Allgemeine und Anorganische Chemie: ein Leitfaden für Studierende der Biologie, Biochemie und Pharmazie
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| Published: |
München
Spektrum Akad. Verl.
2007
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| Edition: | 1. Aufl. |
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Inhalt
1. Einführung 1
2. Chemische Grundbegriffe und chemische Grundgesetze 7
2.1 Gemische, Verbindungen, Elemente 8
2.2 Grundgesetze der Stöchiometrie 11
2.3 Atom- und Molekülmassen 18
2.4 Chemische Symbole und Formeln 19
2.4.1 Elementsymbole 19
2.4.2 Formeln chemischer Verbindungen 20
2.4.3 Berechnung der empirischen Formel aus den
Daten einer quantitativen Analyse 24
2.5 Chemische Reaktionsgleichungen 25
3. Atombau und das Periodische System der Elemente
(PSE)
35
3.1 Der allgemeine Aufbau der Atome 36
Exkurs 3.1
Scanning
Tunnel
Microscopy
(Raster-Tunnel-
Mikroskopie) 39
3.2 Isotope, Radioaktivität, Anwendung aktiver Nuklide 41
3.3 Elektronenstruktur der Atome: Rutherford, Bohr,
SCHRÖDINGER 45
3.3.1 Modell der Elektronenhülle von Rutherford 45
3.3.2 Atomspektren 46
Exkurs 3.2 Licht und seine Eigenschaften 48
3.3.3 Das BOHRsche Atommodell des Wasserstoffatoms 53
3.3.4 Grundprinzipien der Quantenmechanik 55
3.3.5 Das wellenmechanische Atommodell. Die SCHRÖDINGER-
Gleichung 58
3.3.6 Der Elektronenspin 67
3.3.7 Atome mit mehreren Elektronen 68
Exkurs 3.3
Para-
und Diamagnetismus 74
3.4 Das Periodische System der Elemente
(PSE)
76
3.5 Das
PSE
- Variation von Eigenschaften mit der Elektronenstruktur 81
4. Die chemische Bindung 91
4.1 Die Ionenbindung 92
4.1.1 Die Bildung von Ionen; Typen von Ionen 93
Inhalt
4.1.2 Die Größe von Ionen; Ionenradien 95
4.1.3 Gitterenergie; BORN-HABER-Kreisprozess 98
4.1.4 Die Struktur von Ionenverbindungen; Ionenkristalle 106
4.2 Die kovalente Bindung (Atombindung, homöopolare Bindung) 108
4.2.1 Phänomenologische Beschreibung 108
Exkurs 4.1 Dipolmoment und Ionencharakter kovalenter
Moleküle 119
4.2.2 Kovalente Bindung und Molekülgeometrie 129
4.2.3 Quantenmechanik der Moleküle 143
4.3 Die metallische Bindung 165
4.3.1 Das Elektronengas-Modell 166
4.3.2 Das Energiebänder-Modell 166
4.3.3 Kristallstrukturen von Metallen 170
4.4 Schwache chemische Wechselwirkungen - die VAN DER WAALS-
Kräfte 172
4.5 Atom- und Molekülkristalle 174
4.6 Spezifische Wechselwirkungen - die Wasserstoffbrücken-Bindung 176
5. Die chemische Reaktion 179
5.1 Die Aggregatzustände 180
5.1.1 Der Gaszustand 182
Exkurs 5.1 Stöchiometrische Rechnungen bei Reaktionen
unter Beteiligung von Gasen 185
5.1.2 Der flüssige Zustand 192
5.1.3 Der feste Zustand 198
5.2 Lösungen und ihre Eigenschaften 199
5.2.1 Der Löseprozess 199
5.2.2 Kolligati
ve
Eigenschaften von Lösungen 202
5.3 Grundlagen der chemischen Kinetik 210
5.3.1 Konzentrationsabhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit 212
5.3.2 Kollisions-Theorie und Theorie des Übergangszustandes 214
5.3.3 Temperaturabhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit 218
5.3.4 Katalyse 220
Exkurs 5.2 Enzyme und Metalloenzyme 222
5.4 Das chemische Gleichgewicht 224
5.4.1 Reversible Reaktionen und das chemische Gleichgewicht 224
5.4.2 Säure-Base-Gleichgewichte 228
Exkurs 5.3 Stoffmengenkonzentration und Aktivität 234
5.4.3 Fällungs- und Lösegleichgewichte 240
5.4.4 Elektronenübertragungsreaktionen; Elektrochemie 243
Exkurs 5.4 Anwendungen von Redoxpotenzialen 254
5.5 Grundlagen der chemischen Thermodynamik 256
Inhalt xi
5.5.1 Der Erste Hauptsatz der Thermodynamik 256
5.5.2 Der Zweite Hauptsatz der Thermodynamik 259
5.5.3 Der Dritte Hauptsatz der Thermodynamik 263
6. Einführung in die Anorganische Chemie 265
7. Wasserstoff und die Elemente des s-Blocks 269
7.1 Wasserstoff -
H
270
7.1.1 Vorkommen; physikalische Eigenschaften 270
7.1.2 Darstellung und Verwendung von Wasserstoff 271
7.1.3 Chemische Eigenschaften des Wasserstoffs 273
7.2 Die Elemente der
I.
Hauptgruppe (Gruppe 1) -
Li,
Na, K, Rb,
Cs, Fr 275
7.2.1 Gruppeneigenschaften 275
7.2.2 Vorkommen, Darstellung, Verwendung 277
7.2.3 Verbindungen der Alkalimetalle 278
7.3 Die Elemente der
II.
Hauptgruppe (Gruppe 2) -
Be, Mg, Ca, Sr,
Ba, Ra
284
7.3.1 Gruppeneigenschaften 284
7.3.2 Vorkommen, Darstellung, Verwendung 285
7.3.3 Verbindungen der Erdalkalimetalle 286
7.4 Komplexbildung der Elemente des s-Blocks 291
7.5 Bioanorganische Aspekte der Elemente des s-Blocks 294
8. Die Elemente des p-Blocks 305
8.1 Die Elemente der
Ш.
Hauptgruppe (Gruppe 13) - B, AI, Ga, In, Tl 306
8.1.1 Gruppeneigenschaften 306
8.1.2 Die Elemente 307
8.1.3 Chemische Verbindungen 312
8.2 Die Elemente der
IV.
Hauptgruppe (Gruppe 14) - C,
Si, Ge, Sn, Pb
324
8.2.1 Gruppeneigenschaften 324
8.2.2 Die Elemente 326
8.2.3 Chemische Verbindungen 331
8.3 Die Elemente der
V.
Hauptgruppe (Gruppe 15) - N, P, As,
Sb, Bi
351
8.3.1 Grappeneigenschaften 351
8.3.2 Die Elemente 352
8.3.3 Chemische Verbindungen 356
8.4 Die Elemente der
VI.
Hauptgrappe (Gruppe 16) -O,
S, Se, Te,
Po
380
8.4.1 Grappeneigenschaften 380
8.4.2 Die Elemente 381
8.4.3 Chemische Verbindungen 389
xii Inhalt
Exkurs 8.1 Trinkwasseraufbereitung 390
8.5 Die Elemente der
Vu.
Hauptgruppe (Gruppe 17) -
F, Cl, Br,
I, At
406
8.5.1 Gruppeneigenschaften 406
8.5.2 Die Elemente 397
8.5.3 Chemische Verbindungen 411
8.6 Die Elemente der VIII. Hauptgruppe (Gruppe 18) -
He, Ne,
Ar,
Kr,
Xe, Rn
421
8.6.1 Gruppeneigenschaften 421
8.6.2 Vorkommen, Gewinnung, Verwendung 422
8.6.3 Edelgas-Clathrate 423
8.6.4 Chemische Verbindungen 423
8.7 Bioanorganische Aspekte der Elemente des p-Blocks 426
9. Die Elemente des d-Blocks (Übergangselemente) 437
9.1 Einführung in die Koordinationschemie 440
9.2 Die klassischen Koordinationsverbindungen 443
9.2.1 Nomenklatur von Koordinationsverbindungen 443
9.2.2 Liganden 444
9.2.3 Struktur von Koordinationsverbindungen 447
9.2.4
Isomerie bei
Koordinationsverbindungen 448
9.2.5 Stabilität von Koordinationsverbindungen 452
9.2.6 Chemische Bindung in Koordinationsverbindungen 459
9.3 Metallorganische Verbindungen der d-Block-Elemente 486
9.4 Die Chemie der Elemente des d-Blocks 491
9.4.1 Die
Ш.
Nebengrappe (Gruppe 3) -
Se, Y,
La 493
9.4.2 Die
IV.
Nebengrappe
(Grappe
4)-
Ti, Zr, Hf
495
9.4.3
Die
V.
Nebengrappe
(Grappe
5)
-V,
Nb,
Ta
499
9.4.4
Die VI.
Nebengrappe
(Grappe
6) -
Cr,
Mo, W
504
9.4.5
Die Vu.
Nebengrappe
(Grappe
7)
-Mn, Tc,
Re
514
9.4.6
Die
VEI.
Nebengrappe, die Eisengrappe -
Fé, Co, Ni
521
9.4.7 Die
VEI.
Nebengrappe, die Platinmetalle -
Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt
535
9.4.8 Die
I.
Nebengrappe
(Grappe
11) -
Cu, Ag,
Au
543
9.4.9
Dieu.
Nebengrappe
(Grappe
12)
-Zn,
Cd, Hg 553
9.5 Bioanorganische Chemie der Elemente des d-Blocks 562
9.5.1 Aufnahme, Transport und Speicherang von Metallen 564
9.5.2 Funktionen von Metallen in Metalloproteinen 569
Exkurs 9.1 Koordinationsweisen des Disauerstoff-Moleküls 571
9.5.3 Funktionen von Metalloenzymen 585
9.5.4 Chemotherapie mit Verbindungen nichtessenzieller
d-Elemente: das Beispiel Platin 619
Inhalt
10. Die Elemente des f-Blocks 625
10.1 Lanthanoide 626
10.2 Actinoide 627 |
| adam_txt |
Inhalt
1. Einführung 1
2. Chemische Grundbegriffe und chemische Grundgesetze 7
2.1 Gemische, Verbindungen, Elemente 8
2.2 Grundgesetze der Stöchiometrie 11
2.3 Atom- und Molekülmassen 18
2.4 Chemische Symbole und Formeln 19
2.4.1 Elementsymbole 19
2.4.2 Formeln chemischer Verbindungen 20
2.4.3 Berechnung der empirischen Formel aus den
Daten einer quantitativen Analyse 24
2.5 Chemische Reaktionsgleichungen 25
3. Atombau und das Periodische System der Elemente
(PSE)
35
3.1 Der allgemeine Aufbau der Atome 36
Exkurs 3.1
Scanning
Tunnel
Microscopy
(Raster-Tunnel-
Mikroskopie) 39
3.2 Isotope, Radioaktivität, Anwendung aktiver Nuklide 41
3.3 Elektronenstruktur der Atome: Rutherford, Bohr,
SCHRÖDINGER 45
3.3.1 Modell der Elektronenhülle von Rutherford 45
3.3.2 Atomspektren 46
Exkurs 3.2 Licht und seine Eigenschaften 48
3.3.3 Das BOHRsche Atommodell des Wasserstoffatoms 53
3.3.4 Grundprinzipien der Quantenmechanik 55
3.3.5 Das wellenmechanische Atommodell. Die SCHRÖDINGER-
Gleichung 58
3.3.6 Der Elektronenspin 67
3.3.7 Atome mit mehreren Elektronen 68
Exkurs 3.3
Para-
und Diamagnetismus 74
3.4 Das Periodische System der Elemente
(PSE)
76
3.5 Das
PSE
- Variation von Eigenschaften mit der Elektronenstruktur 81
4. Die chemische Bindung 91
4.1 Die Ionenbindung 92
4.1.1 Die Bildung von Ionen; Typen von Ionen 93
Inhalt
4.1.2 Die Größe von Ionen; Ionenradien 95
4.1.3 Gitterenergie; BORN-HABER-Kreisprozess 98
4.1.4 Die Struktur von Ionenverbindungen; Ionenkristalle 106
4.2 Die kovalente Bindung (Atombindung, homöopolare Bindung) 108
4.2.1 Phänomenologische Beschreibung 108
Exkurs 4.1 Dipolmoment und Ionencharakter kovalenter
Moleküle 119
4.2.2 Kovalente Bindung und Molekülgeometrie 129
4.2.3 Quantenmechanik der Moleküle 143
4.3 Die metallische Bindung 165
4.3.1 Das Elektronengas-Modell 166
4.3.2 Das Energiebänder-Modell 166
4.3.3 Kristallstrukturen von Metallen 170
4.4 Schwache chemische Wechselwirkungen - die VAN DER WAALS-
Kräfte 172
4.5 Atom- und Molekülkristalle 174
4.6 Spezifische Wechselwirkungen - die Wasserstoffbrücken-Bindung 176
5. Die chemische Reaktion 179
5.1 Die Aggregatzustände 180
5.1.1 Der Gaszustand 182
Exkurs 5.1 Stöchiometrische Rechnungen bei Reaktionen
unter Beteiligung von Gasen 185
5.1.2 Der flüssige Zustand 192
5.1.3 Der feste Zustand 198
5.2 Lösungen und ihre Eigenschaften 199
5.2.1 Der Löseprozess 199
5.2.2 Kolligati
ve
Eigenschaften von Lösungen 202
5.3 Grundlagen der chemischen Kinetik 210
5.3.1 Konzentrationsabhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit 212
5.3.2 Kollisions-Theorie und Theorie des Übergangszustandes 214
5.3.3 Temperaturabhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit 218
5.3.4 Katalyse 220
Exkurs 5.2 Enzyme und Metalloenzyme 222
5.4 Das chemische Gleichgewicht 224
5.4.1 Reversible Reaktionen und das chemische Gleichgewicht 224
5.4.2 Säure-Base-Gleichgewichte 228
Exkurs 5.3 Stoffmengenkonzentration und Aktivität 234
5.4.3 Fällungs- und Lösegleichgewichte 240
5.4.4 Elektronenübertragungsreaktionen; Elektrochemie 243
Exkurs 5.4 Anwendungen von Redoxpotenzialen 254
5.5 Grundlagen der chemischen Thermodynamik 256
Inhalt xi
5.5.1 Der Erste Hauptsatz der Thermodynamik 256
5.5.2 Der Zweite Hauptsatz der Thermodynamik 259
5.5.3 Der Dritte Hauptsatz der Thermodynamik 263
6. Einführung in die Anorganische Chemie 265
7. Wasserstoff und die Elemente des s-Blocks 269
7.1 Wasserstoff -
H
270
7.1.1 Vorkommen; physikalische Eigenschaften 270
7.1.2 Darstellung und Verwendung von Wasserstoff 271
7.1.3 Chemische Eigenschaften des Wasserstoffs 273
7.2 Die Elemente der
I.
Hauptgruppe (Gruppe 1) -
Li,
Na, K, Rb,
Cs, Fr 275
7.2.1 Gruppeneigenschaften 275
7.2.2 Vorkommen, Darstellung, Verwendung 277
7.2.3 Verbindungen der Alkalimetalle 278
7.3 Die Elemente der
II.
Hauptgruppe (Gruppe 2) -
Be, Mg, Ca, Sr,
Ba, Ra
284
7.3.1 Gruppeneigenschaften 284
7.3.2 Vorkommen, Darstellung, Verwendung 285
7.3.3 Verbindungen der Erdalkalimetalle 286
7.4 Komplexbildung der Elemente des s-Blocks 291
7.5 Bioanorganische Aspekte der Elemente des s-Blocks 294
8. Die Elemente des p-Blocks 305
8.1 Die Elemente der
Ш.
Hauptgruppe (Gruppe 13) - B, AI, Ga, In, Tl 306
8.1.1 Gruppeneigenschaften 306
8.1.2 Die Elemente 307
8.1.3 Chemische Verbindungen 312
8.2 Die Elemente der
IV.
Hauptgruppe (Gruppe 14) - C,
Si, Ge, Sn, Pb
324
8.2.1 Gruppeneigenschaften 324
8.2.2 Die Elemente 326
8.2.3 Chemische Verbindungen 331
8.3 Die Elemente der
V.
Hauptgruppe (Gruppe 15) - N, P, As,
Sb, Bi
351
8.3.1 Grappeneigenschaften 351
8.3.2 Die Elemente 352
8.3.3 Chemische Verbindungen 356
8.4 Die Elemente der
VI.
Hauptgrappe (Gruppe 16) -O,
S, Se, Te,
Po
380
8.4.1 Grappeneigenschaften 380
8.4.2 Die Elemente 381
8.4.3 Chemische Verbindungen 389
xii Inhalt
Exkurs 8.1 Trinkwasseraufbereitung 390
8.5 Die Elemente der
Vu.
Hauptgruppe (Gruppe 17) -
F, Cl, Br,
I, At
406
8.5.1 Gruppeneigenschaften 406
8.5.2 Die Elemente 397
8.5.3 Chemische Verbindungen 411
8.6 Die Elemente der VIII. Hauptgruppe (Gruppe 18) -
He, Ne,
Ar,
Kr,
Xe, Rn
421
8.6.1 Gruppeneigenschaften 421
8.6.2 Vorkommen, Gewinnung, Verwendung 422
8.6.3 Edelgas-Clathrate 423
8.6.4 Chemische Verbindungen 423
8.7 Bioanorganische Aspekte der Elemente des p-Blocks 426
9. Die Elemente des d-Blocks (Übergangselemente) 437
9.1 Einführung in die Koordinationschemie 440
9.2 Die klassischen Koordinationsverbindungen 443
9.2.1 Nomenklatur von Koordinationsverbindungen 443
9.2.2 Liganden 444
9.2.3 Struktur von Koordinationsverbindungen 447
9.2.4
Isomerie bei
Koordinationsverbindungen 448
9.2.5 Stabilität von Koordinationsverbindungen 452
9.2.6 Chemische Bindung in Koordinationsverbindungen 459
9.3 Metallorganische Verbindungen der d-Block-Elemente 486
9.4 Die Chemie der Elemente des d-Blocks 491
9.4.1 Die
Ш.
Nebengrappe (Gruppe 3) -
Se, Y,
La 493
9.4.2 Die
IV.
Nebengrappe
(Grappe
4)-
Ti, Zr, Hf
495
9.4.3
Die
V.
Nebengrappe
(Grappe
5)
-V,
Nb,
Ta
499
9.4.4
Die VI.
Nebengrappe
(Grappe
6) -
Cr,
Mo, W
504
9.4.5
Die Vu.
Nebengrappe
(Grappe
7)
-Mn, Tc,
Re
514
9.4.6
Die
VEI.
Nebengrappe, die Eisengrappe -
Fé, Co, Ni
521
9.4.7 Die
VEI.
Nebengrappe, die Platinmetalle -
Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt
535
9.4.8 Die
I.
Nebengrappe
(Grappe
11) -
Cu, Ag,
Au
543
9.4.9
Dieu.
Nebengrappe
(Grappe
12)
-Zn,
Cd, Hg 553
9.5 Bioanorganische Chemie der Elemente des d-Blocks 562
9.5.1 Aufnahme, Transport und Speicherang von Metallen 564
9.5.2 Funktionen von Metallen in Metalloproteinen 569
Exkurs 9.1 Koordinationsweisen des Disauerstoff-Moleküls 571
9.5.3 Funktionen von Metalloenzymen 585
9.5.4 Chemotherapie mit Verbindungen nichtessenzieller
d-Elemente: das Beispiel Platin 619
Inhalt
10. Die Elemente des f-Blocks 625
10.1 Lanthanoide 626
10.2 Actinoide 627 |
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