Chemie: das Basiswissen der Chemie ; 125 Tabellen
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Stuttgart
Thieme
2003
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| Edition: | 8., komplett überarb. und erw. Aufl. |
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IX
Inhalt
Einleitung _
1.1 Historische Entwicklung der Chemie . 2
1.2 Elemente, Verbindungen, Gemische . 6
1.3 Stofftrennung . 9
1.4 Maßeinheiten . 11
1.5 Genauigkeit und signifikante Stellen . 11
Übungsaufgaben . 14
Einführung in die Atomtheorie_15
2.1 Die Dalton-Atomtheorie . 16
2.2 Das Elektron . 17
2.3 Das Proton . 18
2.4 Das Neutron . 19
2.5 Aufbau der Atome . 19
2.6 Atomsymbole . 20
2.7 Isotope . 21
2.8 Atommassen . 22
Übungsaufgaben . 24
Stöchiometrie, Teil
3.1 Moleküle und Ionen . 25
3.2 Empirische Formeln . 27
3.3 Das Mol . 28
3.4 Prozentuale Zusammensetzung von Verbindungen . 29
3.5 Ermittlung chemischer Formeln . 31
Übungsaufgaben . 33
Stöchiometrie, Teil
4.1 Chemische Reaktionsgleichungen . 35
4.2 Begrenzende Reaktanden . 38
4.3 Ausbeute bei chemischen Reaktionen . 39
4.4 Konzentration von Lösungen . 40
Übungsaufgaben . 42
Inhalt
Energieumsatz bei chemischen Reaktionen_45
5.1 Energiemaße . 46
5.2 Temperatur und Wärme . 47
5.3 Kalorimetrie . 47
5.4 Reaktionsenergie und Reaktionsenthalpie . 48
5.5 Der Satz von Hess . 51
5.6 Bildungsenthalpien . 52
5.7 Bindungsenergien . 54
Übungsaufgaben . 57
Die Elektronenstruktur der Atome_59
6.1 Elektromagnetische Strahlung . 60
6.2 Atomspektren . 62
6.3 Ordnungszahl und das Periodensystem der Elemente . 65
6.4 Wellenmechanik . 69
6.5 Quantenzahlen . 73
6.6 Orbitalbesetzung und die Hund-Regel . 78
6.7 Die Elektronenstruktur der Elemente . 81
6.8 Halb- und vollbesetzte Unterschalen . 83
6.9 Einteilung der Elemente . 86
Übungsaufgaben . 87
Eigenschaften der Atome und die lonenbindung _89
7.1 Atomgröße . 90
7.2 lonisierungsenergien . 93
7.3 Elektronenaffinitäten . 95
7.4 Die Ionenbindung . 96
7.5 Gitterenergie . 98
7.6 Arten von Ionen .100
7.7 lonenradien .102
7.8 Nomenklatur von Ionenverbindungen .103
Übungsaufgaben .105
8 Die kovalente Bindung_107
8.1 Konzept der kovalenten Bindung .108
8.2 Übergänge zwischen Ionenbindung und kovalenter Bindung .109
8.3 Elektronegativität .112
8.4 Formalladungen .114
8.5 Mesomerie (Resonanz) .116
8.6 Nomenklatur von binären Molekülverbindungen .118
Übungsaufgaben .119
Inhalt
Molekülstruktur, Molekülorbitale_121
9.1 Ausnahmen zur Oktettregel .122
9.2 Elektronenpaar-Abstoßung und Molekülstruktur .122
9.3 Hybridorbitale .127
9.4 Molekülorbitale .130
9.5 Molekülorbitale in mehratomigen Molekülen .134
9.6 Delokalisierte Bindungen .135
9.7 Stark polare kovalente Bindungen .139
9.8 Hypervalente Atome .140
Übungsaufgaben .142
10
10.1 Druck .144
10.2 Das Avogadro-Gesetz .145
10.3 Das ideale Gasgesetz .146
10.4 Stöchiometrie und Gasvolumina .149
10.5 Die kinetische Gastheorie .150
10.6 Das Dalton-Gesetz der Partialdrücke .152
10.7 Molekülgeschwindigkeiten in Gasen .154
10.8 Das Graham-Effusionsgesetz .155
10.9 Reale Gase .156
10.10 Verflüssigung von Gasen .158
Übungsaufgaben .160
11 Flüssigkeiten und Feststoffe_163
11.1 Intermolekulare Anziehungskräfte .165
11.2 Wasserstoff-Brücken .167
11.3 Der flüssige Zustand .169
11.4 Verdampfung .170
11.5 Dampfdruck .770
11.6 Siedepunkt.171
11.7 Verdampfungsenthalpie .172
11.8 Gefrierpunkt .173
11.9 Dampfdruck von Festkörpern .174
11.10 Phasendiagramme .175
11.11 Arten von kristallinen Feststoffen .176
11.12 Kristallgitter .180
11.13 Kristallstrukturen von Metallen .181
11.14 lonenkristalle .184
11.15 Defektstrukturen .186
11.16 Flüssigkristalle .187
Übungsaufgaben .189
XII
12 Strukturaufklärung_I9i
12.1 Röntgenbeugung .192
12.2 Kernmagnetische Resonanz-Spektroskopie .196
Übungsaufgaben .200
13 Lösungen_201
13.1 Allgemeine Betrachtungen .202
13.2 Der Auflösungsprozess .203
13.3 Hydratisierte Ionen .204
13.4 Lösungsenthalpie .205
13.5 Abhängigkeit der Löslichkeit von Druck und Temperatur .207
13.6 Konzentration von Lösungen .208
13.7 Dampfdruck von Lösungen .2\\
13.8 Gefrierpunkt und Siedepunkt von Lösungen .213
13.9 Osmose .215
13.10 Destillation .217
13.11 Elektrolytlösungen .219
13.12 Interionische Wechselwirkungen in Lösungen .220
13.13 Kolloide Lösungen und Gele .220
Übungsaufgaben .222
14 Reaktionen in wässriger Lösung _225
14.1 Metathese-Reaktionen .226
14.2 Oxidationszahlen .229
14.3 Reduktions-Oxidations-Reaktionen .230
14.4 Arrhenius-Säuren und -Basen .234
14.5 Saure und basische Oxide .236
14.6 Nomenklatur von Säuren, Hydroxiden und Salzen .237
14.7 Volumetrische Analyse .239
14.8 Äquivalentmasse und Normallösungen .241
Übungsaufgaben .243
15 Reaktionskinetik_245
15.1 Reaktionsgeschwindigkeit .246
15.2 Konzentrationsabhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit .247
15.3 Zeitabhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit .249
15.4 Einstufige Reaktionen .254
15.5 Geschwindigkeitsgesetze für einstufige Reaktionen .257
15.6 Reaktionsmechanismen .258
15.7 Temperaturabhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit .261
15.8 Katalyse .263
Übungsaufgaben .266
Inhalt
16 Das chemische Gleichgewicht _269
16.1 Reversible Reaktionen und chemisches Gleichgewicht .270
16.2 Die Gleichgewichtskonstante Kc .271
16.3 Die Gleichgewichtskonstante ¡<p .275
16.4 Das Prinzip des kleinsten Zwanges .276
Übungsaufgaben .279
17 Säuren und Basen_28
17.1 Das Arrhenius-Konzept .282
17.2 Das Br0nsted-Lowry-Konzept .282
17.3 Die Stärke von Bronsted-Säuren und -Basen .283
17.4 Säurestärke und Molekülstruktur .285
17.5 Das Lewis-Konzept .287
17.6 Lösungsmittelbezogene Säuren und Basen .290
Übungsaufgaben .291
18 Säure-Base-Gleichgewichte_293
18.1 Das Ionenprodukt des Wassers. pH-Wert .294
18.2 Schwache Elektrolyte .296
18.3 Indikatoren .301
18.4 Pufferlösungen .302
18.5 Mehrprotonige Säuren .306
18.6 Salze schwacher Säuren und Basen .309
18.7 Säure-Base-Titrationen .311
18.8 Erweiterung des Säure-Base-Konzepts auf Festkörper .314
Übungsaufgaben .316
19 Löslichkeitsprodukt und Komplex-Gleichgewichte_319
19.1 Das Löslichkeitsprodukt .320
19.2 Fällungsreaktionen .322
19.3 Fällung von Sulfiden .325
19.4 Komplexgleichgewichte .326
Übungsaufgaben .329
20 Grundlagen der chemischen Thermodynamik_331
20.1 Der 1. Hauptsatz der Thermodynamik .332
20.2 Enthalpie .333
20.3 Der 2. Hauptsatz der Thermodynamik .335
20.4 Die freie Enthalpie .337
20.5 Freie Standard-Enthalpien .339
20.6 Absolute Entropien .340
20.7 Gleichgewicht und freie Reaktionsenthalpie .342
20.8 Temperaturabhängigkeit von Gleichgewichtskonstanten .344
Übungsaufgaben .346
XIV
21 Elektrochemie_349
21.1 Elektrischer Strom .350
21.2 Elektrolytische Leitung .351
21.3 Elektrolyse .352
21.4 Stöchiometrische Gesetze bei der Elektrolyse .354
21.5 Galvanische Zellen .356
21.6 Die elektromotorische Kraft .357
21.7 Elektrodenpotenziale .358
21.8 Freie Reaktionsenthalpie und elektromotorische Kraft .363
21.9 Konzentrationsabhängigkeit des Potenzials .365
21.10 Potenziometrische Titration .369
21.11 Elektrodenpotenziale und Elektrolyse .370
21.12 Korrosion von Eisen .
21.13 Galvanische Zellen für den praktischen Gebrauch .372
21.14 Brennstoffzellen .372
Übungsaufgaben .374
Wasserstoff_377
22.1 Vorkommen und physikalische Eigenschaften .378
22.2 Herstellung von Wasserstoff.378
22.3 Chemische Eigenschaften des Wasserstoffs .380
22.4 Technische Verwendung von Wasserstoff .382
Übungsaufgaben .382
Die Halogene_383
23.1 Eigenschaften der Halogene .384
23.2 Vorkommen und Herstellung der Halogene .385
23.3 Interhalogen-Verbindungen .388
23.4 Halogenwasserstoffe .389
23.5 Halogenide .391
23.6 Oxosäuren der Halogene .392
23.7 Verwendung der Halogene .397
Übungsaufgaben .398
Die Edelgase_399
24.1 Vorkommen und Gewinnung der Edelgase .399
24.2 Eigenschaften der Edelgase .400
24.3 Verwendung der Edelgase .401
Inhalt
25 Die Elemente der 6. Hauptgruppe _403
25.1 Allgemeine Eigenschaften der Chalkogene .404
25.2 Vorkommen und Gewinnung von Sauerstoff.405
25.3 Reaktionen des Sauerstoffs .406
25.4 Verwendung von Sauerstoff .408
25.5 Ozon .409
25.6 Schwefel, Selen und Tellur .4W
25.7 Vorkommen und Gewinnung von Schwefel, Selen und Tellur.411
25.8 Wasserstoff-Verbindungen von Schwefel, Selen und Tellur .412
25.9 Schwefel-, Selen- und Tellur-Verbindungen in der Oxidationsstufe +
25.10 Schwefel-, Selen- und Tellur-Verbindungen in der Oxidationsstufe +VI 415
25.11 Verwendung von Schwefel, Selen und Tellur .418
Übungsaufgaben .419
Die Elemente der 5. Hauptgruppe_421
26.1 Allgemeine Eigenschaften .422
26.2 Die Elementstrukturen von Phosphor, Arsen, Antimon und Bismut • • 424
26.3 Der Stickstoffzyklus .425
26.4 Vorkommen und Herstellung der Elemente der 5. Hauptgruppe 426
26.5 Nitride und
26.6 Wasserstoff-Verbindungen .428
26.7 Halogen-Verbindungen .430
26.8 Oxide und Oxosäuren des Stickstoffs .432
26.9 Luftverschmutzung .435
26.10 Oxide und Oxosäuren des Phosphors .438
26.11 Oxide und Oxosäuren von Arsen, Antimon und Bismut .441
26.12 Verwendung der Elemente der 5. Hauptgruppe .442
Übungsaufgaben .443
27 Kohlenstoff,
27.1 Allgemeine Eigenschaften der Elemente der 4. Hauptgruppe .446
27.2 Die Strukturen der Elemente der 4. Hauptgruppe .448
27.3 Vorkommen, Gewinnung und Verwendung von Kohlenstoff und
Silicium .45Ï
27.4 Carbide,
27.5 Oxide und Oxosäuren des Kohlenstoffs .454
27'.6 Siliciumdioxid und
27.7 Schwefel- und Stickstoff-Verbindungen des Kohlenstoffs .459
27.8 Allgemeine Eigenschaften der Elemente der 3. Hauptgruppe .459
27.9 Elementares Bor .461
27.10 Bor-Verbindungen .461
27
Übungsaufgaben .464
XVI
28 Metalle _465
28.1 Die metallische Bindung .467
28.2 Halbleiter .470
28.3 Physikalische Eigenschaften von Metallen .471
28.4 Vorkommen von Metallen .473
28.5 Metallurgie: Aufbereitung von Erzen .474
28.6 Metallurgie: Reduktion .475
28.7 Metallurgie: Raffination .480
28.8 Die Alkalimetalle .483
28.9 Die Erdalkalimetalle .486
28.10 Die Metalle der 3. Hauptgruppe .490
28.11 Die Metalle der 4. Hauptgruppe .493
28.12 Die Übergangsmetalle .495
28.13 Die Lanthanoiden .501
Übungsaufgaben .503
Komplex-Verbindungen_505
29.1 Struktur von Komplex-Verbindungen .506
29.2 Stabilität von Komplexen .510
29.3 Nomenklatur von Komplexen .511
29.4
29.5 Die Bindungsverhältnisse in Komplexen .514
Übungsaufgaben .522
30 Organische Chemie, Teil
30.1 Alkane .526
30.2 Alkene .532
30.3 Alkine .533
30.4
30.5 Reaktionen der Kohlenwasserstoffe. Radikalische Substitution.
Addition .535
30.6
Reaktionen .538
30.7 Reaktionen von Arenen. Elektrophile Substitution .539
Übungsaufgaben .542
Organische Chemie, Teil
31.1 Halogenalkane. Nucleophile Substitution. Eliminierungsreaktionen --545
31.2 Metallorganische Verbindungen .547
31.3 Alkohole, Phenole und Thiole .549
31.4
31.5 Carbonyl-Verbindungen .552
31.6 Carbonsäuren und ihre Derivate .557
Inhalt
31.7
31.8 Aminosäuren und Peptide .567
31.9 Azo und Diazo-Verbindungen .568
31.10 Heterocyclische Verbindungen .569
Übungsaufgaben .571
Spezielle Gebiete der organischen Chemie_573
32.1 Stereochemie organischer Verbindungen .574
32.2 Racemat-Trennung und Synthese chiraler Moleküle .577
32.3 Polymerchemie .579
32.4 Supramolekulare Chemie .585
Übungsaufgaben .588
33 Naturstoffe und Biochemie _589
33.1
33.2 Kohlenhydrate .593
33.3 Fette, Öle und Wachse .597
33.4 Botenstoffe, Hormone und Vitamine .599
33.5 Natürliche Farbstoffe .602
33.6 Proteine .605
33.7 Nucleinsäuren .610
33.8 Proteinsynthese .612
33.9 Gentechnik .614
33.10 Enzyme und Coenzyme .618
33.11 Schlussbemerkung: Chemie und Biochemie .622
Übungsaufgaben .623
34 Kernchemie_625
34.1 Der Atomkern .626
34.2 Kernreaktionen .628
34.3 Radioaktivität .629
34.4 Messung der Radioaktivität .632
34.5 Die radioaktive Zerfallsgeschwindigkeit .633
34.6 Biologische Effekte der radioaktiven Strahlung .637
34.7 Radioaktive Zerfallsreihen .639
34.8 Künstliche Kernumwandlungen .641
34.9 Kernspaltung .644
34.10 Kernfusion .648
34.11 Verwendung von radioaktiven Nucliden .650
Übungsaufgaben .652
XVIII
35 Umgang mit gefährlichen Stoffen_655
35.1 Einteilung und Kennzeichnung der Gefahrstoffe .656
35.2 Deutsches Gefahrstoffrecht .662
35.3 Giftstoffe, Toxikologie .668
Übungsaufgaben .673
Anhang_675
A
B Gleichgewichtskonstanten .677
C Thermodynamische Daten .679
D Mittlere Bindungsenergien .680
E
Glossar .709
Sachverzeichnis .733
Bildnachweis .766
Maßeinheiten, Naturkonstanten .vorderer Einband
Tabelle der Elemente .hinterer Einband
Periodensystem der Elemente .Ausklapptafel am Buchende
Periodensystem der Elemente, Naturkonstanten, Formelsammlung
(Einsteckkärtchen) .hinterer Einband |
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