Chemie für Mediziner:
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| Format: | Book |
| Language: | German |
| Published: |
Hallbergmoos, Germany
Pearson
[2017]
|
| Edition: | 2., aktualisierte Auflage |
| Series: | Always learning
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| Online Access: | Inhaltsverzeichnis Klappentext |
| Item Description: | Hier auch später erschienene, unveränderte Nachdrucke |
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| ISBN: | 9783868942989 |
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| adam_text | Шт BibliotheksYfeibund ÖV D Bayern Kataloganreicherung von UB Augsburg K000307909 Bestell-Nr.: System-Nr.: BV-Nr.: K000307909 029286385 BV043876679 Bestelldatum: 11.11.2019 Titel: Chemie für Mediziner Verfasser: Schmuck, Carsten ISBN: 978-3-86894-298-9 Ort: Hallbergmoos, Germany Jahr: 2017 Anreicherungstyp: Inhaltsverzeichnis Aufloesung: 300dpi (Standard) Farbe: s/w (Text) Zeichensatz: IS08859-1 Bearbeiter: TM Hinweise: Digitalisierung UB Augsburg - ADAM Catalogue Enrichment
Vorwort xvii Kapitel 1 Aufbau der Materie 1 Kapitel 2 Die chemische Bindung 39 Kapitel 3 Zustandsformen der Materie 75 Kapitel 4 Heterogene Phasengleichgewichte 115 Kapitel 5 Chemische Reaktionen und Energetik 165 Kapitel 6 Säuren und Basen 221 Kapitel 7 Redoxreaktionen 273 Kapitel 8 Metallkomplexe 325 Kapitel 9 Aufbau und Struktur organischer Verbindungen 365 Kapitel 10 Grundtypen organisch-chemischer Reaktionen 437 Kapitel 11 Reaktionen von Carbonylverbindungen 517 Kapitel 12 Wichtige Klassen von Biomolekülen 593 Lösungen zu den Übungsaufgaben 710 Abbildungsnachweis 715 Weiterführende Literatur 718 Index 719
xvii 1 1.1 Materie besteht aus Atomen ............................................................................... 3 1.2 Elementarteilchen .................................................................................................. 3 1.3 Aufbau eines Atoms............................................................................................... 4 1.4 Atommassen und Stoffmengen............................................................................ 5 1.5 Isotope 7 1.6 Radioaktivität und Anwendungen von Isotopen........................................... 1.7 Aufbau der Elektronenhülle 1.8 Das Periodensystem der Elemente ........................................................................................................................ ............................................................................... .................................................................... ............................................................ 8 15 19 1.9 Wichtige Gruppen im Periodensystem 1.10 Wichtige Elemente in lebenden Organismen ................................................. 22 24 1.11 Grundlagen der Spektroskopie............................................................................ 26 Zusammenfassung................................................................................................................ 34 Übungsaufgaben..................................................................................................................... 36 39 2.1 Aufbau der Moleküle
............................................................................................. 41 2.2 Die Edelgasregel ...................................................................................................... 42 2.3 Die lonenbindung ................................................................................................... 43 2.4 Die Metallbindung ................................................................................................... 50 2.5 Die kovalente Atombindung ................................................................................ 53 2.6 Die polare Atombindung........................................................................................ 61 2.7 Die koordinative Bindung ...................................................................................... 64 2.8 Vergleich der Bindungstypen............................................................................... 68 2.9 Vorhersage von Molekülstrukturen.................................................................... 69 Zusammenfassung................................................................................................................ 71 Übungsaufgaben...................................................................................................................... 73
Kapitel З З՛֊ · v՛Γ” ί· 3er ¡Viaieris 3.1 3.2 75 Aggregatzustände......................................................................................... Arten zwischenmolekularer Kräfte ............................................................ 3.2.1 Elektrostatische Wechselwirkungen ........................................... 3.2.2 Wasserstoffbrückenbindungen..................................................... 3.2.3 Van-der-Waals-Wechselwirkungen .............................................. 3.2.4 Hydrophobe Wechselwirkungen ................................................ 3.3 Phasenumwandlungen ............................................................................... 3.4 Reinstoffe und Stoffgemische...................................................................... 3.5 Homogene und heterogene Systeme .......................................................... 3.6 Ideale Gase .................................................................................................. 3.7 Flüssigkeiten................................................................................................ 3.8 Feststoffe ..................................................................................................... Zusammenfassung.................................................................................................. Übungsaufgaben....................................................................................................... 77 80 80 81 84 85 87 93 94 96 105 109 113 114 Kapitel 4 115 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 Heterogene Phasengleichgewichte Einführung
.................................................................................................. Allgemeine Beschreibung von Verteilungsgleichgewichten ................... Löslichkeit von Gasen in Flüssigkeiten..................................................... Adsorption an Oberflächen ........................................................................ Verteilung zwischen zwei Flüssigkeiten .................................................. Vergleich der heterogenen Verteilungsgleichgewichte ............................. Grundlagen der Stofftrennung ................................................................... 4.7.1 Chromatographie.......................................................................... 4.7.2 Fraktionierende Destillation ....................................................... 4.7.3 Gefriertrocknung .......................................................................... 4.8 Löslichkeit von Feststoffen ........................................................................ 4.9 Salzlösungen und das Löslichkeitsprodukt .............................................. 4.9.1 Der Lösungsvorgang..................................................................... 4.9.2 Das Löslichkeitsprodukt.............................................................. 4.9.3 Löslichkeit in Gegenwart von Fremdsalzen............................... 4.10 Verteilungsgleichgewichte in Gegenwart von Membranen ........................ 4.10.1 Diffusion ....................................................................................... 117 118 120 123 126 131 131 131
137 137 138 142 142 144 149 151 151
4.10.2 Diffusion durch eine semipermeable Membran .......................... 4.10.3 Osmose .......................................................................................... 4.10.4 Donnan-Gleichgewicht................................................................... Zusammenfassung .................................................................................................. Übungsaufgaben...................................................................................................... 152 155 158 161 162 Kapite! 5 165 5.1 5.2 5.3 5.4 Chemische Reaktioners աւտ energetik Chemische Reaktionen sind Stoffumwandlungen .................................... Die chemische Reaktionsgleichung............................................................ Quantitative Interpretation der Reaktionsgleichung ............................... Energetische Betrachtung chemischer Reaktionen: Thermodynamik ........................................................................................ 5.4.1 Erscheinungsformen von Energie................................................ 5.4.2 Der thermodynamische Begriff „System“ ................................. 5.4.3 Die Reaktionsenthalpie hRH ....................................................... 5.4.4 Die Lösungsenthalpie beim Auflösen von Salzen in Wasser...................................................................................... 5.5 Die Triebkraft chemischer Reaktionen....................................................... 5.5.1 Die Entropie S ............................................................................
5.5.2 Die freie Enthalpie G................................................................... 5.6 Triebkraft und Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion ...................................................................................................... 5.7 Das chemische Gleichgewicht ................................................................... 5.8 Gibbs Energie und chemisches Gleichgewicht ........................................ 5.9 Das Prinzip des kleinsten Zwanges ......................................................... 5.9.1 Änderung der Konzentrationen der Reaktionsteilnehmer ................................................................... 5.9.2 Änderung von Druck oderVolumen .......................................... 5.9.3 Temperaturänderungen................................................................ 5.10 Gekoppelte Reaktionen .............................................................................. 5.11 Fließgleichgewichte ................................................................................... Zusammenfassung................................................................................................. Übungsaufgaben...................................................................................................... 167 167 170 172 174 177 179 189 190 190 193 198 199 203 208 209 210 211 213 215 217 219
Kapitel б 6.1 6.2 Säuren und Basen Definition Säure-Base .................................................................................. Säure-Base-Reaktionen und konjugierte Säure-Base-Paare ...................... 221 223 226 6.3 6.4 6.5 Stärke von Säuren und Basen .................................................................... 230 Autoprotolyse von Wasser, pH-Wert.......................................................... 236 Berechnung von pH-Werten........................................................................ 243 6.5.1 Berechnung des pH-Wertes einer starken einprotonigen Säure...................................................................... 243 6.5.2 Berechnung des pH-Wertes einer schwachen einprotonigen Säure...................................................................... 244 6.5.3 Berechnung des pH-Wertes starker und schwacher Basen........................................................................... 246 6.5.4 Berechnung des pH-Wertes von Mischungen von Säuren und Basen ........................................................................ 247 6.6 Messung von pH-Werten, Indikatoren........................................................ 247 6.7 Neutralisation .............................................................................................. 249 6.8 Titration ....................................................................................................... 251 6.8.1 Titration von Salzsäure mit Natronlauge.................................... 253 6.8.2 Titration von Essigsäure mit Natronlauge
.................................. 255 6.8.3 pH-Werte von Salzlösungen ....................................................... 256 6.8.4 Titration von Phosphorsäure mitNatronlauge ............................ 259 6.9 Puffer............................................................................................................ 259 Zusammenfassung.................................................................................................. 269 Übungsaufgaben....................................................................................................... 271 Kapitel 7 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 Redoxreaktionen Oxidation und Reduktion .......................................................................... Oxidationszahlen......................................................................................... Redoxreaktionen ........................................................................................ Aufstellen von Redoxgleichungen ............................................................ Elektrochemische Zellen............................................................................. Die elektromotorische Kraft EMK.............................................................. 7.6.1 Standard-Halbzellenpotenziale E° .............................................. 7.6.2 Elektrochemische Spannungsreihe - die Stärke von Reduktions- und Oxidationsmitteln.................................... 273 275 277 282 288 293 298 299 302
7.6.3 Die Richtung von Redoxreaktionen: Zusammenhang von EMK und GibbsEnergie ............................ 7.7 Die Nernstsche Gleichung .......................................................................... 7.7.1 Konzentrationszellen..................................................................... 7.8 Elektrolyse.................................................................................................... 7.9 pH-Abhängigkeit von Redoxpotenzialen.................................................... 7.10 Vergleich von Säure-Base-Reaktionen und Redoxreaktionen ................... Zusammenfassung .................................................................................................. Übungsaufgaben...................................................................................................... 305 308 310 315 318 321 322 323 Kapitel 8 325 Metallkompfëxs 8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 8.6 8.7 8.8 Metallkomplexe ........................................................................................... Bindung in Metallkomplexen ................................................................... Ladung von Metallkomplexen ................................................................... Namen von Metallkomplexen ................................................................... Struktur von Metallkomplexen ................................................................ Stabilität von Metallkomplexen ................................................................ Mehrzähnige Liganden
............................................................................... Eigenschaftsänderungen bei der Komplexbildung.................................... 8.8.1 Veränderung der Farbe................................................................ 8.8.2 Veränderung der Löslichkeit ....................................................... 8.8.3 Veränderung der Redoxeigenschaften......................................... 8.9 Biologisch wichtige Metallkomplexe......................................................... 8.9.1 Metallkomplexe zur Strukturbildung ......................................... 8.9.2 Metallkomplexe zur Substratbindung und -aktivierung ................................................................................. Zusammenfassung.................................................................................................. Übungsaufgaben...................................................................................................... 327 329 331 332 333 339 345 352 353 353 356 357 358 Kapstei 9 365 9.1 9.2 9.3 Aufbau und Struktur organischerVerbindungen Was ist Organische Chemie? ..................................................................... Das Besondere am Kohlenstoff................................................................... Bindungsverhältnisse in organischen Verbindungen ............................... 9.3.1 Einfachbindungen.· sp3-Hybridorbitale ...................................... 9.3.2 Doppelbindungen: sp2-Hybridorbitale ...................................... 359 363 364 367 368 371 372 376
9.3.3 Dreifachbindungen.· sp-Hybridorbitale......................................... 9.3.4 Zusammenfassung der Hybridisierungstypen............................. 9.4 Strichschreibweise von organischen Molekülen ....................................... 9.5 Stoffklassen, homologe Reihen und funktionelle Gruppen ...................... 9.6 Strukturisomerie............................................................................................ 9.7 Nomenklatur ................................................................................................ 9.8 Geometrische Isomere .................................................................................. 9.9 Spiegelbildisomerie oder Enantiomerie ..................................................... 9.9.1 Chirale Moleküle ........................................................................... 9.9.2 Eigenschaften chiraler Verbindungen ......................................... 9.9.3 Optische Aktivität ........................................................................ 9.9.4 Nomenklatur chiraler Verbindungen: dieabsolute Konfiguration ................................................................................ 9.9.5 Die D/L-Nomenklatur nach Fischer.............................................. 9.10 Verbindungen mit zwei oder mehr Stereozentren .................................... 9.10.1 Diastereomere ................................................................................ 9.10.2 Meso-Formen.................................................................................. 9.10.3 Racemische Gemische und
Racematspaltung ............................. 9.11 Cycloalkane.................................................................................................. 9.12 Zusammenfassung: Isomeriearten ............................................................... Zusammenfassung.................................................................................................... Übungsaufgaben....................................................................................................... 378 379 382 383 388 393 397 401 401 404 408 411 414 417 417 418 420 422 432 432 434 Kapitel 10 Grundtypen organisch-chemischer Reaktionen 437 10.1 Was ist ein Reaktionsmechanismus?.......................................................... 10.2 Das Reaktionsenergiediagramm ................................................................... 10.3 Die Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion .................................... 10.3.1 Die Reaktionsgeschwindigkeit v ................................................ 10.3.2 Faktoren, die die Reaktionsgeschwindigkeit v beeinflussen ................................................................................. 10.3.3 Konzentration und Reaktionsgeschwindigkeit: das Geschwindigkeitsgesetz .............................................................. 10.3.4 Die Aktivierungsenergie EA.......................................................... 10.3.5 Katalyse......................................................................................... 10.4 Grundtypen organisch-chemischer Reaktionen........................................... 439 441 444
445 445 447 450 452 454
10.5 Die nucleophile Substitutionsreaktion....................................................... 10.5.1 Die SN2-Reaktion .......................................................................... 10.5.2 Die Sfjl-Reaktion .......................................................................... 10.5.3 Vergleich zwischen SnI- und SN2-Reaktion ............................... 10.6 Die Eliminierung ........................................................................................ 10.6.1 Die E2-Eliminierung..................................................................... 10.6.2 Die El-Eliminierung..................................................................... 10.6.3 Vergleich zwischen El- und E2-Reaktion.................................... 10.7 Die Addition ............................................................................................... 10.7.1 Katalytische Hydrierung .............................................................. 10.7.2 Elektrophile Addition von HX und H20 .................................... 10.7.3 Elektrophile Addition von Halogenen X2.................................... 10.8 Elektrophile Substitution am Aromaten.................................................... 10.8.1 Bindungsverhältnisse im Benzol: delokalisierte Elektronen.............................................................. 10.8.2 Der Mechanismus der elektrophilen aromatischen Substitution ................................................................................. 10.9
Radikalreaktionen........................................................................................ Zusammenfassung .................................................................................................. Übungsaufgaben...................................................................................................... 496 501 512 514 Kapitel 11 517 Reaktionen von Carbonylverbindungen 11.1 Einteilung von Carbonylverbindungen ..................................................... 11.2 Struktur und Bindungsverhältnisse ......................................................... 11.3 Reaktivität von Carbonylverbindungen ..................................................... 11.3.1 Reaktionen an der Carbonylgruppe: Angriff eines Nucleophils............................................................ 11.3.2 Reaktionen an der Carbonylgruppe: Angriff eines Elektrophils............................................................ 11.3.3 Erhöhung der u-CH-Azidität: Angriff einer Base ...................... 11.4 Reaktionen von Aldehyden und Ketonen .......................................... 11.4.1 Reaktion mit Wasser: Bildung vonHydraten.............................. 11.4.2 Reaktion mit Alkoholen: Bildung von Halbacetalen und Acetalen ......................................................... 11.4.3 Reaktion mit Aminen: Bildung von Iminen und Enaminen...................................................................................... 456 458 463 467 471 472 476 478 479 480 481 485 487 488 519 521 523 523 525 526 527 530 532 535
11.5 Keto-Enol-Tautomerie ................................................................................... 11.6 Die Aldolreaktion: Knüpfung vonC-C-Bindungen..................................... 11.7 Carbonsäuren................................................................................................. 11.7.1 Struktur und Bezeichnung............................................................. 11.7.2 Die Säurestärke von Carbonsäuren .............................................. 11.8 Carbonsäurederivate ..................................................................................... 11.8.1 Allgemeines Reaktionsschema ...................................................... 11.8.2 Relative Reaktivität der Carbonsäurederivate ............................. 11.8.3 Carbonsäureester ........................................................................... 11.9 Ester anorganischer Säuren ..................................................................... 11.10 Lipide und Seifen.......................................................................................... 11.11 Oxidation und Reduktion ........................................................................... 11.11.1 Reduktion........................................................................................ 11.11.2 Oxidation ....................................................................................... 11.12 Hydrochinone und Chinone.........................................................................
Zusammenfassung................................................................................................... Übungsaufgaben........................................................................................................ Kapstei 12 12.1 Wichtige Klassen vonВіотоІекШеп Kohlenhydrate.............................................................................................. 12.1.1 Monosaccharide ........................................................................... 12.1.2 Redoxreaktionen der Monosaccharide ....................................... 12.1.3 Bildung cyclischerHalbacetale .................................................... 12.1.4 Aminozucker ................................................................................ 12.1.5 Glycosidbildung ........................................................................... 12.1.6 Disaccharide.................................................................................. 12.1.7 Polysaccharide ............................................................................. 12.2 Aminosäuren, Peptide undProteine ........................................................... 12.2.1 Aufbau und Klassifizierung von Aminosäuren ........................ 12.2.2 Konfiguration der Aminosäuren ................................................ 12.2.3 Säure-Base-Eigenschaften der Aminosäuren ............................. 12.2.4 Der isoelektrische Punkt IEP....................................................... 12.2.5 Chemische Reaktionen mit Aminosäuren: Schutzgruppen
............................................................................. 12.2.6 Peptide ......................................................................................... 12.2.7 Proteine ......................................................................................... 12.2.8 Enzyme ......................................................................................... 542 546 551 551 554 556 556 557 560 568 571 579 581 584 585 588 590 593 595 597 604 610 616 620 623 627 633 633 636 637 642 646 648 661 674
12.3 Nucleinsäuren .............................................................................................. 12.3.1 Aufbau der Nucleinsäuren............................................................ 12.3.2 Nucleotide .................................................................................... 12.3.3 Strukturen der Nucleinsäuren ..................................................... 12.3.4 Chemische Stabilität der Nucleinsäuren .................................... 12.3.5 Die Replikation der DNA ............................................................ 12.3.6 Proteinbiosynthese........................................................................ Zusammenfassung.................................................................................................. Übungsaufgaben...................................................................................................... 681 682 687 690 697 698 701 705 707 Lösungen շս den Übungsaufgaben 710 AbbÜdimgsnachweis 715 rteiterführende Literatur 718 index 719
BVEiy^ntheksVtfbund Kataloganreicherung von UB Augsburg K000307910 Bestell-Nr.: System-Nr.: BV-Nr.: K000307910 029286385 BV043876679 Bestelldatum: 11.11.2019 Titel: Chemie für Mediziner Verfasser: Schmuck, Carsten ISBN: 978-3-86894-298-9 Ort: Hallbergmoos, Germany Jahr: 2017 Anreicherungstyp: Klappentext Aufloesung: 300dpi (Standard) Farbe: s/w (Text) Zeichensatz: 1S08859-1 Bearbeiter: TM Hinweise: Digitalisierung UB Augsburg - ADAM Catalogue Enrichment
Chemie für Mediziner Dieses verständlich geschriebene Lehrbuch bietet einen praxisbezogenen Einstieg in die Chemie, der aufzeigt, welche Bedeutung chemische Zusammenhänge und Sachverhalte für Medizinerinnen und Mediziner im Arbeitsalltag haben. Die Themenauswahl orientiert sich am Gegenstandskatalog des IMPP, so dass alle für die Ärztliche Vorprüfung relevanten Themengebiete der Chemie detailliert be sprochen werden. Jedes Kapitel beginnt mit einem Fallbeispiel aus der medizinischen Praxis, das den Rahmen für die Un tersuchung der chemischen Grundlagen absteckt und sich als roter Faden durch das gesamte Kapitel zieht. Das Buch ist umfassend bebildert und bietet anhand von zahlreichen Merksätzen, Definitionen und Tabellen die nötige Orientierung. Alle zum Verständnis notwendigen Grundlagen werden erklärt, so dass keine Vorkenntnisse erforderlich sind. Neben vielen Beispielaufgaben mit vorgerechneter Lösung finden sich an den Kapitelenden zahlreiche, im Stil und Schwierigkeitsgrad an der medizinischen Zwischenprüfung orientierte Übungsaufgaben, deren Lösungen im Anhang gegeben werden. Zusätzliche Übungen zur Vorbereitung auf die Prüfung sowie ein Zusatzkapitel »Mathematische Grundlagen« finden sich auf der Website zum Buch. Carsten Schmuck ist Professor für Organische Chemie an der Universität Duisburg-Essen; Bernd Engels ist Professor für Theoretische Organische Chemie an der Universität Würzburg; Tanja Schirmeister ist Professorin für Pharmazeutische Chemie an der Universität Mainz; Reinhold Fink ist Professor für Physikalische und Theoretische Chemie an der Universität
Tübingen. • Aufbau der Materie • Redoxreaktionen • Die chemische Bindung • Metallkomplexe • Zustandsformen der Materie • Aufbau und Struktur organischer Verbindungen • Heterogene Phasengleichgewichte • Grundtypen organisch-chemischer Reaktionen • Chemische Reaktionen und Energetik • Reaktionen von Carbonylverbindungen • Säuren und Basen • Wichtige Klassen von Biomolekülen ONLINE Auf der Website zum Buch unter www.pearson-studium.de Für Dozenten • Alle Abbildungen und Tabellen des Buchs Für Studenten • Übungsaufgaben und Examensklausuren zur Prüfungsvorbereitung • Bonuskapitel Mathematische Grundlagen • Ergänzende Tabellen, z.B. Heterozyklen und Formeln von Arzneistoffen
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