmonische trilling 20- bepaling van een traagheidsmoment door torsietrillingen 21- bepaling van een elasticiteitsmodulus van staal door uitrekking 22- bepaling van de relatieve vochtigheidsgraad van de lucht 23- bepaling van de dichtheid van een oplossing door toepassing van de formule van Simon Stevin 24- bepaling van de uitzettingscoëfficiënt van een gas 30- bepalen van een dampspanningslijn Optica en Acustica 25- bepaling van de brekingsindex door middel van een microscoop 26- gedwongen trillingen, resonantie 27- bepaling van het trillingsgetal van een stemvork 28- bepaling van de frequentieverandering van een stemvork in functie van de standen van een verplaatsbare massa door zwevingen en door stroboscopie 29- resonantie kromme van een stemvork 31- bepaling van een trillingsgetal volgens de methode van Kundt, meting van een geluidsgolflengte, bepaling van de voortplantingssnelheid van het geluid 32- vergelijking van de lichtsterkte van twee lichtbronnen met behulp van een fotometer 33- meting van een hoek met behulp van een goniometer, bepaling van de brekingsindex 34- waarneming van emissiespectrum door middel van de spectroscoop, ijking van de schaal van een spectroscoop, bepaling van de golflengten door vergelijking 35- bepaling van de brandpuntsafstand van een dunne lens met de fotometrische bank 36- gebruik van de microscoop, bepaling van de vergroting, meting van een microscopische lengte 42- bepaling van een optisch draaivermogen door middel van de polarimeter van Laurent 54- anastigmatisme 60- onderzoek naar de intensiteit van de teruggekaatste straal, bepaling van de hoek van Brewster Electriciteit en Magnetisme : 37- bepaling van de horizontale componente van het magnetisch veld van de Aarde met behulp van de tangentenboussole 38- bepaling van de soortelijke weerstand volgens de methode van de brug van Wheatstone 39- vergelijking van de EMK met die van het standaardelement volgens de compensatiemethode van Bosscha 40- meting van een stroomsterkte met behulp van een voltameter, controle van een ampèremeter 41- bepaling van de capaciteit van een condensator met behulp van de ballistische galvanometer, bepaling van de diëlectrische constante 43- bepaling van een plaatkarakteristiek van een triode 44- opnemen van een resonantiekromme 45- diffractiefiguren van Young, fotografische bewerkingen 46- de brug van Kohlbrausch 47- ijking van een ballistische galvanometer, bepaling van capaciteiten 48- bepaling van het mechanisch equivalent langs electrische weg 49- bepaling van de EMK van een thermokoppel 50- meten van het ionisatievermogen van een radioactieve stof 51- bepaling van een zelf-inductie en van een capaciteit, resonantie in laagfrequentie 52- magnetisatie van een ferromagnetische stof, hysteresis 53- interferentie tussen geluidsgolven 55- bepaling van een magnetische inductieflux door middel van een fluxmeter, meting van de veldsterkte van een electromagneet 56- karakteristiek van een dynamo 57- meten van een korte tijd, meten van een snelheid 58- permeabiliteit van een transformatorkern, hysteresis-lus 59- bepaling van equipotentiaallijnen
(7) inhoud « Fysisch Experimenteren » : -Inleiding : Hoofdstuk 1 Het experimenteren in de fysica
-Deel I : Statistische verwerking van resultaten Hoofdstuk 2 Inleiding tot de foutenrekening: §1 Het belang van foutbepaling §2 Systematische en toevallige fouten §3 Systematische fouten Hoofdstuk 3 Foutenrekening voor één variabele: §1 Inleiding §2 De verdeling van de metingen §3 De middelbare fout in het gemiddelde §4 De Gauss- verdeling §5 De geïntegreerde Gauss- functie §6 De fout in de fout §7 De geldigheid van de Gauss- verdeling §8 Samenvatting van symbolen, nomenclatuur en belangrijke formules (Opgaven) Hoofdstuk 4 Meer toepassingen van de statistiek: §1 Het doorwerken van fouten bij functies §2 De rechte lijn §3 Het wegen van de resultaten §4 Samenvatting van de vergelijking voor de lineaire kleinste- kwadraten toepassing (Opgaven) Hoofdstuk 5 Gezond verstand bij foutenberekening: §1 Foutenberekening in de praktijk §2 Ingewikkelde functies §3 De invloed van de fouten op het meetprogramma (Opgaven)
-Deel 2 : Experimentele methoden Hoofdstuk 6 Enkele fysische instrumenten en methoden: §1 Inleiding §2 De meetlat §3 De schroefmicrometer §4 Lengtemeting: keuze van de methode §5 Lengtemeting en temperatuurinvloed §6 Het meten van frequenties met behulp van zwevingen §7 De tegengekoppelde versterker §8 Servo- systemen §9 De natuurlijke begrenzing van de meetnauwkeurigheid (Opgaven) Hoofdstuk 7 Enkele volledige experimenten: §1 De vergelijking van lage weerstanden met behulp van een potentiometerschakeling §2 De Rayleigh refractometer §3 De meting van het magnetische moment van het vrije elektron (Opgaven) Hoofdstuk 8 Logisch experimenteren: §1 Inleiding §2 Schijnbare symmetrie in de apparatuur §3 De volgorde van de metingen §4 Opzettelijke en toevallige veranderingen §5 Verloop §6 Systematische variaties §7 Berekende en gemeten correcties §8 Relatieve metingen §9 Het nut van nauwkeurig meten (Opgaven) Hoofdstuk 9 Gezond verstand bij experimenteren: §1 De voorlopige meting §2 Elementaire controles §3 Menselijke fouten §4 Herhaling van de metingen §5 Het uitwerken van de metingen §6 Het ontwerpen van apparatuur
-Deel 3 : Aantekenen en Uitrekenen Hoofdstuk 10 Het aantekening houden van een experiment: §1 Inleiding §2 Gebonden of losbladig aantekenboek §3 Het aantekenen van meetresultaten §4 Weg met het overschrijven §5 Figuren tabellen §6 Duidelijkheid en overzichtelijkheid §7 De veel voorkomende fouten: vaagheid en dubbelzinnigheid Hoofdstuk 11 Grafieken: §1 Het gebruik van grafieken §2 De keuze van het soort grafiekenpapier §3 De keuze van de schaal eenheden §4 Enkele aanwijzingen voor het tekenen van grafieken §5 Het aangeven van de fout §6 Gevoeligheid Hoofdstuk 12 Rekenen: §1 Goed rekenwerk is belangrijk §2 Het vermijden van rekenfouten §3 Controles op rekenwerk §4 Orde van grootte §5 Foutenberekeningen §6 Hulpmiddelen bij het rekenen §7 Enkele losse tips §8 Controle op de algebra (Opgaven) Hoofdstuk 13 Het schrijven van een wetenschappelijke publicatie: §1 Inleiding §2 De titel §3 De samenvatting §4 De indeling §5 De verschillende paragrafen §6 Figuren, grafieken, tabellen §7 Instructies voor schrijvers §8 Helderheid §9 Goed taalgebruik §10 Conclusie
OPLOSSINGEN VAN DE OPGAVEN EN APPENDICES A- Tabel van de Gauss- functie en de geïntegreerde Gauss- functieB- Bepaling van een aantal met de Gauss- functie samenhangende integralen C- De variantie van s2 bij een Gauss- verdeling D- De binomiale verdeling en de Poisson- verdeling E- De fout in de coëfficiënten voor de lineaire kleinste- kwadraten aanpassing F- De SI eenheden G- De waarden van enkele constanten
De auteurs stelden dit laatste volume als volgt voor:
Ce volume, traitant d' une part de la Physique atomique et moléculaire, d'autre part de la Physique nucléaire, débute par un rappel des résultats, obtenus en Electricité et en Optique, dont linterprétation fait intervenir tantôt des mouvements de corpuscules tantôt des transmissions dénergie par ondes.
Il se divise ensuite en deux parties , dont la première présente un caractère plus théorique que la seconde, bien que toutes deux soient conformément à l' esprit de ce Traité- essentiellement orientées vers l' expérience.
Il était indispensable, en effet, dexposer les bases de la Mécanique ondulatoire qui permet une synthèse de faits jugés antérieurement contradictoires- afin darriver à une représentation suffisante de la structure des atomes, des molécules, des liquides et des cristaux, en fournissant une explication cohérente des règles quantiques déjà connues ..
Ziehier nu een detailleerde inhoud van dit laatste deel:
Introduction
Chapitre 1 « Corpuscules et ondes »
A- La conception corpusculaire de la matière:
§1 atomes et assemblages datomes §2 lélectron §3 la Mécanique des corpuscules §4 nombre atomique classification périodique des éléments §5 isotopes nombre de masse spectrographes de masse §6 le modèle atomique de Rutherford §7 transmutations nucléons §8 particules élémentaires antiparticules
B- Rayonnements:
§9 propagation dénergie par corpuscules et par ondes §10 émission et absorption photons §11 rayons X et γ §12 diffraction des électrons §13 diffraction dautres particules matérielles §14 loi de conservation dans les transformations (exercices)
Structures atomiques et moléculaires
Chapitre 2 « Les bases de la Mécanique ondulatoire »
§1 ondes associées aux corpuscules en mouvement §2 les relations dincertitude §3 équation donde cas dune particule libre §4 équation de Schrödinger pour une particule dénergie constante §5 liaisons entre la Mécanique ondulatoire et la Mécanique classique du point matériel §6 action dune discontinuité de potentiel sur le mouvement dune particule §7 barrière de potentiel effet tunnel §8 particule encagée puits de potentiel §9 double puits de potentiel résonance quantique §10 états stationnaires des systèmes atomiques §11 mouvement dun système de deux masses ponctuelles en Mécanique ondulatoire §12 le rotateur diatomique rigide §13 loscillateur linéaire harmonique §14 valeur moyenne dune fonction des coordonnées en Mécanique ondulatoire (exercices)
Chapitre 3 « Structures atomiques »
A- Latome dhydrogène:
§1 léquation de Schrödinger pour latome dhydrogène §2 létat fondamental de latome dhydrogène §3 états excités de latome hydrogène §4 transitions entre états stationnaires émission et absorption du rayonnement électromagnétique
B- Les atomes à plusieurs électrons:
§5 léquation de Schrödinger pour un atome à deux électrons §6 approximation de latome hydrogénoïde §7 deuxième approximation de Hartree champ moyen à symétrie sphérique §8 principe de Pauli §9 les fonctions donde de latome dhélium nouvelle forme du principe de Pauli §10 énergie déchange niveaux de latome dhélium §11 la construction du tableau périodique des éléments §12 couplages électroniques termes fondamentaux des atomes §13 les ions monoatomiques valence électrochimique §14 propriétés magnétiques des atomes et des ions §15 diffusion de photons ou de particules par un atome (exercices)
Chapitre 4 «Formation des molécules»
§1 combinaisons entre atomes affinité valence §2 les forces interatomiques et intermoléculaires §3 la liaison ionique §4 la liaison atomique lion H2+ - méthodes dapproximation §5 la molécule dhydrogène §6 généralisation covalence de spin §7 caractère ionique partiel des liaisons atomiques §8 détermination des distances des atomes dans les molécules diatomiques §9 détermination des énergies de dissociation §10 courbes théoriques dénergie potentielle des molécules diatomiques §11 molécules poly-atomiques valences dirigées §12 distances des atomes dans une molécule poly-atomique rayons atomiques §13 détermination de la symétrie des molécules (exercices)
Chapitre 5 «Structure des phases condensées»
A- Les liaisons dans la matière condensée:
§1 types divers de liaison §2 répartition des atomes dans les phases condensées §3 forces de van der Waals §4 forces dorientation, forces dinduction, forces de dispersion §5 liaisons par lhydrogène
B- Cristaux non métalliques Dimensions moléculaires et ioniques:
§6 cristaux moléculaires §7 dimensions des molécules §8 rayons atomiques de van der Waals §9 cristaux ioniques §10 rayons ioniques §11 cristaux covalents §12 structure cristalline des éléments non métalliques
C- Mes métaux:
§13 la liaison métallique §14 les électrons dans les métaux première approximation §15 les électrons dans les métaux théorie des bandes §16 propriétés magnétiques des métaux (exercices)
Chapitre 6 « Les statistiques quantiques »
§1 caractères généraux des statistiques §2 détermination des états des constituants §3 dénombrement des complexions de même énergie §4 calcul de la probabilité dune configuration déquilibre §5 application de la statistique de Bose et Einstein au rayonnement du corps noir §6 application de la statistique de Fermi et Dirac aux électrons dans les métaux (exercices)
Transmutations, Structures nucléaires
Chapitre 7 «Rayonnement des corps radioactifs»
§1 découverte de la radioactivité §2 rayonnements divers §3 étude des rayonnements par la mesure des charges transportées, par lemploi de la fluorescence, de la photographie, de leffet Cerenkov §4 emploi de la chambre de Wilson §5 emploi des courants dionisation §6 rayons alpha: nature, charge, dénombrement §7 vitesse des particules alpha §8 parcours ionisant des particules alpha §9 diffusion des particules alpha §10 rayons béta: nature, dénombrement, spectres de vitesse §11 énergie et diffusion des rayons béta §12 rayons gamma: longueurs donde, effet photoélectrique §13 rayons gamma: diffusion, absorption, effets ionisants §14 interprétation des spectres alpha, béta et gamma §15 rayons de recul et rayons secondaires §16 difficultés dans lemploi des compteurs (exercices)
Chapitre 8 «Transformations radioactives »
§1 émanation du radium et radioactivité induite §2 modifications nucléaires liées aux radiations alpha et béta §3 vitesse de transformation dun corps radioactif §4 évolution des dérivés successifs équilibre radioactif §5 détermination des demi-vies §6 notions sur la chimie des radioéléments §7 les isotopes et leur séparation §8 les familles radioactives §9 autres éléments radioactifs naturels §10 importance de la radioactivité naturelle §11 premières notions sur les éléments radioactifs artificiels (exercices)
Chapitre 9 «Transformations provoquées»
§1 intérêt des transmutations §2 expérience de Rutherford transmutations (α, p) §3 le neutron §4 découverte de la radioactivité artificielle §5 transmutations par capture de neutrons §6 transmutations par hélions, deutons, protons et par rayons γ §7 section efficace dans une réaction nucléaire §8 indicateurs radioactifs §9 autres applications de la radioactivité artificielle §10 éléments transuraniens §11 bilan énergétique dune réaction nucléaire §12 transmutations par fission §13 transmutations par fusion (exercices)
Chapitre 10 « Rayons cosmiques »
§1 découverte des rayons cosmiques caractères généraux §2 moyens détude §3 identification des particules évaluation des énergies §4 composantes molle et dure exploration en altitude §5 effet de latitude, effet est-ouest ceintures de Van Allen §6 rayonnement primaire §7 rayonnements secondaires - gerbes, étoiles §8 le positon matérialisations de photons dématérialisations délectrons §9 muons µ, mésons π et k §10 hypérons §11 rayons cosmiques et physique des hautes énergies (exercices)
§1 rôle des accélérateurs classification §2 sources dions déviateurs §3 générateurs à haute tension §5 accélérateurs linéaires à radiofréquences §6 cyclotron et synchrocyclotron §7 bêtatron §8 synchrotron à électrons §9 synchrotron à protons §10 anneaux de collision (et stockage) §11 détecteurs et enregistreurs associés aux accélérateurs §12 quelques résultats acquis à laide des accélérateurs §13 la classification des particules élémentaires (exercices) (exercices)
Chapitre 12 «Structures, énergies et forces nucléaires»
§1 principes de létude des noyaux atomiques §2 charges, masses, dimensions nucléaires §3 les nucléons §4 classification des nuclides §5 moment cinétiques et moments magnétiques nucléaires §6 moments électriques quadripolaires des noyaux §7 énergies de liaison §8 forces de Wigner et forces déchange §9 modèles nucléaires §10 stabilité et instabilité nucléaires §11 puits et barrières de potentiel §12 applications aux réactions nucléaires (exercices)
Chapitre 13 « Les réacteurs nucléaires »
§1 libération dénergie nucléaire par fission en chaîne §2 combustibles nucléaires §3 bombes à fission §4 fission contrôlée ralentisseurs et absorbeurs §5 types divers de piles §6 utilisation de lénergie de fission §7 autres applications des piles nucléaires §8 effets nocifs des rayonnements nucléaires moyens de protection §9 mesures concernant les rayonnements nucléaires §10 énergie thermonucléaire §11 origine des énergies stellaires (exercices)
Conclusion
Chapitre 14 «Remarques sur létude de la Physique»
§1 la Physique, élément nécessaire de léducation §2 létude progressive de la Physique §3 les notions de base le nombre et la mesure en Physique §4 expériences, hypothèses et théories §5 analogies et modèles en Physique §6 formules, exercices, travaux pratiques §7 les mathématiques du physicien §8 lapport de la Physique aux diverses sciences et techniques §9 la découverte en Physique §10 lévolution de la Physique
(Hoofdstuk 5 "Algemene en Experimentele Natuurkunde voor bachelors")
§ 5.4 Wat is (Algemene) Natuurkunde?(III)
III- Volumes in betrekking tot het Electromagnetisme
Bij « Moens » (cursiefje 5.5) en «Kronig» (cursiefje 5.6) was de leergang Elektromagnetisme herleid tot het strikte minimum. Aanvullingen dienaangaande waren dan ook zeer welkom, temeer daar ik tijdens mijn doctorale studie uitvoerig zal gebruik maken van elektrische instrumenten en een inzicht van wat nu precies gemeten werd zeker niet overbodig was. Ook op professioneel vlak hebben deze volumes mij heel wat bijgebracht.
- Volume 6 « Electrostatique, courants continus, magnétisme » (4ème édition -1967-) handelt over de mechanische fenomenen die optreden bij geëlektriseerde en (of) gemagnetiseerde materie en beschrijft de elektrische en magnetische krachten die aan de oorsprong liggen van deze fenomenen.Ook hier is de benadering zuiver experimenteel. Achtereenvolgens worden aldus behandeld de elektrostatica, de elektrodynamica en het elektromagnetisme:
Electrostatique
Chapitre 1 «Charges et forces électrostatiques (dans le vide)»
§1 électrisation isolants et conducteurs §2 charges positives et négatives §3 quantités délectricité principe de conservation de lélectricité §4 électrisation par influence §5 électroscope à feuilles §6 loi de Coulomb §7 unités de quantité délectricité loi de Coulomb rationalisée §8 dissymétrie entre les deux espèces délectricité
§1 notion de champ électrique unités symétrie §2 champ et déplacement électriques dus à une charge ponctuelle dans le vide §3 lignes et tubes de vecteurs §4 circulation du vecteur champ §5 cas particulier des vecteurs à circulation conservative potentiel électrique §6 surfaces équipotentielles diagrammes électriques §7 relation E = -grad V §8 rotationnel dun vecteur: rotV §9 flux dun vecteur flux électrique ψ §10 théorème de Gauss §11 vecteurs à flux conservatif §12 divergence dun vecteur: div V théorème de Green §13 laplacien dun scalaire: ∆ V équations de Poisson et de Laplace §14 résumé des propriétés des vecteurs E et D comparées à celles de vecteurs quelconques §15 champ et potentiel dune distribution uniforme de charges sur une droite ou sur un plan §16 champ et potentiel dune distribution uniforme sur une surface sphérique §17 dipôle électrique §18 couche double
Chapitre 3 «Equilibre électrostatique des conducteurs»
§1 champ, potentiel et charges dans un conducteur homogène en équilibre §2 potentiel et champ électrostatiques dans une enceinte conductrice fermée sans charges intérieures §3 application aux écrans électriques §4 mesure des charges électriques au cylindre de Faraday §5 mesure directe du déplacement électrique dans le vide §6 étude expérimentale de la distribution de lélectricité sur les conducteurs §7 champ au voisinage immédiat et sur la surface dun conducteur pression électrostatique §8 étude théorique de la distribution des charges sur un conducteur §9 capacité dun conducteur §10 problème général de léquilibre électrostatique (dans le vide) §11 équilibre électrostatique dans une cavité à parois conductrices retour sur les écrans électriques et le cylindre de Faraday §12 potentiels et charges dans une enceinte conductrice §13 capacités et coefficient dinfluences dans un ensemble de conducteurs §14 partage des charges entre deux conducteurs éloignés mesure des potentiels §15 condensation de lélectricité capacité dun condensateur §16 condensateur plan §17 mesure de la charge élémentaire expériences de Millikan
Chapitre 4 «Diélectriques»
§1 actions électriques dans un milieu diélectrique §2 charges induites dans un diélectrique champ et déplacement (cas dun condensateur plan) §3 polarisation dun diélectrique §4 champ et déplacement à lintérieur dun diélectrique (cas général) §5 polarisation purement induite §6 passage dun milieu dans un autre §7 champ influençant, champ dépolarisant, champ agissant §8 mesure du champ dans une cavité à lintérieur dun diélectrique §9 électrets corps pyroélectriques et seignetto-électriques §10 piézo-électricité §11 conductivité et hystérésis des diélectriques §12 théorie atomique de la polarisation des diélectriques §13 théorie atomique de la piézo-électricité
Chapitre 5 «Condensateurs - Energie électrostatique»
§1 rappel du principe des condensateurs charge et décharge §2 calcul de la capacité dun condensateur dans quelques cas simples §3 associations de condensateurs §4 réalisation des condensateurs §5 énergie dun condensateur chargé §6 énergie dun système de conducteurs électrisés §7 énergie dun diélectrique dans un champ électrostatique §8 localisation de lénergie électrostatique §9 calcul des forces et couples entre conducteurs chargés à partir de lexpression de lénergie électrostatique §10 actions mécaniques subies par un volume de diélectrique dans un champ électrostatique
Electrocinétique
Chapitre 6 «Courants électriques - Résistance»
§1 courants de charges électriques leurs manifestations diverses §2 sens dun courant §3 intensité dun courant lampère §4 mesure des intensités §5 densité de courant §6 champ électromoteur force électromotrice §7 courants de déplacement courants de polarisation §8 résistance électrique conductance premier loi dOhm §9 résistance dun ensemble de conducteurs ohmiques en série, en parallèle §10 shunts dampèremètres voltmètres à résistance §11 mesure des résistances pont de Wheatstone §12 résistance dun conducteur homogène de section constante deuxième loi dOhm §13 relation entre la densité de courant et le champ électrique §14 résistance dun conducteur quelconque §15 résistances étalonnées rhéostats potentiomètres §16 courants de décharge ou de charge dun condensateur à travers une résistance constante §17 circuits contenant des résistances non ohmiques
Chapitre 7 «Energie du courant électrique - Réseaux de conducteurs»
§1 énergie et puissance mises en jeu par un courant §2 loi de Joule §3 applications de leffet Joule §4 énergie fournie à un récepteur électrique force contre-électromotrice §5 énergie fournie par un générateur §6 réseaux de conducteurs équations de Kirchhoff résistance équivalente §7 mesure des forces électromotrices par la méthode dopposition §8 conséquences des équations de Kirchhoff §9 transfert de puissance §10 groupement de générateurs
Champ magnétique, induction
Chapitre 8 «Champ et moments magnétiques»
§1 aimants §2 différences essentielles entre lélectrostatique et le magnétisme §3 aimant dans un champ H uniforme moment coulombien j §4 champ magnétique dun aimant §5 expériences de Gauss §6 champ magnétique des courants §7 unités de champ et de moment magnétique §8 action dun champ magnétique uniforme sur un circuit parcouru par in courant §9 symétrie axiale des champs et des moments magnétiques §10 conventions relatives au sens des vecteurs axiaux produits vectoriels §11 masses magnétiques fictives unités §12 loi de Coulomb pour le magnétisme
Chapitre 9 « Champ magnétique des courants »
§1 généralité du phénomène sens du champ §2 expérience de Biot et Savart §3 règle élémentaire dite de Biot et Savart §4 champ magnétique créé par des charges ponctuelles en mouvement §5 champ dun courant rectiligne indéfini et dun courant anguleux §6 champ magnétique sur laxe dune spire circulaire principe des galvanomètres à aimant mobile bobines de Helmholtz §7 champ dun solénoïde §8 circulation du champ magnétique théorème dAmpère force magnétomotrice §9 applications du théorème dAmpère §10 théorème de Stokes relation de Maxwell-Ampère
Chapitre 10 « Forces électromotrices et courants dinduction »
§1 expériences sur les courants induits §2 forces électromotrices induites §3 vecteur induction flux magnétique loi de Faraday perméabilité §4 unités §5 conservation du flux magnétique §6 sens des forces électromagnétiques induites loi de Lenz §7 champ électromoteur dans un élément de circuit en mouvement dans un champ dinduction invariable §8 champ électromoteur dans un élément de circuit, immobile dans un champ dinduction variable §9 quantité délectricité induite par suite dune variation de flux §10 disque de Faraday et autres cas remarquables §11 courants de Foucault §12 applications des phénomènes dinduction
§1 self inductance induction mutuelle le Henry §2 self inductance dun long solénoïde self linéaire dune ligne coaxiale §3 induction mutuelle de deux circuits enroulés sur un même tore inductances réglables §4 forces électromotrices de self induction extracourants de rupture et de fermeture §5 écrans électromagnétiques §6 courants dans deux circuits couplés §7 partage des quantités délectricité entre deux branches en parallèle §8 self dun ensemble de deux bobines en série selfs réglables §9 mesure des inductances
Chapitre 12 «Action dune induction magnétique sur un courant»
§1 expériences diverses §2 loi élémentaire de Laplace §3 action dune induction magnétique sur une particule électrisée en mouvement §4 potentiel vecteur de linduction magnétique §5 principe des moteurs à courant continu exemple de calcul dune force de freinage électromagnétique §6 travail des forces électromagnétiques lors du déplacement dun circuit théorème de Maxwell §7 règle du flux maximum calcul des forces et des couples à partir du théorème de Maxwell §8 rôle du système de référence dans lexpression des phénomènes dinduction §9 action dun champ dinduction uniforme sur une bobine moments «ampériens» §10 masses magnétiques «ampériennes» fictives §11 principe des galvanomètres à cadre mobile §12 actions mutuelles de deux courants méthodes de calcul règle élémentaire §13 cas de deux courants rectilignes parallèles indéfinis définition de lampère §14 principe des dynamomètres §15 détermination des forces et des couples par lintermédiaire des coefficients dinductance §16 actions mécaniques produites par un courant sur son propre circuit §17 le principe dégalité de laction et de la réaction en électromagnétisme
Chapitre 13 «Energie électromagnétique»
§1 énergie dun circuit doué de self inductance §2 énergie dun ensemble de circuits parcourus par des courants §3 localisation de lénergie dans lespace §4 énergie mutuelle des aimants et des courants
Aimantation
Chapitre 14 «Polarisation magnétique - Para- et diamagnétisme»
§1 la matière dans le champ magnétique §2 aimantation régulière dun tore polarisation magnétique J et aimantation M §3 courants moléculaires phénomènes gyromagnétiques §4 champ et induction dans la matière aimantée §5 équivalence entre polarisation magnétique et répartition de courants feuillets magnétiques §6 équivalence entre polarisation magnétique et répartition de masses magnétiques fictives §7 passage dun milieu à lautre champ dans un cavité §8 aimantation purement induite §9 énergie dun dipôle magnétique dans un champ forces agissant sur un corps aimantable placé dans un champ magnétique §10 mesure de la susceptibilité des corps para- et diamagnétiques résultats §11 théorie du diamagnétisme §12 théorie du paramagnétisme §13 obtention de très basses températures par désaimantation adiabatique
Chapitre 15 «Ferromagnétisme»
§1 généralités §2 champ démagnétisant §3 déformation des lignes dinduction dans un corps ferromagnétique écrans magnétiques §4 étude de laimantation des ferromagnétiques §5 courbes de première aimantation §6 hystérésis §7 transformation dénergie en chaleur associée aux phénomènes dhystérésis §8 aciers spéciaux pour électroaimants, pour machines électriques, pour aimants permanents §9 fabrication et conservation des aimants §10 désaimantation à haute température ou dans un champ alternatif damplitude décroissante §11 théorie du ferromagnétisme §12 antiferromagnétisme ferrimagnétisme §13 circuits magnétiques §14 circuits magnétiques avec entrefer §15 électroaimants à armature mobile forte portante §16 électroaimants polarisés §17 électroaimants destinés à la production de champs intenses
Courants dans les divers milieux
Chapitre 16 «Courants dans le vide - Phénomènes thermoélectriques et photoélectriques»
§1 généralités
A- Phénomènes thermoélectroniques:
§2 émission thermoélectronique diodes §3 action dun champ électrique sur les électrons lélectronvolt §4 action dune induction magnétique constante et uniforme sur les électrons en mouvement §5 actions subies par une particule électrisée dans le vide cas général §6 mesure du rapport e / m0 §7 courbes caractéristiques dune diode §8 interprétation des caractéristiques rôle de la charge despace §9 cathodes à oxydes chauffage indirect §10 emplois dune diode §11 triodes §12 coefficient damplification et pente dune triode §13 applications des tubes thermoélectroniques §14 fluctuations des courants électroniques
B- Notions doptique électronique:
§15 focalisation des électrons par un champ électrique §16 focalisation des électrons par une induction magnétique §17 canons à électrons §18 microscope électronique §19 oscilloscope électronique
C- Phénomènes photo électroniques:
§20 moyens détude du phénomène photoémissif §21 lois de leffet photoémissif §22 théorie dEinstein les photons §23 sensibilité spectrale effet photoémissif sélectif §24 cellules photoémissives à vide §25 cellules à multiplicateurs délectrons §26 usages des cellules photoélectriques
Chapitre 17 « Courants dans les gaz »
A- Les ions gazeux:
§1 phénomènes généraux de conduction dans les gaz §2 ionisation des gaz §3 énergie dionisation §4 neutralisation des ions §5 courants dionisation non autonomes §6 mesure de la mobilité des ions §7 mesure du coefficient de recombinaison des ions §8 condensation de la vapeur deau sur les ions chambre de Wilson
B- Courants semi-autonomes:
§9 ionisation par choc §10 compteurs de Geiger §11 phénomènes lumineux en régime semi-autonome §12 tubes thermoélectroniques à atmosphère gazeuse thyratron §13 cellules photoélectriques à gaz
C- Décharges auto-entretenues:
§14 courants dionisation autonomes §15 décharges luminescentes à la pression atmosphérique §16 décharges en régime darc à la pression atmosphérique arcs au carbone §17 arcs entre métaux §18 variation du potentiel explosif avec la pression loi de Paschen §19 décharges autonomes dans les gaz à basse pression §20 interprétation des phénomènes de la décharge à basse pression §21 usage des tubes luminescents §22 les rayons cathodiques §23 les rayons positifs
Chapitre 18 «Courants dans les électrolytes»
§1 courants dans les liquides électrolyse §2 lois qualitatives de lélectrolyse §3 lois quantitatives de lélectrolyse §4 lois dOhm en électrolyse force contre-électromotrice §5 valeur de la conductivité des électrolytes §6 ions électrolytiques §7 interprétation de la loi dOhm dans la théorie des ions §8 mesure directe des mobilités ioniques §9 changements de concentration au voisinage des électrodes nombres de transport §10 force de frottement sur les ions hydratation des ions §11 structure et conductivité des solutions délectrolytes §12 application des lois de Raoult aux électrolytes §13 activité des solutions électrolytiques §14 électrochimie §15 autres applications de lélectrolyse
Chapitre 19 « Courants dans les solides »
§1 relations entre la conductivité et la structure des solides
A- Conduction métallique:
§2 conductivité intrinsèque des métaux sa variation thermique §3 supraconductivité §4 influence des impuretés et des alliages sur la conductivité métallique §5 influence dun champ magnétique sur la conductivité des métaux §6 conduction électronique dans les métaux §7 effet Hall §8 théorie cinétique des électrons dans les métaux
B- Cristaux ioniques et covalents:
§9 conduction intrinsèque des cristaux ioniques §10 semi-conduction accidentelle des cristaux ioniques §11 semi-conduction intrinsèque des cristaux covalents §12 semi-conduction accidentelle des cristaux covalents §13 action dun champ magnétique sur les semi-conducteurs effet Hall
C- Interprétations théoriques modernes:
§15 énergie des électrons dans les cristaux théorie des bandes §16 énergie de Fermi travail dextraction §17 photoconduction
Chapitre 20 « Forces électromotrices de contact »
A- Métaux et semi-conducteurs:
§1 métaux au contact leffet Peltier §2 chaînes métalliques isothermes loi de Volta §3 métaux très voisins - effet Volta §4 contact à semi-conducteurs effet redresseur §5 transistors
B- Electrolytes:
§6 contacts métal-électrolyte §7 électrodes réversibles §8 détermination des activités ioniques §9 potentiels normaux §10 différence de potentiel au contact de deux solutions délectrolytes §11 piles de concentration §12 mesure de la concentration des ions H+ - le pH §13 différence de potentiel au contact dune membrane semi-perméable §14 phénomènes électrocinétiques §15 phénomènes électro-capillaires
Chapitre 21 « Générateurs électriques divers »
§1 généralités
A- Machines électrostatiques:
§2 machines à frottement §3 machines à influence §4 machine de van der Graaff
B- Générateurs électrochimiques:
§5 piles hydroélectriques §6 pile de Volta polarisation §7 piles à dépolarisant §8 piles à deux liquides §9 notions sur la théorie thermodynamique des piles hydroélectriques §10 principes des accumulateurs électriques §11 accumulateurs au plomb §12 accumulateurs au nickel §13 accumulateurs à largent
C- Générateurs thermoélectriques et photovoltaïques:
§14 Force électromotrice de température (effet Thomson) loi de Magnus §15 thermocouples §16 variations de la force électromotrice dun thermocouple en fonction des températures §17 usages des thermocouples §18 application de la thermodynamique aux thermocouples §19 photopiles
Chapitre 22 « Dynamos génératrices et motrices »
§1 principe des magnétos et des dynamos réversibilité
A- Dynamos génératrices:
§2 description dune dynamo bipolaire à anneau Gramme §3 induit en tambour §4 calcul de la force électromotrice §5 commutation calage des balais §6 déplacement de la ligne neutre §7 réaction dinduit §8 excitation indépendante et auto-excitation §9 génératrices en série §10 génératrices-shunt génératrices compound §11 dynamos multipolaires et unipolaires §12 rendement dune dynamo génératrice
B- Moteurs à courant continu:
§13 intervention décrans magnétiques dans les dynamos §14 sens de rotation force contre-électromotrice calage des balais §15 vitesse de rotation couple moteur §16 moteurs à excitation séparée §17 moteurs-shunt §18 moteurs-série §19 rendement dun moteur continu §20 transport dénergie en courant continu
Réponses aux exercices
- Volume 7 « Courants alternatifs, ondes hertziennes » (4ème édition-1969-) handelde over laagfrequente elektrische stromen waarbij ook hier het experiment op de voorgrond trad. Vooral de sinusoïdale stromen werden hierbij diepgaand besproken. Hierop volgde de studie van gekoppelde elektrische kringen, van de elektromagnetische oscillatoren, van de elektromagnetische generatoren. Na een bespreking van de voortplanting van elektromagnetische golven en hun gebruik bij telecommunicatie sloot dit volume af met een overzicht van de meetinstrumenten en meetmethodes en hun gebruik in de geofysica en de fysiologie:
Courants alternatifs
Chapitre 1 « Généralités sur les courants alternatifs »
A- Effets divers:
§1 existence et importance §2 périodicité et fréquence §3 effets thermiques intensité efficace §4 effets électrolytiques §5 effets électromagnétiques §6 effets dinduction §7 effets de capacité §8 propagation des champs alternatifs approximation des états quasi-stationnaires §9 Lois de Kirchhoff en courant alternatif
B- Courants sinusoïdaux harmoniques:
§10 intervention des fonctions sinusoïdales dans létude des courants alternatifs §11 courants non sinusoïdaux §12 valeurs efficaces §13 courants triphasés §14 courants polyphasés §15 champs magnétiques sinusoïdaux champs tournants
C- Circuits électriques oscillants:
§16 décharge oscillante dun condensateur à travers un circuit doué de self-inductance §17 analogies mécaniques §18 oscillations électriques amorties §19 oscillations électriques auto-entretenues §20 charge dun condensateur à travers un circuit doué dun self-inductance §21 oscillations électriques de relaxation §22 application dune force électromotrice à un circuit oscillant §23 excitation par choc (exercices)
Chapitre 2 « Circuits parcourus par des courants sinusoïdaux »
A- Circuits sans dérivation:
§1 cas dune résistance inductive §2 cas de deux résistances inductives en série §3 cas dun condensateur en série avec une résistance sans self §4 cas dune bobine inductive et dun condensateur en série §5 acuité de résonance surtensions §6 puissance transportée par un courant alternatif §7 méthodes générales pour létude des courants sinusoïdaux dans des circuits donnés emploi de nombres complexes §8 représentation graphique de la variation des impédances complexes en fonction de la pulsation
B- Circuits comprenant des dérivations:
§9 application de la loi de Kirchhoff §10 circuit anti-résonant §11 pont de Wheatstone en courant sinusoïdal §12 distributions à intensité constante §13 théorèmes divers applicables à des réseaux de conducteurs dans le cas des courants sinusoïdaux §14 filtres électriques §15 filtres passe-bas §16 filtres passe-haut §17 filtres passe-bande §18 emploi des filtres §19 quadripôles §20 adaptation dimpédances
C- Transmissions dénergie en courant alternatif:
§21 transports dénergie par des courants sinusoïdaux §22 transport de courants triphasés §23 circuits parcourus par des courants comportant des harmoniques (exercices)
Chapitre 3 « Circuits non ohmiques - Redresseurs statiques »
A- Courants variables dans des conducteurs non ohmiques:
§1 généralités §2 exemples de conducteurs et semi-conducteurs à résistance non ohmique §3 diodes à vide §4 triodes utilisées en courant alternatif §5 amplification par triodes amplificateur à résistance §6 emploi de tubes à plus de trois électrodes §7 emploi de transistors
B- Redressement du courant alternatif:
§8 redresseurs à diodes §9 kénotrons §10 redressement par diode à atmosphère gazeuse §11 redresseurs à arc au mercure §12 redresseurs secs (exercices)
Chapitre 4 « La matière dans un champ alternatif »
§1 résistance apparente en courant alternatif §2 effets décran électromagnétique §3 chauffage par induction §4 permittivité dans un champ alternatif §5 théorie de lhystérésis diélectrique §6 causes diverses modifiant les facteurs dimpédance dune bobine sans fer §7 bobines à noyau de fer amplificateurs magnétiques §8 ions gazeux dans un champ alternatif (exercices)
Circuits couplés - Machines
Chapitre 5 « Circuits oscillants couplés »
A- Couplage de deux circuits oscillateurs à triodes:
§1 couplage par capacité §2 couplage par résistance §3 couplage par inductance §4 excitation par impulsion des oscillations libres dun circuit §5 mise en évidence des oscillations libres dans deux circuits couplés §6 compensation des effets de la résistance par couplage à réaction §7 auto-entretien des oscillations dans un circuit par une triode ou par un transistor §8 oscillations forcées des circuits oscillants §9 multivibrateur
§1 transformateurs à basse fréquence §2 relations générales rapport de transformation §3 fonctionnement du transformateur à vide §4 fonctionnement du transformateur en charge §5 pertes dénergie et rendement dans un transformateur §6 emploi des transformateurs §7 choix des bobinages autotransformateurs §8 transformateurs pour courants triphasés §9 transformateurs des courants de haute fréquence §10 bobine dinduction principe et description §11 bobine dinduction fonctionnement et usages (exercices)
Chapitre 7 «Machines à courant alternatif»
A- Alternateurs:
§1 principe alternateurs à induit mobile §2 alternateurs monophasés à induit fixe §3 réaction dinduit §4 caractéristique interne §5 alternateurs triphasés §6 alternateurs à fer tournant §7 puissance et rendement des alternateurs §8 couplage des alternateurs
B- Moteurs:
§9 généralités §10 action dun champ tournant sur un aimant §11 moteurs synchrones monophasés §12 moteurs synchrones triphasés §13 action dun champ tournant sur un circuit fermé §14 moteurs asynchrones triphasés §15 moteurs asynchrones monophasés §16 moteurs à collecteur moteurs-série §17 moteurs à répulsion moteurs mixtes §18 commutatrices (exercices)
Propagation des phénomènes électromagnétiques
Chapitre 8 «Propagation des courants le long des lignes»
§1 rendement des transports dénergie électrique §2 réseaux de distribution §3 équation des télégraphistes §4 propagation dun signal électriquesans amortissement §5 propagation dondes sinusoïdales sans amortissement §6 propagation avec amortissement §7 notions sur les lignes téléphoniques §8 amélioration des lignes téléphoniques §9 lignes artificielles (exercices)
Chapitre 9 « Ondes électromagnétiques »
§1 existence du rayonnement électromagnétique célérité §2 mécanisme de la propagation des ondes électromagnétiques dans le vide §3 propagation dune onde électromagnétique plane §4 énergie transportée par les ondes électromagnétiques vecteur de Poynting §5 vérifications expérimentales expériences de Hertz §6 propagations des ondes électromagnétiques dans la matière §7 passage dune onde électromagnétique dun milieu diélectrique dans un autre §8 passage dune onde électromagnétique dun milieu conducteur dans un autre §9 réflexion dune onde électromagnétique sur une surface conductrice §10 pression de radiation §11 cavités résonantes §12 guides dondes §13 portée dun poste émetteur rôle de la Terre §14 rôle de latmosphère lionosphère §15 classification des ondes hertziennes §16 parasites atmosphériques (exercices)
Chapitre 10 « Radio-transmissions »
§1 télégraphie et téléphonie sans fil §2 onde porteuse et modulation
A- Emission:
§3 circuits oscillants ouverts §4 rayonnement du dipôle de Hertz §5 résistance de rayonnement §6 types divers dantennes §7 antennes à émission dirigée §8 postes émetteurs
B- Réception
§9 généralités sur les postes récepteurs collecteurs donde §10 qualités dun récepteur §11 emploi de circuits couplés §12 détection emploi du téléphone hétérodyne §13 amplification généralités §14 amplificateurs à haute fréquence amplificateurs à résonance §15 amplificateurs de puissance §16 bruit de fond §17 récepteurs à amplification directe et récepteurs à changement de fréquence
C- Emploi dondes ultracourtes:
§18 oscillateurs à ondes très courtes §19 tubes à modulation de vitesse klystrons §20 magnétrons §21 télévision §22 radiolocalisation radar
§1 rappel des principaux systèmes dunités §2 rapport des unités électrostatiques et électromagnétiques le nombre c §3 étalons électriques
B- Principaux types dinstruments
§4 généralités sur la construction et lemploi des instruments §5 cas des mesures en courant alternatif §6 instruments électrostatiques électromètres-balances §7 électromètres à feuilles, à fils, à quadrants §8 galvanomètres, ampèremètres, voltmètres §9 galvanomètres à cadre mobile conditions déquilibre et sensibilité §10 amortissement du mouvement du cadre §11 ampèremètres et voltmètres à cadre mobile §12 instruments à aimant mobile §13 ampèremètres et voltmètres à fer doux §14 électrodynamomètres §15 instruments à induction §16 instruments thermiques §17 instruments électroniques
C- Mesure des diverses grandeurs électriques:
§18 intensités de courants continus §19 somme, différence, quotient de deux intensités continues §20 intensités de courants alternatifs valeurs efficaces §21 intensités de courants variables valeurs instantanées §22 forces électromotrices et différences de potentiel §23 quantités délectricité ampère-heure-mètres §24 quantités délectricité galvanomètre balistique §25 fluxmètre §26 mesure électrométrique des très petites charges et très petites intensités §27 puissances électriques §28 déphasages §29 énergies §30 fréquences §31 résistances impédances §32 capacités inductances (exercices)
Chapitre 12 « Mesures magnétiques »
§1 intervention du champ magnétique terrestre et définitions le concernant §2 mesure de la direction dun champ horizontal au magnétomètre §3 mesure dun produit j.H par la méthode des oscillations §4 mesure dun produit j.H par la méthode de torsion §5 méthodes électriques de mesures magnétiques §6 mesure de la déclinaison D boussoles dobservation et dorientation §7 mesure de la composante horizontale H du champ terrestre §8 mesure de linclinaison I et de la composante verticale du champ terrestre §9 mesure des variations du champ terrestre en un même lieu §10 mesures sur les matériaux magnétiques
Chapitre 13 « Magnétisme et Electricité en Géophysique et en Astrophysique »
§1 le champ terrestre aux divers points du globe schéma général §2 cartes magnétiques anomalies locales §3 variations du champ terrestre dans le temps tempêtes magnétiques §4 origine du champ terrestre champs magnétiques solaires §5 courants telluriques §6 champ électrique dans latmosphère §7 courants électriques dans latmosphère §8 décharges orageuses paratonnerres §9 rayonnements reçus du Soleil radioastronomie rayons cosmiques §10 aurores polaires (exercices)
Chapitre 14 « Notions délectrophysiologie »
A- Action dun courant électrique sur les tissus:
§1 passage du courant à travers lorganisme résistance électrique §2 effets thermiques §3 excitation électrique des nerfs et des muscles §4 électrocutions électrochoc
B- Production délectricité par les organismes vivants:
§5 potentiel de repos et daction §6 électrocardiographie électroencéphalographie électrorétinographie
(Hoofdstuk 5 "Algemene en Experimentele Natuurkunde voor bachelors")
§ 5.2 Wat is (Algemene) Natuurkunde?(II)
II- Volumes in betrekking tot de Geometrische en Physische Optica
De volumes 4 en 5 van het standaardwerk van Fleury en Mathieu behandelden de Geometrische en de Physische Optica. Voor mij waren deze volumes erg belangrijk want ze waren een aanvulling op de leergangen van een « Moens » (cursiefje 5.5) en van een « Kronig » (cursiefje 5.6). En een dergelijke aanvulling was uiteraard welkom in verband met mijn doctorale studie. Tijdens deze studie zal ik immers gebruik maken van spectrofotometers en spectrofluorimeters, waarbij een grondige kennis van de optische eigenschappen van deze toestellen natuurlijk onontbeerlijk was. Fleury en Mathieu vormden hierbij een uitstekende inleiding tot de gespecialiseerde literatuur.
- Volume 4 « Images Optiques » (4èmeédition -1968-) handelde hoofdzakelijk over wat men vroeger de geometrische optica noemde. De bekende reflectie- en refractiewetten worden afgeleid uit het geometrisch beginsel van Fermat (beginsel van de minste tijd en toegepast op diverse optische systemen (spiegels, lenzen, instrumenten ). Diffractie en interferentie-fenomenen, typische golffenomenen, worden echter insgelijks in dit deel besproken.
De auteurs stelden dit volume als volgt voor:
.nous sommes efforcés, dans le présent ouvrage, de faire apparaître les progrès récents de lOptique, qui sont très importants, en nous dégageant dhabitudes de présentation périmées. La distinction entre l «Optique géométrique» et l «Optique ondulatoire» traduit bien la coexistence de phénomènes dont certains sexposent plus commodément par le langage de géométrie, dautres par celui des fonctions sinusoïdales. Elle peut toutefois laisser croire à létudiant que les deux points de vue sopposent: ils se complètent au contraire
Ziehier nu een gedetailleerd overzicht van de behandelde onderwerpen:
- Notions fondamentales
Chapitre 1 «Faisceaux de lumière - Réflexion et réfraction»
§1 comparaison entre lumière et son §2 corps lumineux et corps éclairés §3 propagation rectiligne de la lumière rayons et faisceaux §4 lumières complexes lumières monochromatiques §5 grandeurs photométriques et énergétiques §6 quelques sources de lumière utilisées en optique §7 réflexion de la lumière lois expérimentales §8 vitesse de la lumière §9 réfraction de la lumière loi de Snellius-Descartes dispersion §10 variations de langle de réfraction en fonction de langle dincidence angle limite et réflexion totale §11 milieux non homogènes §12 objets et images chambre noire (exercices)
Chapitre 2 «Vibrations et ondes lumineuses - Hypothèses sur la nature de la lumière»
§1 caractère périodique de la lumière longueurs donde radiations visibles et invisibles §2 surface donde principe de Huygens-Fresnel §3 notation exponentielle complexe §4 réflexion et réfraction des ondes - relation n1 = c /c1 - construction de Huygens §5 chemin optique théorème de Malus §6 théorème de Fermat §7 diffraction de la lumière traversant une ouverture §8 diffraction au-delà dun obstacle diffusion §9 lumières polarisées vecteur de Fresnel §10 énergie des vibrations et des ondes §11 la théorie de lémission, la théorie des vibrations de léther et linterprétation électromagnétique de la lumière §12 théorie quantique de la lumière photons (exercices)
Chapitre 3 «Perception et qualité des images»
§1 rôle des dispositifs optiques §2 récepteurs divers §3 le récepteur oculaire §4 contrastes §5 limites de perception spatiale §6 image dun point stigmatisme approché foucaultage §7 approximation de Gauss §8 combinaisons optiques achromatisme §10 loptique des radiations invisibles (exercices)
- Eléments et systèmes optiques
Chapitre 4 «Miroirs plans et sphériques»
A- Miroirs plans:
§1 surfaces réfléchissantes planes §2 image dun objet dans un miroir plan §3 association de deux miroirs plans §4 miroirs perpendiculaires
B- Miroirs sphériques:
§5 définitions conditions de stigmatisme §6 miroirs concaves foyer principal plan focal §7 image dune petite droite normale à laxe construction géométrique discussion §8 étude expérimentale des images formées par un miroir concave §9 miroirs convexes §10 équations des miroirs sphériques §11 conventions et notations (exercices)
Chapitre 5 «Dioptres plans - Prismes»
A- Dioptres plans et lames à faces parallèles:
§1 dioptres plans, stigmatisme vrai et approché grandissement §2 lame plane à faces parallèles dans lair §3 lame plane à faces parallèles entre milieux différents §4 variation du chemin optique due à la traversée dune lame à faces parallèles
B- Prisme, étude de la déviation:
§5 prisme de très petit angle dans lair rayons paraxiaux §6 prisme dangle quelconque formules applicables à un rayon monochromatique normal à larête §7 variations de δ avec i, φ et n §8 principe des mesures dindices utilisant le minimum de déviation §9 cas dun faisceau non parallèle
C- Prismes à réflexion:
§10 combinaison de deux dioptres plans et dun ou plusieurs plans réfléchissants §11 expérience sur la réflexion totale §12 prismes à une, deux, quatre réflexions prismes en toit (exercices)
§1 définitions et remarques préliminaires conventions de signes §2 déviation dun rayon paraxial par une lentille mince centre optique convergence §3 foyers, longueurs focales plans focaux §4 image dun point sur laxe formule des proximités §5 image dune petite droite normale à laxe grandissement §6 formules de Newton §7 discussion: cas des lentilles convergentes §8 discussion: cas des lentilles divergentes §9 lentilles accolées focométrie des lentilles minces §9bis déphasage dû à la traversée dune lentille
B- Dioptres sphériques:
§10 définitions points de stigmatisme vrai §11 rayons paraxiaux formule des inclinaisons et formule des vergences foyers §12 image dune petite droite normale à laxe formule de Lagrange-Helmholtz §13 formules de Newton §14 dioptres accolés (lentilles minces) cas de milieux extrêmes autres que lair (exercices)
§1 définitions notations §2 formations des images (systèmes à foyers) plans principaux §3 formules des systèmes centrés convergence §4 point nodaux, anti-principaux, anti-nodaux §5 application à un dioptre unique et à une lentille mince dans lair §6 systèmes afocaux §7 système de deux lentilles minces dans lair §8 association de deux systèmes centrés de même axe §9 lentilles épaisses §10 systèmes catadioptriques auto-collimation §11 focométrie §12 diaphragmes et pupilles (exercices)
§1 chromatisme dun prisme de petit angle constringence §2 prisme de petit angle achromatique §3 aberrations chromatiques des lentilles minces §4 chromatisme dune lame à faces planes et parallèles §5 lentilles minces achromatiques à deux verres accolés §6 achromatisme des systèmes centrés §7 aberrations chromatiques secondaires apochromatisme (exercices)
Chapitre 9 «Aberrations géométriques, leur réduction»
§1 systèmes à grande ouverture et systèmes à grand champ §2 cas de stigmatisme parfait à grande ouverture §3 surfaces caustiques pour un point objet sur laxe §4 aberrations sur laxe §5 la coma §6 aplanétisme condition dAbbe §7 surface caustique pour un point-objet en dehors de laxe §8 pinceaux étroits inclinés sur laxe droites focales §9 exemples de calculs de la position des focales §10 astigmatisme et courbure de champ §11 distorsion orthoscopie §12 classification et composition des aberrations choix des corrections (exercices)
Chapitre 10 «Images formées par des prismes ou par des lentilles cylindriques ou toriques»
§1 focales du prisme §2 courbure de limage dune fente donnée par un prisme §3 lentilles cylindriques §4 systèmes astigmates présentant deux plans de symétrie rectangulaires §5 anamorphoseurs §6 lentilles sphéro-cylindriques §7 lentilles toriques (exercices)
Chapitre 11 «Notions doptique cristalline - Biréfringence et polarisation correspondante»
§1 cristaux optiquement anisotropes §2 détermination des ondes réfractées à la surface dun cristal uniaxe surface des indices §3 forme de la surface donde extraordinaire dans un cristal uniaxe §4 cas particuliers importants §5 passage des ondes à travers les prismes §6 réflexion totale §7 polarisation par biréfringence loi de Malus lumière naturelle §8 polariseurs biréfringents à double faisceau §9 polariseurs biréfringents à faisceau unique §10 ellipsoïde des indices §11 cristaux biaxes (exercices)
- Interférences- diffraction
Chapitre 12 «Interférences lumineuses»
§1 exemples divers de phénomènes dinterférences lumineuses
A- Interférences produites par deux sources monochromatiques ponctuelles cohérentes:
§2 conditions dobtention §3 observation transversale miroirs de Fresnel étude géométrique §4 miroirs de Fresnel réalisation de lexpérience §5 contraste des franges dinterférence influence de la largeur de fente §6 dispositifs analogues aux miroirs de Fresnel §7 observation longitudinale §8 observation oblique §9 cas où la source ponctuelle est à linfini §10 ondes stationnaires
B- Interférences des lames isotropes éclairées par une source monochromatique large:
§11 observation des phénomènes §12 calcul de la différence de marche §13 lames dépaisseur variable franges dégale épaisseur optique §14 localisation des franges dégale épaisseur §15 anneaux de Newton §16 lames à faces planes et parallèles franges dégale inclinaison (localisées à linfini) §17 remarques sur la localisation des franges dinterférence
C- Interférences en lumière polychromatique:
§18 coloration des franges dinterférences en lumière blanche échelle des teintes §19 spectres cannelés §20 achromatisme des franges §21 cas où la source émet deux radiations monochromatiques influence de la largeur spectrale (exercices)
Chapitre 13 «Applications des interférences lumineuses»
A- Généralités sur linterférométrie Emploi dondes multiples:
§1 intérêt pratique des phénomènes dinterférences §2 interféromètres à faisceaux séparés miroirs de Jamin §3 interféromètre de Michelson §4 interférences à ondes multiples §5 interféromètre de Perot et Fabry lame de Lummer et Gehrcke
B- Etude interférentielle des épaisseurs optiques et de leurs variations
§6 mesure des petites épaisseurs optiques emploi des couleurs de lames minces ou des spectres cannelés §7 étude des défauts de forme des surfaces §8 uniformité dépaisseur optique §9 mesure interférentielle de petits déplacements ou déformations §10 dénombrement des franges dans les déplacements
C- Modification interférentielle des luminances transmises ou réfléchies:
§11 objets de phase et leur examen interférentiel §12 traitement anti-réfléchissant des surfaces optiques §13 autres applications des couches minces (exercices)
Chapitre 14 «Interférences en lumière polarisée»
§1 expériences dinterférences en lumière polarisée rectiligne §2 passage de la lumière naturelle à travers une lame biréfringente mince §3 interférences données par une lame biréfringente plan parallèle placée entre polariseur et analyseur §4 interférences données par une lame biréfringente dépaisseur variable placée entre polariseur et analyseur §5 phénomènes en lumière blanche polarisation chromatique §6 spectres cannelés §7 applications des interférences des lames cristallines en lumière parallèle §8 comparaison entre les interférences des lames biréfringentes et celles des lames isotropes minces §9 interférences à linfini données par des lames cristallines plan parallèles en lumière polarisée §10 cas dune lame uniaxe normale à laxe optique §11 cas dune lame biaxe normale à la bissectrice de langle aigu des axes optiques §12 applications des phénomènes de polarisation en lumière convergente §13 interférométrie par double réfraction (exercices)
Chapitre 15 «Phénomènes de diffraction»
A- Généralités:
§1 la diffraction en optique §2 bases dune étude théorique de la diffraction §3 diffraction à distance finie ou infinie §4 écrans complémentaires théorème de Babinet
B- Diffraction de Fraunhofer et modification des images géométriques:
§5 faisceaux limités par une fente §6 faisceaux limités par une ouverture rectangulaire §7 faisceaux limités par une ouverture circulaire §8 couronnes §9 limite de résolution des lunettes et télescopes §10 limites séparation due à la diffraction dans un cas quelconque §11 influence combinée des aberrations et de la diffraction règle de lord Rayleigh §12 apodisation §13 contraste de phase §14 perception des objets de phase par strioscopie et par défaut de mise au point §14bis formation des images dobjets étendus
C- Diffraction de Fresnel et modification des ombres:
§15 cas dune ouverture circulaire zones de Fresnel §16 photographie sans objectif §17 réseaux zonés §18 cas dun écran opaque circulaire §19 diffraction par des obstacles à bords rectilignes spirale de Cornu §20 cas dun bord décran illimité §21 cas dune fente §22 cas dun écran opaque étroit §23 diffraction éloignée
D- Holographie:
§24 exemple de réalisation et dutilisation dun hologramme §25 explication des «reconstructions dondes» §26 reproduction du relief §27 nécessité dune lumière cohérente et intense §28 grandissement et résolution en holographie (exercices)
Chapitre 16 «Diffraction et interférences dues aux structures périodiques»
A- Fentes doubles et multiples réseaux lignés:
§1 diffraction à linfini par deux fentes identiques franges de Young §2 applications du dispositif de Young §3 diffraction par un ensemble de fentes identiques et équidistantes §4 réseaux lignés et utilisés par transmission §5 réseaux par réflexion §6 réseaux à profils de forme particulière §7 diffraction de la lumière par les ondes acoustiques ultrasonores §8 diffraction par un réseau à deux dimensions §9 image dun réseau éclairé par des ondes planes
B- Utilisation des transformées de Fourier:
§10 développements en série de Fourier §11 analyse harmonique de la structure dun objet périodique par les phénomènes de diffraction §12 intégrales et transformées de Fourier §13 filtrage des fréquences spatiales fonctions de transfert
C- Réseaux à trois dimensions et milieux stratifiés:
§14 réseaux cristallins et rayons X §15 réflexion sélective des rayons X §16 applications de la diffraction X à létude des cristaux §17 photographie en couleurs §18 réflexion sur des milieux transparents stratifiés
D- Influence de la diffraction sur les images des structures périodiques en éclairage cohérent:
§19 synthèse de Fourier de la densité électronique §20 application à la détermination des structures cristallines (exercices)
- Instruments doptique
Chapitre 17 «Lil et la vision»
§1 description succincte de lil §2 formation des images dans lil emmétrope non accommodé il réduit §3 accommodation de lil emmétrope presbytie §4 myopie hypéropie aphaquie §5 correction des amétropies sphériques et de la presbytie §6 astigmatisme oculaire et sa correction §7 optométrie §8 ouvertures pupillaires effet Stiles-Crawford §9 perception des contrastes §10 perception des objets de très petites dimensions apparentes limites de résolution §11 interprétation des limites de séparation structure rétinienne, diffraction, aberrations oculaires §12 perception du relief vision binoculaire stéréoscopie §13 vision nocturne §14 cas des lumières variables §15 illusions doptique (exercices)
Chapitre 18 «Photographie Projection»
§1 principe de la photographie position de limage grandissement §2 diaphragmes, pupilles, ouverture relative §3 éclairement des images §4 champ §5 grain du cliché §6 latitude de mise au point et profondeur de champ §7 observation orthoscopique §8 qualité des images et types divers dobjectifs §9 téléobjectifs §10 étude des défauts dun objectif §11 chronophotographie cinématographie §12 diascopie épiscopie projection cinématographique §13 projecteurs et phares (exercices)
Chapitre 19 «Instruments dobservation - Loupes et oculaires»
§1 classifications diverses et caractéristiques optiques des instruments §2 rôle des loupes et des oculaires §3 latitude de mise au point et profondeur de champ §4 grossissement puissance §5 ouverture des faisceaux pupilles diverses §6 luminance des images clarté des instruments §7 contraste des images §8 champ des instruments dobservation lucarnes §9 pouvoir séparateur amplification efficacité §10 types divers de loupes §11 doublets §12 oculaires positifs (type Ramsden) §13 oculaires négatifs (type Huygens) §14 champ des oculaires (exercices)
Chapitre 20 «Microscopes»
§1 principe et mise au point §2 grossissement puissance §3 disque oculaire clarté §4 champ en largeur et en profondeur §5 perception des détails grossissement optimal §6 organes mécaniques microscopes binoculaires §7 objectifs et oculaires §8 modes déclairage divers ultramicroscopie §9 utilisation de lumières colorées et de substances colorantes ou fluorescentes §10 microscopes polarisants §11 observation microscopique des objets de phase §12 chambre claire photomicrographie §13 microscopie en lumière ultraviolette ou infrarouge §14 microscopes de mesure (exercices)
Chapitre 21 «Instruments pour lobservation lointaine»
A- Lunettes astronomiques Télescopes:
§1 principe des lunettes mise au point §2 grossissement §3 champ §4 disque oculaire §5 clarté cas des étoiles §6 perception des détails §7 montures, objectifs, oculaires §8 télescope à miroirs §9 photographie astronomique
B- Lunettes terrestres:
§10 conditions à remplir §11 lunette de Galilée: principe, grossissement, disque oculaire §12 lunettes de Galilée: réalisations, jumelles §13 longues-vues §14 lunettes et jumelles à prismes §15 périscopes endoscopes
C- Détermination optique des directions et des distances:
§16 pointés en direction §17 triangulations télémétrie §18 télémètres monostatiques (exercices)
Chapitre 22 «Notions sur la fabrication des pièces et instruments»
§1 verres et autres matériaux optiques §2 projets et calculs tolérances §3 taille et polissage des surfaces sphériques §4 taille des surfaces asphériques §5 dépôts superficiels §6 centrages et collages construction mécanique des instruments §7 contrôle et conservation des qualités instrumentales §8 diversité des applications de loptique (exercices)
- Volume 5 « Lumière »(3èmeédition-1970-) handelde hoofdzakelijk over wat men de Physische Optica pleegt te noemen. Werden aldus besproken, sommige kwalitatieve en kwantitatieve eigenschappen van licht, de voortplanting in diverse media, emissie en absorptie van licht en optische verschijnselen in relatie tot de geo- en astrofysica. Als leidraad dient de elektromagnetische lichttheorie, maar ook hier wordt de nadruk gelegd op het experiment:
- Introduction
Chapitre 1 «Rayonnement et matière»
§1 lumières simples et complexes, visibles et invisibles §2 incandescence et luminescence §3 la théorie électromagnétique §4 la lumière dans les milieux matériels §5 insuffisances de la théorie électromagnétique §6 principes de la théorie classique de loptique moléculaire §7 intervention des quanta et des structures atomiques §8 radiations infrarouges §9 radiations hertziennes et raccord avec linfrarouge §10 radiations ultraviolettes §11 rayons X et raccord avec lultraviolet
- Mesures concernant la lumière
Chapitre 2 «Vitesse de la lumière»
§1 remarques préliminaires §2 éclipses des satellites de Jupiter §3 aberration des étoiles §4 méthode de la roue dentée §5 méthode du miroir tournant §6 utilisation de leffet Kerr §7 vitesse de propagation des signaux électromagnétiques §8 mesures utilisant les ondes stationnaires §9 conclusions relatives à la valeur de c §10 vitesse de la lumière dans la matière au repos §11 vitesse de la lumière dans la matière en mouvement expérience de Fizeau §12 expérience de Michelson et Morley (exercices)
Chapitre 3 «Réfractométrie»
§1 définitions méthodes de mesure §2 variations des indices avec la température et avec la pression §3 variations des indices avec la longueur donde constringence §4 emploi dun prisme au minimum de déviation §5 autres méthodes de déviation §6 réfractomètres à angle limite appareils de Pulfrich et dAbbe §7 mesures différentielles par les méthodes précédentes §8 mesures par immersion homogène §9 indices de réfraction des cristaux §10 réfractométrie interférentielle §11 mesure des variations locales dindices (exercices)
Chapitre 4 « Spectroscopie »
§1 définitions classification §2 séparation des radiations filtres §3 réception des diverses radiations §4 principe des spectroscopes à prismes dispersion et résolution §5 choix des éléments dun spectroscope à prisme §6 spectroscopes à vision directe, à déviation constante, à auto-collimation §7 principe des spectroscopes à réseau §8 spectroscopes à réseau exemples de réalisation §9 intérêt de la spectrométrie interférentielle §10 utilisations récentes des interféromètres en spectrométrie §11 luminosité et résolution en spectrométrie §12 spectroscopes pour lultraviolet §13 spectroscopie des rayons X §14 spectroscopes pour linfrarouge §15 spectroscopie hertzienne §16 largeur et complexité des raies spectrales §17 remarques sur la nature de la lumière blanche §18 spectrométrie de précision §19 létalon primaire de longueurs donde et son rapport avec le mètre (exercices)
Chapitre 5 « Photométrie et Spectrophotométrie »
A- Spectrométrie visuelle:
§1 généralités §2 grandeurs photométriques §3 unités photométriques §4 méthodes diverses de gradation de la lumière §5 plages photométriques §6 précision des mesures sources tares §7 mesure visuelle des intensités lumineuses répartitions spatiales §8 étalons dintensité lumineuse §9 mesures visuelles des flux lumineux §10 mesures visuelles des éclairements et des luminances §11 facteurs de réflexion, de transmission, dabsorption §12 diffusion facteurs de luminance §13 photométrie visuelle hétérochrome §14 grandeurs photométriques «monochromatiques» §15 efficacités lumineuses observateur moyen de la C.I.E. §16 insuffisance des conventions photométriques
§22 buts de la spectrophotométrie §23 spectrophotomètres photographiques et spectrophotomètres à monochromateur §24 spectrophotomètres visuels §25 spectrophotomètres photoélectriques à monochromateur en verre ou en quartz §26 spectrophotomètres pour linfrarouge (exercices)
Chapitre 6 « Couleurs et colorimétrie »
§1 nécessité dune caractérisation physique des couleurs §2 bases de la colorimétrie visuelle §3 précautions nécessaires pour obtenir des résultats cohérents observateurs normaux
A- Couleur des diverses lumières:
§4 lumières simples et lumières complexes mélanges de lumières §5 lumières blanches lumières complémentaires §6 longueur donde dominante et facteur de pureté teinte et saturation §7 seuils différentiels de teinte et de saturation §8 synthèse additive trichrome et colorimètres trichromatiques §9 interprétation de la trivariance visuelle classification des anomalies §10 système colorimétrique R.G.B. de la C.I.E. et coefficients trichromatiques §11 système colorimétrique X.Y.Z. §12 coefficients de distribution (pour lobservateur C.I.E.) calcul de x, y, z à partir des données spectrales §13 colorimètres à lecture directe §14 diagrammes colorimétriques §15 passage de x, y à λd et p (ou inversement)
B- Couleur des corps:
§16 corps blancs, gris, noirs, colorés §17 détermination de la couleur dun corps §18 influence de la concentration ou de la structure physique du corps coloré §19 mélanges de matières colorantes colorimètre de Lovibond §20 emploi détalons colorés tableaux de Munsell
C- Reproduction des couleurs:
§21 remarques préliminaires §22 la palette des peintres §23 la couleur dans les arts graphiques §24 photo, cinéma, télévision en couleurs §25 tolérances dans la reproduction des couleurs §26 les signaux colorés §27 colorimétrie et coloristique (exercices)
Chapitre 7 « Mesures relatives à létat de polarisation »
§1 états de polarisation divers §2 emploi danalyseurs simples §3 traversée dune lame biréfringente par une lumière rectiligne §4 détermination de lorientation dune vibration rectiligne (ou elliptique très aplatie) polarimètres §5 analyse dune vibration elliptique dorientation connue §6 analyse dune vibration elliptique quelconque §7 étude dune lumière partiellement polarisée §8 méthode rapide pour déterminer la nature dune vibration lumineuse (exercices)
- Réflexion et transmission de la lumière
Chapitre 8 «Réflexion et transmission par une surface vitreuse - Réflexion métallique»
A- Réflexion et transmission vitreuse:
§1 réflexion de la lumière polarisée rectilignement sur une surface vitreuse méthodes de mesure §2 résultats expérimentaux, cas où la réflexion se produit sur un milieu dindice plus élevé §3 résultats expérimentaux, cas où la réflexion se produit sur un milieu dindice moins élevé §4 réflexion et transmission vitreuse de la lumière naturelle §5 théorie électromagnétique de la réflexion vitreuse, cas de lincidence normale §6 cas dune incidence quelconque formules de Fresnel §7 discussion des formules de Fresnel §8 polarisation par réflexion et incidence brewstérienne §9 polarisation par réfraction §10 cas de réflexion totale parallélépipède de Fresnel §11 ondes évanescentes
B- Réflexion métallique:
§12 résultats expérimentaux §13 théorie électromagnétique de la réflexion métallique cas de lincidence normale §14 cas de lincidence oblique §15 détermination des constantes n et k (exercices)
Chapitre 9 «Réfraction, dispersion et absorption»
A- Cas des diélectriques:
§1 dispersion normale et anormale §2 formules de dispersion empiriques §3 théorie de la dispersion normale des gaz et vapeurs §4 polarisabilité des molécules dans les champs variables §5 formules générales §6 cas des milieux condensés isotropes §7 nature des résonateurs moléculaires §8 réfraction dans le domaine des rayons X §9 réfraction dans lultraviolet, le visible et linfrarouge §10 réfraction dans linfrarouge lointaine et le domaine hertzien §11 polarisation dipolaire, atomique et électronique §12 théorie de la dispersion anormale des diélectriques §13 réflexion et dispersion §14 difficultés de la théorie de la dispersion intensités doscillateurs
B- Cas des métaux:
§15 insuffisance de la théorie de Maxwell §16 théorie électronique §17 propriétés optiques des métaux pour les grandes longueurs donde §18 propriétés optiques des métaux pour les courtes longueurs donde §19 propriétés optiques des métaux dans le visible et les régions spectrales voisines §20 propriétés optiques des semi-conducteurs (exercices)
Chapitre 10 «Diffusion de la lumière»
A- Diffusion de la lumière par les milieux hétérogènes:
§1 diffusion de la lumière visible par les milieux isotropes §2 diffusion de la lumière par des particules petites devant la longueur donde §3 diffusion par des particules de dimensions comparables à la longueur donde ou plus grandes §4 théorie électromagnétique de la diffusion par les petites particules §5 théorie de la diffusion par des particules de dimensions comparables à la longueur donde §6 extinction liée à la diffusion
B- Diffusion de la lumière par les molécules et les atomes:
§7 diffusion moléculaire des radiations visibles et invisibles §8 diffusion de la lumière visible par un gaz parfait §9 vérifications expérimentales §10 diffusion moléculaire de la lumière visible par des milieux condensés §11 diffusion moléculaire par les cristaux §12 diffusion moléculaire par les solutions §13 diffusion des rayons X §14 leffet Compton (exercices)
Chapitre 11 «Anisotropies et biréfringences»
A- Molécules et cristaux optiquement anisotropes:
§1 anisotropie optique des molécules §2 dépolarisation de la lumière diffusée par un fluide §3 origine de lanisotropie optique des molécules §4 indices principaux des cristaux §5 relations entre les propriétés optiques des cristaux et leur structure §6 liquides anisotropes §7 biréfringence due à la répartition anisotrope déléments isotropes §8 dispersion de la biréfringence §9 absorption des cristaux pléochroïsme
B- Biréfringences artificielles: §10 existence de la biréfringence artificielle §11 biréfringence des solides par compression ou étirement §12 cas dune pression non uniforme §13 biréfringence résultant de la trempe §14 biréfringence dynamique des liquides §15 pléochroïsme artificiel applications §16 biréfringence électrique effet de Kerr §17 effet Kerr et structure moléculaire §18 effet Pockels §19 biréfringence magnétique (Cotton et Mouton) (exercices)
Chapitre 12 « Pouvoirs rotatoires »
A- Pouvoir rotatoire naturel:
§1 phénomènes divers de polarisation rotatoire §2 pouvoirs rotatoires §3 corps dextrogyres et lévogyres §4 théorie de Fresnel et biréfringence circulaire §5 dispersion rotatoire §6 dichroïsme circulaire §7 pouvoir rotatoire des mélanges dosages polarimétriques §8 propagation de la lumière dans les cristaux optiquement actifs §9 symétrie des milieux optiquement actifs §10 dissymétrie moléculaire §11 structure des cristaux optiquement actifs §12 racémisation §13 théorie atomique du pouvoir rotatoire naturel
B- Pouvoir rotatoire magnétique:
§14 phénomènes généraux §15 lois de la polarisation rotatoire magnétique §16 biréfringences et dichroïsmes circulaires magnétiques §17 théorie atomique du pouvoir rotatoire magnétique (exercices)
- Spectres des atomes, des molécules et des cristaux
Chapitre 13 « Notions générales sur les spectres démission et dabsorption »
§1 types divers de spectres §2 émission de la lumière par les gaz ou vapeurs excités électriquement §3 spectres démission divers dune même substance §4 interprétation de lexcitation par chocs §5 production de spectres dabsorption §6 loi et règle de Kirchhoff §7 photo-excitation fluorescence et phosphorescence §8 décomposition des raies spectrales §9 déplacement des raies spectrales §10 causes de la largeur des raies (exercices)
Chapitre 14 « Spectres atomiques »
§1 spectres de latome hydrogène et des atome ou ions hydrogénoïdes §2 spectre de latome de sodium §3 termes spectraux principe de combinaison §4 théorie de Bohr des spectres atomiques §5 application de la théorie de Bohr aux atomes hydrogénoïdes §6 transitions énergétiques correspondant aux raies démission et dabsorption §7 relations générales entre absorption et émission dans ka théorie quantique formule de Planck §8 mécanique atomique et grandeurs quantifiées principe dincertitude §9 interprétation du spectre des alcalins §10 quantification dans lespace §11 interprétation de leffet Zeeman et de leffet Stark §12 structure en multiplets des raies des alcalins §13 spin de lélectron notation des termes spectraux des alcalins §14 atomes à plusieurs électrons optiques §15 modèle vectoriel datome interprétation du spectre de lhélium §16 autres applications du modèle vectoriel datome §17 résumé des bases de la terminologie spectroscopique §18 structure hyperfine des raies spectrales et propriétés des noyaux atomiques §19 spectres de rayons X (émission) §20 spectres des rayons X (absorption) §21 théorie de lémission et de labsorption des rayons X §22 structure et doublets des spectres des rayons X §23 applications des spectres atomiques (exercices)
Chapitre 15 « Spectres moléculaires »
§1 caractères généraux des spectres moléculaires §2 spectres des molécules diatomiques §3 niveaux dénergie dune molécule diatomique §4 spectres de rotation pure absorption et diffusion §5 spectres de vibration-rotation absorption et diffusion §6 complexité des spectres de vibration-rotation anharmonicité interactions vibration-rotation §7 résultats de l'étude des spectres de vibration-rotation §8 spectres électroniques des molécules diatomiques §9 transitions électroniques de faible énergie §10 spectres des molécules poly-atomiques §11 spectres de fluorescence §12 applications des spectres moléculaires (exercices)
Chapitre 16 « Spectres des corps à létat condensé »
§1 considérations générales §2 spectres des liquides §3 spectres des solutions §4 spectres des cristaux spectres de rotation §5 spectres de vibration des cristaux §6 spectres dabsorption électronique des cristaux §7 photoluminescence des solides (exercices)
- Compléments divers
Chapitre 17 «La lumière en Géophysique, en Astrophysique, en Chimie, en Biologie»
A- Optique atmosphérique et sous-marine:
§1 réfraction atmosphérique §2 arc-en-ciel, halos §3 absorption et diffusion atmosphérique §4 rayonnements dorigine atmosphérique §5 la lumière dans la mer
B- Photométrie et spectrophotométrie astronomiques:
§6 la lumière solaire §7 photométrie stellaire §8 spectroscopie stellaire §9 vitesses radiales §10 lumière du ciel nocturne
C- La lumière en chimie et en biophysique:
§11 la lumière et la vie §12 photochimie photosynthèse §13 autres actions biologiques des radiations §14 notions déclairagisme (exercices)
Chapitre 18 «Notions sur le principe de relativité et ses conséquences»
A- Relativité restreinte:
§1 cinématique classique et transformation de Galilée §2 le principe de la relativité restreinte §3 mesure du temps et simultanéité des évènements §4 cinématique de la relativité et transformation de Lorentz §5 conséquences directes des transformations de Lorentz §6 interprétation relativiste des effets optiques du mouvement §7 dynamique de la relativité §8 inertie de lénergie §9 relativité du champ électromagnétique §10 invariance de la charge électrique §11 quelques conséquences électrodynamiques de la transformation de Lorentz
B- Relativité générale:
§12 mouvements accélérés §13 équivalence des effets dun champ de gravitation et dun mouvement accéléré §14 principe déquivalence §15 lintervalle dans la relativité générale §16 la loi de gravitation §17 vérifications expérimentales du principe général de relativité §18 lUnivers est illimité mais fini (exercices)
Chapitre 19 « Compléments sur certains aspects de la Mécanique des photons »
§1 pression de radiation §2 énergie, quantité de mouvement et moment cinétique du photon §3 interprétation quantique de leffet Compton §4 ondes et photons complémentarité §5 les relations dincertitude (exercices)
Chapitre 20 «Les lasers»
§1 effet laser §2 amplification par émission stimulée §3 pompage optique §4 utilisation dun résonateur §5 cohérence temporelle et cohérence spatiale §6 puissance et rendement §7 lasers solides (autres que ceux à semi-conducteurs) §8 lasers à gaz §9 lasers à semi-conducteurs §10 applications des lasers §11 optique non-linéaire (exercices)
(Hoofdstuk 5 "Algemene en Experimentele Natuurkunde voor bachelors")
§ 5.1 Wat is (Algemene) Natuurkunde?(I)
Er bestaan twee manieren om de studie van de Natuurkunde van het Hoger Onderwijs aan te vatten: de experimentele en de wiskundige methode.
Er is de experimentele methode, die de natuurkundige observaties en experimenten, met behulp van wat elementaire wiskunde (klassieke algebra en vectoralgebra, trigonometrie en gewone calculus) uitbouwt tot een samenvattende, globale theorie: de Algemene Natuurkunde. Algemene Natuurkunde is in wezen een verdere uitbouw in de diepte en in de breedte van de Elementaire Natuurkunde van het secundair onderwijs.
Daarnaast is er de wiskundige methode, die de basisbegrippen uit de Elementaire Natuurkunde (massa, snelheid, versnelling, kracht, arbeid, electromagnetisch veld...) een meer strikte, fundamentele en wiskundige inhoud tracht te geven o.m. door toepassen van bvb de vectoriële calculus, de hogere calculus en lineaire algebra en die voert tot wat men de Fundamentele Natuurkunde kan noemen.
Het is evident dat voor de studie van de Fundamentele Natuurkunde, naast de kennis van de Hogere Calculus (d.i. wat de Angel Saksers Advanced Calculus noemen), ook een goede kennis van de Elementaire Natuurkunde vereist is. Daar dergelijke kennis bij beginnende bachelors zelden of niet aanwezig was (is) startte het curriculum « Natuurkunde » doorgaans met een cursus Algemene Natuurkunde.
Voor fysici en fysische ingenieurs bvb wordt dan vervolgens een leergang Fundamentele Natuurkunde voorzien, leergang die directe toegang verleent tot de Theoretische (d.i. de Analytische) of Wiskundige Natuurkunde en die ook de grondslag vormt voor de Toegepaste of Technische Natuurkunde (voor de Toegepaste Natuurkunde zie blog 5).
Globaal gezien heeft men het progressieve schema: Elementaire Natuurkunde → Algemene Natuurkunde → Fundamentele Natuurkunde → Wiskundige Natuurkunde. De Wiskundige natuurkunde wordt veelal ook gekwalificeerd als "Analytische" of "Theoretische" Natuurkunde. Volgens sommige auteurs zou er een miniem verschil berstaan tussen "theoretische" en "wiskundige" natuurkunde, maar nergens wordt dit verschil duidelijk gepreciseerd. Om didactische redenen moet, bij het doceren van de Natuurkunde, dit schema precies gevolgd worden. Ook is het niet mogelijk gebleken een tussenschakel zoals bvb de Algemene Natuurkunde zo maar te overbruggen en een rechtstreekse overgang Elementaire Natuurkunde → Fundamentele Natuurkunde te bewerkstelligen.
Zo werd, begin de jaren zestig, naar aanleiding van het Spoetnik-incident van 4 oktober 1957, geprobeerd, een cursus Fundamentele Natuurkunde onmiddellijk te laten aansluiten bij een leergang Elementaire Natuurkunde. Wat aanleiding heeft gegeven tot de zeer bekende « Lectures on Physics » van Richard Feynman. Dit experiment faalde grotelijks zoals een Feynman-zelf ruiterlijk toegaf (zie blog 4 hoofdstuk 9). Maar blijkbaar houden vele universitaire instellingen nog altijd geen rekening met de conclusies van dit mislukte experiment. Instellingen zoals bvb de Universiteit Gent hebben dan weer getracht de Algemene en Fundamentele Natuurkunde te combineren in één gezamelijke leergang door terzelfdertijd te verwijzen én naar een leerboek Algemene (bvb Giancoli) én naar een leerboek Fundamentele (bvb Alonso en Finn) Natuurkunde. In deze blogs heb ik beide types Natuurkunde strikt willen scheiden door de Algemene in dit blog, de Fundamentele in blog 4 te behandelen.
De introductie van de diverse specialisaties en vakgebieden in de natuurkunde heeft ook met zich medegebracht dat een algemeen overzicht van de natuurkunde zeer moeilijk is geworden. Hierdoor gaat ook een globaal inzicht op de Natuurwetten verloren. Hieraan kan eventueel verholpen worden door het introduceren van de schaalgrootte van de bestudeerde natuurkundige verschijnselen :
- Natuurkundige verschijnselen op subatomaire schaal (microkosmos):quantumfysica, die de quantummechanica, de quantumelectrodynamica en de quantumoptica omvat
- Natuurkundige verschijnselen van atomaire tot planetaire schaal (mesokosmos):gewone of klassieke fysica met de klassieke mechanica en thermica (thermostatica en thermodynamica), de optica of lichtleer, de klassieke electriciteitsleer (electrostatica en electrodynamica), de klassieke atomaire fysica met de statistische mechanica (kinetische gastheorie)
- Natuurkundige verschijnselen op galactische schaal (macrokosmos): astrofysica met de algemene gravitatietheorie en de kosmologie
In de laatste decennia bestudeert men nu ook de natuurkundige verschijnselen op nanoschaal: nanofysica, wat dan aanleiding heeft gegeven tot de nano-chemie en nano-biologie.
De wetmatigheden, die al deze soorten fysica beheersen blijken niet dezelfde te zijn en men is er nog steeds niet in geslaagd al deze fysicas onder een gemeenschappelijke noemer te plaatsen .
Maar terug naar de Algemene Natuurkunde, die zich enkel inlaat met de gewone of klassieke fysica. Vele hand- of leerboeken hebben als titel Algemene Natuurkunde (Physique Générale, General Physics) maar -naar mijn weten- is nergens gedefinieerd wat precies met Algemene Natuurkunde bedoeld wordt en i.h.b. wat het precieze onderscheid is met de Elementaire Natuurkunde (voor de Elementaire Natuurkunde zie blog 2).
Algemene Natuurkunde is zoals de Elementaire Natuurkunde gestoeld op het experiment en dus evenzeer een Experimentele Natuurkunde. Het onderscheid tussen beide zit hem in de verwiskundiging of mathematisatie van het fysisch onderwerp of experiment, anders geformuleerd in het gebruikte wiskundig gereedschap. Algemene Natuurkunde gebruikt naast algebra en trigonometrie, het wiskundig instrumentarium voor de Elementaire Natuurkunde, ook nog eenvoudige of gewone calculus. Zo onderscheidt men in de V.S. algebra and trigonometry based physics en calculus based physics. De eerste is te vereenzelvigen met de Elementaire Natuurkunde, de tweede met de Algemene Natuurkunde.
Het aantal fysische onderwerpen, dat nu met behulp van deze eenvoudige calculus (afgeleiden, integralen en eenvoudige differentiaalvergelijkingen) bestudeerd en op een elegante en juiste wijze geïnterpreteerd kan worden ligt beduidend hoger dan wat met uitsluitend gebruik van algebra en trigonometrie kan verwezenlijkt worden. Het studiegebied van de Algemene Natuurkunde is dan ook beduidend groter dan dit van de Elementaire Natuurkunde en in wezen vrijwel onbeperkt.
Een naslagwerk dat een overzicht gaf van de diverse mogelijke te behandelen onderwerpen was dit van Jules Lemoine(1) en Auguste Leblanc en had als titel « Traité de physique générale et expérimentale d'après les cours du Conservatoire National des Arts et Métiers ». Daterend van vóór WOII (een derde editie verscheen nog in 1941) en uitgegeven door les Editions Léon Eyrolles omvatte het werk in totaal 2558 paginas in drie delen:
- Tome 1 « Mécanique et Chaleur » met volgende hoofdstukken: Mesure des longueurs - Mécanique - Elasticité - Liquides, hydrostatique, densités - Etats gazeux - Ecoulement des liquides et des gaz - Capillarité - Température, thermométrie - Dilatations - Calorimétrie - Thermodynamique - Le corps pur, les changements d'état - Théorie cinétique - Moteurs thermiques, machines frigorifiques - Conductibilité de la chaleur, météorologie
- Tome 2 « Acoustique et Optique » met volgende hoofdstukken: Étude des mouvements périodiques - Propagation des mouvements vibratoires - Production du son, vitesse - Qualités du son, instruments de musique - Optique géométrique, propagation de la lumière, vitesse - Réflexion de la lumière, miroirs - Réfraction de la lumière, réflexion totale - Instruments d'optique - Optique physique, optique ondulatoire, interférences - Principe d'Huygens, diffraction, réseaux - Réflexion et réfraction, dispersion, absorption - Optique cristalline, relativité - Lois du rayonnement, théorie des quanta, mécanique ondulatoire
- Tome 3« Electricité générale »met volgende hoofdstukken: Electricité générale : Nature de l'électricité, courant électrique, loi d'Ohm - Energie électrique, effet Joule, thermoélectricité - Electrolyse, piles et accumulateurs - Champ électrique, condensateurs, diélectriques - Champ magnétique, électromagnétisme, propriétés magnétiques des corps - Phénomènes d'induction, dynamos et moteurs à courant continu - Courants alternatifs, alternateurs, moteurs à courant alternatif, transformateurs - Instruments de mesure électrique, le nombre v, équations du champ électromagnétique, propagation - La décharge électrique dans les gaz raréfiés, rayons cathodiques, rayons positifs, rayons Röntgen - Oscillations électriques de haute fréquence, effets d'induction, vitesse de propagation - Phénomènes thermo-ioniques, lampes diodes et triodes, télégraphie et téléphone sans fils - Photoélectricité, radioactivité, transmutation de la matière
De fakkel werd in 1961 overgenomen door Pierre Fleury(2) (1896-1974) en Jean-Paul Mathieu (3) en leidde tot een nieuw naslagwerk « Cours de physique générale et expérimentale », ditmaal in 8 volumes:
- volume 1 «Mécanique physique»
- volume 2 «Chaleur, thermodynamique, états de la matière»
Hoe en wanneer ik nu op dit zeer belangrijke naslagwerk gevallen ben, weet ik niet meer precies. Ik vermoed dat dit in het begin van de zeventiger jaren was. Volgens de auteurs (Préface volume 1-) was dit werk:
destiné aux étudiants scientifiques avant toute spécialisation (ingénieurs, techniciens, biologistes, médecins) qui auront à appliquer ces connaissances dans leur domaine propre dactivité et même au grand public cultivé désireux de suivre lévolution des découvertes modernes
Ook had dit monumentale werk wel degelijk het experiment als basis:
. La présentation sappuie le plus possible sur des descriptions expérimentales, servant dintroduction et dillustration aux lois des phénomènes naturels. Certains aspects de la Physique moderne (Physique Quantique, Physique Relativiste..) nont pu être considérés que superficiellement (notamment dans les volumes 5 chapitre 18- et 8 chapitre 2-), en raison du caractère très abstrait des théories qui y interviennent, et des connaissances mathématiques particulières que nécessite leur étude approfondie. Lessentiel de luvre est donc consacré aux principes et résultats de la Physique Classique et le traité se situe au niveau du premier cycle (« DEUG » ou « undergraduate level »).
Volume 5 « Lumière » was het eerste volume dat ik mij kon aanschaffen en dit in het kader van mijn doctorale studie. Het was dank zij dit deel dat ik de lacunes en hiaten in mijn opleiding betreffende de Physische Optica heb kunnen opvullen, want de leergangen van een « Moens » (cursiefje 5.5), of zelfs van een « Kronig » (cursiefje 5.6) waren niet genoegzaam uitgebouwd.
Ik was derwijze ingenomen door de inhoud en het opzet van dit eerste deel dat ik besloot mij de andere delen aan te schaffen wat geen gemakkelijke opgave was. Van een « Fleury en Mathieu » heb ik zeer veel opgestoken, ook in mijn professionele loopbaan. Sinds enkele decennia hebben deze volumes een ereplaatsje gevonden in mijn bibliotheek:
I- Volumes in betrekking tot de Mechanica en Thermica
- Volume 1 « Mécanique Physique » (4ème édition -1965-) handelt over de leer der evenwichten (Statica), over de bewegingsleer (Kinematica), en over de leer der krachten (Dynamica) en omsluit volgende hoofdstukken:
Chapitre 1 « Introduction générale à létude de la mécanique » §1 les notions fondamentales et les grandes subdivisions de la Mécanique §2 états de la matière structure discontinue §3 la masse §4 points et systèmes matériels §5 mouvement dun point vecteurs résultante §6 vitesse et accélération §7 étude expérimentale §8 mouvements périodiques fréquences §9 mouvement dun solide §10 relativité et composition des mouvements §11 mécanique rationnelle et mécanique physique §12 mécaniques non classiques (exercices)
Chapitre 2 « Mesures, unités, précision - Mesures géométriques » §1 mesure des grandeurs §2 dépendance mutuelle de diverses grandeurs systèmes dunités §3 équations de dimensions §4 bases des systèmes métriques §5 principaux systèmes métriques dunités mécaniques §6 qualités dune mesure erreurs systématiques ou accidentelles §7 incertitudes absolues et relatives §8 étalons de longueur, cales étalonnées, calibres §9 mesures de longueur erreurs de parallaxe §10 vernier et applications §11 vis micrométrique et applications §12 micromètres à amplication et microscopes de mesure §13 angles plans unités §14 cercles divisés erreurs dexcentricité §15 mesure des petits angles §16 surfaces et angles solides volumes mesures diverses (exercices)
- Statica van puntvormige en starre lichamen:
Chapitre 3 « Les forces, effets, transmission, mesure »
§1 notion de force §2 généralisation §3 déformations statiques, élastiques ou non §4 mouvements rectilignes uniformes principe dinertie §5 direction, sens et grandeur des forces égalité des forces §6 unités de force §7 représentation vectorielle §8 action et réaction leur égalité §9 pressions et tensions §10 mesure des forces (exercices)
Chapitre 4 « Composition des forces Couples »
§1 équilibre de trois forces appliquées en un même point §2 résultante de deux forces appliquées en un même point §3 résultante dun nombre quelconque de forces appliquées en un même point §4 équilibre dun point assujetti à une liaison §5 résultante de deux forces concourantes appliquées à un solide §6 équilibre dun solide sous laction de trois forces parallèles §7 résultante de forces parallèles appliquées à un solide §8 couples mesure par la torsion dun fil §9 moment dun couple vecteurs axiaux §10 couples opposés couples équivalents les moments des couples sont des vecteurs libres §11 composition des couples §12 action dune force sur un solide mobile autour dun axe moment dun vecteur par rapport à un axe (ou à un point) §13 équilibre dun solide mobile autour dun axe leviers §14 réduction dun système de forces appliquées à un solide conditions déquilibre (exercices)
Chapitre 5 « Poids, influence sur léquilibre des solides »
§1 verticale toute matière est pesante §2 variations du poids avec le lieu proportionnalité entre poids et masse §3 poids volumique densité §4 centre de gravité §5 équilibre dun solide suspendu par un point §6 équilibre dun solide suspendu par un axe balourd §7 équilibre dun solide posé sur un plan horizontal §8 échelle double §9 couple de renversement §10 équilibre sur un plan incliné poli §11 le centre de gravité tend à se placer le plus bas possible
Chapitre 6 « Balances et pesées »
§1 généralités précision masses marquées §2 correction de poussée de lair §3 balance de précision §4 justesses double pesées §5 fidélité §6 sensibilité §7 appréciation des fractions de la plus petite masse étalonnée §8 rapidité des pesées §9 balances de Curie §10 balances de commerce §11 balances à fléau composé (Roberval, Béranger) §12 balances à bras inégaux balances romaines §13 bascules §14 pesons §15 pesage automatique §16 mesures des masses volumiques méthode du flacon (exercices)
Chapitre 7 « Déformations élastiques des solides »
§1 forces et déformations limites délasticité §2 compression et glissement §3 allongement et raccourcissement élastiques §4 contraction latérale relation entre E, σ, χ et G §5 allongements non élastiques et ruptures par traction §6 flexion plane §7 ressorts spiraux planes §8 torsion dun cylindre §9 ressort à boudin §10 oscillations élastiques difficultés dune détermination précise des coefficients délasticité §11 état général dun solide déformé §12 symétrie en physique §13 lois de symétrie (exercices)
- Kinematica van puntvormige en starre lichamen:
Chapitre 8 « Mouvements sous laction de la pesanteur »
§1 intérêt et difficultés de cette étude §2 chute verticale libre sans vitesse initiale §3 vérifications avec lappareil à lame vibrante §4 machine de Morin §5 influence dune vitesse initiale verticale §6 mouvement parabolique §7 expression analytique en coordonnées rectangulaires §8 accélération du mouvement parabolique §9 choix de langle de tir parabole de sûreté §10 influence de la résistance de lair (exercices)
Chapitre 9 « Principe fondamental de la dynamique - Quantité de mouvement »
§1 accélération, forces et masses §2 chute ralenti §3 principe fondamentale F = m.a et la masse coefficient dinertie §4 machine dAtwood §5 application du principe aux définitions dunités §6 indépendance des effets des forces expression analytique du principe §7 énoncé dAlembert forces dinertie §8 axes de référence en mécanique §9 application du principe fondamental aux systèmes matériels théorème du centre de gravité §10 mouvement dun solide sous linfluence de forces extérieures §11 forces de liaison entre corps en mouvement §12 impulsion et quantité de mouvement §13 conservation de la quantité de mouvement dun système isolé (exercices)
Chapitre 10 « Travail et puissance - Machines simples - Energie mécanique »
§1 définition du travail mécanique §2 expression du travail en fonction de la pression et de la variation de volume §3 additivité des travaux expression analytique §4 unités de travail §5 puissance et unités de puissance §6 travail des forces appliquées à un solide travail dun couple §7 transformations mécaniques réversibles conservation du travail §8 machines simples les leviers §9 combinaisons de poulies treuils roues dentées §10 la vis §11 travail des forces intérieures à un système matériel §12 théorème des travaux virtuels §13 équilibre bielle-manivelle §14 énergie potentielle dans un champ de force §15 énergie potentielle de déformation §16 théorème de lénergie cinétique §17 énergie mécanique totale sa conservation dans un système isolé (exercices)
Chapitre 11 « Rotations, force centrifuge, moments dinertie »
§1 mouvement circulaire dun point rotation dun solide représentation vectorielle composition des rotations §2 mouvement de rotation et glissement §3 force centrifuge et son calcul §4 force centrifuge et manifestations diverse §5 force de Coriolis dans un mouvement de rotation §6 relation entre le couple, le moment dinertie et laccélération angulaire §7 valeur de quelques moments dinertie théorème de Huygens §8 ellipsoïde dinertie axes principaux dinertie §9 travail et énergie cinétique de rotation §10 translations et rotations simultanées (exercices)
§1 moment cinétique et sa conservation pour un système isolé §2 conservation du moment cinétique lors dune déformation du système §3 équilibrage des corps en rotation §4 recherche des vitesses critiques autour dun axe fixe §5 stabilité des rotations autour daxes libres §6 rotations rapides sans axe matériel §7 la toupie le gyroscope §8 mouvements dun gyroscope soustrait aux forces extérieures §9 mouvements dun gyroscope soumis à une force extérieure §10 applications des effets gyroscopiques (exercices)
Chapitre 13 « Frottements entre solides Chocs »
§1 frottement de glissement §2 coefficient de frottement angle de frottement §3 applications diverses frein de Prony §4 frottement de roulement et de pivotement §6 chocs §7 exemples de chocs élastiques §8 percussion centrale percussion excentrique §9 chocs imparfaitement élastiques §10 chocs avec réunion de deux corps en un pendule balistique §11 rupture par choc résilience (exercices)
Chapitre 14 « Mouvements pendulaires »
§1 mouvements sinusoïdaux, définition et exemples projection dun mouvement circulaire uniforme §2 importance des mouvements sinusoïdaux en physique §3 pendule simple et étude expérimentale §4 étude dynamique du pendule simple §5 pendule pesant composé §6 énergie dun pendule pesant période dune balance §7 mouvement pendulaire de translation ou de rotation quelconque §8 pendules élastiques §9 mouvements pendulaires amortis §10 amortissement par frottement solide §11 amortissement par frottement visqueux §12 entretien dun mouvement oscillatoire (exercices)
Chapitre 15 « Mesure du temps »
§1 définition du temps unités §2 pointés astronomiques lheure et la longitude §3 instruments anciens de mesure du temps §4 principes des horloges à poids §5 réglage et compensation des horloges §6 montres et chronomètres §7 réglage et compensation des montres §8 mouvements dhorlogerie et divers §9 horloges électriques §10 la distribution de lheure §11 mesure des petits intervalles de temps §12 stroboscopie (exercices)
Chapitre 16 « Attraction universelle et champ de pesanteur terrestre »
§1 mouvement des planètes et loi de Newton §2 mesure de la constante de gravitation (Cavendish) §3 la pesanteur est un cas particulier de lattraction universelle §4 attraction de la Terre sur la Lune §5 mesure précise de laccélération g de la pesanteur (méthode du pendule) §6 variations de g à la surface du globe §7 champ de pesanteur §8 les preuves physiques de la rotation de la Terre le pendule de Foucault §9 mécanique céleste et physique du globe §10 mouvement dun point matériel dans un champ de gravitation §11 notions sur les satellites artificiels et lastronautique (exercices)
- Mécanique des fluides:
Chapitre 17 « Statique générale des fluides - Hydrostatique »
§1 létat fluide §2 le fluide parfait §3 forces de contact exercées par les fluides sur la paroi du récipient §4 forces de contact à lintérieur des fluides §5 loi fondamentale de la statique des fluides §6 pression dans un fluide §7 paradoxe hydrostatique tonneau de Pascal §8 loi dArchimède et loi réciproque §9 propriétés particulières des liquides §10 pressions dans un liquide incompressible §11 transmission des pressions manomètres à liquide §12 surface libre dun liquide vases communicants §13 corps immergés mesure des masses volumiques par la poussée §14 corps flottants §15 équilibre des bateaux flottants §16 densimètres §17 ludion sous-marin (exercices)
§1 exceptions apparentes aux lois de lhydrostatique §2 figures déquilibre dune masse liquide soustraite à la pesanteur §3 tension superficielle §4 énergie superficielle §5 pression due à la courbure dune surface sphérique §6 généralisation cas dune surface de courbure quelconque §7 équilibre au contact de trois liquides §8 liquide au contact dun solide angle de raccordement §9 ascension dans les tubes capillaires loi de Jurin §10 ascension entre deux lames planes verticales §11 attraction et répulsion des petits corps flottants §12 mesure de la tension superficielle §13 mesure de la tension interfaciale
Chapitre 19 « Pression dans les gaz Aérostatique »
§1 expansibilité et compressibilité des gaz §2 mesure de la compressibilité des gaz §3 loi de Boyle-Mariotte §4 pression dune masse de gaz §5 pression atmosphérique et son existence §6 valeur de la pression atmosphérique §7 classification des baromètres §8 baromètres à mercure §9 baromètres métalliques §10 applications du baromètre §11 nivellement barométrique §12 densité des gaz §13 aérostats §14 ballons sondes §15 pompes alternatives à liquides (exercices)
Chapitre 20 « Production et mesure des hautes et basses pressions »
§1 production des hautes pressions §2 production des basses pressions §3 pompes à vide à cylindre et piston §4 pompes à vide à piston liquide §5 pompe à vide rotative à palettes §6 mesure des pressions §7 manomètres à liquides §8 manomètres à poids §9 manomètres à déformation §10 manographes §11 manomètres divers pour les hautes pressions (exercices)
Chapitre 21 « Dynamique des fluides parfaits »
§1 mouvement densemble dune masse fluide les fusées §2 écoulement dun fluide §3 écoulement stationnaire dun liquide sans viscosité théorème de Bernoulli §4 mesure de la pression dynamique et de la vitesse dun liquide tube de Pitot §5 écoulement dun liquide sous linfluence de son poids théorème de Torricelli §6 sectionnement de la veine liquide §7 écoulement dun liquide dans un tube horizontal phénomène de Venturi §8 application du théorème de Bernoulli aux gaz §9 phénomène de Venturi dans les gaz §10 écoulement dun gaz par un orifice §11 flux dun vecteur
Chapitre 22 « Dynamique des fluides visqueux »
§1 viscosité des fluides §2 lois de la viscosité §3 coefficient de la viscosité §4 mesure du coefficient de viscosité par la méthode de Couette §5 dissipation dénergie mécanique par viscosité §6 perte de charge le long dune canalisation horizontale §7 écoulement dans les tubes étroits lois de Poiseuille §8 viscosimètres appliquant la formule de Poiseuille §9 résultats §10 écoulement rapide turbulence §11 mécanisme de la production des tourbillons dans les canalisations §12 énergie de formation des tourbillons §13 généralité de la formation des tourbillons (exercices)
Chapitre 23 « Résistance des fluides au mouvement des solides »
§1 méthodes expérimentales du mouvement des solides dans les liquides §2 corps immergé dans un liquide parfait §3 effet Magnus §4 équilibre du plan oblique dans un courant de fluide parfait §5 résistance des fluides visqueux en régime lamellaire §6 applications de la résistance en régime lamellaire amortisseurs §7 sphère dans un fluide en régime lamellaire formule de Stokes §8 applications de la formule de Stokes §9 résistance des fluides visqueux en régime turbulent §10 vitesse limite de chute §11 loi de similitude §12 application au mouvement du plan oblique §13 résistance des fluides compressibles aux mouvements rapides §14 laile davion (exercices)
Chapitre 24 « Energie des fluides en mouvement - Moteurs à eau et à vent Propulseurs »
§1 énergie dun fluide en mouvement §2 transformations réciproques de lénergie potentielle et de lénergie cinétique dune masse liquide pompes centrifuges §3 roues hydrauliques §4 turbines hydrauliques §5 énergies des marées §6 moulins à vent §7 anémomètres §8 appareils propulseurs §9 hélice davion (exercices)
Réponses aux exercices
- Volume 3 « Vibrations mécaniques - Acoustique » (4ème édition -1968-) handelt over de mechanische vibraties of trillingen van lichamen en de voortplanting van deze vibraties. Vanaf een bepaalde frequentie worden deze vibraties door het gehoor waargenomen (akoestiek). Dit deel omvat volgende hoofdstukken en paragrafen:
- Mouvements vibratoires
Chapitre 1 « Introduction à létude des vibrations mécaniques »
§1 acoustique et mouvements vibratoires §2 vibrations dun point ou dun système §3 sons audibles bruits infrasons et ultrasons §4 vibrations sinusoïdales §5 ondes élastiques célérité réflexion longueur donde §6 énergie des vibrations et des ondes niveau acoustique §7 vibrations non mécaniques
Chapitre 2 « Etude cinématique des vibrations »
§1 étude expérimentale des mouvements vibratoires stroboscopie §2 enregistrement des vibrations considérations générales §3 inscription graphique des vibrations §4 enregistrement optique §5 enregistrement électrique §6 mesure acoustique des fréquences §7 courbes et fonctions représentatives dun mouvement vibratoire §8 cas des vibrations sinusoïdales §9 notion de différence de phase
Chapitre 3 « Composition des vibrations »
§1 énoncé et intérêt du problème §2 composition de deux vibrations sinusoïdales ayant même direction et même fréquence construction de Fresnel §3 battement entre vibrations sinusoïdales ayant même direction et des fréquences voisines §4 vibration fondamentale et harmoniques théorème de Fourier §5 analyseurs harmoniques §6 composition de vibrations sinusoïdales ayant même direction et des fréquences quelconques spectres §7 composition de deux vibrations rectangulaires de même fréquence vibrations elliptiques §8 courbes de Lissajous
Chapitre 4 « Dynamique des vibrations »
§1 oscillations propres, forcées, auto-entretenues (A- Oscillations propres dun système à un degré de liberté) §2 oscillations propres sinusoïdales des solides §3 oscillations propres sinusoïdales dans les fluides §4 oscillations propres sinusoïdales amorties par frottement visqueux §5 analogies entre les oscillations élastiques et électriques §6 vitesse résultant dune impulsion subie par un oscillateur au repos §7 oscillateurs à élasticité variable §8 oscillations anharmoniques (B- Oscillations forcées dun système à un degré de liberté) §9 oscillations forcées sinusoïdales étude expérimentale §10 théorie de la résonance (cas des solides) impédance mécanique §11 résonance (cas dun fluide) impédance acoustique §12 énergie dentretien des oscillations forcées §13 équation réduite des oscillations forcées §14 intervention avantageuse ou nuisible des phénomènes de résonance §15 action dune force périodique non sinusoïdale sur un oscillateur §16 action dimpulsions périodiques sur un oscillateur §17 oscillations forcées dun résonateur à élasticité non linéaire (C- Autres types doscillations entretenues) §18 oscillations auto-entretenues §19 oscillations de relaxation
Chapitre 5 « Oscillateurs associés »
§1 étude expérimentale du mouvement de deux oscillateurs couplés identiques et peu amortis §2 étude mathématique du mouvement de deux oscillateurs couplés oscillations fondamentales §3 modes divers de couplage §4 oscillations des systèmes asservis §5 oscillateurs à deux degrés de liberté §6 oscillations forcées dun système doscillateurs couplés cas simple §7 oscillations forcées dun système doscillateurs couplés cas plus général §8 atténuateurs dynamiques de vibrations §9 oscillations entretenues dans un système couplé §10 oscillateurs à degré de liberté multiples §11 note sur lemploi des nombres complexes
- Ondes élastiques
Chapitre 6 « Propagation des ondes élastiques dans une seule direction »
A- Ondes longitudinales §1 ondes dues à un ébranlement longitudinal §2 équation de propagation cas dun solide §3 équation de propagation dans un fluide §4 exemples de calculs et de mesures de la célérité §5 ondes longitudinales planes périodiques ondes sinusoïdales résistance acoustique §6 énergie transportée par les ondes §7 dissipation dénergie pendant la propagation §8 augmentation de la célérité aux grandes amplitudes ondes de choc §9 cas où la célérité varie avec la fréquence vitesse de groupe §10 ondes longitudinales dans un milieu à structure discontinue §11 filtres mécaniques et filtres acoustiques §12 réflexion et transmission des ondes longitudinales planes §13 influence de la réflexion sur le signe de lélongation §14 interférences entre deux ondes longitudinales de même direction B- Ondes transversales §15 ondes dues à un ébranlement transversal célérité §16 ondes sur une corde tendue célérité §17 ondes transversales planes périodiques ondes sinusoïdales §18 énergie des ondes transversales réflexion §19 vibrations et ondes «tournantes» §20 interférences entre ondes transversales
Chapitre 7 « Propagation des ondes élastiques dans lespace »
§1 propagation dans un milieu élastique en général §2 ondes à la surface de leau §3 ondes dans un fluide illimité en trois dimensions §4 ondes sphériques dans un fluide §5 emploi du potentiel des vitesses §6 propagation de lénergie §7 célérité des ondes dans lair libre §8 célérité des ondes dans leau §9 propagation des ondes dans les solides §10 interférences des ondes sinusoïdales ondes stationnaires §11 principe de Huygens-Fresnel §12 diffraction par les ouvertures propagation rectiligne §13 diffraction par les obstacles ombres §14 réflexion des ondes construction de Huygens §15 applications des phénomènes de réflexion §16 réfraction §17 effet Doppler §18 onde balistique §19 le bruit du canon §20 pression de radiation
Chapitre 8 « Ondes élastiques dans un milieu limité »
§1 vibrations des milieux limités §2 milieux linéaires ondes stationnaires sinusoïdales §3 interférences dondes réfléchies sous une incidence oblique guides dondes §4 fréquences propres dun milieu linéaire limité cas des vibrations des cordes §5 équation aux amplitudes §6 vibrations partielles et leur production simultanée §7 ondes stationnaires dans les tuyaux sonores §8 application à la mesure de la célérité du son dans les fluides interféromètre acoustique §9 vibrations longitudinales des verges §10 vibrations transversales des verges diapasons §11 application à la mesure de la célérité du son dans les solides §12 milieux limités à deux dimensions membranes cloches §13 milieux limités à trois dimensions résonateurs §14 fréquences propres dun milieu linéaire discontinu §15 application à la théorie des chaleurs spécifiques des solides
- Production et perception des ondes acoustiques
Chapitre 9 « Emetteurs dondes acoustiques »
§1 généralités sur la production des ondes acoustiques §2 sources acoustiques utilisant la production de perturbations périodiques dans un fluide sans fréquence propre §3 sources utilisant les vibrations des solides archet §4 anches sons éoliens §5 membranes mises en vibrations forcées phonographe mécanique §6 émetteurs électromécaniques §7 émetteurs piézoélectriques §8 émetteurs à magnétostriction §9 production thermique dondes acoustiques §10 interférences et renforcement des sons §11 émission des tuyaux sonores §12 phonation §13 émission dondes intenses conditions dimpédance §14 propagation des ondes dans les pavillons §15 amortissement dû au rayonnement
Chapitre 10 « Récepteurs physiques dondes acoustiques et Enregistrement et reproduction des sons »
§1 détection, mesure et enregistrement des ondes acoustiques §2 radiomètre acoustique §3 observation des déplacements vibratoires §4 appréciation des vitesses vibratoires §5 récepteurs manométriques §6 microphones électriques §7 récepteurs pour ultrasons sondage ultrasonore §8 enregistrement des sons sans reproduction §9 enregistrement et reproduction des sons phonographes §10 enregistrement magnétique du son §11 enregistrement photographique du son films sonores
Chapitre 11 « Loreille et laudition »
§1 généralités sur laudition qualités dun son musical §2 le système auditif §3 hauteur des sons §4 intervalles musicaux octaves §5 intensité du son seuil daudibilité le décibel §6 niveaux acoustiques phone §7 effet de masque §8 timbre des sons §9 sons additionnels et sons différentiels §10 audition binauriculaire §11 mécanisme daudition §12 fatigue auditive et surdité
Chapitre 12 « Notions dacoustique musicale et architecturale »
A- Les notes musicales §1 gammes «naturelles» §2 évaluation des intervalles en savarts §3 transposition gamme tempérée §4 hauteur absolue numérotation des gammes §5 interprétation des consonances et des dissonances B- Les instruments de musique §6 la voix humaine §7 classification des instruments §8 la famille du violon §9 le piano instruments à cordes pincées §10 instruments à vent §11 instruments à verges, plaques et membranes vibrantes §12 production électrique des sons musicaux C- Lacoustique des salles et la protection contre le bruit §13 temps de réverbération chambres sourdes §14 les sons perçus aux divers points de la salle §15 mesures et résultats concernant la réflexion et la transmission par un paroi §16 lisolement phonique
- Volume 2 « Chaleur Thermodynamique - Etats de la Matière » (5ème édition -1968-) handelt over de natuurverschijnselen, die optreden bij warmte-uitwisselingen en temperatuurveranderingen: de zogenaamde thermische physica of thermica.
In het Voorwoord schreven de auteurs:
. Après avoir rappelé les notions classiques de la « Thermique » les auteurs montrent comment les principes de la thermodynamique ont permis de prévoir le sens et même la grandeur de nombreux phénomènes, et quelle aide ces considérations apportent non seulement à létude des machines mais encore à celle des rayonnements et à celle des divers états de la matière et de ses transformations physiques et chimiques .
Bien que présentant encore des lacunes graves, nos connaissances sur la structure de la matière ont beaucoup progressé depuis quelques dizaines dannées. Il a paru nécessaire dexposer sommairement les idées actuelles sur les aspects moléculaires de cette structure et sur linterprétation statistique des phénomènes macroscopiques. Le temps nest plus où lon opposait les théories corpusculaires aux théories énergétiques. Elles se prêtent désormais un mutuel appui .
M.a.w. , naast de fenomenologische theorie (thermostatica en thermodynamica) worden hier ook de eerste elementen van de statistische mechanica of statistische thermodynamica (kinetische gastheorie) geïntroduceerd.
- Généralités sur la température et la chaleur
Chapitre 1 « Notions fondamentales sur les transformations thermiques et thermodynamiques »
§1 la température et létat physique des corps léquilibres thermique §2 le repérage des températures point fixes, interpolations §3 températures normales échelle Celsius échelle Fahrenheit température thermodynamique §4 thermomètres usuels §5 transformations thermiques quantités de chaleur §6 unités de quantité de chaleur §7 leffet Joule §8 structure corpusculaire et agitation thermique §9 propagation de la chaleur §10 la thermodynamique et ses applications §11 énergétique et atomistique
Chapitre 2 « Dilatations (solides, liquides et gaz) »
§1 dilatation linéaire des solides §2 mesure des dilatations linéaires §3 résultats corps isotropes et anisotropes §4 anomalies et résidus de dilatation §5 dilatations en volume et en surface §6 conséquences de la dilatation des solides §7 dilatation des liquides §8 mesure des coefficients de dilatation des liquides §9 résultats le cas de leau §10 conséquences de la dilatation des liquides §11 dilatation des gaz cas où la pression est constante §12 variations thermiques de pression à volume constant §13 équation des gaz parfaits température absolue §14 loi dAvogadro mélange de gaz parfais §15 formule donnant la masse dun gaz §16 gaz réels §17 conséquences de la dilation des gaz (exercices)
Chapitre 3 « Thermométrie »
§1 principaux types de thermomètres qualités à rechercher §2 les repères thermométriques §3 le thermomètre «normal» §4 thermomètres à mercure description §5 colonne émergente §6 thermomètres à mercure mesures de précision §7 autres thermomètres à dilation de liquides §8 thermomètres à vapeur saturante §9 thermomètres à dilatation de liquides §10 thermomètres à résistance électrique §11 thermocouples §12 mesure des petites variations de température §13 cas des très hautes températures §14 cas des très basses températures §15 léchelle pratique internationale §16 la régulation des températures (exercices)
Chapitre 4 « Calorimétrie »
§1 définitions §2 échanges de chaleur entre corps à températures voisines formule de Newton §3 méthodes calorimétriques §4 calorimètres à échauffement ou refroidissement §5 précision corrections calorimétriques §6 calorimètres à changement détat §7 calorimètres à déperdition de chaleur §8 chaleurs spécifiques des liquides §9 chaleurs spécifiques des solides §10 chaleurs spécifiques des gaz §11 chaleurs latentes chaleurs de réaction §12 conduction de la chaleur cas du «mur» §13 conduction de la chaleur cas plus généraux §14 mesure des conductivités thermiques échanges superficiels §15 convection (exercices)
- Thermodynamique
Chapitre 5 « Conservation et transformations de lénergie »
§1 remarques préliminaires sur les principes de la thermodynamique §2 transformations réciproques de la chaleur et du travail §3 déterminations quantitatives cas dun cycle §4 principe déquivalence §5 transformations non fermées énergie interne U «grandeur détat» §6 énergie totale formes diverses de lénergie §7 cas dun système isolé conservation de lénergie §8 valeur de lénergie interne §9 impossibilité du moteur perpétuel §10 transformations à volume constant mesure calorimétrique des variations dénergie interne thermochimie §11 énergie interne dun gaz parfait expérience de Gay-Lussac et Joule §12 relation de Mayer §13 transformations à pression constante lenthalpie H une grandeur détat §14 expérience de Joule-Thomson (exercices)
Chapitre 6 « Le Deuxième principe - Cas des transformations monothermes »
§1 distinction nécessaire entre travail et chaleur §2 transformations cycliques avec un thermostat §3 transformations non fermées §4 transformations irréversibles et transformations réversibles §5 exemples de transformations irréversibles §6 exemples de transformations réversibles §7 transformations adiabatiques réversibles dun gaz parfait §8 transformations isothermes réversibles en général §9 lénergie libre F une grandeur détat §10 exemple de calcul de la variation dénergie libre généralisation §11 lenthalpie libre, une grandeur détat (exercices)
Chapitre 7 «Transformations non monothermes Entropie»
§1 transformations cycliques avec deux thermostats §2 cycles réversibles avec deux thermostats cycle de Carnot §3 cycle de Carnot dun gaz parfait §4 température thermodynamique §5 généralisation §6 cycles comprenant un nombre quelconque de sources inégalité de Clausius §7 transformations non fermées lentropie S, une grandeur détat §8 exemples de calcul de la variation dentropie §9 application du deuxième principe aux systèmes isolés §10 mesure du degré dirréversibilité dune transformation quelconque par la variation dentropie qui laccompagne §11 dégradation de lénergie (exercices)
Chapitre 8 « Etude thermodynamique des systèmes divariants - Cas des fluides homogènes »
§1 premier aperçu sur la méthode en thermodynamique §2 les facteurs de lénergie §3 transformations réversibles des fluides homogènes et dautres systèmes divariants §4 quelques propriétés des fonctions de deux variables §5 signification physique de certaines dérivées partielles §6 quelques applications des relations existant entre dérivées partielles §7 fonctions caractéristiques dun fluide §8 équation de Gibbs-Helmholtz relation de Maxwell §9 surfaces et diagrammes thermodynamiques §10 relations thermodynamiques relatives à un gaz parfait §11 rapport des chaleurs spécifiques formule de Reech §12 mesure du rapport cp / cv pour les gaz §13 étude thermodynamique de la traction dun fil (exercices)
- Structure de la Matière : corps purs homogènes
Chapitre 9 « Structure moléculaire de la matière »
§1 discontinuité de la matière §2 lois des combinaisons entre gaz §3 les grandeurs moléculaires §4 forces intermoléculaires et cohésion §5 forces intermoléculaires dadhérence §6 nature des forces de cohésion §7 lagitation moléculaire §8 les théories moléculaires leur caractère statistique (exercices)
Chapitre 10 « Les gaz parfaits - Théorie cinétique »
§1 le concept de gaz parfait §2 les molécules dans les gaz parfaits §3 calcul de la pression dun gaz parfait §4 signification cinétique de la température absolue §5 interprétation des lois des gaz parfaits §6 vitesses moyennes des molécules §7 capacités calorifiques moléculaires des gaz parfaits monoatomiques §8 capacités calorifiques moléculaires des gaz parfaits diatomiques §9 cas plus compliqués §10 insuffisance de la théorie précédente (exercices)
Chapitre 11 «Les gaz réels» §1 isothermes des gaz réels §2 dilatation thermique des gaz réels §3 équations détat empiriques §4 volume propre des molécules libre parcours moyen covolume §5 forces intermoléculaires et pression interne §6 équation détat de van der Waals §7 la fugacité §8 chaleurs spécifiques des gaz réels §9 phénomènes de transport viscosité des gaz §10 conductibilité thermique des gaz §11 diffusion mutuelle des gaz et des vapeurs §12 propriétés dynamiques des gaz aux très basses pressions §13 pompes moléculaires rotatives §14 pompes moléculaires à condensation §15 lultravide (exercices)
Chapitre 12 « Notions de thermodynamique statistique »
§1 étude dun modèle schématique de répartition moléculaire §2 cas des grands nombres application aux molécules dune masse de gaz §3 la mécanique statistique et les phénomènes irréversibles lexpérience de Berthollet §4 lexpérience de Gay-Lussac et Joule entropie et probabilité §5 répartition de lénergie entre molécules formule de Boltzmann §6 extension du principe déquipartition de lénergie §7 extension de la formule du nivellement barométrique aux particules microscopiques §8 les fluctuations §9 la somme détats calcul des fonctions caractéristiques dun gaz parfait §10 interprétation statistique des chaleurs spécifiques des gaz parfait §11 interprétation statistique de léquation détat des gaz réels (exercices)
Chapitre 13 « LEtat cristallin »
§1 importance du solide cristallin §2 propriétés et définition de létat cristallin §3 constance des angles dièdres §4 symétrie des formes cristallines §5 les systèmes cristallins §6 structure périodique des cristaux réseaux cristallins §7 symétrie des réseaux cristallins §8 les constituants et les forces de liaison dans les cristaux §9 les cristaux moléculaires §10 les cristaux covalents §11 les cristaux ioniques §12 les cristaux métalliques §13 les cristaux complexes §14 polymorphisme §15 équation détat des solides §16 déformations des cristaux réels §17 les matières plastiques organiques §18 propriétés thermiques des cristaux entropie chaleur spécifique §19 anharmonicité des vibrations dans les solides §20 dilatation thermique des solides §21 influence de lanharmonicité sur la chaleur spécifique (exercices)
Chapitre 14 « LEtat liquide »
§1 répartition des molécules dans un liquide §2 les solides vitreux §3 cohésion des liquides pression interne tension superficielle §4 les forces intermoléculaires dans les liquides §5 chaleurs spécifiques des liquides §6 viscosité des liquides §7 les états mésomorphes (exercices)
- Changements détat, Mélanges
Chapitre 15 « Equilibres physicochimiques »
§1 composition des systèmes complexes phases constituants §2 composition dun mélange homogène §3 mélanges hétérogènes dispersion §4 fonctions caractéristiques dune phase potentiels chimiques des constituants §5 recherche des conditions déquilibre pour un système mécanique §6 recherche des conditions déquilibre pour un système thermodynamique §7 exemples dapplication §8 variance règle des phases §9 déplacement de léquilibre thermodynamique §10 états métastables §11 prévision des transformations affinité chimique §12 mesures denthalpie §13 intégration de léquation de Gibbs-Helmholtz §14 calcul de lentropie §15 hypothèse de Nernst-Planck §16 règle de Berthelot §17 thermodynamique des phénomènes irréversibles (exercices)
Chapitre 16 « Changements de phase des corps purs »
§1 généralités et définitions §2 équilibre entre deux phases dun corps pur §3 courbes de changement de phase point triple §4 isothermes de changement de phase §5 détermination des constantes critiques §6 isobares de changement de phase §7 surface caractéristique §8 continuité des phases liquide et vapeur §9 application de léquation de van der Waals §10 états correspondants §11 étude énergétique des changements de phase §12 mesure des chaleurs de changement détat- résultats §13 formule de Clapeyron §14 mélanges de liquide et de vapeur saturante §15 notions sur la théorie moléculaire des changements de phase §16 états métastables dans les changements de phase §17 calcul de la variation dentropie dans la cessation dun état métastable §18 état vitreux §19 changements de phase du second ordre §20 applications des phénomènes de changement de phase (exercices)
Chapitre 17 « Mélanges gazeux - Evaporation dun corps pur en présence dune atmosphère »
A- Equilibre dans les mélanges gazeux §1 mélanges de gaz parfaits §2 mélanges de gaz réels §3 enthalpie libre dune réaction chimique entre gaz loi daction des masses §4 déplacement de léquilibre par variation de la température B- Vaporisation en atmosphère gazeuse §5 vaporisation dun liquide ou dun solide pur §6 hygrométrie §7 ébullition dun liquide pur (exercices)
Chapitre 18 « Les solutions et les changements de phase des corps en solution »
A- Mélanges de liquides §1 mélanges liquides homogènes de deux corps purs §2 chaleurs de dissolution et de dilution §3 diffusion entre solvant et solution §4 pression osmotique §5 loi de Van t Hoff §6 équilibre entre deux solutions liquides binaires de mêmes constituants B- Vaporisation et liquéfaction des mélanges binaires §7 équilibre entre une solution liquide et sa vapeur §8 solutions parfaites loi de Raoult §9 cas général §10 solutions diluées tonométrie loi de Henry §11 vaporisation et liquéfaction des mélanges binaires à pression constante cas simples §12 vaporisation et liquéfaction des mélanges azéotropiques §13 vaporisation des solutions diluées ébulliométrie C- Mélanges de solides Equilibres solides-solutions §14 cristaux mixtes et alliages §15 équilibre solide-solution cas simples eutexie §16 équilibre solide- solution cas de formation de composés définis §17 équilibre solide-solution cas de formation de cristaux mixtes §18 abaissement de la température de solidification cryométrie §19 cristallisation par évaporation §20 mélanges réfrigérants §21 états métastables en solution sursaturation (exercices)
Chapitre 19 « Phénomènes au contact de deux phases »
§1 adsorption §2 structure des couches superficielles fluides à deux dimensions §3 applications des phénomènes dadsorption §4 les suspensions §5 préparation des suspensions §6 stabilité des suspensions §7 propriétés optiques des milieux dispersés §8 propriétés cinétiques des suspensions (exercice)
- Applications diverses
Chapitre 20 « Rayonnement - Hautes températures »
§1 le rayonnement thermique §2 définitions relatives au rayonnement §3 facteur dabsorption dun récepteur corps noir §4 rayonnement en équilibre dans une enceinte adiabatique §5 pression de radiation §6 loi de Kirchhoff §7 lois du rayonnement du corps noir §8 rayonnement thermique des corps non noirs §9 principe des pyromètres optiques mesure de la température dun corps noir §10 températures apparentes de luminance, de rayonnement total, de couleur §11 température des gaz chauds et des flammes §12 échanges de chaleur par rayonnement effet de serre §13 productions des hautes températures fours solaires §14 fours électriques §15 flammes et fours à combustion §16 notions élémentaires sur la physique stellaires §17 chalumeaux et fours à plasma (exercices)
Chapitre 21 « Moteurs à vapeur »
§1 généralités sur les machines thermiques §2 organes essentielles dune machine à vapeur à piston §3 définition des divers rendements §4 les chaudières §5 distribution condenseur §6 cycle de Rankine §7 emploi dun diagramme de Mullier §8 cycles déformés causes diverses diminuant le rendement §9 surchauffes machines compound §10 rendement mécanique, rendement effectif des moteurs à vapeur à piston §11 avantages des machines non alternatives §12 types divers de turbines à vapeur rendement théorique §13 pertes dénergie dans les turbines §14 turbines multicellulaires §15 resurchauffe, prélèvements cycles à deux fluides §16 applications des turbines à vapeur puissances et rendements effectifs (exercices)
Chapitre 22 « Moteurs à combustion interne »
§1 principe et classification des moteurs à combustion interne §2 application de la notion de cycle aux moteurs à combustion interne §3 moteur à explosion à quatre temps cycle de Beau de Rochas §4 rendement théorique du cycle de Beau de Rochas §5 diagrammes et rendements réels du moteur à explosion à quatre temps §9 moteur Diesel §7 rendement théorique du cycle de Joule §8 diagramme et rendement réels du moteur Diesel §9 moteur semi-Diesel §10 turbines à combustion cycle gaz-vapeur deau §11 avions à réactions §12 comparaison des moteurs à vapeur et des moteurs à combustion interne (exercices)
Chapitre 23 « Machines frigorifiques et pompes à chaleur - Très basses températures »
§1 intérêt et modes de production des basses températures §2 cycles frigorifiques §3 pompes à chaleur §4 emploi des machines frigorifiques §5 production des très basses températures par liquéfaction des gaz §6 détente dun gaz sans travail extérieur §7 détente dun gaz avec travail extérieur§8 conservation et emploi des gaz liquéfiés cryostats §9 mesure des basses températures §10 production de températures inférieures à 1° K (exercices)
Chapitre 24 « Eléments de météorologie »
§1 généralités §2 la température à la surface de la Terre §3 la température dans latmosphère §4 la température de la mer §5 le degré géothermique §6 rayonnements reçus et émis par la Terre et latmosphère le refroidissement nocturne §7 les variations de la pression atmosphérique §8 les vents §9 état hydrométrique de lair évaporation, rosée, givre §10 les nuages §11 les précipitations atmosphériques §12 lévolution des phénomènes météorologiques §13 la prévision du temps (exercices)
Réponses aux exercices
- bespreking en nabeschouwingen:
Volume 1 van het naslagwerk van Fleury en Mathieu droeg de bizarre titel « Mécanique physique » of « Natuurkundige Mechanica ». In Frankrijk werd immers deze « Natuurkundige Mechanica », die sterk empirisch of experimenteel gericht was, wel onderscheiden van de « Mécanique rationnelle » (4), die gefundeerd was op wiskundige begrippen, axiomas en stellingen i.h.b. begrippen uit de hogere differentiaal- en integraalrekening. Deze « Rationele Mechanica » (de term is afkomstig van Auguste Comte(5) ) werd uiteraard als een wiskundige discipline beschouwd en werd gedoceerd door wiskundigen, terwijl de « Natuurkundige Mechanica », gebaseerd op het experiment, onderwezen werd door natuurkundigen.
Naar mijn mening ligt dit te strenge onderscheid tussen natuurkundige en rationele mechanica aan de basis van vele didactische flaters en misverstanden (zie blog 4 hoofdstuk Fundamentele Natuurkunde), waarvan het mechanica-onderricht nog altijd de sporen draagt
Volume 3 met als titel « Vibrations mécaniques - Acoustique » vereiste dan weer een doorgedreven kennis van de trigonometrie, een kennis die bij vele beginnende bachelors (bvb bij Grieks-Latinisten) zeker niet aanwezig was. Ook de theorie der complexe getallen,en i.h.b. hun trigonometrische voorstelling, was erg nuttig, daar ze leidde tot de complexe rekenmethode, de Fourier-analyse en synthese. Bepaalde onderwerpen zoals bvb de trillende snaar werden onderstelden dan weer een kennis van partiële differentiaalvergelijkingen.
§ 3.12 Leerboeken Analyse voor fysici en ingenieurs (II)
«(Hoofdstuk 3 "Algemene Wiskunde voor bachelors")
§ 3.12 Leerboeken Analyse voor fysici en ingenieurs (II)
Voor wat de partiële differentiaalvergelijkingen betreft, verwees een Stanley Farlow (zie cursiefje 3.9) al uitdrukkelijk naar Zachmanoglou en Thoe's « Introduction to Partial Differential Equations with applications » en Hans Weinberger's « A First Course in Partial Differential Equations with complex variables and transform method », voor verdere studie. Wat betekent dat beide boeken onmiddellijk aansluiten op Farlow's monografie.
Aangaande het boek van Zachmanoglou schreef hij letterlijk : "chapter 3 presents a nice description of first-order nonlinear equations with examples (§28) en "more advanced than this book, but well-written, with several examples;could be used for extra reading by serious students" (§36).
Aangaande het boek van Weinberger klonk het: "this text contains an extensive section on contour integration, which is a tool used for evaluating the inverse Laplace transform" (§13) en "this text contains a good section on linearity and superposition; it also has a large section on complex variables" (§26).
Voor mij genoeg redenen om de aangeduide referenties wat nader te bekijken.
I- Zachmanoglou en Thoe's « Introduction to Partial Differential Equations with applications »
Ziehier vooreerst een gedetailleerd overzicht van de inhoud van het boek:
- Preface
Chapter 1 « Some concepts from calculus and ordinary differential equations »
§1 sets and functions §2 surfaces and their normal the implicit function theorem §3 curves and their tangents §4 the initial value problem for ordinary differential equations and systems
Chapter 2 « Integral curves and surfaces of vector fields »
§1 integral curves of vector fields §2 methods of solution of dx/P = dy/Q = dz/R §3 the general solution of Pux + Quy + Ruz = 0 §4 construction of an integral surface of a vector field containing a given curve §5 applications to plasma physics and to solenoidal fields
Chapter 3 « Theory and applications of quasi-linear and linear equations of the first order »
§1 first order partial differential equations §2 the general integral of Pzx + Qzy = R §3 the initial value problem for quasi-linear first order equations: existence and uniqueness of solution §4 the initial value problem for quasi-linear first order equations: non-existence and non-uniqueness of solution §5 the initial value problem for conservation laws: the development of shocks §6 applications to problems in traffic flow and gas dynamics §7 the method of probability generating functions: applications to a trunking problem in a telephone network and to the control of a tropical disease
Chapter 4 « Series solutions The Cauchy-Kovalevsky theorem »
§1 Taylor series and analytic functions §2 the Cauchy-Kovalevsky theorem
Chapter 5 « Linear partial differential equations Characteristics, classification and canonical forms »
§1 linear partial differential operators and their characteristic curves and surfaces §2 methods for finding characteristic curves and surfaces: examples §3 the importance of characteristics: a very simple example §4 the initial value problem for linear first order equations in two independent variables §5 the general Cauchy problem the Cauchy-Kovalevsky theorem and Holmgrens uniqueness theorem §6 canonical form of first order equations §7 classification and canonical forms of second order equations in two independent variables §8 second order equations in two or more independent variables §9 the principle of superposition
Chapter 6 « Equations of mathematical physics »
§1 the divergence theorem and the Greens identities §2 the equation of heat conduction §3 Laplaces equation §4 the wave equation §5 well-posed problems
Chapter 7 « Laplaces equation »
§1 harmonic functions §2 some elementary harmonic functions the method of separation of variables §3 changes of variables yielding new harmonic functions inversion with respect to circles and spheres §4 boundary value problems associated with Laplaces equation §5 a representation theorem the mean value property and the maximum principle for harmonic functions §6 the well-posedness of the Dirichlet problem §7 solution of the Dirichlet problem for the unit disc Fourier series and Poissons integral §8 introduction to Fourier series §9 Solution of the Dirichlet problem using Greens functions §10 the Greens function and the solution of the Dirichlet problem for a ball in R3 §11 further properties of harmonic functions §12 the Dirichlet problem in unbounded domains §13 determination of the Greens function by the method of electrostatic images §14 analytic functions of a complex variable and Laplaces equation in two dimensions §15 the method of finite differences §16 the Neumann problem
Chapter 8 «The wave equation »
§1 some solutions of the wave equation plane and spherical waves §2 the initial value problem §3 the domain of dependence inequality the energy method §4 uniqueness in the initial value problem domain of dependence and range of influence conservation of energy §5 solution of the initial value problem Kirchhoffs formula the method of descent §6 discussion of the solution of the initial value problem Huygens principle diffusion of waves §7 wave propagation in regions with boundaries uniqueness of solution of the initial boundary value problem reflection of waves §8 the vibrating string §9 vibrations of a rectangular membrane §10 vibrations in finite regions the general method of separation of variables and eigenfunction expansions vibrations of a circular membrane
Chapter 9 « The heat equation »
§1 heat conduction in a finite rod the maximum-minimum principle and its consequences §2 solution of the initial-boundary value problem for the one-dimensional heat equation §3 the initial value problem for the one-dimensional heat equation §4 heat conduction in more than one space dimension §5 an application to transistor theory
Chapter 10 « Systems of first-order linear and quasi-linear equations»
§1 examples of systems matrix notation §2 linear hyperbolic systems reduction to canonical forms §3 the method of characteristics for linear hyperbolic systems application to electrical transmission lines §4 quasi-linear hyperbolic systems §5 one dimensional isentropic flow of an invisced gas simple waves
Guide to further study
Bibliography for further study
Answers to selected problems
(wordt voortgezet)
II- Weinberger's « A First Course in Partial Differential Equations with Complex variables »
Chapter 1 « The one-dimensional wave equation »
§1 A physical problem and its mathematical model: the vibrating string §2 The one-dimensional wave equation §3 Discussion of the solution: characteristics §4 Reflection and the free boundary problem §5 The non-homogeneous wave equation
Chapter 2 « Linear second-order partial differential equations in two variables »
§6 Linearity and superposition §7 Uniqueness for the vibrating string problem §8 classification of second-order equations with constant coefficients §9 Classification of general second-order operators
Chapter 3 « Some properties of elliptic and parabolic equations »
§10 Laplaces equation §11 Greens theorem and uniqueness for the Laplaces equation §12 The maximum principle §13 The heat equation
Chapter 4 « Separation of variables and Fourier series »
§14 The method of separation of variables §15 Orthogonality and least square approximation §16 Completeness and the Parseval equation §17 The Riemann-Lebesgue lemma §18 Convergence of the trigonometric Fourier series §19 Uniform convergence, Schwarzs inequality and completeness §20 Sine and cosine series §21 Change of scale §22 The heat equation §23 Laplaces equation in a rectangle §24 Laplaces equation in a circle §25 An extension of the validity of these solutions §26 The damped wave equation
Chapter 5 « Non-homogeneous problems »
§27 Initial value problems for ordinary differential equations §28 Boundary value problems and Greens function for ordinary differential equations §29 non-homogeneous problems and the finite Fourier transform §30 Greens function
Chapter 6 « Problems in higher dimensions and multiple Fourier series »
§31 Multiple Fourier series §32 Laplaces equation in a cube §33 Laplaces equation in a cylinder §34 The three-dimensional wave equation in a cube §35 Poissons equation in a cube
Chapter 7 « Sturm-Liouville theory and general Fourier expansions »
§36 Eigenfunction expansions for regular second-order ordinary equations §37 Vibration of a variable string §38 some properties of eigenvalues and eigenfunctions §39 Equations with singular endpoints §40 Some properties of Bessel functions §41 Vibration of a circular membrane §42 Forced vibration of a circular membrane: natural frequencies and resonance §43 The Legendre polynomials and associated Legendre functions §44 Laplaces equation in a sphere §45 Poisons equation and Greens function for the sphere
Chapter 8 « Analytic functions of a complex variable »
§46 Complex numbers §47 Complex power series and harmonic functions §48 Analytic functions §49 Contour integrals and Cauchys theorem §50 Composition of analytic functions §51 Taylor series of composite functions §52 Conformal mapping and Laplaces equation §53 The bilinear transformation §54 Laplaces equation on unbounded domains §55 Some special conformal mappings §56 The Cauchy integral representation and Liouvilles theorem
Chapter 9 « Evaluation of integrals by complex variable methods »
§57 Singularities of analytic functions §58 The calculus of residues §59 Laurent series §60 Infinite integrals §61 Infinite series of residues §62 Integrals along branch cuts
Chapter 10 « The Fourier transform »
§63 The Fourier transform §64 Jordans lemma §65 Schwarzs inequality and the triangle inequality for infinite integrals §66 Fourier transforms of square integrable functions: the Parseval equation §67 Fourier inversion theorems §68 Sine and cosine transforms §69 Some operational formulas §70 The convolution product §71 Multiple Fourier transforms: the heat equation in three dimensions §72 The three-dimensional wave equation §73 The Fourier transform with complex argument
Chapter 11 « The Laplace transform »
§74 The Laplace transform §75 Initial value problems for ordinary differential equations §76 Initial value problems for the one-dimensional heat equation §77 A diffraction problem §78 The Stokes rule and Duhamels principle
Chapter 12 « Approximation methods »
§79 Exact and approximate solutions §80 The method of finite differences for initial-boundary value problems §81 The finite difference method for Laplaces equation §82 The method of successive approximations §83 The Rayleigh-Ritz method
§ 3.11 Leerboeken Analyse voor fysici en ingenieurs (I)
(Hoofdstuk 3 "Algemene Wiskunde voor bachelors")
§ 3.11 Leerboeken Analyse voor fysici en ingenieurs (I)
Voor toekomstige Fysici en ingenieurs is Analyse een uiterst belangrijk werkinstrument, dat niet alleen de eigenlijke calculus maar ook de theorie der gewone differentiaalvergelijkingen alsook de theorie der partiële differentiaalvergelijkingen omvat. Op beginnend bachelor niveau wordt, naar mijn mening, het domein bestreken door volgend drieluik:
- « Modern Calculus and Analytic Geometry » van Richard Silverman
- « Ordinary Differential Equations - an elementary textbook for students in mathematics, engineering and sciences- » van Morris Tenenbaum en Harry Pollard
- « Introduction toPartial Differential Equations with Applications » van Zachmanoglou en Thoe
en (of)
- « A first Course in Partial Differential Equations with complex variables and transform methods » van Hans Weinberger
Dit Drieluik voldoet tevens aan de eisen van wiskundige gestrengheid, zodat eventueel ook toekomstige wiskundigen hier hun gading kunnen vinden. Het deel Partiële differentiaalvergelijkingen wordt in een aansluitend cursiefje (§3.12) behandeld.
I- Silvermans « Modern Calculus and Analytic Geometry »
Richard Silverman is de auteur van een « Essential Calculus with applications », een boek dat zich situeert op humanioraniveau (zie blog II).
Via Google ontdekte ik dat diezelfde Richard Silverman ook nog andere calculusboeken geschreven of vertaald had waaronder een schitterende monografie: « Modern Calculus and Analytic Geometry »
Het boek dateerde al van 1969 en werd voor het eerst uitgegeven door Macmillan. Sinds 2003 werd een herdruk verzorgd door Dover (zie ikoon).
De uitgever stelde het werk, dat een duizendtal paginas telt als volgt voor:
.A self-contained text for an introductory course, this volume places strong emphasis on physical applications. Key elements of differential equations and linear algebra are introduced early and are consistently referenced all theorems are proved using elementary methods, and numerous worked-out examples appear throughout. The highly readable text approaches calculus from the student's viewpoint and points out potential stumbling blocks before they develop. A collection of more than 1,600 problems ranges from exercise material to exploration of new points of theory (many of the answers are found at the end of the book; some of them worked out fully so that the entire process can be followed) ..
De idee achter dit boek werd door de auteur-zelf als volgt toegelicht:
The philosophy of this book can be summarized in the following two commandments: Motivate all new ideas, both mathematical and physical and Prove all theorems. Concerning the second precept, it seems to me that the author of a calculus book should avoid recourse to arguments beginning with phrases like Considerations beyond the scope of this book show that or In a more advanced course you will learn that ., even if such arguments are accompanied by suitable references to other books.
In the first place, it is unreasonable to assume that the average reader of a calculus book will ever take the appropriate more advanced course. But more to the point, the presence of too many unproved propositions introduces an atmosphere of expediency which subverts the spirit of a mathematics book, even at this level. After all, how is a student to think for himself if he is constantly being exhorted to take things on faith, even things which sound quite reasonable?
Fortunately, there is almost always an elementary method of proof, allowing one to avoid all handwaving without getting too fancy.
Some of these proofs may have to be skipped on a first reading or in an abbreviated course, but at least the student knows where to find them stated in familiar language, and whats more, he will not get an exaggerated idea of their difficulty!!!
Samengevat, ziehier een boek over Gewone Calculus dat consistent is en waarin alle stellingen op eenvoudige wijze afgeleid of aangetoond worden en toegelicht worden met voorbeelden uit de fysische wereld
Waar nodig worden in het boek precalculus hoofdstukken ingelast en er is geen absolute scheiding tussen precalculus en de eigenlijke calculus. Een gedetailleerde inhoudstafel toont dit duidelijk aan:
- Precalculus
Chapter 1 Sets and functions (1- Sets 2- Ordered n-tuples Cartesian products 3- Relations functions mapping 4- Real functions 5- Operations on functions 6- Counting and induction 7- Binomial coefficients the binomial theorem)
Chapter 2 Numbers and coordinates (8- Rational numbers 9- Incompleteness of the rational number system 10- Decimals and real numbers 11- Completeness of the real number system 12- The real line: coordinates 13- The real line: intervals)
Chapter 3 Graphs (14- Rectangular coordinates 15- Graphs in general 16- Graphs of functions 17- Trigonometric functions: basic properties 18- Trigonometric functions: graphs and addition formulas 19- Straight lines and their equations 20- More about straight lines)
Chapter 4 Limits (21- The limit concept 22- More about limits 23- One-sided limits 24- Infinite limits indeterminate forms 25- Limits at infinity asymptotes 26- The limit of a sequence 27- Continuous functions)
- Differential and Integral Calculus (one variable)
Chapter 5 Derivatives (28- The derivative concept 29- More about derivatives 30- Curves and tangents 31- Technique of differentiation 32- Differentials further notation 33- Implicit differentiation related rates 34- Higher order derivatives)
Chapter 6 Well-behaved functions (35- More about continuous functions absolute extrema 36- Uniform continuity 37- Inverse functions 38- Exponentials and logarithms 39- More about exponentials and logarithms 40- Hyperbolic functions 41- The mean value problem anti derivatives 42- Relative extrema 43- Concavity and inflection points 44- applications)
Chapter 7 Integrals (45- indefinite integrals 46- integration by substitution and by parts 47- Definite integrals 48- Properties of definite integrals 49- The connection between definite and indefinite integrals 50- Evaluation of definite integrals 51- Area of a plane region 52- First order differential equations 53- Second order differential equations 54- Work and energy)
- Calculus Geometry(Analytical Geometry in R²)
Chapter 8 Analytical geometry in R2 (55- Shift and scale changes coordinate transformations 56- Point transformations and invariance 57- Parabolas 58- Ellipses and their equations 59- More about ellipses 60- Hyperbolas and their equations 61- More about hyperbolas 62- Tangents to conics 63- Polar coordinates 64- Tangents and areas in polar coordinates 65- Rotations and rigid motions 66- The general quadratic equation)
Chapter 9 Curves and vectors in R2 (67- Curves in general parametric equations 68- Length of a plane curve 69- Arc length as a parameter curvature 70- Scalars and vectors 71- Linear dependence bases and components 72- The scalar product 73- Vector functions 74- Mechanics in the plane)
- Precalculus (vector algebra, linear algebra)
Chapter 10 Linear algebra (75- Determinants and their properties 76- Cofactors and minors 77- Systems of linear equations Cramers rule and elimination 78- Three dimensional rectangular coordinates 79- Vectors in R3 80- The vector product 81- Triple products of vectors)
- Calculus Geometry (Analytical geometry R³)
Chapter 11 Analytical geometry in R3 (82- Planes and straight lines 83- Space curves orbital motion 84- Cylinders, cones and conics 85- Surfaces of revolution 86- Quadrics 87- Cylindrical and spherical coordinates)
- Differential and Integral Calculus (several variables)
Chapter 12 Partial differentiation (88- Regions limits and continuity 89- Partial derivatives 90- Differentiable functions and differentials 91- The chain rule 92- The implicit function theorem 93- The tangent plane and normal to a surface 94- The directional derivative and gradient 95- Exact differentials 96- Line integrals)
Chapter 13 Multiple integration (97- Double integrals 98- Iterated integrals 99- Applications of double integrals 100- Moments of inertia 101- Surface area improper integrals 102- Pappus theorems 103- Triple integrals 104- Change of variables in multiple integrals)
- Methods of Integration
Chapter 14 Further computations (105- LHospitals rule 106- Taylors theorem 107- Extrema of functions of several variables 108- Integration of rational functions 109- Rationalizing substitutions 110- Numerical integration)
Chapter 15 Infinite series (111- Basic concepts 112- Convergence tests 113- More on improper integrals 114- Power series 115- Taylor series)
Silverman's « Modern Calculus and Analytical Geometry » is uitermate geschikt voor studenten, die opteren voor wiskundige gestrengheid. Op dat vlak verschilt het boek met Morris Kline's « Calculus: an intuitive and physical approach», dat een meer intuïtieve benadering voorstaat. Beide standpunten zijn echter verdedigbaar. Ik zou zeggen: lees eerst Kline dan Silverman....
II- Tenenbaum en Pollard's «Ordinary Differential Equations »
Volgens velen is Tenenbaum's boek zo wat het beste leerboek over Gewone Differentiaalvergelijkingen. En ik ben het daar mee eens, in zoverre het boek bestemd is voor toekomstige fysici of natuurkundige ingenieurs.
Dit lijvige werk (ongeveer 800 pagina's!) dateert van 1963 en werd uitgegeven door Harper & Row. Sedert 1985 werd het heruitgegeven door Dover. Een groot deel van het boek is beschikbaar als google-book:
Het boek omvat 65 "lessons" of paragrafen met volgende inhoud:
Chapter 1 « Basic concepts »
§1 how differential equations originate §2 the meaning of the terms set and function implicit functions elementary functions : a) the meaning of the term set b) the meaning of the term function of one independent variable c) function of two independent variables d) implicit function e) the elementary functions §3 the differential equation : a) definition of ordinary differential equation order of a differential equation b) solution of a differential equation explicit solution c) implicit solution of a differential equation §4 the general solution of a differential equation : a) multiplicity of solutions of a differential equation b) method of finding a differential equation if is n-parameter family of solutions is known c) general solution particular solution initial conditions §5 direction field : a) construction of a direction field the isoclines of a direction field b) the ordinary and singular points of the first order equation
Chapter 2 « Special types of differential equations of the first order »
§6 meaning of the differential of a function separable differential equations : a) differential of a function of one independent variable b) differential of a function of two independent variables c) differential equations with separable variables §7 first order differential equations with homogeneous coefficients : a) definition of a homogeneous function b) solution of a differential equation in which the coefficients of dx and dy are each homogeneous functions of the same order §8 differential equations with linear coefficients : a) a review of some plane analytic geometry b) solution of a differential equation in which the coefficients of dx and dy are linear, non-homogeneous and when equated to zero represent non parallel lines c) a second method of solving the differential equation with non-homogeneous coefficients d) solution of a differential equation un which the coefficients of dx and dy define parallel or coincident lines §9 exact differential equations : a) definition of an exact differential equation b) necessary and sufficient condition for exactness and method of solving an exact differential equation §10 recognizable exact differential equations integrating factors : a) recognizable exact differential equations b) integrating factors c) finding an integrating factor §11 the linear differential equation of the first order Bernoulli equation : a) definition of a linear equation of the first order b) method of solution of a linear differential equation of the first order c) determination of the integrating factor d) Bernoulli equation §12 miscellaneous methods of solving a first order differential equation : a) equations permitting a choice of method b) solution by substitution and other means
Chapter 3 « Problems leading to differential equations of the first order »
§13 geometric problems §14 trajectories : a) isogonal trajectories b) orthogonal trajectories c) orthogonal trajectory formula in polar coordinates §15 dilution and accretion problems interest problems temperature problems decomposition and growth problems second order processes : a) dilution and accretion problems b) interest problems c) temperature problems d) decomposition and growth problems e) second order processes §16 motion of a particle along a straight line vertical, horizontal, inclined : a) vertical motion b) horizontal motion c) inclined motion §17 pursuit curves relative pursuit curves : a) pursuit curves b) relative pursuit curve §17M miscellaneous types of problems leading to equations of the first order : a) flow of water through an orifice b) first order linear electric circuit c) steady state flow of heat d) pressure atmospheric and oceanic e) rope of chain around a cylinder f) motion of a complex system g) variable mass rocket motion h) rotation of the liquid in a cylinder
Chapter 4 « Linear differential equations of order greater than one »
§18 complex numbers and complex functions : a) complex numbers b) algebra of complex numbers c) exponential, trigonometric and hyperbolic functions of complex numbers §19 linear independence of functions the linear differential equation of order n : a) linear independence of functions b) the linear differential equation of order n §20 solution of the homogeneous linear differential equation of order n with constant coefficients : a) general form of its solutions b) roots of the characteristic equation real and distinct c) roots of the characteristic equation real but some multiple d) some or all roots of the characteristic equation imaginary §21 solution of the non-homogeneous linear differential equation of order n with constant coefficients : a) solution by the method of undetermined coefficients b) solution by the use of complex variables §22 solution of the non-homogeneous linear differential equation by the method of variation of parameters : a) introductory remarks b) the method of variation of parameters §23 solution of the linear differential equation with non-constant coefficients reduction of order method : a) introductory remarks b) solution of the linear differential equation with non-constant coefficients by the reduction of order method
Chapter 5 « Operators and Laplace transforms »
§24 differential and polynomial operators : a) definition of an operator linear property of polynomial operators b) algebraic properties of polynomial operators c) exponential shift theorem for polynomial operators d) solution of a linear differential equation with constant coefficients by means of polynomial operators §25 inverse operators : a) meaning of an inverse operator b) solution by means of inverse operators §26 solution of a linear differential equation by means of the partial fraction expansion of inverse operators : a) partial fraction theorem b) first method of solving a linear equation by means of the partial fraction expansion of inverse operators c) a second method of solving a linear equation by means of the partial fraction expansion of inverse operators §27 the Laplace transform gamma function : a) improper integral definition of a Laplace transform b) properties of the Laplace transform c) construction of a table of Laplace transforms e) the gamma function
Chapter 6 « Problems leading to linear differential equations of order two »
§28 undamped motion : a) free undamped motion (simple harmonic motion) b) definition in connection with simple harmonic motion c) example of particles executing simple harmonic motion harmonic oscillators d) forced undamped motion §29 damped motion : a) free damped motion (damped harmonic motion) b) forced motion with damping §30 electric circuits analog computation : a) simple electric circuit b) analog computation §30M miscellaneous types of problems leading to linear equations of the second order : a) problems involving a centrifugal force b) rolling bodies c) twisting bodies d) bending of beams
Chapter 7 « Systems of differential equations linearization of first order systems »
§31 solution of a system of differential equations : a) meaning of a solution of a system of differential equations b) definition and solution of a system of first order equations c) definition and solution of linear first order equations d) solution of a system of linear equations with constant coefficients by the use of operators non-degenerate case e) an equivalent triangular system f) degenerate case g) systems of three linear equations h) solution of a system of linear differential equations with constant coefficients by means of Laplace transforms §32 linearization of first order systems
Chapter 8 « Problems giving rise to systems of equations Special types of second order linear and nonlinear equations solvable by reducing to systems »
§33 mechanical, biological, electrical problems giving rise to systems of equations : a) a mechanical problem coupled springs b) a biological problem c) an electrical problem more complex circuits §34 plane motions giving rise to systems of equations : a) derivation of velocity and acceleration formulas b) the plane motion of a projectile c) definition of a central force properties of the motion of a particle subject to a central force d) definitions of force field, potential, conservative field conservation of energy in a conservative field e) path of a particle in motion subject to a central force whose magnitude is proportional to its distance from a fixed point f) path of a particle in motion subject to a central force which magnitude is inversely proportional to the square of its distance from a fixed point h) Keplers laws of planetary motion proof of Newtons inverse square law §35 special types of second order linear and nonlinear differential equations solvable by reduction to a system of two first order equations : a) solution of a second order nonlinear differential equation in which y and the independent variable x are absent b) solution of a second order nonlinear differential equation in which the dependent variable y is absent c- solution of a second order nonlinear differential equation in which the independent variable is absent §36 problems giving rise to special types of second order nonlinear equations : a) the suspension cable b) a special central force problem c) a pursuit problem leading to a second order nonlinear differential equation d) geometric problems
Chapter 9 « Series methods »
§37 power series solutions of linear differential equations : a) review of Taylor series and related matters b) solution of linear differential equations by series methods §38 series solution of y = f(x,y) §39 series solution of a nonlinear differential equation of order greater than one and of a system of first order differential equations : a) series solution of first order differential equations b) series solution of linear first order differential equations c) series solution of a nonlinear differential equation of order greater than one §40 ordinary points and singularities of a linear differential equation method of Frobenius : a) ordinary points and singularities of a linear differential equation b) solution of a homogeneous linear differential equation about a regular singularity method of Frobenius §41 the Legendre differential equation Legendre functions Legendre polynomials Pk(x) properties of Legendre polynomials : a) the Legendre differential equation b) comments on the solution of the Legendre equation Legendre functions Legendre polynomials c) properties of Legendre polynomials Pk(x) §42 the Bessel differential equation Bessel function of the first kind Jk(x) differential equations which lead to a Bessel equation d) properties of Bessel functions of the first kind Jk(x) §43 the Laguerre differential equation Laguerre polynomials Lk(x) properties of Lk(x) : a) the Laguerre differential equation and its solution b) the Laguerre polynomial Lk(x) c) some properties of Laguerre polynomials Lk(x)
Chapter 10 « Numerical methods »
§44 starting method polygonal approximation §45 an improvement of the polygonal starting method §46 starting method Taylor series : a) numerical solution of y = f(x,y) by direct substitution in a Taylor series b) numerical solution of y = f(x,y) by the creeping up process §47 stating method Runge-Kutta formulas §48 finite differences interpolation : a) finite differences b) polynomial interpretation §49 Newtons interpolation formulas : a) Newtons (forward) interpolation formula b) Newtons (backward) interpolation formula c) the error in polynomial interpolation §50 approximation formulas including Simpsons and Weddles rule §51 Milnes method of finding an approximate numerical solution of y = f(x,y) §52 general comments selecting h reducing h summary and an example : a) comment on errors b) choosing the size of h c) summary and an illustrative example §53 numerical methods applied to a system of two first order equations §54 numerical solution of a second order differential equation §55 perturbation method first order equation §56 perturbation method second order equation
Chapter 11 « Existence and uniqueness theorem for the first order differential equation y = f(x,y) Picards method Envelopes Clairaut equation »
§57 Picards method of successive approximations §58 an existence and uniqueness theorem for the first order differential equation y = f(x,y) satisfying y(x0) = y0 : a) convergence and uniform convergence of a sequence of functions definition of a continuous function b) Lipschitz condition theorems from analysis c) proof of existence and uniqueness theorem for the first order differential equation y = f(x,y) §59 the ordinary and singular points of a first order differential equation y = f(x,y) §60 envelopes : a) envelopes of a family of curves b) envelopes of a 1-parameter family of solutions §61 the Clairaut equation
Chapter 12 « Existence and uniqueness theorems for a system of first order differential equations and for linear and nonlinear differential equations of order greater than one Wronkians »
§62 an existence and uniqueness theorem for a system of n first order differential equations and for a nonlinear differential equation of order greater than one : a) the existence and uniqueness theorem for a system of n first order differential equations b) existence and uniqueness theorem for a nonlinear differential equation of order n c) existence and uniqueness theorem for a system of n linear first order equations §63 determinants Wronkians : a) a brief introduction to the theory of determinants b) Wronkians §64 theorems about Wronkians and the linear independence of a set of solutions of a homogeneous linear differential equation §65 existence and uniqueness theorem for the linear differential equation of order n
Een kleine biografie, bestemd voor studenten, die zich in bepaalde fysische onderwerpen wensen te verdiepen sluit het boek af. Zo wordt er voor differentiaalvergelijkingen die de mechanica en hemelmechanica beheersen, verwezen naar het werk van Forest Ray Moulton « An Introduction to Celestial Mechanics » (second edition -1914-, heruitgegeven door Dover -1970-). Voor toekomstige astronomen en astrofysici is voornoemd ongetwijfeld een must.
- een appreciatie van Morris Tenenbaum en Harry Pollard's « Ordinary Differential Equations » :
In een Voorwoord bestemd voor de docent schreven de auteurs:
...In writing this book, it has been our aim to make it readable for the student, to include topics of increasing importance (such as Laplace transforms, numerical analysis, the perturbation theory) and to avoid the errors traditionally transmitted in an elementary text. In the last connection, we have abandoned the use of the terminology general solution of a differential equation unless the solution is in fact general, i.e., unless the solution actually contains every solution of the differential equation. We have also avoided the term singular solution. We have exercised great care in defining function, differentials and solutions; in particular we have tried to make it clear that functions have domains.
On the other hand, this accuracy has been secondary to our main purpose: to teach the student how to use differential equations. We hope and believe that we have not overlooked any of the major applications which can be made comprehensible at this elementary level. You will find in this text an extensive list of worked examples and homework problems with answers....
In een Voorwoord specifiek bestemd voor de student merkten de auteurs op:
....This book has been written primarily for you, the student. We have tried to make it easy to read and easy to follow. We do not wish to imply, however, that you will be able to read this text as if it were a novel. If you wish to derive any benefit from it, you must study each page slowly and carefully. You must have pencil and plenty of paper beside you so that you yourself can reproduce each step and equation in an argument. When we say vrify a statement, make a substitution, add two equations, multiply two factors, etc., you yourself must actually perform these operations. If you carry out the explicit and detailed instructions we have given you, we can almost guarantee that you will, with relative ease, reach the conclusion.
One final suggestion - as you come across formulas; record them and their equation numbers on a separate sheet of paper for easy reference. You may also find it advantageous to do the same for Definitions and Theorems..
§ 3.10 De Syllabi van Murray Spiegel (fysici en ingenieurs) (II)
(Hoofdstuk 3 "Algemene Wiskunde voor bachelors")
§ 3.10 De Syllabi van Murray Spiegel (voor fysici en ingenieurs) (II)
Zoals in voorgaand cursiefje werd opgemerkt publiceerde Murray Spiegel zijn fameuze « Applied Differential Equations » niet bij Schaum en moest deze uitgever wel uit kijken naar een andere auteur: het werd « Differential Equations » van Richard Bronson.
In beide syllabi neemt het computationele (en dus het numerieke) luik een belangrijke plaats. Een inleidende monografie in de numerieke analyse was dus erg wenselijk. Het werd « Calculus of Finite Differences and Difference equations » van Murray Spiegel.
Daar vanaf de jaren zeventig ook partiële differentiaalvergelijkingen en hun toepassingen meer en meer aan de orde kwamen, moest ook uitgekeken naar een monografie die dit onderwerp behandelde en wel derwijze dat deze moeilijke materie ook voor bachelors toegankelijk werd.
Een dergelijke monografie « Partial Differential Equations » werd geschreven door Paul Duchateau en David Zachman.
In dit cursiefje worden deze monografieën in gestelde orde besproken.
IV- Richard Bronson's « Differential Equations -third edition- »
In vervanging van Murray Spiegel's « Applied Differential Equations », kan bij Schaum's outlines Richard Bronson's « Differential Equations » verkregen worden. Een eerste editie van dit werk verscheen in 1973, een tweede in 1994, een derde in 2006.
Een dergelijke vervanging is door het gebruik van de PC wel aan te raden.Ook werden er, in vergelijking met Spiegel's « Applied Differential Equations » enkele nieuwe en belangrijke onderwerpen aangesneden.
Een Richard Bronson schreef in het Voorwoord:
...The emergence of low-cost high-speed computers has spawned new techniques for solving differential equations, which allows problem solvers to model and solve complex problems based on systems of differential equations. As with the two previous editions, this book outlines both the classical theory of differential equations and a myriad of solution techniques, including matrices, series methods, Laplace transforms and several numerical methods. We have added a chapter on modeling and touch upon some qualitative methods that can be used when analytical solutions are difficult to obtain. A chapter on classical differential equations (e.g. the equations of Hermite, Legendre etc.) has been added to give the reader exposure to this rich historical area of mathematics.
This edition also features a chapter on difference equations and parallels this with differential equations. Furthermore, we give the reader an introduction to partial differential equations and the solution techniques of basic integration and separation of variables.
With regard to both solved and supplementary problems, we have added such topics as integral equations of convolution type, Fibonacci numbers, harmonic functions, the heat equation and the wave equation. We have also alluded to both orthogonality and weight functions with respect to classical diffrerential equations and their polynomial solutions...
De precieze inhoud van Richard Bronson's monografie is als volgt:
§1 matrices and vectors §2 matrix addition §3 scalar and matrix multiplication §4 powers of a square matrix §5 differentiation and integration of matrices §6 the characteristic equation
Chapter 16 « The matrix exponential »
§1 definition §2 computation of the matrix exponential
Chapter 17 « Reduction of Linear Differential Equations to a System of First-Order Equations »
§1 an example §2 reduction of an nth order equation §3 reduction of a system
Chapter 18 « Graphical and Numerical Methods for Solving First-Order Differential Equations »
Chapter 23 « Convolutions and the Unit Step Function »
§1 convolutions §2 unit step function §3 translations
Chapter 24 « Solutions of Linear Differential Equations with Constant Coefficients by Laplace Transforms »
§1 Laplace transforms of derivatives §2 solutions of differential equations
Chapter 25 « Solutions of Linear systems by Laplace Transforms »
§1 the method
Chapter 26 « Solutions of Linear Differential Equations with Constant Coefficients by Matrix Methods »
§1 solution of the initial-value problem §2 solution with no initial conditions
Chapter 27 « Power Series Solutions of Linear Differential Equations with Variable Coefficients »
§1 second order equations §2 analytic functions and ordinary points §3 solutions around the origin of homogeneous equations §4 solutions around the origin of non homogeneous equations §5 initial-value problems §6 solutions around other points
Chapter 28 « Series Solutions Near a Regular Singular Point »
§1 regular singular points §2 method of Frobenius §3 general solution
Chapter 29 « Some classical Different Equations »
§1 classical differential equations §2 polynomial solutions and associated concepts
Chapter 30 « Gamma and Bessel Functions »
§1 gamma function §2 Bessel functions §3 algebraic operations on infinite series
Chapter 31 « An Introduction to Partial Differential Equations »
§1 introductory concepts §2 solutions and solution techniques
§1 standard form §2 solutions §3 eigenvalue problems §4 Sturm-Liouville problems §5 properties of Sturm-Liouville problems
Chapter 33 « Eigenfunction Expansions »
§1 piecewise smooth functions » §2 Fourier sine series §3 Fourier cosine series
Chapter 34 « An Introduction to Difference Equations »
§1 introduction §2 classifications §3 solutions
- Appendix A: Laplace Transforms (97 transforms)
- Appendix B: Some comments about Technology (Introductory remarks ; The calculator TI-89 : The software MATHEMATICA)
- Answers to Supplementary Problems
- een bespreking van Bronson's « Differential Equations »
Het numerieke en computationele luik nemen in Bronson's « Differential Equations » een belangrijke plaats in. Kenschetsend voor Bronson's monografie,is ook het aanboren van nieuwe onderwerpen als Laplace transformaties, partiële differentiaalvergelijkingen en differentie-vergelijkingen.
(wordt voortgezet)
V- Murray Spiegel's « Calculus of Finite Differences and Difference Equations »
In het Voorwoord werd de noodzaak van de monografie als volgt verantwoord:
...In recent years there has been an increasing interest in the calculus of finite differences and difference equations. There are several reasons for this. First, the advent of high speed computers has led to a need for fundamental knowledge of this subject. Second, there are numerous applications of the subject to fields ranging from engineering, physics and chemistry to actuarial science, economics, psychology, biology, probability and statistics. Third, the mathematical theory is of interest in itself especially in view of the remarkable analogy of the theory to that of differential and integral calculus and differential equations...
Verder werd het doelpubliek nader gepreciseerd:
...The book is designed to be used either as a textbook for a formal course in the calculus of finite differences and difference equations or as a comprehensive supplement to all current standard texts. It should also be of considerable value to those taking courses in which difference methods are employed or to those interested in the field for self-study...
Over de structuur en de inhoud werden in het Voorwoord volgende details verstrekt:
...Each chapter begins with a clear statement of pertinent definitions, principles and theorems together with illustrative and other descriptive material. The solved problems serve to illustrate and amplify the theory, bring into sharp focus those fine oints without the study continually feels himself on unsafe ground, and provide the repetition of basic principles so vital to effective learning. Numerous proofs of theorems and derivations of formulas are included among the solved problems. The large number of supplementary problems with answers serves as a complete review of the material of each chapter.
Topics covered include the difference calculus, the sum calculus and difference equations (analogous to differential calculus, integral calculus and differential equations respectively) together with many courses.
Considerably more material has been included here than can be covered in most first courses. This has been done to make the book more flexible, to provide a more useful book of reference, and to stimulate further interest in the topics....
De precieze inhoud was als volgt:
Chapter 1 « The Difference Calculus »
§1 operators §2 some definitions involving operators §3 algebra of operators §4 the difference operator §5 the translation or shifting operator §6 the derivative operator §7 the differential operator §8 relationship between difference, derivative and differential operators §9 general rules of differentiation §10 derivatives of special functions §11 general rules of the difference calculus §12 factorial functions §13 factorial polynomials §14 Stirling numbers §15 generalized factorial functions §16 differences of special functions §17 Taylor series §18 Taylor series in operator form §19 the Gregory-Newton formula §20 Leibnizs rule §21 other differential operators
Chapter 2 « Applications of the Difference Calculus »
§1 subscript notation §2 difference tables §3 differences of polynomials §4 Gregory-Newton formula in subscript notation §5 general term of a sequence or series §6 interpolation and extrapolation §7 central difference tables §8 generalized interpolation formulas §9 zig-zag paths and lozenges diagrams §10 Lagranges interpolation formula §11 tables with missing entries §12 divided differences §13 Newtons divided difference interpolation formula §14 inverse interpolation §15 approximate differentiation
Chapter 3 « The Sum Calculus »
§1 the integral operator §2 general rules of integration §3 integrals of special functions §4 definite integrals §5 fundamental theorem of integral calculus §6 some important properties of definite integrals §7 some important theorems of integral calculus §8 the sum operator §9 general rules of summation §10 summation of special functions §11 definite sums and the fundamental theorem of sum calculus §12 differentiation and integration of sums §13 theorems on summation using the subscript notation §14 Abels transformation §15 operator methods for summation §16 summation of series §17 summation of series §18 the gamma function §19 Bernoulli numbers and polynomials §20 important properties of Bernoulli numbers and polynomials §21 Euler numbers and polynomials §22 important properties of Euler numbers and polynomials
Chapter 4 « Applications of the Sum Calculus »
§1 some special methods for exact summation of series §2 series of constants §3 power series §4 approximate integration §5 error terms in approximate integration formulas §6 Gregorys formula for approximate integration §7 the Euler-Maclaurin formula §8 error term in Euler-Maclaurin formula §9 Stirlings formula for n!
Chapter 5 « Difference Equations »
§1 differential equations §2 definition of a difference equation §3 solution, general solution and particular solution of a difference equation §4 differential equations as limits of difference equations §5 use of the subscript notation §6 linear difference equations §7 homogeneous linear difference equations §8 homogeneous linear difference equations with constant coefficients §9 linearly independent solutions §10 solution of the non-homogeneous or complete equation §11 methods of finding particular solutions §12 method of undetermined coefficients §13 special operator methods §14 method of variation of parameters §15 method of reduction of order §16 method of generating functions §17 linear difference equations with variable coefficients §18 Sturm-Liouville differential equations §19 nonlinear difference equations §20 simultaneous difference equations §21 mixed difference equations §22 partial difference equations
Chapter 6 « Applications of Difference Equations »
§1 formulation of problems involving difference equations §2 applications to vibrating systems §3 applications to electrical networks §4 applications to beams §5 applications to collisions §6 applications to probability §7 the Fibonacci numbers §8 miscellaneous applications
Appendix A: Stirling numbers of the first kind snk
Appendix B: Stirling numbers of the second kind Snk
Appendix C: Bernoulli numbers
Appendix D: Bernoulli polynomials
Appendix E: Euler numbers
Appendix F: Euler polynomials
Appendix G: Fibonacci numbers
- een bespreking van Murray Spiegel's « Calculus of Finite Differences and Difference Equations »
(wordt voortgezet)
VI- Duchateau en Zachman's « Partial Differential Equations »
Ziehier vooreerst de gedetailleerde van DuChateau en Zachman's syllabus:
Chapter 1 « Introduction »
§1 Notation and terminology §2 Vector calculus and integral identities §3 Auxiliary conditions well-posed problems
Chapter 2 « Classification and Characteristics »
§1 Types of second order equations §2 Characteristics §3 Canonical forms §4 Dimensional analysis
Chapter 3 « Qualitative Behaviour of Solutions to Elliptic Equations »
Chapter 10 « Difference Methods for Hyperbolic Equations »
§1 One-dimensional wave equation §2 Numerical method of characteristics for a second-order PDE §3 First-order equations §4 Numerical method of characteristics for first-order systems
Chapter 11 « Difference Methods for Elliptic Equations »
§1 Linear algebraic equations §2 Direct solution of linear equations §3 Iterative solution of linear equations §4 Convergence of point iterative methods §5 Convergence rates
Chapter 12 « Variational Formulation of Boundary Value Problems »
§1 Introduction §2 The function space L² (Ω) §3 The calculus of variations §4 Variational principles for eigenvalues and eigenfunctions §5 Weak solutions of boundary value problems
Chapter 13 « Variational Approximation Methods »
§1 The Rayleigh-Ritz procedure §2 The Galerkin procedure
Chapter 14 « The Finite Element Method: An Introduction »
§1 Finite element spaces in one dimension §2 Finite element spaces in the plane §3 The finite element method
§ 3.9 De Syllabi van Murray Spiegel (fysici en ingenieurs) (I)
(Hoofdstuk 3 "Algemene Wiskunde voor bachelors")
§ 3.9 De Syllabi van Murray Spiegel (fysici en ingenieurs) (I)
Aan de Gentse Alma Mater kregen de toekomstige wiskundigen, fysici en ingenieurs Analyse gedoceerd van Fernand Backes. Nu nog krijgen vele oud-studenten de kriebels als de naam Backes valt. De cursus gedoceerd door Backes was inderdaad heel wat zwaarder en meer diepgaand dan de cursus van Grosjean (zie een voorgaand cursiefje).
In die tijd moest men voor een eventuele inschrijving tot een (wettelijke) opleiding tot burgerlijk ingenieur eerst slagen in een wiskundig toelatingsexamen. De leerstof, die voor dit examen moest gekend zijn omvatte, zoals voor de KMS afdeling Pol, hoofdstukken uit de Analyse (continuïteit, limieten, afgeleiden, integralen en toepassingen van integralen), de Analytische Meetkunde (kegelsneden, bundels van kegelsneden, canonieke vergelijkingen en analytische ruimtemeetkunde) en de Goniometrie. Verder behoorde insgelijks tot de te kennen leerstof bijzondere hoofdstukken uit de klassieke Algebra (matrixalgebra, volledige inductie, lineaire stelsels, rijen en reeksen, complexe getallen) en Meetkunde (het deel dat men complement, vernieuwde of nog projectieve meetkunde noemt (1) . In 2000 werd door Minister Marleen Vanderpoorten dit toelatingsexamen afgeschaft (2) terwijl de toegang tot de KMS gebonden bleef aan een dergelijk examen.
Fernand Backes (3) was een bekende naam in de wiskundige wereld en zijn specialisatievak was eigenlijk Differentiaalmeetkunde. Hij was geboren in Vilvoorde als zoon van een onderluitenant op 24 december 1897. Door een overplaatsing van zijn vader naar Ath, zou hij zowel zijn primair als het grootste gedeelte van het secundair onderwijs in het Frans volgen.
Even voor 1914 werd zijn vader overgeplaatst naar Gent. Hij zal zijn humaniorastudies dan ook in Gent afronden en een tweede prijs wiskunde behalen op het Concours Général de lEnseignement moyen, wat zijn wiskundige begaafdheid aantoonde.
Op 22 juli 1922 promoveert hij aan de Universiteit Gent tot doctor in de wis- en natuurkundige wetenschappen. Laureaat van een Concours des Bourses de Voyage, verblijft hij vervolgens gedurende het academiejaar 1922-1923 te Parijs, waar hij aan de Sorbonne en aan het Collège de France kennis maakt met de bekende wiskundigen: Emile Picard, Elie Cartan, Claude Guichard, Gaston Koenigs, Emile Borel, Jules Drach, Jacques Hadamard en Henri Lebesgue.
Bij zijn terugkeer in 1923 wordt hij tot repetitor benoemd, een functie, die hij zal waarnemen tot in 1946. Hij trad in die periode vele malen op als lector voor prof. Dejans.
Bij de vernederlandsing van de Gentse universiteit in 1932, zal Backes, desondanks zijn studies in het Frans, opteren voor een Nederlands onderricht en eindelijk op 1 october 1946 benoemd worden tot docent Hogere Analyse in de licentie wiskunde.
Vanaf 1950 zal hij uiteindelijk ook benoemd worden tot gewoon hoogleraar met als leeropdracht « Differentiaal- en Integraalrekening », ook nog « Infinitesimale Analyse » genoemd, in de kandidaturen wis- en natuurkunde en ingenieurswetenschappen. (gemeenschappelijke cursus).
In 1952 zou hij ook nog titularis van de cursus « Differentiaalmeetkunde » (licentie wiskunde) worden. Op emeritaat gesteld in 1967, overleed hij te Gent op 9 augustus 1985.
Grosjean en Backes gaven beiden college in het Rozier. Het was dus mogelijk om even bij de ene of bij de andere, college te volgen. Uit pure nieuwsgierigheid ben ik af en toe eens in het auditorium van Backes binnengewipt om als toerist een les te volgen. Ik herinner mij nog dat de studenten mij enigszins verwonderd bekeken maar verder was er geen reactie.
Of er in die tijd al een officiële syllabus voorhanden was, weet ik niet meer (4) . Wel was mij duidelijk dat de lessen van een veel hoger niveau waren omdat ze al met al ook bestemd was voor wiskundigen. De leerstof, die door prof. Backes behandeld werd, stemde vermoedelijk in grote lijnen overeen met wat aan andere universiteiten voor eenzelfde doelpubliek: mathematici, fysici en ingenieurs gedoceerd werd. Maar de globale inhoud van de gedoceerde cursus ontging mij op dat ogenblik natuurlijk nog volkomen. Dat het echter ging om een meer diepgaande cursus Analyse dan wat wij bij Grosjean te verorberen hadden gekregen was wel zeker.
Wat een dergelijke cursus Infinitesimale Analyse voor fysici en ingenieurs zo ongeveer inhield kwam ik maar te weten in 1969. Toen verscheen immers bij Prisma Technica, onder de titel « Infinitesimaalrekening », het collegedictaat van F. van der Blij en J. van Tiel van de Universiteit van Utrecht.
In het Voorwoord van het boek verklaarden de auteurs:
Het voor u liggend boek is ontstaan uit een college dat de auteurs al enige jaren aan de Rijksuniversiteit Utrecht geven en dat bestemd is voor candidandi in de wis- en natuurkunde; de dientengevolge aanwezige structuur van een collegedictaat (met alle voor- en nadelen van dien) is duidelijk herkenbaar. De wiskunde HBS-B of gymnasium β wordt bekend verondersteld. Zowel wat betreft de keuze van de onderwerpen als de presentatie hiervan hebben de auteurs zich laten leiden door de wens wiskunde te doceren die in de eerste plaats bruikbaar is voor fysici, en die bovendien aanvaardbaar is voor mathematici. De gekozen onderwerpen behoren alle tot dat gedeelte van de wiskunde dat men analyse pleegt te noemen; van de in andere colleges behandelde en voor fysici belangrijke onderwerpen noemen we waarschijnlijkheidsrekening, lineaire algebra en groepentheorie.
Van de klassieke differentiaal- en integraalrekening vindt men in dit boek aanzienlijk minder dan gebruikelijk is in dit soort werken; getracht is slechts voor fysici relevante zaken ter sprake te brengen. Zo worden de reeksen de reeksen zeer summier behandeld, en wel in het kader van de complexe functietheorie; aan de orde komen vrijwel uitsluitend macht- en Fourier- reeksen. De meer verfijnde stellingen betreffende differentieerbare functies (middelwaarde- stelling, stelling van lHôpital en dito) worden niet behandeld. Voor het bepalen van primitieven (onbepaalde integralen) worden alleen enkele eenvoudige methoden genoemd; in de praktijk zal men, waar het om het berekenen van integralen gaat, al snel zijn toevlucht zoeken bij tabellenboeken (voor het opzoeken van primitieven) of de computer (voor het bepalen van een goede benadering).
Van de hier behandelde klassieke onderwerpen noemen we verder nog vectoranalyse, complexe functietheorie (speciaal met het oog op conforme afbeeldingen en residuenrekening) en gewone differentiaal vergelijkingen; van de laatste worden enkele vergelijkingen van de tweede orde wat uitvoeriger behandeld in verband met hun gebruik bij het oplossen van de potentiaal- en de golfvergelijking.
Zoals uit de inhoudstafel bleek (5) , was er heel wat materie bij, waarvan ik nog geen flauw benul had maar ik had wel door dat alles draaide om differentiaalvergelijkingen en speciale functies. De theorie was met opzet zeer kort, maar toch correct en volledig gehouden, althans volgens de auteurs.
Nieuw voor mij was wel dat na ieder hoofdstukje, referenties werden opgegeven. Gedurende enkele weken heb ik in dit boek af en toe zo maar wat zitten grasduinen, want de aard van het boek (in feite een syllabus) leende zich, mede door de stijl van de auteurs, moeilijk voor zelfstudie. Zo was het veelal nodig, een zin soms driemaal te lezen om de bewoordingen precies en exact te begrijpen.
Het boek was naar mijn gevoelen een soort condensaat van een of ander handboek of meerdere handboeken. Nochtans omvatte het op zichzelf al 430 paginas. Ook de achtergrond van dit alles was voor mij erg duister. Kortom ik het boek geraakte in de vergeethoek. Maar toch niet helemaal zoals de lezer onmiddellijk zal merken.
* * *
Begin de jaren zeventig had ik nu mijn doctorale studie op de VUB aangevat en werd ik voor het eerst echt geconfronteerd met het opstellen en oplossen van differentiaalvergelijkingen. Ik kocht mij toen in de Librairie des Sciences een exemplaar van « Equations différentielles », de Franstalige versie van « Differential equations » van Frank Ayres . Ik had in die tijd nog een voorkeur voor het Frans omdat de Franse wiskundige terminologie mij beter lag.
Bij het oplossen van mijn differentiaalvergelijking stootte ik nu op een probleem en ik vroeg mij af of er geen andere oplossingsmethoden bestonden. En zo kwam ik terecht bij een collega, Pierre Van den Winkel, die zich op dat ogenblik inliet met elektrodes en elektrochemie. Die stelde mij voor Laplace- transformatie als oplossingsmethode te gebruiken.
Laplace- transformatie?? Daar had ik nog nooit van gehoord: want dit onderwerp kwam helemaal niet ter sprake « Equations différentielles » van Ayres.. Pierre raadde mij nu het boek « Laplace Transforms » van Murray Spiegel aan, een boek uit dezelfde Schaum- collectie. Terug dus naar de Librairie des Sciences, waar -wonder boven wonder- het boek voorradig was en ik voor amper 278 BF deze monografie kon kopen. Voor mij een uitstekende zaak want deze kleine investering bracht de bal definitief aan het rollen.
Over « Differential Equations en « Laplace Transforms » zal ik het later nog uitgebreid hebben, wat hier nu belangrijk is, was gewoon de laatste pagina én de auteur van het boek. Voornoemde pagina gaf een volledige lijst van de toen al beschikbare Schaums Outlines.
Het was via deze lijst, die niet voorkwam in de Franse uitgaven, dat ik « Calculus » van Frank Ayres en « Analytical Geometry » van Joseph Kindle ontdekte en zo op het spoor kwam van de bronreferenties van Grosjean. En wat de auteur Murray Spiegel (6) betreft, de auteur van « Laplace Transforms » die bleek verbonden te zijn aan het Rensselaer Polytechnic Institut (7) , een technologische universiteit, en hij moest dus wel van wanten weten.
De klare stijl gebruikt door Murray Spiegel, beviel mij wel en achtereenvolgens kocht ik mij eerst de Franse Schaum versies « Analyse vectorielle », « Mécanique Générale ».. Wat later ging ik echter definitief over tot de oorspronkelijke Engelse versies met o.a. « Statistics », « Complex variables » en vooral « Advanced Calculus », allemaal monografieën van dezelfde auteur.
De reden van deze overgang was dat de kwaliteit van de oorspronkelijke Engelse versies beduidend hoger lag dan van de Franse versies. Maar misschien was het wel de layout van de voorkaft die het bij mij deed: iedere syllabus begon met een plechtstatig "Theory and Problems of.." en de voorkaft werd in een sobere uniforme kleur gehouden, meestal beige soms donkergroen..
Met de opkomst van de (grafische) rekenmachine en de ordinator zal Schaum vele van zijn syllabi op didactisch vlak moeten aanpassen aan de nieuwe gecreëerde situatie (zie cursiefje over boekencollecties en uitgevers (4)). Met « Advanced Calculus » van Murray Spiegel was dit echter -zoals men verder zal zien- niet het geval. Alles bleef gewoon bij het oude d.i. het klassieke..
De voorkaft van Spiegels « Advanced Calculus -first edition- » fungeert vanzelfsprekend als ikoon van dit cursiefje. Het was immers dit boek mij dat mij de toegangssleutel gaf tot de "Hogere" Analyse d.i. de Calculus voor fysici en ingenieurs. Het was mijn eerste kennismaking met deze wonderlijke en fascinerende wereld, die in de Angelsaksische landen Advanced Calculus wordt genoemd.
Maar vooreerst wat werd (wordt) er nu precies met « Advanced Calculus » bedoeld? In de Inleiding van zijn boek schreef Murray Spiegel in 1961:
The subject commonly called « Advanced Calculus » means different things to different people. To some it essentially represents elementary calculus from an advanced viewpoint. To others it represents a variety of special advanced topics which are considered important but which cannot be covered in an elementary course.
In this book an effort has been made to adopt a reasonable compromise between these extreme approaches which it is believed, will serve a variety of individuals. The early chapters of the book serve in general to review and extend fundamental concepts already presented in elementary calculus. This should be valuable to those who have forgotten some of the calculus studied previously and who need a bit of refreshing. It may also serve to provide a common background for students who have been given different types of courses in elementary calculus. Later chapters serve to present special advanced topics which are fundamental to the scientists, engineer or mathematician if he is to become proficient in his intended field.
This book has been designed for use either as a supplement to all current standard textbooks or as a formal course in advanced calculus. It should be also prove useful to students taking courses in physics, engineering or any of the numerous other fields in which advanced mathematical methods are employed.
Topics covered include the differential and integral calculus of functions of one or more variables and their applications. Vector methods, which lend themselves so readily to concise notation and to geometric and physical interpretations, are introduced early and used whenever they can contribute to motivation and understanding.
Special topics include line and surface integrals and integral theorems, infinite series, improper integrals, gamma and beta functions, and Fourier series. Added features are the chapters on Fourier integrals, elliptic integrals and functions of a complex variable which should prove extremely useful in the study of advanced engineering, physics and mathematics.... This book has been designed for use either as a supplement to all current standard textbooks or as a textbook for a formal course in advanced calculus. It should also prove useful to students taking courses in physics, engineering or any of the numerous other fields in which advanced mathematical methods are employed...
« Advanced Calculus » was en is in feite een verdere uitbreiding of verdieping van de leergangen « Calculus I » of "Elementary Calculus" en « Calculus II » of "Intermediate" Calculus », waarbij ook andere onderwerpen, die van belang zijn voor de ingenieur, aan bod komen. Het is een leergang specifiek bestemd voor fysici en ingenieurs en eventueel zou men deze cursus inderdaad ook als « Hogere Analyse » of « Hogere Calculus » kunnen betitelen.
« Ordinary Calculus » of Gewone Calculus komt dan overeen met Calculus I en II en is een cursus bestemd voor wetenschappers die een minder diepgaande leergang behoeven, zoals bvb chemici en biologen. Veelal wordt deze laatste leergang in de USA als « Elementary Calculus » aangegeven.
Persoonlijk verkies ik de term « Ordinary Calculus » (Gewone Analyse of Calculus). De term elementair lijkt mij immers wegens de vele betekenissen, die dit woord kan hebben in het Nederlands niet erg geschikt.
Het is evident dat, om didactische redenen een leergang « Hogere Calculus » normaliter ook gedeelten zal hernemen die tot de Gewone Calculus behoren en dit is o.m. het geval met de syllabus van Murray Spiegel. De eerste hoofdstukken van Spiegel's boek behoren inderdaad tot de « Gewone Calculus » terwijl de laatste ofwel bekende onderwerpen verder uitdiepen of totaal nieuwe onderwerpen aansnijden:
Chapter1 « Numbers » : Sets ; Real numbers ; Decimal representation of real numbers ; Operations with real numbers ; Inequalities ; Absolute value of real numbers ; Exponents and roots ; Logarithms ; Axiomatic foundations of the real number system ; Point sets, intervals ; Countability ; Neighbourhoods ; Limit points ; Bounds ; Bolzano-Weierstrass theorem : Algebraic and transcendental numbers ; The complex number system ; Polar form of complex numbers ; Mathematical induction
Chapter 2 « Functions, Limits, and Continuity » : Functions ; Graph of a function ; Bounded functions ; Monotonic functions ; Inverse functions ; Principal values ; Maxima and minima ; Types of functions ; Special Transcendental functions ; Limits of functions ; Right- and left hand limits ; Theorems on limits ; Infinity ; Special limits ; Continuity ; Right and left hand continuity in an interval ; Theorems on continuity ; Sectional continuity ; Uniform continuity
Chapter 3 « Sequences » : definition of a sequence ; Limit of a sequence ; Theorems on limits of sequences ; Infinity ; Bounded, monotonic sequences ; Least upper bound and greatest lower bound of a sequence ; Limit superior, limit inferior ; Nested intervals ; Cauchys convergence criterion ; Infinite series ;
Chapter 4 « Derivatives » : The definition of a derivative ; Right and left hand derivatives ; Differentiability in an interval ; Selectional differentiability ; Graphical interpretation of the derivative ; Differentials ; Rules for differentiation ; Derivatives of special functions ; Higher order derivatives ; mean value theorems ; Rolles theorem ; the theorem of the mean ; Cauchys generalized theorem of the mean ; Taylors theorem of the mean ; Special expansions ; LHopitals rules ; Applications
Chapter 5 « Integrals » : Introduction of the definite integral ; Measure zero ; Properties of definite integrals ; Mean value theorems for integrals ; Indefinite integrals ; The fundamental theorem of integral calculus ; Definite integrals with variable limits of integration ; Change of variable of integration ; Integrals of special functions ; Special methods of integration ; Improper integrals ; Numerical methods for evaluating definite integrals ; Applications
Chapter 6 « Partial Derivatives » : Functions of two or more variables ; Dependent and independent variables ; Three dimensional rectangular coordinate systems ; neighbourhoods ; Regions ; Limits ; Iterated limits ; Continuity ; Uniform continuity ; Partial derivatives ; Higher order partial derivatives ; Differentials ; Theorems on differentials ; Differentiation of composite functions ; Eulers theorem on homogeneous functions ; Implicit functions ; Jacobians ; Partial derivatives using Jacobians ; Theorems on Jacobians ; Transformations ; Curvilinear coordinates ; Mean value theorems
Chapter 7 « Vectors » : Vectors and scalars ; Vector algebra ; Laws of vector algebra ; Rectangular unit vectors ; Components of a vector ; Dot, scalar or inner product ; Cross or vector product ; Triple products ; Axiomatic approach to vector analysis ; Vector functions ; Limits, Continuity and derivatives of vector functions ; Geometric interpretation of a vector derivative ; Gradient, divergence and curl ; Formulas involving nabla ; Vector interpretation of Jacobians ; Orthogonal curvilinear coordinates ; Gradient, divergence, curl and laplacian in orthogonal curvilinear coordinates ; Special curvilinear coordinates
Chapter 8 « Applications of Partial Derivatives » : Applications to geometry ; Tangent plane to a surface ; Normal line to a curve ; Normal plane to a curve ; Envelopes ; Directional derivatives ; Differentiation under the integral sign ; Integration under the integral sign ; Maxima and minima ; Method of Lagrange multipliers for maxima and minima ; Applications to errors
Chapter 10 « Line Integrals, Surface Integrals, and Integral Theorems » : Line integrals ; Vector notation for line integrals ; Evaluation of line integrals ; Simple closed curves ; Simply and multiply connected regions ; Greens theorem in the plane ; Conditions for a line integral to be independent of the path ; Surface integrals ; The divergence theorem ; Stokes s theorem
Chapter 11 « Infinite Series » : Convergence and divergence of infinite series ; Fundamental facts concerning infinite series ; Special series ; Geometric series ; The p series ; Tests for convergence and divergence of series of constants ; Comparison test ; Quotient test ; Integral test ; Alternating series test ; Absolute and conditional convergence ; Ratio test ; The nth root test ; Raabes test ; Theorems on absolutely convergent series ; Infinite sequences and series of functions ; Uniform convergence ; Special tests for uniform convergence of series ; Weierstrass M test ; Dirichlets test ; Theorems on uniformly convergent series ; Power series ; Theorems on power series ; Operations with power series ; Expansion of functions in power series ; Some important power series ; Functions defined by series ; Bessel and hypergeometric functions ; Infinite series of complex terms ; Infinite series of functions of two (or more) variables ; double series ; infinite products ; Summability ; Asymptotic series
Chapter 12 « Improper Integrals » : Definition of improper integral ; Improper integral of the first kind ; Special improper integrals of the first kind ; Geometric or exponential integral ; The p integral of the first kind ; Convergence tests for improper integrals of the first kind ; Comparison test ; Quotient test ; Series test ; Absolute and conditional convergence ; Improper integrals of the second kind ; Cauchy principal value ; Special improper integrals of the second kind ; Convergence tests for improper integrals of the second kind ; Improper integrals of the third kind ; Improper integrals containing a parameter ; Uniform convergence ; Special tests for uniform convergence of integrals ; Weierstrass M test ; Dirichlets test ; Theorems on uniformly convergent integrals ; Evaluation of definite integrals ; Laplace transforms ; Improper multiple integrals
Chapter 13 « Gamma and Beta Functions » : The gamma function ; Table of values and graph of the gamma function ; Asymptotic formula for Γ(n) ; Miscellaneous results involving the gamma function ; The beta function ; Dirichlet integrals
Chapter 14 « Fourier Series » : Periodic functions ; Fourier series ; Dirichlet conditions ; Orthogonality conditions for the sine and cosine functions ; Dirichlet conditions ; Odd and even functions ; Half range Fourier sine or cosine series ; Parsevals identity ; Differentiation and integration of Fourier series ; Complex notation for Fourier series ; Boundary-value problems ; Orthogonal functions
Chapter 15 « Fourier Integrals » : The Fourier integral ; Equivalent forms of Fouriers integral theorem ; Fourier transforms ; Parsevals identities for Fourier integrals ; The convolution theorem
Chapter 16 « Elliptic integrals » : The incomplete elliptic integral of the first kind ; The incomplete elliptic integral of the second kind ; The incomplete elliptic integral of the third kind ; Jacobis forms for the elliptic integrals ; Integrals reducible to elliptic type ; Jacobis elliptic functions ; Landens tranformation
Chapter 17 « Functions of a Complex Variable » : Functions ; Limits and continuity ; Derivatives ; Cauchy-Riemann equations ; Integrals ; Cauchys theorem ; Cauchys integral formulas ; Taylors series ; Singular points ; Poles ; Laurents series ; Residues ; Residue theorem ; Evaluation of definite integrals
- een korte bespreking van « Advanced Calculus -first edition- »
Merkwaardig genoeg werd in deze syllabus, die een voorsmaakje gaf van wat Hogere Analyse of Calculus zoal inhoudt, geen gewag gemaakt van "Operationele Calculus" (Laplace transformaties) en van "Waarschijnlijkheidsanalyse en Mathematische Statistiek", twee onderwerpen, die onmisbaar zijn voor elke ingenieur of fysicus. "Matrix-calculus" of beter "Tensor-calculus", de sleutel tot de theoretische natuurkunde, werd al evenmin behandeld.
Voornoemde onderwerpen komen daarentegen wel aan de beurt in Piskounov's « Calcul Différentiel et Intégral », HET basisleerboek voor de "Hogere Analyse" voor fysici en ingenieurs. Wel moet gezegd, dat deze onderwerpen al evenmin in de eerste edities van Piskounov's meesterwerk voorkwamen (zie volgend cursiefje).
Daarentegen komen de klassieke onderwerpen zoals vectoranalyse, lijn- en oppervlakte integralen, oneindige reeksen, oneigenlijke integralen, gamma en beta functies, Fourier- reeksen, Fourier- integralen, elliptische integralen en functies van een complexe veranderlijke aan bod. Ook deze onderwerpen zijn immers onmisbaar voor fysici en ingenieurs.
Ieder hoofdstuk begint met een aantal definities, beginselen en stellingen, die waar nodig geïllustreerd worden met prachtige meetkundige figuren en tekeningen. Deze figuren en tekeningen zijn uiterst belangrijk voor het begrijpen van de leerstof. Dan volgt, precies zoals ook bij Frank Ayres « Calculus » het geval was, een reeks Solved Problems en Supplementary Problems.
De Opgeloste Vraagstukken (925 problemen!) maken duidelijk hoe de theorie kan toegepast worden op allerlei praktische problemen en vormen ook op zichzelf een uitbreiding van de theorie. Van de Supplementaire Vraagstukken wordt ook steeds het antwoord verstrekt. Op die manier kan de student gemakkelijk zijn eigen werk en berekeningen controleren.
Een tweede en derde editie van Spiegels « Advanced Calculus », verscheen in 2003 respectievelijk 2010. Een bewijs dat deze syllabus nog niets van zijn populariteit heeft ingeboet. In het Voorwoord van de tweede editie schreef Robert Wrede (8) , de huidige auteur van de syllabus:
Advanced Calculus is not a single theory. However, the various sub-theories, including vector analysis, infinite series and special functions, have in common a dependency on the fundamental notions of the calculus. An important objective of this second edition has been to modernize terminology and concepts, so that the interrelationships become clearer. For example, in keeping with present usage functions of a real variable are automatically single valued; differentials are defined as linear functions, an de the universal character of vector notation and theory are given greater emphasis. Further explanations have been included and, on occasion, the appropriate terminology to support them.
The order of chapters is modestly rearranged to provide what may be a more logical structure
En in het Voorwoord van de derde editie preciseerde hij:
The many problems and solutions provided by the late Professor Spiegel remain invaluable to students as they seek to master the intricacies of the calculus and related fields of mathematics. These remain an integral part of this manuscript. In this third edition, clarifications have been provided. In addition, the continuation of the interrelationships and the significance of concepts, begun in the second edition, have been extended
De tweede en derde edities hebben inderdaad geen fundamentele wijzigingen ondergaan en eventuele aanpassingen beperken zich inderdaad tot wat verduidelijkingen en correcties. De gedetailleerde inhoudstafel toont dit duidelijk aan:
Chapter 1 Numbers : Sets ; Real numbers ; Decimal representation of real numbers ; Operations with real numbers ; Inequalities ; Absolute value of real numbers ; Exponents and roots ; Logarithms ; Axiomatic foundations of the real number system ; Point sets, intervals ; Countability ; Neighbourhoods ; Limit points ; Bounds ; Bolzano-Weierstrass theorem : Algebraic and transcendental numbers ; The complex number system ; Polar form of complex numbers ; Mathematical induction
Chapter 2 Sequences : definition of a sequence ; Limit of a sequence ; Theorems on limits of sequences ; Infinity ; Bounded, monotonic sequences ; Least upper bound and greatest lower bound of a sequence ; Limit superior, limit inferior ; Nested intervals ; Cauchys convergence criterion ; Infinite series ;
Chapter 3 Functions, Limits, and Continuity : Functions ; Graph of a function ; Bounded functions ; Monotonic functions ; Inverse functions, principal values ; Maxima and minima ; Types of functions ; Transcendental functions ; Limits of functions ; Right- and left hand limits ; Theorems on limits ; Infinity ; Special limits ; Continuity ; Right and left hand continuity in an interval ; Theorems on continuity ; Piecewise continuity ; Uniform continuity
Chapter 4 Derivatives : The concept and definition of a derivative ; Right and left hand derivatives ; Differentiability in an interval ; Piecewise differentiability ; Differentials ; The differentiation of composite functions ; Implicit differentiation ; Rules for differentiation ; Derivatives of elementary functions ; Higher order derivatives mean ; value theorems ; LHopitals rules ; Applications
Chapter 5 Integrals : Introduction of the definite integral ; Measure zero ; Properties of definite integrals ; Mean value theorems for integrals ; Connecting integral and differential calculus ; The fundamental theorem of the calculus ; Generalization of the limits of integration ; Change of variable of integration ; Integrals of elementary functions ; Special methods of integration ; Improper integrals ; Numerical methods for evaluating definite integrals ; Applications ; Arc length ; Area ; Volumes of revolution
Chapter 6 Partial Derivatives : Functions of two or more variables ; Neighbourhoods ; Regions ; Limits ; Iterated limits ; Continuity ; Uniform continuity ; Partial derivatives ; Higher order partial derivatives ; Differentials ; Theorems on differentials ; Differentiation of composite functions ; Eulers theorem on homogeneous functions ; Implicit functions ; Jacobians ; Partial derivatives using Jacobians ; Theorems on Jacobians ; Transformations ; Curvilinear coordinates ; Mean value theorems
Chapter 7 Vectors : Definition of Vectors ; Geometric properties of vectors ; Algebraic properties of vectors ; Linear independence and linear dependence of a set of vectors ; Unit vectors ; Rectangular (orthogonal) unit vectors ; Components of a vector ; Dot, scalar or inner product ; Cross or vector product ; Triple products ; Axiomatic approach to vector analysis ; Vector functions ; Limits ; Continuity and derivatives of vector functions ; Geometric interpretation of a vector derivative ; Gradient, divergence and curl ; Formulas involving nabla ; Vector interpretation of Jacobians and orthogonal curvilinear coordinates ; Gradient, divergence, curl and laplacian in orthogonal curvilinear coordinates ; Special curvilinear coordinates
Chapter 8 Applications of Partial Derivatives : Applications to geometry ; Directional derivatives ; Differentiation under the integral sign ; Integration under the integral sign ; Maxima and minima ; Method of Lagrange multipliers for maxima and minima ; Applications to errors
Chapter 9 Multiple Integrals : Double integrals ; Iterated integrals ; Triple integrals ; Transformations of multiple integrals ; The differential element of area in polar coordinates ; Differential elements of area in cylindrical and spherical coordinates
Chapter 10 Line Integrals, Surface Integrals, and Integral Theorems : Line integrals ; Evaluation of line integrals for plane curves ; Properties of line integrals expressed for plane curves ; Simple closed curves ; Simply and multiply connected regions ; Greens theorem in the plane ; Conditions for a line integral to be independent of the path ; Surface integrals ; The divergence theorem ; Stokes s theorem
Chapter 11 Infinite Series : Definition of infinite series and their convergence and divergence ; Fundamental facts concerning infinite series ; Special series ; Tests for convergence and divergence of series of constants ; Theorems on absolutely convergent series ; Infinite sequences and series of functions, uniform convergence ; Special tests for uniform convergence of series ; Theorems on uniformly convergent series ; Power series ; Theorems on power series ; Operations with power series ; Expansion of functions in power series ; Taylors theorem ; Some important power series ; Special topics ; Taylors theorem for two variables
Chapter 12 Improper Integrals : Definition of improper integral ; Improper integral of the first kind(unbounded intervals) ; Convergence or divergence of improper integrals of the first kind ; Special improper integrals of the first kind ; Improper integrals of the second kind ; Cauchy principal value ; Special improper integrals of the second kind ; Convergence tests for improper integrals of the second kind ; Improper integrals of the third kind ; Improper integrals containing a parameter ; Uniform convergence ; Special tests for uniform convergence of integrals ; Theorems on uniformly convergent integrals ; Evaluation of definite integrals ; Laplace transforms ; Linearity ; Convergence ; Application ; Improper multiple integrals
Chapter 13 Fourier Series : Periodic functions ; Fourier series ; Orthogonality conditions for the sine and cosine functions ; Dirichlet conditions ; Odd and even functions ; Half range Fourier sine or cosine series ; Parsevals identity ; Differentiation and integration of Fourier series ; Complex notation for Fourier series ; Boundary-value problems ; Orthogonal functions
Chapter 14 Fourier Integrals : The Fourier integral ; Equivalent forms of Fouriers integral theorem ; Fourier transforms
Chapter 15 Gamma and Beta Functions : The gamma function ; Table of values and graph of the gamma function ; The beta function ; Dirichlet integrals
Chapter 16 Functions of a Complex Variable : Functions ; Limits and continuity ; Derivatives ; Cauchy-Riemann equations ; Integrals ; Cauchys theorem ; Cauchys integral formulas ; Taylors series ; Singular points ; Poles ; Laurents series ; Branches and branch points ; Residues ; Residue theorem ; Evaluation of definite integrals
- een korte bespreking van « Advanced Calculus -third edition- »
Zoals Robert Wrede in zijn Voorwoord heeft aangegeven zijn er geen fundamentele wijzigingen t.o.v. de eerste editie. Op te merken valt echter dat de derde uitgave slechts 16 hoofdstukken telt tegenover de 17 van de eerste editie. Het hoofdstuk over de Elliptische Integralen (hoofdstuk 16) in de monografie van Spiegel werd door Wrede niet weerhouden. Voorts komt het hoofdstuk over de Gamma en Beta Functies bij Robert Wrede ná , bij Murray Spiegel vóór de Fourier- hoofdstukken, wat volgens Wrede een meer logische constructie is.
Ook in de derde editie komen de drie belangrijke onderwerpen als "Operationele Analyse" en "Waarschijnlijkheidsanalyse" en "Tensor calculus" niet voor.
De inhoud van de diverse hoofdstukken bleef praktisch ongewijzigd. Een uitzondering hierop is hoofdstuk 7 Vectors (vectoranalyse), waar Robert Wrede, als deskundige op dit gebied, toch enkele belangrijke wijzigingen heeft aangebracht en een axiomatische benadering voor de vectoranalyse heeft geïntroduceerd.
Qua omvang is er tussen de eerste en derde editie weinig verschil: 372 pagina's (384 met de index) voor de eerste en 435 pagina's (445 met de index) voor de derde uitgave. Dit kleine verschil in omvang is te wijten aan het aantal Solved Problems: 925 voor de eerste, 1370 voor de derde editie.
Nabeschouwing:
Voor mij was « Advanced Calculus » van Murray Spiegel de toegangssleutel tot de Hogere Analyse. In mijn doctorale periode heb ik er heel wat uit gehaald.. Deze syllabus was immers heel wat beter dan het collegedictaat van F. van der Blij en J. van Tiel van de Universiteit van Utrecht, dictaat, dat in 1969 bij Het Spectrum (Prisma-Technica) verschenen was. Laatstgenoemd dictaat was voor mij wel interessant als een soort woordenboek : ik leerde op die wijze de juiste Nederlandse termen..
Nog steeds ben ik er van overtuigd dat er geen betere inleiding tot de Hogere Analyse of Calculus bestaat dan Murray Spiegels monografie. Een negatief punt is echter dat de onderwerpen "Operationele Analyse", "Waarschijnlijkheidsanalyse" en "Tensoranalyse" niet behandeld worden. Ze komen -zoals men verder zal zien- aan bod in specifieke en meer uitgebreide syllabi. Naar mijn gevoelen ware een korte inleiding tot deze subgebieden in Murray Spiegel's « Advanced Calculus » wel nuttig geweest.
Dank zij deze syllabus wordt de toekomstige fysicus of ingenieur (maar ook iedere wetenschapper, die met de Hogere Analyse geconfronteerd wordt) ingeleid in de meeste subgebieden zoals vectoriële calculus, speciale functies, Fourier en zelfs de complexe analyse. Aan hem om later deze en de ontbrekende subgebieden nog wat verder uit te diepen. Dienaangaande bestaan er, eveneens van de hand van Murray Spiegel, enkele interessante monografieën.
De leergang "Analyse" van Frank Ayres, die in wezen bestemd was voor wetenschappers zoals chemici, biologen, geologen en... farmaceuten bestond uit 2 syllabi: "Calculus" en "Differential Equations" beide uitgegeven door Schaum. Bij Schaum zal men vergeefs zoeken naar een syllabus "Differential Equations" van Murray Spiegel.
Nog niet zolang geleden ontdekte ik echter dat er wel degelijk een dergelijke monografie bestond, maar dan wel bij een andere uitgeverij met name Prentice-Hall en met als titel « Applied Differential Equations ». Een eerste editie van dit boek was verschenen in 1958, een tweede in 1963 en een derde in 1980.
De inhoud van Spiegel's « Applied Differential Equation » is als volgt:
PART I. ORDINARY DIFFERENTIAL EQUATIONS
Chapter 1 Differential Equations in General
Chapter 2 First-Order and Simple Higher-Order Ordinary Differential Equations
Chapter 3 Applications of First-Order and Simple Higher-Order Differential Equations
Chapter 4 Linear Differential Equations
Chapter 5 Applications of Linear Differential Equations
Chapter 6 Solution of Linear Differential Equations by Laplace Transforms
Chapter 7 Solution of Differential Equations by Use of Series
Chapter 8 Orthogonal Functions and Sturm-Liouville Problems
Chapter 9 The Numerical Solution of Differential Equations
PART II. SYSTEMS OF ORDINARY DIFFERENTIAL EQUATIONS
Chapter 10 Systems of Differential Equations and Their Applications
Chapter 11 Further Theory and Application of Non-linear Systems of Differential Equations
Chapter 12 Matrix Eigenvalue Methods for Systems of Linear Differential Equations
PART III. PARTIAL DIFFERENTIAL EQUATIONS
Chapter 13 Partial Differential Equations in General
Chapter 14 Solutions of Boundary Value Problems Using Fourier Series
Chapter 15 Solutions of Boundary Value Problems Using Bessel and Legendre Functions
(1) voor meer details zie bvb: « Wiskundige Toelatingsexamens -met opgeloste vragen van de toelatingsexamens voor Burgerlijk Ingenieur en de Koninklijke Militaire School-» van D. Bollaerts 2de volledig herziene uitgave Standaard (1998).
De examenvragen worden in het boek ingedeeld en gepresenteerd volgens het schema: - Meetkunde, - Analytische Meetkunde, -Goniometrie, -Analyse, -Algebra.
(4) In een reactie op mijn blog maakte de heer Victor Victor Boeckaerts (Lic. Geagr HSO natuurkunde 1970 en Ere-Directeur Volwassenenonderwijs) de volgende opmerking, waarvoor mijn dank:
Toevallig botste ik op uw Blog i.v.m. Analyse voor Bachelors. Ik breng dan ook graag enige bijkomende informatie omtrent Backes en Grosjean.
- Fernand Backes had geen gedrukte syllabus. Hij doceerdemet stijl (weliswaar met een Frans accent ) en afgewerkte bordtekst zodat het goed te volgen was om nota te nemen. Bij het einde van zijn laatste les in 1967 kreeg hij dan ook een spontaan applaus.
- Grosjean was minder genietbaar. Hij had ook geen syllabus. Bij het vak Wiskundige natuurkunde, dat hij gaf in tweede licentie, slaagde hij erin alle formules en bindteksten op het bord te schrijven zodat zijn lessen saai oneindig lang trein der traagheid) duurden. Een lesuur van 1,5 uur smeerde hij uit over een ganse namiddag of avond). Hij gaf soms wel een onderbreking( wij onderbreken even 12 minuten en 28 seconden dixit Grosjean) om blijkbaar te bellen naar zijn vrouw wanneer hij kwam eten - waarna hij weer opdaagde na een twintigtal minuten. Hij durfde het zelfs aan grote delen van hoofdstukken van de voorgaande les te hernemen en wijzigen.Zijn " genialiteit " was dus niet zo genietbaar. Zeker als men zijn tijd nodig voor het afwerken van een licentiaatsthesis die indertijd tijdens het laatste jaar moest afgewerkt worden.
1- Natuurlijke getallen: volledige inductie, binomium van newton, driehoek van pascal; 2- reële getallen en reële functies ; 3- complexe getallen en complexe functies: hyperbolische functies ; 4- primitieve functies en partiële integratie ; 5- afbeeldingen van verzamelingen: differentieerbaarheid ; 6- velden op de euclidische ruimte: vectoranalyse ; 7- differentiaties en differentialen ; 8- krommen en oppervlakken in de euclidische ruimte: differentiaalmeetkunde ; 9- integratie: Riemann integreerbare functies, Lebesgue integreerbare functies, oneigenlijke integralen ; 10- integraalstellingen ; 11-tweedimensionale problemen ; 12- reeksen en oneigenlijke integralen ; 13- machtreeksen en Fourier- reeksen ; 14- analytische functies gammafunctie- ; 15- differentiaalvergelijkingen ; 16- lineaire differentiaalvergelijkingen ; 17- speciale differentiaalvergelijkingen: Legendre, Laguerre, Hermite, Bessel ; 18- functieruimten orthogonale stelsels ; 19- lineaire randwaardeproblemen ; 20- integraaltransformaties en distributies Fourier- en Laplace- transformatie ; 21- variatierekening toepassingen van differentiaalvormen en tenslotte een bibliografie, waarbij verwezen werd naar de Duitse en Engelse literatuur (in totaal 54 referenties!!). Voor ieder hoofdstuk werd naar de passende referenties in de algemene bibliografie verwezen.
(6) Murray Ralph Spiegel was houder van een Master in de Fysica en een PhD in de Wiskunde (Cornell Universtity -1949-). Hij was achtereenvolgens verbonden aan Harvard University, Columbia University, Oak Ridge, and Rensselaer Polytechnic Institute. Hij was geïnteresseerd in alle domeinen van de wiskunde, die van toepassing zijn de ingenieurswetenschappen. Van zijn hand verschenen bij Schaum volgende syllabi: « College Algebra » (eerste editie: 1956) laatste editie: 2009), « Statistics (eerste editie: 1961) laatste editie: 2011), « Advanced Calculus (eerste editie: 1963 laatsye editie: 2010), « Complex Variables » (eerste editie: 1964 laatste editie: 2009), « Laplace Transforms » (1965), « Mathematical Handbook of Formulas and Tables » (eerste editie: 1968 laatste editie: 2008), « Vector Analysis and an Introduction to Tensor Analysis » (eerste editie: 1968 laatste editie: 2009), « Real Variables » (1969), « Advanced Mathematics for Engineers and Scientists » (eerste editie: 1971 laatste editie: 2009), « Finite Differences and Difference Equations » (1971), « Fourier Analysis with Applications to Boundary-Value Problems » (1974), « Probability and Statistics » (eerste editie: 1975 laatste editie: 2008), « Theoretical Mechanics » (1980). Bij Prentice Hall verscheen « Applied Differential Equations » (eerste editie: 1963 laatste editie: 1980).
(8) Robert Wrede bekwam zijn B.S. en M.A aan de Miami University (Ohio) en zijn PhD (wiskunde) aan de Indiana University in 1956. Hij was van 1955 tot 1994 verbonden aan de San Jose State University, waar hij les gaf zowel aan undergraduates en graduates. Van zijn hand zijn volgende monografieën: Introduction to Vector en Tensor Analysis (te verkrijgen bij Dover), Insights into Geometry, Insights into Algebra: a journey through space and time en Insights into Calculus. « Introduction to Vector and Tensor Analysis » is zeker aan te bevelen.
(Hoofdstuk 6 "Algemene of Klassieke Scheikunde voor bachelors") 
). 
Enkele jaren geleden ontdekte ik toevallig het boek, dat Moens als basis voor zijn college én syllabus gebruikt had. Het was « Précis de Physique » van Georges Simon en André Dognon waarvan de eerste editie in 1937 verschenen was. Een tweede editie zal in 1941, een derde in 1952 verschijnen. Georges Simon was professor aan de Faculteit Wetenschappen (Dijon), André Dognon professor aan de Faculteit Genesskunde (Parijs).
