Lehrbuch der anorganischen Chemie:
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|---|---|
| Format: | Book |
| Language: | German |
| Published: |
Berlin [u.a.]
Gruyter
1995
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| Edition: | 101., verb. und stark erw. Aufl. |
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| Online Access: | Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis |
| Item Description: | Auf der Haupttitels. auch: Holleman-Wiberg |
| Physical Description: | XXXIX, 2033 S. Ill., graph. Darst. |
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Griechisches Alphabet - Wichtige Symbole; Tafeln
II-V
....................
XXXIII
Einleitung................................................................ 1
Teil
A
Grundlagen der Chemie. Der Wasserstoff ................
з
Kapitel
I
Element und Verbindung .......................................... 5
1 Der reine Stoff......................................................... 5
1.1 Homogene und heterogene Systeme................................. 5
1.2 Zerlegung heterogener Systeme .................................... 6
1.2.1 Zerlegung auf Grund verschiedener Dichten ......................... 6
1.2.2 Zerlegung auf Grund verschiedener Teilchengrößen ................... 7
1.3 Zerlegung homogener Systeme ..................................... 8
1.3.1 Zerlegung auf physikalischem Wege ................................ 8
Phasenscheidung durch Temperaturänderung (8), Phasenscheidung durch Lösungs¬
mittel (10), Phasenscheidung durch Chromatographie (10)
1.3.2 Zerlegung auf chemischem Wege ................................... 11
1.4 Zerlegung der Luft in ihre Bestandteile.............................. 12
1.4.1 Flüssige Luft.................................................... 13
Gewinnung (13). Eigenschaften (14)
1.4.2 Fraktionierung flüssiger Luft ...................................... 15
2 Der Element- und Verbindungsbegriff..................................... 16
Kapitel
II
Atom und Molekül .............................................. 19
1 Atom- und Molekularlehre .............................................. 19
1.1 Massenverhältnisse bei chemischen Reaktionen. Der Atombegriff....... 19
1.1.1 Experimentalbefunde ............................................. 19
Gesetz von der Erhaltung der Masse (19), Stöchiometrische Gesetze (21)
1.1.2 Daltonsche Atomhypothese ....................................... 23
1.2 Volumenverhältnisse bei chemischen Reaktionen. Der Molekülbegriff .... 24
1.2.1 Experimentalbefunde ............................................. 24
1.2.2 Avogadrosche Molekülhypothese................................... 25
1.3 Wahl einer Bezugsgröße für die relativen Atom- und Molekülmassen .... 28
2 Atom- und Molekülmassenbestimmung ................................... 31
2.1 Bestimmung relativer Molekülmassen ............................... 31
2.1.1 Gasförmige Stoffe................................................ 31
Zustandsgieichung idealer Gase (31), Methoden der Molekülmassenbestimmung (35)
2.1.2 Gelöste Stoffe ................................................... 35
Aggregatzuständc der Materie (35), Zustandsdiagramme von Stoffen (36), Zustands-
gleichung gelöster Stoffe (38), Methoden der Molekülmassenbestimmung (40)
2.2 Bestimmung relativer Atommassen ................................. 42
2.2.1 Bestimmung über eine Massenanalyse von Verbindungen .............. 42
2.2.2 Bestimmung über die spezifische Wärmekapazität von Verbindungen .... 43
Gasförmige Stoffe (44), Feste Stoffe (45)
XII Inhalt
2.3
Absolute
Atom- und Molekülmassen ............................... 46
3 Die chemische Reaktion, Teil
I
........................................... 48
3.1 Der Materie-Umsatz bei chemischen Reaktionen ..................... 48
3.1.1 Chemische Reaktionsgleichungen................................... 48
3.1.2 Einteilung chemischer Reaktionen .................................. 49
3.2 Der Energie-Umsatz bei chemischen Reaktionen ..................... 51
3.2.1 Gesamtumsatz an Energie......................................... 51
3.2.2 Umsatz an freier und gebundener Energie ........................... 53
Kapitel
III
Das Periodensystem der Elemente, Teil
I.
Vergleichender Überblick über die Elemente.................................... 56
1 Einordnung der Elemente in ein Periodensystem............................ 57
Gekürztes Periodensystem (57), Ungekürztes Periodensystem (59), Nomenklatur chemischer
Elemente (60)
2 Vergleichende Übersicht über die Elemente ............................... 61
Entdeckung der chemischen Elemente (61 ), Verbreitung der chemischen Elemente (61 ), Eigen¬
schaften der chemischen Elemente (64)
Kapitel
IV
Atom- und Molekülion .......................................... 65
1 Ionenlehre ............................................................ 65
1.1 Die elektrolytische Dissoziation. Der Ionenbegriff .................... 65
1.1.1 Experimentalbefunde: Mengenverhältnisse bei der elektrolytischen
Stoffauflösung ................................................... 65
1.1.2 Arrheniussche Ionenhypothese ..................................... 66
Einteilung der
Elektrolyte
(67), Stärke der
Elektrolyte
(68), Reaktionen der
Elektrolyte
(69)
1.2 Die elektrolytische Zersetzung. Der Elektronen- und Protonenbegriff .... 71
1.2.1 Experimentalbefunde: Massenverhältnisse bei der elektrolytischen
Stoffabscheidung................................................. 71
1.2.2 Stoneysche Elektronen- und Rutherfordsche Protonenhypothese ........ 72
2 Ionenmassenbestimmung................................................ 75
2.1 Die Massenspektrometrie ......................................... 75
2.1.1 Wirkungsweise eines Massenspektrometers........................... 75
2.1.2 Anwendungsbereich eines Massenspektrometers ...................... 77
2.2 Bestimmung relativer Ionenmassen. Der Isotopenbegriff............... 78
2.2.1 Qualitative Untersuchungen ....................................... 78
2.2.2 Quantitative Untersuchungen ...................................... 80
3 Ionisierungsenergie und Dissoziationsenergie............................... 82
Kapitel
V
Der Atombau ................................................... 85
1 Das Schalenmodell der Atome ........................................... 85
1.1 Die Bausteine der Materie. Der Elementarteilchenbegriff............... 85
1.2 Der Atomkern................................................... 89
1.2.1 Bauprinzip ...................................................... 89
1.2.2 Nukleonenzustände und Stabilität .................................. 91
1.2.3 Durchmesser und Dichte der Atomkerne ............................ 92
1.3 Die Elektronenhülle .............................................. 93
1.3.1 Bauprinzip ...................................................... 93
1.3.2 Elektronenkonfiguration und Stabilität.............................. 95
Einelektronenzustände (95), Mehrclektronenzustände (99)
1.3.3 Durchmesser von Atomen und Atomionen .......................... 102
Inhalt XIII
2 Atomspektren ......................................................... 103
2.1 Die Bausteine des Lichts. Der Photonenbegriff....................... 103
2.2 Elektronenspektren............................................... 107
2.2.1 Die optischen Spektren ........................................... 108
2.2.2 Die Röntgen-Spektren ............................................ 112
2.3 Photoelektronenspektren .......................................... 114
Kapitel
VI
Der Molekülbau. Die chemische Bindung, Teil
I
..................... 117
1 Die Elektronentheorie der Valenz......................................... 117
1.1 Verbindungen erster Ordnung...................................... 118
1.1.1 Die Ionenbindung................................................ 118
Die Ionenwertigkeit (119), Die Gitterenergie von Ionenkristallen(120), Die Strukturen
einiger lonenkristalle (122), Die Ionenradien (126), Die Mischkristallbildung (128)
1.1.2 Die Atombindung................................................ 129
Die Atomwertigkeit (130), Der Bindungsgrad und die Bindungslänge (Atomradien)
(133), Die Molekülgestalt und der Bindungswinkel (136), Die Bindungsenergie (139),
Übergänge zwischen lonenbindung und Atombindung. Dipolmoment und Elektronc-
gativität (142)
1.1.3 Die Metallbindung............................................... 145
Die Metallwertigkeit, die MeLallgittcrenergie, die Metallatomradien (146), Die Struk¬
turen der Metalle (147), Die Legierungen (152), Übergänge zwischen Metallbindung
und Atombindung/Ionenbindung. Halbmetalle, Elektronenhalbleiter (153)
1.1.4 Nomenklatur anorganischer Verbindungen erster Ordnung............. 154
1.2 Verbindungen höherer Ordnung.................................... 155
1.2.1 Komplexbildung am Elektronendonator............................. 156
1.2.2 Komplexbildung am Elektronendonatorakzeptor ..................... 158
1.2.3 Komplexbildung am Elektronenakzeptor ............................ 159
1.2.4 Nomenklatur anorganischer Verbindungen höherer Ordnung........... 162
1.3 Das Äquivalent.................................................. 163
2 Molekülspektren ....................................................... 164
2.1 Überblick ....................................................... 164
2.2 Farbe chemischer Stoffe........................................... 166
2.2.1 Allgemeines ..................................................... 166
2.2.2 Spezielles ....................................................... 169
3 Molekülsymmetrie ..................................................... 173
3.1 Symmetrieelemente, Symmetrieoperationen .......................... 173
3.2 Punktgruppen ................................................... 175
Kapitel
VII Die
Molekülumwandlung. Die chemische Reaktion, Teil
II
............ 179
1 Das chemische Gleichgewicht ............................................ 179
1.1 Die Reaktionsgeschwindigkeit ..................................... 179
1.1.1 Die „Hin- -Reaktion.............................................. 179
1.1.2 Die „Rück^-Reaktion ............................................ 181
1.1.3 Die Gesamtreaktion .............................................. 185
1.2 Der Gleichgewichtszustand ........................................ 186
1.2.1 Das Massenwirkungsgesetz........................................ 186
1.2.2 Sonderanwendungen des Massenwirkungsgesetzes .................... 188
Das Verteilungsgesetz (189), Die elektrolytische Dissoziation (190)
1.3 Die Beschleunigung der Gleichgewichtseinstellung .................... 196
л
1.3.1 Beschleunigung durch Katalysatoren................................ 196
1.3.2 Beschleunigung durch Temperaturerhöhung.......................... 198
1.4 Die Verschiebung von Gleichgewichten.............................. 199
XIV Inhalt
1.4.1 Qualitative Beziehungen .......................................... 199
Das Prinzip von
Le
Chatelier (199), Folgerungen des Prinzips von
Le Chatelier
(199)
1.4.2 Quantitative Anwendungsbeispiele.................................. 201
Die Hydrolyse (201), Die Neutralisation (204)
1.5 Heterogene Gleichgewichte ......................................... 207
1.5.1 Fest-gasförmige Systeme .......................................... 207
1.5.2 Fest-flüssige Systeme ............................................. 209
2 Die
Oxidation
und Reduktion ........................................... 212
2.1 Ableitung eines neuen
Oxidations-
und Reduktionsbegriffs............. 212
2.1.1 Das
Redoxsystem
................................................ 212
2.1.2 Die Oxidationsstufe .............................................. 214
2.2 Die elektrochemische Spannungsreihe............................... 215
2.2.1 Das Normalpotential ............................................. 215
Allgemeines (215), Normalpotentiale in saurer und basischer Lösung
(2Î8),
Relative
Stärke gebräuchlicher
Oxidations-
und Reduktionsmittel (222)
2.2.2 Die Konzentrationsabhängigkeit des Einzelpotentials.................. 224
Allgemeines (224),
Redoxkraft
in saurer, neutraler und basischer Lösung (228)
2.3 Die elektrolytische Zersetzung ..................................... 230
3 Die Acidität und Basizität............................................... 232
3.1 Ableitung neuer Säure- und Basebegriffe ............................ 232
3.1.1 Brönsted-Säuren und -Basen....................................... 232
3.1.2 Lewis-Säuren und -Basen ......................................... 236
3.2 Stärke von Brönsted-Säuren und -Basen............................. 237
3.2.1 Die protochemische Spannungsreihe ................................ 237
3.2.2 Die Konzentrationsabhängigkeit der Brönstedschen Acidität und
Basiziät......................................................... 240
Allgemeines (240), Sehr starke Säuren und Supersäuren (243)
3.3 Stärke und Weichheit von Lewis-Säuren und -Basen .................. 245
Kapitel VIII Der Wasserstoff und seine Verbindungen .......................... 249
1 Der natürliche Wasserstoff .............................................. 249
1.1 Vorkommen..................................................... 249
1.2 Darstellung ..................................................... 250
1.2.1 Aus Wasser ..................................................... 250
1.2.2 Aus Kohlenwasserstoffen.......................................... 254
1.3 Physikalische Eigenschaften ....................................... 256
1.4 Chemische Eigenschaften.......................................... 258
1.5 Atomarer Wasserstoff............................................. 262
2 Leichter, schwerer und Superschwerer Wasserstoff........................... 264
2.1 Darstellung ..................................................... 265
2.2 Eigenschaften ................................................... 267
3 Ortho- und Parawasserstoff.............................................. 268
4 Verbindungen des Wasserstoffs ........................................... 270
4.1 Systematik und Konstitution ...................................... 270
4.1.1 Stöchiometrie.................................................... 271
4.1.2 Struktur und Bindung ............................................ 274
Salzartige WasserstofTverbindungen (274), Metallartige Wasserstonverbindungen
(276), Kovalente WasserstofTverbindungen (278)
4.2 Darstellung ..................................................... 284
4.2.1 Durch Hydrogenolyse ............................................ 284
4.2.2 Durch Protolyse ................................................. 286
Inhalt
XV
4.2.3 Durch Hydridolyse............................................... 287
4.3 Physikalische Eigenschaften ....................................... 287
4.4 Chemische Eigenschaften.......................................... 290
4.4.1 Thermisches Verhalten ............................................ 290
4.4.2 Säure-Base-Verhalten ............................................. 292
4.4.3 Redox-Verhalten ................................................. 293
4 4.4 Verwendung von Elementwasserstoffen.............................. 295
Teil
В
Hauptgruppenelemente ..................................... 297
Kapitel
IX
Hauptgruppenelemente (Repräsentative Elemente)
Periodensystem (Teil
II)
und vergleichende Übersicht über die Hauptgruppenelemente . 299
1 Elektronenkonfiguration der Hauptgruppenelemente ........................ 299
2 Einordnung der Hauptgruppenelemente in das Periodensystem ............... 301
3 Trends einiger Eigenschaften der Hauptgruppenelemente..................... 302
Metallischer und nichtmetallischer Charakter (303), Wertigkeit (305), Allgemeine Reaktivität
(306), Periodizitäten innerhalb des Hauptsystems (309)
Kapitel
X
Grundlagen der Molekülchemie .................................... 314
1 Strukturen der Moleküle ................................................ 314
1.1 Der räumliche Bau der Moleküle................................... 315
1.2 Die
Isomerie
der Moleküle........................................ 322
2 Bindungsmodelle der Moleküle. Die chemische Bindung, Teil
II
.............. 324
2.1 Die Atomorbitale ................................................ 324
2.1.1 Das
Wasserstoŕľatom
............................................. 325
Aufenthaltswahrscheinlichkciten des WasserstofTelektrons (327), Wellenfunktionen
des WasserstorFelektrons (332)
2.1.2 Atome mit mehreren Elektronen ................................... 334
2.1.3 Mehratomige Systeme ............................................ 337
2.1.4 Relativistische Effekte ............................................ 338
2.2 Die Molekülorbitale.............................................. 340
2.2.1 Zweiatomige Moleküle............................................ 341
Allgemeines (341), Lineare Kombination von Atomorbitalen zu Molekülorbitalen
(343)
2.2.2 Mehratomige Moleküle ........................................... 352
2.3 Die Hybridorbitale............................................... 356
2.3.1 Allgemeines ..................................................... 356
2.3.2 Struktur von Molekülen mit Einfachbindungen ...................... 358
2.3.3 Struktur von Molekülen mit Mehrfachbindungen..................... 362
3 Reaktionsmechanismen der Moleküle. Die chemische Reaktion, Teil
III
....... 366
3.1 Die Geschwindigkeit chemischer Reaktionen......................... 366
3.1.1 Chemische Geschwindigkeitsgesetze................................. 366
3.1.2 Geschwindigkeiten chemischer Reaktionen........................... 369
Halbwertszeit chemischer Vorgänge (370), Der Zeitmaßstab physikalischer und chemi¬
scher Vorgänge(372)
3.2 Der Mechanismus chemischer Reaktionen ........................... 377
3.2.1 Isomerisierungen................................................. 379
3.2.2 Dissoziationen und Assoziationen .................................. 381
Dissoziationen und Rekombinationen (381), Eliminierungen und Additionen (384)
XVI Inhalt
3.2.3 Substitutionen ................................................... 386
Homolytische Substitutionsreaktionen (386), Radikalkettenreaktionen (387). Hetero-
lytische Substitutionsreaktionen (390), Nucleophile Substitutionsreaktionen (391),
Nucleophile Substitutionen an tetraedrischen und pseudo-tetraedrischen Zentren (395)
3.2.4 Die Erhaltung der Orbitalsymmetrie ................................ 399
4 Stereochemie der Moleküle.............................................. 403
4.1 Stereochemische
Isomerie (Stereoisomerie)
........................... 404
4.1.1 Enantiomerie.................................................... 404
Moleküle mit einem Chiralitätszentrum (405), Moleküle mit mehreren Chiralitätszen-
tren (408)
4.1.2 Diastereomerie .................................................. 410
Isomere mit diastereomeren Konfigurationen (411), Isomere mit diastereomeren Kon¬
formationen (412)
4.2 Stereochemische Dynamik......................................... 413
4.2.1 Enantioselektive Reaktionen....................................... 414
4.2.2 Stereochemie chemischer Reaktionen ............................... 415
Kapitel
XI
Die Gruppe der Edelgase ........................................ 417
1 Vorkommen........................................................... 418
2 Gewinnung ........................................................... 419
3 Physikalische Eigenschaften ............................................. 420
4 Chemische Eigenschaften, Edelgasverbindungen ............................ 422
4.1 Edelgashalogenide und ihre Derivate................................ 423
4.2 Edelgasoxide und -fluoridoxide .................................... 429
Kapitel XII Die Gruppe der Halogene ....................................... 432
1 Elementare Halogene ................................................... 432
1.1 Das Fluor ...................................................... 432
1.2 Das Chlor ...................................................... 435
1.2.1 Vorkommen..................................................... 435
1.2.2 Darstellung ..................................................... 436
Aus Natriumchlorid (436), Aus Chlorwasserstoff (Salzsäure) (439)
1.2.3 Physikalische Eigenschaften ....................................... 440
1.2.4 Chemische Eigenschaften.......................................... 440
1.3 Das Brom ...................................................... 443
1.4 Das
Iod
........................................................ 446
1.4.1 Vorkommen..................................................... 446
1.4.2 Darstellung ..................................................... 446
1.4.3 Physikalische Eigenschaften ....................................... 447
1.4.4 Chemische Eigenschaften.......................................... 450
1.5 Das
Astat
....................................................... 454
2 Wasserstoffverbindungen der Halogene.................................... 455
2.1 Fluorwasserstoff ................................................. 455
2.2 Chlorwasserstoff................................................. 459
2.3 Bromwasserstoff ................................................. 462
2.4 lodwasserstoff................................................... 464
3 Interhalogene.......................................................... 465
3.1 Zweiatomige Interhalogene ........................................ 465
3.2 Mehratomige Interhalogene ....................................... 467
4 Sauerstoffsäuren der Halogene ........................................... 471
4.1 Grundlagen ..................................................... 471
Inhalt XVII
4.2 Sauerstoffsäure des Fluors......................................... 473
4.3 Sauerstoffsäuren des Chlors ....................................... 474
4.3.1 Hypochlorige Säure HC1O ........................................ 474
4.3.2 Chlorige Säure HC1O2 ............................................ 477
4.3.3 Chlorsäure HC1O3 ............................................... 478
4.3.4 Perchlorsäure HC1O4 ............................................. 480
4.4 Sauerstoffsäuren des Broms ....................................... 481
4.5 Sauerstoffsäuren des Iods ......................................... 484
5 Oxide und Fluoridoxide der Halogene .................................... 488
5.1 Grundlagen ..................................................... 488
5.2 Sauerstoffverbindungen des Fluors ................................. 490
5.3 Oxide des Chlors................................................. 492
5.3.1 Dichloroxid
C12O
................................................ 492
5.3.2 Chlordioxid C1O2 ................................................ 492
5.3.3 Weitere Chloroxide............................................... 495
5.4 Oxide des Broms................................................. 497
5.5 Oxide des Iods .................................................. 498
5.6 Fluoridoxide des Chlors, Broms und Tods ........................... 499
Kapitel XIII Die Gruppe der Chalkogene .................................... 502
1 Der Sauerstoff......................................................... 502
1.1 Sauerstoff....................................................... 502
1.1.1 Vorkommen..................................................... 502
1.1.2 Gewinnung ..................................................... 503
1.1.3 Physikalische Eigenschaften ....................................... 504
1.1.4 Chemische Eigenschaften.......................................... 504
Elementarer
Sauerstofľ(504),
Sauerstoff in Verbindungen (507), Verwendung von Sauer¬
stoff (509)
1.1.5 Angeregter und atomarer Sauerstoff ................................ 509
Singulett-Sauerstoff (509), Farbe des Sauerstoffs (511), Atomarer Sauerstoff (513)
1.2 Ozon........................................................... 514
1.2.1 Darstellung ..................................................... 514
Aus Sauerstoff (514), Aus Sauerstoffverbindungen (515)
1.2.2 Physikalische Eigenschaften ....................................... 516
1.2.3 Chemische Eigenschaften.......................................... 516
1.3 Die Atmosphäre ................................................. 517
1.3.1 Zusammensetzung der Atmosphäre................................. 518
1.3.2 Der Kreislauf des Ozons .......................................... 519
Bildung und Zerfall von Ozon in der mittleren und oberen Atmosphäre (520), Bildung
und Zerfall von Ozon in der unteren Atmosphäre (521), Katalytischer Abbau von
Ozon in der Atmosphäre (522)
1.3.3 Chemie in der Atmosphäre und ihre Folgen für die Umwelt ........... 524
Allgemeines (524), Chemie in der Atmosphäre (524)
1.4 Wasser und die Hydrosphäre ...................................... 527
1.4.1 Vorkommen..................................................... 527
1.4.2 Reinigung....................................................... 528
1.4.3 Physikalische Eigenschaften ....................................... 530
1.4.4 Chemische Eigenschaften.......................................... 531
1.5 Wasserstoffperoxid und andere Hydrogenoxide....................... 531
1.5.1 Darstellung von H2O2............................................ 532
1.5.2 Physikalische Eigenschaften von H2O2 .............................. 533
XVTIl
Inhalt
1.5.3 Chemische Eigenschaften von H2O2 ................................ 534
1.5.4 Salze von H2O2.................................................. 537
2 Der Schwefel .......................................................... 53$
2.1 Elementarer Schwefel.............................................
538
2.1.1 Vorkommen..................................................... 53g
2.1.2 Gewinnung ..................................................... 539
2.1.3 Physikalische Eigenschaften ....................................... 540
Aggrega
tzustände des Schwefels (541 ),
Allotropé
Modifikationen des Schwefels (544),
Physiologisches (549)
2.1.4 Chemische Eigenschaften.......................................... 549
2.1.5 Schwefel in Verbindungen ......................................... 552
2.2 Wasserstoffverbindungen des Schwefels.............................. 556
2.2.1 Schwefelwasserstoff
(Sulfan) H2S
................................... 556
2.2.2 Polyschwefelwasserstoffe (Polysulfane) H2Sn ......................... 560
2.3 Halogenverbindungen des Schwefels ................................ 561
2.3.1 Schwefelfluoride................................................. 561
2.3.2 Schwefelchloride,
-bromide, -iodide.................................
565
2.4 Oxide des Schwefels .............................................. 567
2.4.1 Schwefeldioxid SO2 .............................................. 568
2.4.2 Schwefeltrioxid SO3 .............................................. 571
2.4.3 Niedere Schwefeloxide ............................................ 573
2.5 Sauerstoffsäuren des Schwefels..................................... 575
2.5.1 Grundlagen ..................................................... 575
2.5.2 Schweflige Säure H2SO, und Dischweflige Säure H2S2O5.............. 577
2.5.3 Schwefelsäure H2SO4 und Dischwefelsäure H2S2O7................... 581
Darstellung (581), Physikalische Eigenschaften (584), Chemische Eigenschaften (585),
Halogenderivate (588)
2.5.4 Niedere Schwefelsäuren H2SO, H2SO2, H2S2O, H2S2O2 .............. 590
2.5.5 Dithionige Säure H2S2O4 und Dithionsäure H2S2O6.................. 592
2.5.6 Thioschwefelsäure H2S2O3 ........................................ 593
2.5.7 Polysulfanmonosulfonsäuren H2S„O3 und Polysulfandisulfonsäuren
(Polythionsäuren) H2S„O6......................................... 595
2.5.8 Peroxomonoschwefelsäure H2SO5 und Peroxodischwefelsäure H2S2O8 . . 597
2.6 Stickstoffverbindungen des Schwefels ............................... 599
2.6.1 Schwefelnitride .................................................. 599
Tetraschwefeltetranitrid („Schwefelstickstoff ) S4N4 (600), Weitere Schwefelnitride
(603)
2.6.2 Schwefelnitrid-Ionen.............................................. 605
Schwefelnitrid-Kationen (605), Schwefelnitrid-Anionen (607)
2.6.3 Schwefelnitridhalogenide und
-oxide
................................ 609
Schwefel-Stickstoff-Halogen-Verbindungen (609), Schwefel-Stickstoff-Sauerstoff-Ver¬
bindungen (612)
3 Das Selen............................................................. 613
3.1 Elementares Selen................................................ 613
Vorkommen (613), Darstellung (614), Physikalische Eigenschaften (614). Chemische
Eigenschaften (617)
3.2 Verbindungen des Selens .......................................... 619
Wasserstofiverbindungen des Selens (619), Halogenverbindungen des Selens (620),
Sauerstoffverbindungen des Selens (623), Schwefelverbindungen des Selens (626), In-
terchalkogene (627), Weitere Selenverbindungen (627)
4 Das Tellur ............................................................ 628
4.1 Elementares Tellur ............................................... 628
Inhalt XIX
4.2 Tellurverbindungen............................................... 630
Wasserstoffverbindungen des Tellurs (630), Halogenverbindungen des Tellurs (630),
Sauerstoffverbindungen des Tellurs (634), Weitere Tellurverbindungen (635)
5 Das Polonium ......................................................... 635
Kapitel XIV Die Stickstoffgruppe........................................... 637
1 Der Stickstoff ......................................................... 637
1.1 Elementarer Stickstoff ............................................ 637
1.1.1 Vorkommen..................................................... 637
1.1.2 Darstellung ..................................................... 638
1.1.3 Physikalische Eigenschaften ....................................... 639
1.1.4 Chemische Eigenschaften.......................................... 639
1.1.5 Stickstoff in Verbindungen ........................................ 641
1.2 Wasserstoffverbindungen des Stickstoffs ............................. 643
1.2.1 Grundlagen ..................................................... 643
1.2.2 Ammoniak NH3 ................................................. 645
Darstellung (645), Physikalische Eigenschaften (649), Chemische Eigenschaften (650),
Ammoniumsalze (654), Inversion von Ammoniak und anderen Molekülen (657)
1.2.3 Hydrazin N2H4.................................................. 659
Darstellung (659), Eigenschaften (661), Innere Rotation des Hydrazins und anderer
Moleküle (663)
1.2.4 Stickstoffwasserstoffsäure HN3..................................... 666
Darstellung (666), Eigenschaften (666), Pseudoelemente, Paraelemente (668)
1.2.5 Triazan N3H5, Tetrazan N4H6 und Triazen N3H3 .................... 669
1.2.6 Nitren NH ...................................................... 670
1.2.7 Diimin N2H2.................................................... 671
1.2.8 Tetrazen N4H4 .................................................. 675
1.3 Halogenverbindungen des Stickstoffs................................ 678
1.3.1 Stickstoffchloride,
-bromide
und
-iodide
............................. 679
1.3.2 Stickstoff-fluonde ................................................ 685
1.4 Oxide des Stickstoffs ............................................. 688
1.4.1 Distickstoffmonoxid N2O ......................................... 689
1.4.2 Stickstoffmonoxid NO. Distickstoffdioxid N2O2...................... 690
1.4.3 Distickstofftnoxid N2O3 .......................................... 696
1.4.4 Stickstoffdioxid NO2. Distickstofftetraoxid N2O4..................... 697
1.4.5 Höhere Stickstoffoxide............................................ 699
1.5 Sauerstoffsäuren des Stickstoffs .................................... 700
1.5.1 Grundlagen ..................................................... 700
1.5.2 Hydroxylamin NH2OH ........................................... 702
1.5.3 Hyposalpetrige Säure H2N2O2. Nitrosowasserstoff HNO .............. 705
1.5.4 Oxohyposalpetrige Säure H2N2O3.................................. 706
1.5.5 Salpetrige Säure HNO2........................................... 707
Darstellung, Struktur (707), Eigenschaften (70S), Nitrosylverbindungen, Nitrosierun-
gen (710)
1.5.6 Salpetersäure HNO3.............................................. 714
Darstellung (714), Physikalische Eigenschaften (715), Chemische Eigenschaften (716),
Salze (718), Nitrylverbindungen, Nitrierungen (719)
1.6 Schwefelverbindungen des Stickstoffs ............................... 722
2 Der Phosphor......................................................... 725
2.1 Elementarer Phosphor ............................................ 725
2.1.1 Vorkommen..................................................... 725
XX
Inhalt
2.1.2 Darstellung ..................................................... 726
2.1.3 Physikalische Eigenschaften ....................................... 727
2.1.4 Chemische Eigenschaften.......................................... 731
2.1.5 Phosphor in Verbindungen ........................................ 734
2.2 Wasserstoff verbind
ungen
des Phosphors............................. 738
2.2.1 Grundlagen ..................................................... 738
2.2.2 Monophosphan PH3 ............................................. 742
2.2.3 Acyclische Phosphane ............................................ 745
2.2.4 Monocyclische Phosphane......................................... 748
2.2.5
Polycyclische
Phosphane .......................................... 749
2.3 Halogenverbindungen des Phosphors ............................... 753
Grundlagen (753),
Phosphor(III)-halogenide
(755). Phosphor(Il)- und Phosphor(I)-
halogenide (756), Phosphor(V)-halogenide (757),
Pseudorotation
und andere Ligan-
denaustauschprozesse (758)
2.4 Oxide des Phosphors ............................................. 760
2.5 Sauerstoffsäuren des Phosphors .................................... 763
2.5.1 Grundlagen..................................................... 763
2.5.2 Phosphinsäure H3PO2 ............................................ 767
2.5.3 Phosphonsäure H3PO3 ........................................... 769
2.5.4 Phosphorsäure H3PO4............................................ 770
Darstellung (770), Physikalische Eigenschaften (771), Chemische Eigenschaften (771),
Salze (773), Derivate (776)
2.5.5 Kondensierte Phosphorsäuren ..................................... 779
Oligophosphorsäuren (780), Polyphosphorsäuren (782), Phosphate in der Natur (783)
2.5.6 Niedere Phosphorsäuren .......................................... 784
2.5.7 Peroxophosphorsäuren............................................ 786
2.6 Schwefel- und Selenverbindungen des Phosphors ..................... 786
2.7 Stickstoffverbindungen des Phosphors............................... 789
Phosphornitride (789), Phosphazene (790), Phosphazane (793)
3 Das Arsen ............................................................ 794
3.1 Elementares Arsen ............................................... 794
3.2 Wasserstoffverbindungen des Arsens ................................ 798
3.3 Halogenverbindungen des Arsens................................... 800
3.4 Sauerstoffverbindungen des Arsens ................................. 802
3.5 Schwefelverbindungen des Arsens .................................. 807
3.6 Organische Verbindungen des Arsens ............................... 809
4 Das Antimon.......................................................... 811
4.1 Elementares Antimon............................................. 811
4.2 WasserstofTverbindungen des Antimons ............................. 814
4.3 Halogenverbindungen des Antimons ................................ 815
4.4 Sauerstoffverbindungen des Antimons............................... 818
4.5 Schwefelverbindungen des Antimons................................ 820
4.6 Organische Verbindungen des Antimons............................. 821
5 Das Bismut ........................................................... 822
5.1 Elementares Bismut .............................................. 822
5.2 Verbindungen des Bismuts......................................... 824
Kapitel
XV
Die Kohlenstoffgruppe .......................................... 829
1 Der Kohlenstoff ....................................................... 829
1.1. Elementarer Kohlenstoff .......................................... 830
1.1.1 Vorkommen..................................................... 830
Inhalt
XXI
1.1.2 Gewinnung, physikalische Eigenschaften, Strukturen.................. 831
Der Graphit (832), Der Diamant (837). Die
Fullerene
(839)
1.1.3 Chemische Eigenschaften.......................................... 844
Allgemeines (844), Graphitverbindungen (845), Fullerenvcrbindungen (848)
1.1.4 Kohlenstoff in Verbindungen ...................................... 850
1.2 Wasserstoffverbindungen des Kohlenstoffs ........................... 852
Grundlagen (852), Eigenschaften (854), Metallorganische Verbindungen (855)
1.3 Halogenverbindungen des Kohlenstoffs.............................. 857
1.4 Sauerstoffverbindungen des Kohlenstoffs ............................ 858
1.4.1 Kohlenstoffdioxid (Kohlendioxid) CO2.............................. 859
1.4.2 Kohlenstoffmonoxid (Kohlenmonoxid)
CO
.......................... 863
1.4.3 Laser und Anwendungen.......................................... 868
1.5 Schweißverbindungen des Kohlenstoffs ............................. 871
1.6 Stickstoffverbindungen des Kohlenstoffs............................. 873
Das
Silicium
.......................................................... 876
2.1 Elementares
Silicium
............................................. 876
2.1.1 Vorkommen..................................................... 876
2.1.2 Darstellung ..................................................... 877
2.1.3 Physikalische Eigenschaften ....................................... 878
2.1.4 Chemische Eigenschaften.......................................... 880
2.1.5 Siücium in Verbindungen.......................................... 881
Oxidationsstufen und Koordinationszahlen (881), Vergleich von Silicium und Kohlen¬
stoff (882), Silicium-Ionen und
Suicide
(889)
2.1.6 Zintl-Phasen .................................................... 890
2.2 Wasserstoffverbindungen des Siliciums .............................. 893
2.2.1 Grundlagen..................................................... 893
2.2.2 Monosilan SiH4 ................................................. 895
2.2.3 Höhere gesättigte Silane .......................................... 900
2.2.4
Silene
.......................................................... 902
2.2.5 Silylene......................................................... 904
2.3 Halogenverbindungen des Siliciums................................. 905
SiKciuirKIVJ-halogenide (905), SiliciumCIIIHialogenide (909), SiliciumUI)-, Sili-
cium(I)- und andere Subhalogenide (909)
2.4 Oxide des Siliciums............................................... 911
2.5 Sonstige binäre Siliciumverbindungen ............................... 916
2.6 Sauerstoffsäuren des Siliciums.
Silicate.
Silicone ......................
918
2.6.1 Grundlagen ..................................................... 918
2.6.2 Kieselsäuren..................................................... 922
Monokieselsäure H4SiO4 (922), Polykieselsäuren (924)
2.6.3 Kolloiddisperse Systeme .......................................... 926
Vergleich grob-, kolloid- und molekulardisperser Lösungen (926), Beständigkeit kol¬
loider Lösungen (928)
2.6.4 Natürliche
Silicate
............................................... 930
Insel-, Gruppen- und Ringsilicate (931). Ketten- und Bandsilicate („Inosilicale )
(931), Schichtsilicate („Phyllosilicate ) (933), Gerüstsilicate („Tectosilicate ) (939)
2.6.5 Technische
Silicate
............................................... 941
Alkalisilicate (942). Gläser (942), Tonwaren (Tonkeramik) (947)
2.6.6
Silicone
......................................................... 950
Das Germanium ....................................................... 953
3.1 Elementares Germanium .......................................... 953
3.2 Germanium(IV)-Verbindungen ..................................... 956
XXII Inhalt
3.3
GermaniumÇI
I)-
Verbindungen...................................... 959
4 Das Zinn ............................................................. 961
4.1 Elementares Zinn ................................................ 961
4.2
ZinnţH^Verbindungen
............................................ 964
Zinn(II)-halogenide (964), ZinniHJ-chalkogenide (965), Organische Zinn(II)-Verbin-
dungen (967)
4.3
ZinnÇIV)-
Verbindungen ........................................... 968
Zinn(IV)-hydride (968), Zinn(IV)-halogenide (969), Zinn(IV)-chalkogenide (970), Or¬
ganische Zinn(IV)-Verbindungen (971)
5 Das Blei .............................................................. 973
5.1 Elementares Blei ................................................. 973
5.2
BleiÇHj-Verbindungen
............................................. 976
BleiflIJ-halogenide
(976), BleiCIli-chalkogenide und BleiU^-Salze (977), Organische
Blei(II)-
Verbindungen (980)
5.3 BleiQVj-Verbindungen ............................................ 980
Blei(IV)-hydride
und
-halogenide
(980), Blei(IV)-chalkogenide (981), Organische
BleUIVJ-Verbindungen (983)
5.4 Der Bleiakkumulator ............................................. 983
Kapitel XVI Die Borgruppe................................................ 986
1 Das Bor .............................................................. 986
1.1 Elementares Bor ................................................. 986
1.1.1 Vorkommen..................................................... 986
1.1.2 Darstellung ..................................................... 987
1.1.3 Physikalische Eigenschaften ....................................... 987
1.1.4 Chemische Eigenschaften.......................................... 990
1.1.5 Bor in Verbindungen ............................................. 991
1.2 Wasserstoffverbindungen des Bors .................................. 994
1.2.1 Grundlagen..................................................... 994
1.2.2
DiboranCÓ)
B2H6 ................................................ 1001
Darstellung (1001), Eigenschaften (1002), Monoboranate(Tetrahydridoborate)(1009)
1.2.3 Höhere
Borane
.................................................. 1011
Tetraboran(lO)
В4Н,0
(1011), Pentaboran(9)
В5Н9
(1014),
Decaboran(14)
В10Н14
(1016),
Polyboranate (Hydridopolyborate)
(1018)
1.2.4
Heteroborane
................................................... 1020
Grundlagen
(1020),
Carbaborane
(Carburane)
(1021), Sonstige Nichtmetallaborane
(1025),
Metallaborane (Polyboranat-Komplexe)
(1026)
1.3 Halogenverbindungen des Bors .................................... 1028
Grundlagen
(1028),
Bor(III)-halogenide(1029), Bor(II)-halogenide(1033), Bor(I)-ha-
logenide
(1033)
1.4 Sauerstoffverbindungen des Bors ................................... 1034
Boroxide (1034),
Borsa
uerstoflsäuren (1035), Borate (1038)
1.5 Schwefelverbindungen des Bors .................................... 1041
1.6 Stickstoffverbindungen des Bors.................................... 1042
Bor(lII)-nitride
(1043), Bor(III)-ammine,
-amide
und -imide (1045), Niedrigwertigc
Bor-Stickstoff-Verbindungen ( 1051 )
1.7 Phosphorverbindungen des Bors ................................... 1053
1.8 Kohlenstoffverbindungen des Bors. Organische Borverbindungen ....... 1055
BorcarbideOOSS), Organische Derivate des Monoborans(1055), Organische Derivate
höherer
Borane
(1058)
1.9 Metall- und Halbmetallverbindungen des Bors. Die Metallboride ....... 1059
2 Das Aluminium........................................................ 1061
Inhalt XXIII
2.1 Elementares Aluminium .......................................... 1061
2.1.1 Vorkommen..................................................... 1061
2.1.2 Darstellung ..................................................... 1062
Gewinnung von reinem Dialuminiumtrioxid aus Bauxit (1062), Schmelzelektrolyse
des Dialuminiumtrioxids (1063)
2.1.3 Physikalische Eigenschaften ....................................... 1065
2.1.4 Chemische Eigenschaften.......................................... 1065
2.1.5 Aluminium in Verbindungen....................................... 1067
2.2 Wasserstoffverbindungen des Aluminiums ........................... 1069
2.3 Halogenverbindungen des Aluminiums.............................. 1073
2.4 SauerstoffVerbindungen des Aluminiums ............................ 1077
2.5 Sonstige binäre Aluminiumverbindungen ............................ 1086
2.6 Organische Aluminiumverbindungen................................ 1087
Aluminiumtriorganyle und ihre Derivate (1087), Niedrigwertige Aluminiumorganylc
(1090)
3 Das Gallium, Indium und Thallium ...................................... 1091
3.1 Elementares Gallium, Indium und Thallium ......................... 1091
Gallium (1091), Indium (1092), Thallium (1093), Gallium. Indium und Thallium in
Verbindungen (1094)
3.2 Dreiwertige Gallium-, Indium-, Thallium-Verbindungen ............... 1095
WasserstofTverbindungen (1095), Hatogenverbindungen (1096), Chalkogenverbin-
dungen (1097), Pentelverbindungen (1098), Organische Gallium(lII)-, Indium(III)-
und Thallium(III)-Verbindungen (1099)
3.3 Niedrigwertige Gallium-, Indium-, Thallium-Verbindungen............. 1100
Wasserstoffverbindungen (1100), Halogenverbindungen (1100), Chalkogenverbin-
dungen (1101), Pentelverbindungen (1102), Niedrigwertige organische Gallium-, In¬
dium- und Thallium-Verbindungen (1102)
Kapitel XVII Die Gruppe der Erdalkalimetalle................................ 1105
1 Das Beryllium ......................................................... 1105
1.1 Elementares Beryllium ............................................ 1105
1.2 Verbindungen des Berylliums ...................................... 1109
1.2.1 Anorganische Berylliumverbindungen ............................... 1109
1.2.2 Organische Berylliumverbindungen ................................. 1113
2 Das Magnesium ....................................................... 1115
2.1 Elementares Magnesium .......................................... 1115
2.2 Verbindungen des Magnesiums..................................... 1118
2.2.1 Anorganische Magnesiumverbindungen ............................. 1118
2.2.2 Organische Magnesiumverbindungen ............................... 1123
3 Das
Calcium,
Strontium, Barium, Radium ................................ 1126
3.1 Elementares
Calcium,
Strontium, Barium, Radium ................... 1126
3.1.1 Vorkommen..................................................... 1126
3.1.2 Darstellung ..................................................... 1128
3.1.3 Physikalische Eigenschaften ....................................... 1128
3.1.4 Chemische Eigenschaften.......................................... 1129
3.1.5 Erdalkalimetalle in Verbindungen .................................. 1129
3.2 Verbindungen des
Calciums,
Strontiums, Bariums, Radiums ........... 1130
3.2.1 Wasserstoffverbindungen der Erdalkalimetalle........................ 1130
3.2.2 Halogenverbindungen der Erdalkalimetalle .......................... 1131
3.2.3 Chalkogenverbindungen der Erdalkalimetalle ........................ 1133
3.2.4 Sonstige einfache Erdalkalimetallverbindungen....................... 1135
3.2.5 Erdalkalimetallsalze von Oxosäuren ................................ 1136
XXIV Inhalt
3.2.6 Erdalkalimetall-Komplexe......................................... 1142
3.2.7 Organische Verbindungen der Erdalkalimetalle ....................... 1143
3.3 Mörtel ......................................................... 1144
3.3.1 Luftmörtel ...................................................... 1145
3.3.2 Wassermörtel.................................................... 1146
Kapitel XVIII Die Gruppe der Alkalimetalle.................................. 1149
1 Das Lithium .......................................................... 1149
1.1 Elementares Lithium ............................................. 1149
1.2 Verbindungen des Lithiums........................................ 1151
1.2.1 Anorganische Lithiumverbindungen ................................ 1151
1.2.2 Organische Lithiumverbindungen................................... 1154
2 Das Natrium, Kalium, Rubidium, Cäsium,
Francium
....................... 1159
2.1 Elementares Natrium, Kalium, Rubidium, Cäsium,
Francium
.......... 1159
2.1.1 Vorkommen..................................................... 1159
2.1.2 Darstellung ..................................................... 1161
2.1.3 Physikalische Eigenschaften ....................................... 1162
2.1.4 Chemische Eigenschaften.......................................... 1164
2.1.5 Alkalimetalle in Verbindungen ..................................... 1166
2.2 Verbindungen des Natriums, Kaliums, Rubidiums, Cäsiums, Franciums . 1168
2.2.1 Wasserstoffverbindungen der Alkalimetalle .......................... 1168
2.2.2 Halogenverbindungen der Alkalimetalle ............................. 1169
2.2.3 Chalkogenverbindungen der Alkalimetalle ........................... 1173
2.2.4 Alkalimetallsalze von Oxosäuren ................................... 1177
2.2.5 Komplexe der Alkalimetalle ....................................... 1183
2.2.6 Organische Verbindungen der Alkalimetalle.......................... 1187
Teil
С
Nebengruppenelemente .....................................
1
191
Kapitel XIX Nebengruppenelemente (Äußere Übergangsmetalle)
Periodensystem (Teil
III)
und vergleichende Übersicht über die
Nebengruppenelemente ..................................................... 1192
1 Elektronenkonfigurationen der Nebengruppenelemente ...................... 1192
2 Einordnung der Nebengruppenelemente in das Periodensystem ............... 1195
3 Trends einiger Eigenschaften der Nebengruppenelemente .................... 1197
Wertigkeit (1197), Analogien und Diskrepanzen zwischen Haupt- und Nebensystemen (1199),
Periodizitäten innerhalb des Nebensystems (1201)
Kapitel
XX
Grundlagen der Komplexchemie .................................. 1205
1 Bau und Stabilität der Übergangsmetallkomplexe........................... 1206
1.1 Die Komplexbestandteile.......................................... 1206
1.1.1 Komplexliganden ................................................ 1206
Einzähnige Liganden (1208), Mehrzähnige Liganden: Chelatliganden (1209)
1.1.2 Komplexzentren ................................................. 1212
Einatomige Metallzentren (1212), Mehratomige Metallzentren: Metallcluster (1214)
1.2 Die Komplexstabilität ............................................ 1218
1.2.1
Komplexbildungs-
und Dissoziationskonstanten ...................... 1219
1.2.2 Der Chelat-Effekt ................................................ 1221
1.2.3 Redoxstabilität .................................................. 1224
1.3 Der räumliche Bau der Komplexe .................................. 1225
Inhalt XXV
1.4 Der
Isomerie
der Komplexe ....................................... 1235
1.4.1 Konstitutionsisomerie der Komplexe................................ 1235
1.4.2 Stereoisomerie der Komplexe ...................................... 1236
1.5 Nomenklatur der Komplexe ....................................... 1240
2 Bindungsmodelle der Ubergangsmetallkomplexe. Die chemische Bindung,
Teil
III
............................................................... 1242
2.1 Valenzstruktur-Theorie der Komplexe............................... 1243
2.1.1 Zusammensetzung und Stabilität von Komplexen..................... 1243
2.1.2 Struktur und magnetisches Verhalten von Komplexen ................. 1247
2.2 Ligandenfeld-Theorie der Komplexe ................................ 1250
2.2.1 Energieaufspaltung der d-Orbitale im Ligandenfeld. Magnetisches
Verhalten der Komplexe .......................................... 1250
2.2.2 Ligandenfeldstabilisierungsenergie. Stabilität und Struktur der
Komplexe....................................................... 1258
2.2.3 Energieaufspaltung von
Termen
im Ligandenfeld. Optisches Verhalten
der Komplexe ................................................... 1264
Farbe von Komplexen (1264),
d
-> d-Übergänge (1265), CT-Übergänge (1269)
2.3 Molekülorbital-Theorie der Komplexe .............................. 1270
3 Reaktionsmechanismen der Ubergangsmetallkomplexe. Die chemische Reaktion,
Teil
IV
............................................................... 1275
3.1 Nucleophile Substitutionsreaktionen der Komplexe ................... 1275
3.1.1 Nucleophile Substitution an tetraedrischen Zentren ................... 1276
3.1.2 Nucleophile Substitution an quadratisch-planaren Zentren ............. 1276
3.1.3 Nucleophile Substitution an oktaedrischen Zentren ................... 1279
3.2 Umlagerungsreaktionen der Komplexe .............................. 1286
3.3 Redoxreaktionen der Komplexe.................................... 1288
3.3.1 Elektronentransfer-Prozesse ....................................... 1288
3.3.2
Redoxadditionen
und -eliminierungen............................... 1291
Kapitel XXI Einige Grundlagen der Festkörperchemie.......................... 1294
1 Schmelz- und Erstarrungsdiagramme binärer Systeme („Phasendiagramme ) . . . 1295
1.1 Abscheidung reiner Stoffe ......................................... 1295
1.1.1 Keine Verbindungsbildung......................................... 1295
1.1.2 Bildung einer Verbindung ......................................... 1297
1.2 Abscheidung von Mischkristallen................................... 1298
1.2.1 Lückenlose Mischungsreihe........................................ 1298
1.2.2 Vorhandensein einer Mischungslücke ............................... 1300
2 Magnetische Eigenschaften der Festkörper („Magnetochemie )............... 1300
2.1 Diamagnetismus und Paramagnetismus ............................. 1300
2.1.1 Materie im Magnetfeld. Die magnetische Suszeptibilität ............... 1300
2.1.2 Atomistische Deutung der magnetischen Suszeptibilität................ 1302
2.2 Ferromagnetismus, Ferrimagnetismus und Antiferromagnetismus ....... 1306
3 Elektrische Eigenschaften der Festkörper .................................. 1310
3.1 Leiter, Nichtleiter, Halbleiter ...................................... 1310
3.1.1 Metalle. Elektronische Leiter ...................................... 1310
3.1.2 Nichtmetalle. Elektronische Nichtleiter.............................. 1312
3.1.3 Halbmetalle. Elektronische Halbleiter............................... 1312
3.2 Supraleiter ...................................................... 1315
3.2.1 Konventionelle Supraleiter ........................................ 1315
3.2.2 Hochtemperatur-Supraleiter ....................................... 1318
XXVI Inhalt
Kapitel XXII Die Kupfergruppe............................................. 1320
1 Das Kupfer ........................................................... 1320
1.1 Elementares Kupfer .............................................. 1320
Vorkommen (1320), Darstellung (1321), Physikalische Eigenschaften (1324), Chemi¬
sche Eigenschaften (1324), Kupfer in Verbindungen (1326)
1.2
Kupfer(I)-Verbindungen
(d10)......................................
1326
1.3
KupferÇIIj-Verbindungen (d9)
...................................... 1332
1.4
Kupfer(III)-
und
Kupfer(IV)-Verbindungen (d8, d7)
................... 1337
2 Das Silber ............................................................ 1338
2.1
Elementares
Silber ............................................... 1338
Vorkommen (1338), Darstellung (1339), Physikalische Eigenschaften (1341), Chemi¬
sche Eigenschaften (1341), Silber in Verbindungen (1342)
2.2 Silber(I)-Verbindungen (d10) ....................................... 1343
2.3 Silber(II)-Verbindungen (d9) ....................................... 1346
2.4
Silber(IIÍ)-
und Silber(IV)-Verbindungen (d8, d7) ..................... 1348
2.5 Der photographische Prozeß....................................... 1349
3 Das Gold ........7T7.................................................. 1351
3.1 Elementares Gold ................................................ 1351
Vorkommen (1351), Darstellung (1352), Physikalische Eigenschaften (1353), Chemi¬
sche Eigenschaften (1353), Gold in Verbindungen (1354)
3.2 Gold(I)-Verbindungen (d10) und niedrigwertige Goldverbindungen ...... 1357
3.3
GoldgO-VerbindungenŢd9)
......................
^TľľľľľľľTľ.......
1361
3.4 Gold(III)-Verbindungen (d8)....................................... 1361
3.5
GoldÇIV)-
und
GoldÇVj-Verbindungen
(d7, d6) ....................... 1364
4 Das
Ека
-Gold
(Element 111) ............................................ 1364
Kapitel XXIII Die Zinkgruppe ............................................. 1365
1 Das Zink und
Cadmium
................................................ 1365
1.1 Elementares Zink und
Cadmium
................................... 1365
Vorkommen (1365). Darstellung (1366), Physikalische Eigenschaften (1368), Chemi¬
sche Eigenschaften (1369), Zink und
Cadmium in
Verbindungen (1370)
1.2 Verbindungen des Zinks und
Cadmiums
............................. 1371
2 Das Quecksilber .....................
77Г7.
............................. 1378
2.1 Elementares Quecksilber .......................................... 1378
Vorkommen (1378), Darstellung (1378), Physikalische Eigenschaften (1379), Chemi¬
sche Eigenschaften (1380), Quecksilber in Verbindungen (1381)
2.2
Quecksilber(I)-
Verbindungen....................................... 1382
2.3
QuecksilberÇIIj-Verbindungen (d
°) ................................. 1385
3 Das Eka-Queckstlber (Element 112) ...................................... 1392
Kapitel XXIV Die Scandiumgruppe ......................................... 1393
1 Elementares
Scandium,
Yttrium, Lanthan und
Actinium
.................... 1393
Vorkommen (1393), Darstellung (1394), Physikalische Eigenschaften (1395). Chemische
Eigenschaften (1395),
Scandium,
Yttrium. Lanthan,
Actinium in
Verbindungen (1396)
2 Verbindungen des
Scandiums,
Yttriums, Lanthans und
Actiniums
............ 1397
Kapitel XXV Die Titangruppe.............................................. 1399
1 Das Titan............................................................. 1399
1.1 Elementares Titan................................................ 1399
Vorkommen (1399), Darstellung (1400). Physikalische Eigenschaften (1401), Chemi¬
sche Eigenschaften (1401), Titan in Verbindungen (1402)
1.2 Titan(IV)-Verbindungen (d°)....................................... 1403
Inhalt XXVII
1.3
TitanÇI
11)-
Verbindungen (d1)....................................... 1408
1.4
Titan(ÍI)-Verbindungen
(d2)
........................................ 1409
2
Das
Zirconium
und
Hafnium
............................................ 1411
2.1 Elementares
Zirconium
und
Hafnium
............................... 1411
Vorkommen (1411), Darstellung (1411), Physikalische Eigenschaften (1412), Chemi¬
sche Eigenschaften (1412),
Zirconium
und Hafnium in Verbindungen (1412)
2.2 Verbindungen des
Zirconiums
und Hafniums ........................ 1413
3 Das
Ека
-Hafnium
{Element 104)......................................... 1418
Kapitel XXVI Die Vanadiumgruppe ......................................... 1419
1 Das Vanadium......................................................... 1419
1.1 Elementares Vanadium............................................ 1419
Vorkommen (1419), Darstellung (1420), Physikalische Eigenschaften (1420), Chemi¬
sche Eigenschaften (1420), Vanadium in Verbindungen (1421)
1.2 Vanadium(V)-Verbindungen (d°) ................................... 1422
1.3 Vanadium(IV)-Verbindungen (d1)................................... 1424
1.4 Vanadium(HI)- und Vanadium(H)-Verbindungen (d2, d3) .............. 1427
2 Das Niobium und Tantal................................................ 1429
2.1 Elementares Niobium und Tantal .................................. 1429
Vorkommen (1429), Darstellung (1429), Physikalische Eigenschaften (1430), Chemi¬
sche Eigenschaften (1430), Niobium und Tantal in Verbindungen (1430)
2.2 Verbindungen des Niobiums und Tantals ............................ 1431
Wasserstoff- und verwandte Verbindungen (1431), Halogenverbindungen (1432), Cya-
noverbindungen (1435), Chalkogenverbindungen (1435). Organische Niobium- und
Tantalverbindungcn (1436)
3 Das
Ека
-Tantal
(Element 105) ........................................... 1437
Kapitel XXVII Die Chromgruppe ........................................... 1438
1 Das Chrom ........................................................... 1438
1.1 Elementares Chrom .............................................. 1438
Vorkommen (1438), Darstellung (1438), Physikalische Eigenschaften (1441), Chemi¬
sche Eigenschaften (1441), Chrom in Verbindungen (1441)
1.2 ChromiVP-Verbindungen (d°) ..................................... 1443
1.3
ChromÇV)-
und
ChromÇVIj-Verbindungen (d1, d2)
.................... 1447
1.4
Chromqil)-
Verbindungen
(d3)
..................................... 1449
1.5
ChromflľJ-Verbindungen
(d4)
...................................... 1453
2 Das Molybdän und Wolfram ............................................ 1457
2.1
Elementares
Molybdän und Wolfram ............................... 1457
Vorkommen (1457), Darstellung (1458), Physikalische Eigenschaften (1458), Chemi¬
sche Eigenschaften (1459), Molybdän und Wolfram in Verbindungen (1459)
2.2
Molybdan(VI)-
und WolframCVIj-Verbindungen
(d°)
.................. 1461
Wasserstorfverbindungen (1461), Halogenverbindungen (1461), Sauerstoffverbindun¬
gen (1461), Sonstige Molybdän(VI)- und Wolfram(VI)-Verbindungen (1469)
2.3 Molybdän(VlV)- und Wolfram(V,IV)~Verbindungen (d1, d2) ........... 1470
2.4 Molybdän(111,11)- und
Wolfram(III,II)-
Verbindungen (d3, d4) .......... 1472
3 Das
Ека
-Wolfram
(Element 106) ......................................... 1478
Kapitel
XXVIII
Die Mangangruppe ......................................... 1479
1 Das Mangan .......................................................... 1479
1.1 Elementares Mangan ............................................. 1479
Vorkommen (1479), Darstellung (1480), Physikalische Eigenschaften (1480), Chemi¬
sche Eigenschaften (1481), Mangan in Verbindungen (1481)
XXVIII
Inhall
1.2
Manganai)-
Verbindungen (d5)..................................... 1482
1.3
Mangan(III)-
und
ManganÇIVj-Verbindungen (d4, d3)
................. 1486
1.4
Mangan(V)-,
Mangan(Vl)-
und
ManganÇ
VII)-
Verbindungen
(d2, d , d°)
. 1488
2 Das Technetium und Rhenium........................................... 1490
2.1
Elementares Technetium
und Rhenium.............................. 1490
Vorkommen (1490), Darstellung (1491), Physikalische Eigenschaften (1492), Chemi¬
sche Eigenschaften (1492). Technetium und Rhenium in Verbindungen (1492)
2.2 Verbindungen des Technetiums und Rheniums ....................... 1494
Wasserstoffverbindungen (1494), Halogenverbindungen (1495), Cyanoverbindungen
(1498), SauerstorTverbindungen (1498). Schwefel-, Selen- und Stickstoffverbindungen
(1500), Technetium- und Rheniumkomplexe (1500), Organische Technetium- und
Rheniumverbindungen (1501)
3 Das
Ека
-Rhenium
(Element 107)......................................... 1503
Kapitel XXIX Die Eisengruppe ............................................. 1504
1 Das Eisen............................................................. 1504
1.1 Elementares Eisen................................................ 1504
1.1.1 Vorkommen..................................................... 1504
1.1.2 Darstellung ..................................................... 1506
Erzeugung von Roheisen (1506), Gewinnung von Stahl (1509)
1.1.3 Physikalische Eigenschaften ....................................... 1511
1.1.4 Chemische Eigenschaften.......................................... 1513
1.1.5 Eisen in Verbindungen ............................................ 1515
1.2 Eisen(II)- und
Eisen(III)-Verbindungen (d6, d5)
....................... 1516
Wasserstoffverbindungen (1516). Halogenverbindungen (1517). Cyano- und ver¬
wandte Verbindungen (1518). Sauerstoffverbindungen (1521), Sonstige Eisen(II)- und
Eisen(III)-Verbindungen (1527), Eisen(III)- und
Eľsen(II)-Komplexe
(1528); Organi¬
sche Eisenverbindungen (1533)
1.3 Eisen(VI,V,IV)-Verbindungen (d2, d3, d4)............................ 1533
2 Das Ruthenium und Osmium............................................ 1534
2.1 Elementares Ruthenium und Osmium............................... 1534
Vorkommen (1534), Darstellung (1534), Physikalische Eigenschaften (1535), Chemi¬
sche Eigenschaften (1535), Ruthenium und Osmium in Verbindungen (1535)
2.2 Verbindungen des Rutheniums und Osmiums ........................ 1536
Wasserstoffverbindungen (1536), Halogenverbindungen (1537), Cyanoverbindungen
(1540), Sauerstoffverbindungen (1540), Ruthenium- und Osmiumkomplexe (1543).
Organische Ruthenium- und Osmiumverbindungen (1546)
3 Das
Ека
-Osmium
(Element 108) ......................................... 1547
Kapitel XXX Die Cobaltgruppe............................................. 1548
1 Das
Cobalt
........................................................... 1548
1.1 Elementares
Cobalt
.............................................. 1548
Vorkommen (1548), Darstellung (1548), Physikalische Eigenschaften (1549), Chemi¬
sche Eigenschaften (1549),
Cobalt
in Verbindungen (1549)
1.2 Cobaltqi)- und
CobaltjIIIj-Verbindungen
(d7, d6)
.................... 1550
Wasserstoffverbindungen (1550), Halogenverbindungen (1551), Cyanoverbindungen
(1552), Sauerstoffverbindungen (1553), Sonstige Chalkogenverbindungen (1557), Co-
balt(II)- und
CobaltUIIJ-Komplexe
(1557). Organische Cobaltverbindungen (1561)
1.3
CobaltÇIV.VbVerbindungen (d5, d4)
................................ 1562
2 Das Rhodium und Iridium .............................................. 1562
2.1 Elementares Rhodium und Iridium ................................. 1562
Vorkommen (1562), Darstellung (1563). Physikalische Eigenschaften (1563), Chemi¬
sche Eigenschaften (1563), Rhodium und Iridium in Verbindungen (1564)
Inhalt XXIX
2.2 Verbindungen des Rhodiums und Indiums........................... 1565
Wasserstoffverbindungen (1565), Halogenverbindungen (1565), Cyanoverbindungen
(1568), Sauerstoffverbindungen (1569), Rhodium- und Iridiumkomplexe (1571), Or¬
ganische Rhodium- und Iridiumverbindungen (1572)
3 Das
Ека
-Iridium (Element 109) .......................................... 1574
Kapitel XXXI Die Nickelgruppe ............................................ 1575
1 Das Nickel............................................................ 1575
1.1 Elementares Nickel............................................... 1575
Vorkommen (1575), Darstellung (1575), Physikalische Eigenschaften (1576), Chemi¬
sche Eigenschaften (1577), Nickel in Verbindungen (1577)
1.2
Nickel(II)-
und
Nickeiqilj-Verbindungen
(dR, d7)..................... 1578
Wasserstoffverbindungen (1578), Halogenverbindungen (1578), Cyanoverbindungen
(1579), Sauerstoffverbindungen (1580), Sonstige binäre
Nickel(II)-
Verbindungen
(1582), NickeKIl)- und
Nickel(III)-Komplexe(1582),
Organische Nickelverbindungen
(1585)
1.3 Nickel(IV)-Verbindungen
(dĎ)
...................................... 1586
2 Das Palladium und Platin ............................................... 1587
2.1 Elementares Palladium und Platin .................................. 1587
Vorkommen (1587), Darstellung (1587), Physikalische Eigenschaften (1588), Chemi¬
sche Eigenschaften (1588), Palladium und Platin in Verbindungen (1589)
2.2 Verbindungen des Palladiums und Platins ........................... 1590
Wasserstoflverbindungen (1590), Halogenverbindungen (1591), Cyanoverbindungen
(1596), Chalkogenverbindungen (1596), Palladium- und Platinkomplexe (1599), Orga¬
nische Palladium- und Platinverbindungen (1602)
3 Das
Ека
-Platin
(Element 110) ........................................... 1604
Kapitel XXXII Zusammenfassender Überblick über wichtige Verbindungsklassen der
Übergangsmetalle.......................................................... 1605
1 Einige Klassen anorganischer Übergangsmetallverbindungen ................. 1605
1.1 Übergangsmetallhydride.
σ
-Komplexe
............................... 1605
1.1.1 Monowasserstoffkomplexe ........................................ 1606
1.1.2 Diwasserstoff- und andere
σ
-Komplexe
.............................. 1608
1.2 Übergangsmetallhalogenide. Metallcluster vom Halogenid-Typ ......... 1611
1.2.1 Halogenide und
Halogenokomplexe
................................ 1611
Struktur- und Bindungsverhältnisse (1611), Darstellung und Eigenschaften (1615)
1.2.2 Metallcluster-Komplexe vom Halogenid-Typ ......................... 1617
1.3 Übergangsmetalloxide. Nichtstöchiometrie........................... 1620
1.3.1 Oxide der Übergangsmetalle und ihr nichtstöchiometrisches Verhalten ... 1620
1.3.2 Disauerstofifkomplexe............................................. 1623
2 Einige Klassen organischer Übergangsmetallverbindungen ................... 1628
2.1 Metallcarbonyle und verwandte Komplexe. Metallcluster vom Carbonyl-
Typ............................................................. 1629
2.1.1 Die Metallcarbonyle.............................................. 1629
Grundlagen (1629), Darstellung (1636), Eigenschaften (1639)
2.1.2 Die Metallcarbonyl-Anionen, -Hydride und -Kationen ................ 1644
Carbonylmetallate (1644), Mctallcarbonylwasserstoffe (1648), Metallcarbonyl-Kal-
ionen (1654)
2.1.3 Die Verwandten der Metallcarbonyle ............................... 1655
Thio-,
Seleno-
und Tellurocarbonyl-Komplexe (1655), Cyano-Komplexe (1656), Iso-
cyano-(Isonitril-)Komplexe (1658), Nitrosyl-Komplexe (1661), DistickstofT-Komple-
xe (1667), Trifluorphosphan-Komplexe (1671)
2.2 Sonstige organische n-Komplexe der Übergangsmetalle................ 1673
XXX Inhalt
2.2.1 Metallorganyle .................................................. 1673
2.2.2 Alkylidenkomplexe (Carbenkomplexe) .............................. 1678
2.2.3 Alkylidinkomplexe (Carbinkomplexe) ............................... 1680
2.3 Organische
σ
-Komplexe
der Übergangsmetalle ....................... 1681
2.3.1 Alkankomplexe.................................................. 1681
2.3.2
σ
-Komplexe
mit
E
—
H-
sowie
E
—
Е
-Bindungen ...................... 1683
2.4 Organische
π
-Komplexe
der Übergangsmetalle ....................... 1684
2.4.1 Alkenkomplexe
(Olefinkomplexe)
................................... 1684
Komplexe mit
Ethylen
und seinen Derivaten (1685), Komplexe mit Butadien und
seinen Derivaten (1688), Komplexe mit Allyl und seinen Derivaten (1691)
2.4.2 Alkinkomplexe (Acetylenkomplexe)................................. 1694
2.4.3 Aromatenkomplexe .............................................. 1696
Metallocene und ihre Derivate. Homoleptische Cyclopentadienyl-Metallkomplexe
(1697), Heteroleptische Cyclopentadienyl-Metallkomplexe (1705), Bis(benzol)metall-
komplexe und verwandte Sandwichverbindungen (1709),
Mono(benzol)metallkom-
plexe und verwandte Halbsandwichverbindungen (1712), Sonstige Aromatenkom¬
plexe (1713)
2.5 Katalytische Prozesse unter Beteiligung von Metallorganylen........... 1715
Teil
D
Lanthanoide und Actinoide................................. 1717
Kapitel XXXIII Lanthanoide und Actinoide (Innere Übergangsmetalle).
Periodensystem (Teil
IV)
und vergleichende Übersicht über die Lanthanoide und Actinoide 1719
1 Elektronenkonfigurationen der Lanthanoide und Actinoide .................. 1719
2 Einordnung der Lanthanoide und Actinoide in das Periodensystem ........... 1721
3 Trends einiger Eigenschaften der Lanthanoide und Actinoide................. 1722
Kapitel XXXIV Grundlagen der Kernchemie .................................. 1724
1 Die natürliche Elementumwandlung ...................................... 1724
1.1 Natürlicher radioaktiver Zerfall .................................... 1724
1.1.1 Der a- sowie
β
-Zerfall ........................................... 1725
Verschiebungssatz (1725), Zerfallsreihen (1726), Natürliche Radionuklide (1727)
1.1.2 Die asymmetrische und superasymmetrische Spaltung ................. 1729
1.2 Energie des radioaktiven Zerfalls................................... 1730
1.2.1 Energieinhalt der radioaktiven Strahlung ............................ 1730
Strahlenarten (1730), Strahlungsenergie (1731)
1.2.2 Strahlungswechselwirkung mit Materie.............................. 1733
Strahlungsenergieabgabe an Materie (1733), Strahlungsenergieaufnahme durch Mate¬
rie (1733)
1.2.3 Radioaktiver Energieumsatz....................................... 1736
Massenverlust durch Strahlung (1736), Kernbindungsenergie (1737)
1.3 Geschwindigkeit des radioaktiven Zerfalls ........................... 1738
1.3.1 Zerfallskonstante, Halbwertszeit, Aktivität........................... 1738
1.3.2 Radioaktives Gleichgewicht ....................................... 1741
1.4 Mechanismus des radioaktiven Zerfalls.............................. 1743
2 Die künstliche Elementumwandlung ...................................... 1746
2.1 Die Kern-Einzelreaktion .......................................... 1746
2.1.1 Die einfache Kernreaktion ........................................ 1750
Methoden der Kernumwandlung (1750), Kernumwandlung mit Heliumkernen (1751),
Kernumwandlung mit Wasserstoffkernen (1753). Kernumwandlung mit Neutronen
(1755), Kernumwandlung mit schwereren Atomkernen (1757), Kernumwandlung mit
y-Strahlen (1757), Künstliche Radionuklide (1758)
Inhalt XXXJ
2.1.2 Die Kernzersplitterung............................................ 1760
2.1.3 Die Kernspaltung ................................................ 1761
2.1.4 Die Kern Verschmelzung........................................... 1763
2.2 Die Kern-Kettenreaktion.......................................... 1767
2.2.1 Die gesteuerte Kern-Kettenreaktion................................. 1768
2.2.2 Die ungesteuerte Kern-Kettenreaktion .............................. 1773
Kapitel XXXV Die Lanthanoide ............................................ 1775
1 Vorkommen........................................................... 1776
2 Gewinnung ........................................................... 1778
3 Physikalische Eigenschaften ............................................. 1781
4 Chemische Eigenschaften................................................ 1786
5 Verbindungen der Lanthanoide .......................................... 1788
Wasserstoffverbindungen (1788), Halogenverbindungen (1788). Sauerstoffverbindungen
(1790), Sonstige binäre Verbindungen (1791), Salze (1791), Komplexe (1791), Metallorgani¬
sche Verbindungen (1792)
Kapitel XXXVI Die Actinoide.............................................. 1793
1 Vorkommen........................................................... 1794
2 Gewinnung ........................................................... 1795
Thorium (1795),
Protactinium
(1795), Uran (1795). Transurane (1796)
3 Physikalische Eigenschaften ............................................. 1801
4 Chemische Eigenschaften................................................ 1803
5 Radiochemische Eigenschaften........................................... 1811
6 Verbindungen der Actinoide ............................................. 1814
Wasserstoffverbindungen (1814), Halogenverbindungen (1814), Sauerstoffverbindungen
(1817), Sonstige binäre Verbindungen (1819), Salze (1820), Komplexe (1820), Metallorgani¬
sche Verbindungen (1821)
Schlußwort: Die gegenseitige Umwandlung von Masse und Energie .............. 1822
Teil
E
Anhang ......................................................
1
825
I
Zahlentabellen....................................................... 1827
Atomare Konstanten (1827), Kosmische Daten (1828), Umrechnungst aktoren Energie «->■
Masse <-» Potential <-> Wellenzahl (1828), Griechische Zahlworte (1829)
II
SI-Einheiten......................................................... 1830
SI-Grundeinheiten(183O), Abgeleitete SI-Einheiten (1830). Vorsilben zur Bezeichnung von
Vielfachen und Teilen einer Einheit (1831). Definition der SI-Grundeinheiten (1831 ). Defini¬
tion abgeleiteter SI-Einheiten ( 1832), Zusammenhänge zwischen
SI-
und anderen gebräuch¬
lichen Einheiten (1833)
III
Natürliche Nuklide................................................... 1835
IV
Radien von Atomen und Ionen ........................................ 1838
V
Bindungslängen
(ber.)
zwischen Hauptgruppenelementen .................. 1842
VI
Normalpotentiale .................................................... 1843
VII
Nobelpreise für Chemie und Physik .................................... 1847
Personenregister .......................................................... 1853
Sachregister .............................................................. 1869
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