Chemisches Praktikum für Mediziner: mit 65 Aufgaben, zahlreichen Tabellen sowie einem ausklappbaren Periodensystem der Elemente
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| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Stuttgart [u.a.]
Teubner
1999
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| Ausgabe: | 4., durchges. Aufl. |
| Schriftenreihe: | Teubner-Studienbücher : Chemie
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| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | XVI, 197, 39 S. Ill., graph. Darst. |
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INHALTSVERZEICHNIS:
Der Umgang mit Gefahrstoffen 1
1. Einführung 1
2. Gefahrstoffe 1
3. Hinweise auf Gefahren 2
4. Ermittlungspflicht 2
5. Unterweisungen 3
6. Messungen, Grenzwerte und Vorsorgeuntersuchungen 3
7. Arbeitsplatzbezogene und persönliche Schutzmaßnahmen 5
8. Gefahrenabwehr, Hygienemaßnahmen 6
9. Stoffklassenbezogene Maßnahmen 6
10. Aufbewahrung 9
11. Reinigung 9
12. Entsorgung von Gefahrstoffen und Gewässerschutz 10
13. Notmaßnahmen bei Gefahren 10
14. Betriebsanweisungen 11
1. Kurstag: Maßanalyse, Säuren und Basen 15
1. Aufgabe 15
2. Aufgabe 19
3. Aufgabe 20
4. Aufgabe 21
5. Aufgabe 21
Erläuterungen 22
1. Maßanalyse 22
1.1 Allgemeines 22
1.2 Voraussetzungen 22
1.3 Endpunktsindikation 22
2. Meßgefäße 23
2.1 Büretten 23
2.2 Vollpipetten 23
2.3 Meßpipetten 24
2.4 Meßkolben 24
3. Molare Lösungen 24
4. Säuren und Basen 25
4.1 Säure-Base-Systeme nachBrönsted 25
4.2 Säure-Base-Systeme nach Lewis 26
5. Gleichgewichtsreaktionen und Massenwirkungsgesetz 27
5.1 Gleichgewichtsreaktionen 27
5.2 Massenwirkungsgesetz 27
6. Massenwirkungskonstanten von Protolysereaktionen 29
6.1 Autoprotolysegleichgewicht des Wassers 29
6.2 Säurestärke 30
6.3 Ionogen abspaltbarer Wasserstoff 30
6.4 Ein-und mehrprotonige Säuren 30
6.5 Basenstärke 31
X Inhaltsverzeichnis
7.1 Aktuelle und potentielle Acidität 32
7.2 Protolysegrad a 32
8. Säure-Base-Titrationen 33
8.1 Titrationskurven 33
8.2 Farbindikatoren für Säure/Base-Titrationen 35
2. Kurstag: Aktivität, schwache Säuren und Basen, Pufferlösungen 39
6. Aufgabe 40
7. Aufgabe 40
8. Aufgabe 40
9. Aufgabe 40
10. Aufgabe 41
11. Aufgabe 42
12. Aufgabe 43
Erläuterungen 43
1. Aktivität und Aktivitätskoeffizient 43
2. Schwache Säuren und Basen 45
2.1 pH-Wert in Lösungen, die äquimolare Mengen an Säure und
konjugierter Base enthalten 45
2.2 pH-Wert von Lösungen der konjugierten Basen schwacher Säuren 46
2.3 pH-Wert von Lösungen der konjugierten Säuren schwacher Basen 47
3. Puffersysteme 48
3.1 Verhalten von Lösungen gegenüber Säuren- oder Basenzusatz 48
3.2 Pufferdefinition 49
3.3 Der Pufferbereich 49
3.4 Die Pufferkapazität 49
4. Bedeutung von Puffersystemen 50
3. Kurstag: Mehrphasensysteme, heterogene Gleichgewichte, qualitative
Nachweisreaktionen 53
13. Aufgabe 54
14. Aufgabe 54
15. Aufgabe 55
16. Aufgabe 55
17. Aufgabe 55
18. Aufgabe 56
19. Aufgabe 57
20. Aufgabe 58
Erläuterungen 58
1. Homogene und heterogene Gleichgewichte 58
1.1 Phasen 58
1.2 Homogene Gemische 58
1.3 Heterogene Gemische 58
1.4 Eigenschaften von Lösungsmitteln 59
1.5 Verteilungsgleichgewichte 59
2. Lösungen von ionischen Feststoffen in Wasser 60
2.1 Die Lösungsenthalpie 61
2.2 Die "Triebkraft" einer chemischen Reaktion 62
Inhaltsverzeichnis XI
2.3 Lösereaktionen 63
2.4 Gesättigte Lösungen 63
2.5 Lösungsgleichgewicht 64
2.6 Ungleichgewichtszustände 65
3. Ausfällen und Auflösen von Niederschlägen 66
3.1 Erhöhung der Konzentration einer beteiligten Ionensorte (gleichionige
Zusätze) 66
3.2 Auflösen von Niederschlägen 66
3.2.1 Säure-Base-Reaktionen 67
3.2.2 Komplexbildungsreaktionen 67
4. Ionenaustauscher 68
4.1 Definition 68
4.2 Eingesetzte Ionenaustauscher 68
4.3 Austauscherkapazität und Sättigung 69
4.4 Affinität 70
4.5 Anwendung von Ionenaustauschern 70
4. Kurstag: Komplexverbindungen, Komplexbildungsgleichgewichte, Kolorimetrie.73
21. Aufgabe 74
22. Aufgabe 74
23. Aufgabe 75
24. Aufgabe 76
25. Aufgabe 76
26. Aufgabe 77
Erläuterungen 77
1. Die chemische Bindung 77
1.1 Kovalente Bindung 77
1.2 Metallische Bindung 78
1.3 Polare Atombindungen 79
1.4 Ionenbindung 80
2. Komplexverbindungen 81
2.1 Komplexe 81
2.2 Koordinationszahl 81
2.3 Ligandenaustausch 83
2.4 Ligandenstärke 83
3. Chelatkomplexe 84
3.1 Chelatliganden 84
3.2 Stabilität von Chelatkomplexen 85
4. Komplexbildungsgleichgewichte 85
4.1 Komplexbildungsreaktionen als Gleichgewichtsreaktionen 85
4.2 Auflösung schwerlöslicher Silberhalogenide 86
5. Nomenklatur der Komplexverbindungen 87
5.1 Formeln anionischer, kationischer oder neutraler Komplexe 87
5.2 Namen der Komplexe 88
5.3 Namen der Liganden 88
6. Komplexometrie 88
6.1 Ethylendiamintetraacetat 88
XII Inhaltsverzeichnis
6.2 Quantitative Bestimmung von Metallkationen, Metallindikatoren 89
7. Porphyrin-Komplexe 91
8. Kolorimetrie und Photometrie 93
8.1 Elektromagnetische Wellen 93
8.2 Absorption und Emission elektromagnetischer Wellen 93
8.3 Absorption von sichtbarem Licht durch farbige Lösungen 94
8.4 Beerscbes Gesetz, kolorimetrische Konzentrationsbestimmung 95
8.5 Photometrische Methoden 96
5. Kurstag: Oxidation und Reduktion 98
27. Aufgabe 99
28. Aufgabe 99
29. Aufgabe 99
30. Aufgabe 100
31. Aufgabe 100
32. Aufgabe 101
33. Aufgabe 102
34. Aufgabe 103
Erläuterungen 103
1. Oxidation und Reduktion 103
1.1 Die Begriffe Oxidation und Reduktion 103
1.2 Oxidationszahl 104
1.3 Aufstellung von stöchiometrischen Redoxgleichungen 106
2. Redox-Disproportionierungsreaktionen 107
3. Iodometrische Reaktionen und Analysenverfahren 108
3.1 Das Redoxsystem Iod/Iodid 108
3.2 Rücktitration 108
3.3 Indirekte Titration von Oxidationsmitteln 109
4. Elektrochemische Potentiale 109
4.1 Redox-Reaktionen als Elektronenübertragungsreaktionen 109
4.2 Das elektrochemische Potential 110
4.3 Standardwasserstoffelektrode als Bezugselektrode 110
4.4 Standardpotentiale E° 112
4.5 Nernstsche Gleichung 112
5. pH - abhängige Redoxpotentiale 114
5.1 pH-abhängige Oxidationswirkung von H2O2 114
5.2 Das Redoxsystem Hydrochinon/p-Benzochinon 114
6. pH-Messungen 116
6. Kurstag: Funktionelle Gruppen, Löslichkeit, Verteilung, Nucleophile
Substitution 119
35. Aufgabe 120
36. Aufgabe 120
37. Aufgabe 121
38. Aufgabe 121
39. Aufgabe 121
40. Aufgabe 121
Erläuterungen „ 122
Inhaltsverzeichnis XIII
1. Funktionelle Gruppen 122
2. Wasserstoffbrückenbindung 122
3. Hydrophobe und hydrophile Molekülteile 123
4. Der Einfluß des Alkylrests auf den Verlauf der nucleophilen Substitution. 123
4.1 Substitution der OH-Gruppe durch Cl 123
4.2 Die unterschiedliche Bildungstendenz der Carbenium-Ionen 124
4.3 SN1- und SN2-Mechanismus 124
5. Chiralität 126
7. Kurstag: Hydrolyse von Carbonsäureestern, Reaktionskinetik, Katalyse 129
41. Aufgabe 129
42. Aufgabe 130
43. Aufgabe 134
Erläuterungen 134
1. Hydrolyse von Carbonsäureestern 134
1.1 Die alkalische Esterhydrolyse 135
1.2 Die protonen-katalysierte Esterhydrolyse 136
2. Reaktionskinetik 137
2.1 Reaktionsgeschwindigkeit und Reaktionsordnung 137
2.2 Reaktionsgeschwindigkeitskonstante und Aktivierungsenthalpie AH* .139
2.3 Reaktionsdiagramme 140
2.4 Katalyse 141
8. Kurstag: Carbonylverbindungen, Kernmagnetische Resonanzspektroskopie 143
44. Aufgabe 144
45. Aufgabe 145
46. Aufgabe 148
47. Aufgabe 148
48. Aufgabe 148
49. Aufgabe 149
Erläuterungen 149
1. Reaktionen am elektrophilen Carbonyl-C-Atom 150
1.1 Die Additionsreaktion 150
1.2 Die Kondensationsreaktion 150
2. Die Knüpfung von C-C-Bindungen 152
2.1 Die CH-Acidität der Carbonylverbindungen 152
2.2 Der Mechanismus der Aldol-Reaktion 153
2.3 Die Esterkondensation 153
3. Die Keto-Enol-Tautomerie 154
4. Decarboxylierung von ß-Ketocarbonsäuren, Oxidation der Äpfelsäure 155
5. Additionen an die C=C-Doppelbindung 156
6. Reinigung fester Stoffe durch Umkristallisieren 157
7. Strukturermittlung mit Hilfe spektroskopischer Methoden 158
9. Kurstag: Chromatographie, Aminosäuren, Säurederivate 161
50. Aufgabe 162
51. Aufgabe 163
52. Aufgabe 164
53. Aufgabe 164
XIV Inhaltsverzeichnis
54. Aufgabe 166
Erläuterungen 166
1. Stofftrennung mit Hilfe chromatographischer Methoden 166
2. a-Aminosäuren 169
3. Die Carbonsäurederivate 170
4. Sulfonamide 171
5. Infrarotspektroskopie 171
6. Ergänzungen zur 'H-NMR-Spektroskopie 172
10. Kurstag: Chemie der Kohlenhydrate 173
55. Aufgabe 174
56. Aufgabe 174
57. Aufgabe 174
58. Aufgabe 175
59. Aufgabe 176
Erläuterungen 177
1. Die Oxidation von Alkoholen und Thioalkoholen 177
2. Kohlenhydrate als Oxidationsprodukte mehrwertiger Alkohole 178
3. Chiralität, Enantiomere, Diastereomere 178
4. Die D,L-Nomenklatur mit D-Gycerinaldehyd als Bezugssubstanz 180
5. Die Stereoisomerie bei Aldosen und Ketosen 180
6. D-Glucose, D-Fructose, cyclische Halbacetal- bzw. Halbketal-Formen 181
7. Die reduzierende Wirkung von Aldosen und Ketosen 182
8. Die glykosidische Bindung 183
9. Disaccharide - Reduzierende und nicht-reduzierende Zucker 184
10. Polysaccharide 185
11. Kurstag: Seifen, Kunststoffe, Proteine 187
60. Aufgabe 187
61. Aufgabe 188
62. Aufgabe 188
63. Aufgabe 188
64. Aufgabe 190
65. Aufgabe 190
Erläuterungen 190
1. Fette und verwandte Verbindungen 190
1.1 Der Aufbau der Fette 190
1.2 Der amphiphile Charakter von Seifen 191
1.3 Phosphoglyceride 192
2. Polymerisation 192
3. Polykondensation 194
4. Peptide, Proteine 195
Inhaltsverzeichnis XV
Verzeichnis der Abbildungen
Abb. 0/1. Gefahrensymbole und -bezeichnungen 2
Abb. 1/1. Büretten 16
Abb. 1/2. Geräte zur Volumenmessung, Pipettierhilfen 17
Abb. 1/3. Titration von 10 ml 0.1 molarer Salzsäure mit 0.1 molarer Natronlauge 34
Abb. 1/4. Titration von 10 ml 0.1 molarer Essigsäure mit 0.1 molarer Natronlauge .35
Abb. 1/5. Beispiele für pH-Indikatorsysteme: Methylorange und Phenolphthalein.36
Abb. 2/1. Titration von 10 ml 0.1 molarer Ammoniaklösung mit 0.1 molarer Salz¬
säure 47
Abb. 3/1. Verteilung von Stoffen zwischen zwei flüssigen Phasen 59
Abb. 3/2. Schematische Darstellung der Lösung eines binären Salzes wie Kochsalz,
NaCl, in Wasser 60
Abb. 3/3. Energiediagramm für die Lösungsenthalpie 61
Abb. 3/4. Optimales Radienverhältnis r(Anion)/r(Kation) im Kochsalzgitter 62
Abb. 3/5. Kationen- und Anionenaustauscherharze 69
Abb. 4/1. Atomorbitale und Molekülorbital 78
Abb. 4/2. Übergänge zwischen kovalenter und ionischer Bindung 79
Abb. 4/3. Koordinationszahlen und Koordinationsgeometrie bei Komplexen 82
Abb. 4/4. Biologisch und medizinisch wichtige Chelatliganden 84
Abb. 4/5. Veranschaulichung des Beerschen Gesetzes 95
Abb. 4/6. Schematisches Meßprinzip von Photometern 96
Abb. 4/7. Beispiel einer Eichkurve 97
Abb. 5/1. Daniell-Element, Beispiel einer elektrochemischen Zelle 109
Abb. 5/2. Standardwasserstoffelektrode zum Messen des Standard-Reduktions¬
potentials von Cu/Cu2+ bzw. Zn/Zn2+ 111
Abb. 5/3. Standard-Reduktionspotentiale 111
Abb. 5/4. Prinzip der pH-Wert-Messung durch Ermittlung des Redoxpotentials
einer Glaselektrode gegen eine Ag/Ag+-Elektrode 117
Abb. 7/1. Rundkolben mit aufgesetztem Kühler zum Erhitzen unter Rückfluß 130
Abb. 7/2. Reaktionsablauf bei der Esterhydrolyse 134
Abb. 7/3. Reaktionsdiagramm einer SN2-Reaktion 141
Abb. 7/4. Reaktionsdiagramm einer SN1-Reaktion 141
Abb. 7/5. Reaktionsdiagramm einer nicht-katalysierten Reaktion 142
Abb. 7/6. Reaktionsdiagramm der entsprechenden katalysierten Reaktion 142
Abb. 8/1. a. Saugrohr mit Hirschtrichter, b. Schmelzpunktsapparatur nach Thiele. 144
Abb. 8/2. ^-NMR-Spektrum 1 146
Abb. 8/3. Gespreizte Signalbereiche der 1H-NMR-Spektren 2 - 5 147
Abb. 9/1. Dünnschichtchromatogramrn 163
Abb. 9/2. Gespreizte Signalbereiche der ^-NMR-Spektren 1-3 165
Abb. 9/3. Darstellung der Verteilung bei der Chromatographie 167
Abb.10/1. Darstellung der sterischen Verhältnisse in Molekülen 179
Abb.11/1. Schematische Darstellung der a-Helix 190
XVI Inhaltsverzeichnis
Verzeichnis der Tabellen:
Tabelle 1/1. Theoretische Titrationskurve der Titration von 0.1 molarer HC1
mit 0.1 molarer NaOH 34
Tabelle 1/2. Einige wichtige Indikatoren 37
Tabelle 2/1. pH-Werte menschlicher Körperflüssigkeiten 51
Tabelle 3/1. Löslichkeitsprodukte einiger Salze bei 298 K (-log L = pL) 68
Tabelle 4/1. Spektrum elektromagnetischer Wellen 93
Tabelle 4/2. Komplementärfarben 94
Tabelle 5/1. Zusammenstellung der Versuchsergebnisse von Aufgabe 34 103
Tabelle 5/2. Elektronegativitäten nach Pauling 104
Tabelle 5/3. Oxidationszahlen (OxZ) 105
Tabelle 7/1. Muster für die Eintragung der Ergebnisse der 43. Aufgabe 133
Tabelle 8/1. Schmelzpunkte der 2,4-Dinitrophenylhydrazone einiger Ketone 145
Tabelle 9/1. Schmelzpunkte der 3,5-Dinitrobenzoesäurederivate 164
Tabelle 10/1. Reduktionseigenschaften von Disacchariden 175
Anhang
1. Einheiten in der Chemie A 1
1.1 Präfixe für dezimale Vielfache bzw. Bruchteile von Einheiten A 1
1.2 Basiseinheiten des Internationalen Einheitssystems (SI) A 1
1.3 Abgeleitete SI-Einheiten A2
1.4 Veraltete, aber noch anzutreffende Einheiten A2
2. Physikalische Konstanten A3
3. Siedepunkte und relative Dielektrizitätskonstanten einiger Lösungsmittel A 3
4. Säurekonstanten anorganischer und organischer Säuren A 4
5. Ausgewählte Standard-Reduktionspotentiale A 5
6. Mittlere Bindungsabstände und mittlere Bindungsenergien A 6
7. Übungsaufgaben A 7
Index A17
R-und S-Sätze A21
1. Hinweise auf besondere Gefahren (R-Sätze) A 21
2. Sicherheitsratschläge (S-Sätze) A 24
3. TRGS 525: Umgang mit Gefahrstoffen in Einrichtungen zur human
medizinischen Versorgung A 27
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