Chemie: das Basiswissen der Chemie
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| Format: | Book |
| Language: | German |
| Published: |
Stuttgart ; New York
Georg Thieme Verlag
[2020]
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| Edition: | 13., vollständig überarbeitete Auflage |
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| Online Access: | Inhaltstext Inhaltsverzeichnis |
| Item Description: | Lösungswege zu den Übungsaufgaben im Internet |
| Physical Description: | 713 Seiten, 1 Faltblatt (3 ungezählte Seiten) Illustrationen, Diagramme 27 cm x 19.5 cm 1 Periodensystem der Elemente |
| ISBN: | 9783132422742 3132422746 |
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| adam_text | ВД/13 |ibUpmcksVert)unti Kataloganreicherung von UB Augsburg K000307908 Bestell-Nr.: System-Nr.: BV-Nr.: K000307908 031412144 BV046030261 Bestelldatum: 11.11.2019 Titel: Chemie Verfasser: Mortimer, Charles E. ISBN: 978-3-13-242274-2 Ort: Stuttgart ; New York Jahr: 2020 Anreicherungstyp: Inhaltsverzeichnis Aufloesung: 300dpi (Standard) Farbe: s/w (Text) Zeichensatz: IS08859-1 Bearbeiter: TM Hinweise: Digitalisierung UB Augsburg - ADAM Catalogue Enrichment
Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung......................................... 19 1.1 Historische Entwicklung der Chemie........... 20 1.2 Elemente, Verbindungen, Gemische........... 23 1.3 Stofftrennung .............................................. 25 1.4 Maßeinheiten .............................................. 28 1.5 Genauigkeit und signifikante Stellen........... 29 1.6 Mittelwert und Standardabweichung ........ 30 Übungsaufgaben.......................................... 31 5.4 Reaktionsenergie und Reaktionsenthalpie . . 62 5.5 Der Satz von Hess......................................... 64 5.6 Bildungsenthalpien ....................................... 65 5.7 Bindungsenergien......................................... 68 Übungsaufgaben........................................... 70 Die Elektronenstruktur der Atome ........................................................ 72 6.1 Elektromagnetische Strahlung...................... 73 6.2 Atomspektren............................................... 74 6.3 Ordnungszahl und das Periodensystem der Elemente....................................................... 77 6 2 Einführung in die Atomtheorie ... 32 2.1 Die Dalton-Atomtheorie .............................. 32 2.2 Das Elektron ................................................. 33 6.4 Wellenmechanik........................................... 81 2.3 Das Proton ................................................... 34 6.5 Quantenzahlen ............................................. 85 2.4 Das Neutron ................................................. 35 6.6 Orbitalbesetzung und die Hund-
Regel......... 89 2.5 Aufbau der Atome ...................................... 35 6.7 Die Elektronenstruktur der Elemente ......... 92 2.6 Atomsymbole.............. 37 6.8 Halb- und vollbesetzte Unterschalen........... 94 2.7 Isotope ......................................................... 37 6.9 Einteilung der Elemente.............................. 97 2.8 Atommassen................................................. 38 Übungsaufgaben........................................... 98 Übungsaufgaben.......................................... 40 3 Stöchiometrie Teil 1: Chemische Formeln..................................................... 41 3.1 Moleküle und Ionen .................................... 41 3.2 Empirische Formeln...................................... 43 3.3 Das Mol......................................................... 43 3.4 Prozentuale Zusammensetzung von Verbindungen............................................... 45 Ermittlung chemischer Formeln ................. 46 3.5 Übungsaufgaben.......................................... 4 47 Stöchiometrie Teil II: Chemische Reaktionsgleichungen....................... 50 4.1 Chemische Reaktionsgleichungen............... 50 4.2 Begrenzende Reaktanden............................ 53 4.3 Ausbeute bei chemischen Reaktionen........ 54 4.4 Konzentration von Lösungen....................... 54 Übungsaufgaben.......................................... 56 5 Energieumsatz bei chemischen Reaktionen............................................... 59 5.1 Energiemaße................................................. 60 5.2 Temperatur und
Wärme.............................. 60 5.3 Kalorimetrie................................................... 61 7 Eigenschaften der Atome und die lonenbindung........................ 100 7.1 Atomgröße................................................... 101 7.2 lonisierungsenergien.................................... 103 7.3 Elektronenaffinitäten.................................... 105 7.4 Die lonenbindung......................................... 107 7.5 Gitterenergie................................................. 108 7.6 Arten von Ionen ........................................... 110 7.7 lonenradien................................................... 112 7.8 Nomenklatur von lonenverbindungen......... 114 Übungsaufgaben........................................... 115 8 Die kovalente Bindung.................. 117 8.1 Konzept der kovalenten Bindung ............... 117 8.2 Übergänge zwischen lonenbindung und kovalenter Bindung....................................... 119 8.3 Elektronegativität ......................................... 121 8.4 Formalladungen ........................................... 123 8.5 Mesomerie (Resonanz) ................................ 125 8.6 Nomenklatur von binären Molekülverbindungen .................................. 127 Übungsaufgaben........................................... 127
12.3 Kristallstrukturen von Metallen................... 188 12.4 lonenkristalle................................................. 191 12.5 Defektstrukturen.......................................... 194 12.6 Flüssigkristalle.............................................. 195 12.7 Nanostrukturen.......................................... 195 9 Molekülstruktur, Molekülorbitale 129 9.1 Ausnahmen zur Oktettregel..................... 130 9.2 Elektronenpaar-Abstoßung und Molekülstruktur.......................................... 130 9.3 Hybridorbitale............................................ 135 9.4 Molekülorbitale.......................................... 137 9.5 Molekülorbitale in mehratomigen Molekülen................................................... 141 9.6 Delokalisierte Bindungen........................... 142 9.7 Stark polare kovalente Bindungen............. 146 9.8 Hypervalente Atome.................................. 146 9.9 Die Bindung in Metallen........................... 148 9.10 Halbleiter..................................................... 151 Übungsaufgaben........................................ 151 10 Gase ................................................. 153 10.1 Druck ......................................................... 154 10.2 Das Avogadro-Gesetz ................................ 155 10.3 Das ideale Gasgesetz.................................. 156 10.4 Stöchiometrie und Gasvolumina............... 158 14.6 Konzentration von Lösungen............... 10.5 Die kinetische Gastheorie......................... 160 14.7 Dampfdruck von Lösungen.....................
. 218 10.6 Das Dalton-Gesetz der Partialdrücke......... 161 14.8 10.7 Molekülgeschwindigkeiten in Gasen........ 163 Gefrierpunkt und Siedepunkt von Lösungen .............................................. 219 10.8 Das Graham-Effusionsgesetz..................... 164 Osmose......................................................... 221 10.9 Reale Gase................................................... 165 10.10 Verflüssigung von Gasen........................... 167 Übungsaufgaben........................................ 168 11 Flüssigkeiten................................ 171 11.1 Intermolekulare Anziehungskräfte........... 172 11.2 Wasserstoff-Brücken ................................ 174 11.3 Der flüssige Zustand............................... 175 11.4 Verdampfung .......................................... 176 11.5 Dampfdruck ............................................ 177 11.6 Siedepunkt .............................................. 178 11.7 Verdampfungsenthalpie ......................... 178 11.8 Gefrierpunkt und Schmelzpunkt............. 179 11.9 Dampfdruck von Festkörpern.................. 180 11.10 Phasendiagramme................................... 180 Übungsaufgaben...................................... 182 12 Feststoffe .......................................... . 183 12.1 12.2 Arten von kristallinen Feststoffen.......... Kristallstruktur und Symmetrie............... Übungsaufgaben.................................. ., ,. 198 13 Strukturaufklärung......................... 199 13.1 Röntgenbeugung ........................................ 199 13.2 Kernmagnetische Resonanz-
Spektroskopie . 204 Übungsaufgaben.......................................... 207 14 Lösungen ....................................... 209 14.1 Allgemeine Betrachtungen ......................... 210 14.2 Der Auflösungsprozess ............................. ■ 211 14.3 Hydratisierte Ionen................................... 212 14.4 Lösungsenthalpie.......................................... 213 14.5 Abhängigkeit der Löslichkeit von Druck und Temperatur .......................................... 214 14.9 ... 215 14.10 Destillation ......................................... 14.11 224 Elektrolyt-Lösungen....................... 14.12 Interionische Wechselwirkungen in Lösungen................................................ .. - · 22° 14.13 Kolloide Lösungen und Gele........................- 227 14.14 Tenside und Mizellen............................ 227 14.15 Ionische Flüssigkeiten ........................... ■·· Übungsaufgaben.................................. 229 229 15 Reaktionen in wässriger Lösung. 15.1 Metathese-Reaktionen.................................. 232 15.2 Oxidationszahlen.......................................... 15.3 Reduktions-Oxidations-Reaktionen ............. 237 15.4 Arrhenius-Säuren und -Basen........................ 240 15.5 Saure und basische Oxide........................... 15.6 Nomenklatur von Säuren,Hydroxiden und Salzen..................................................... 243 15.7 Volumetrische Analyse ................................ 15.8 . 184 Äquivalentmasse und Äquivalentkonzentration............................. 247 . 185
Übungsaufgaben.......................................... 249 232 235 242 245
Löslichkeitsprodukt und Komplex- 16 Reaktionskinetik................................... 251 16.1 Reaktionsgeschwindigkeit............................ 252 16.2 Konzentrationsabhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit............................. 253 20.1 Das Löslichkeitsprodukt.................................. 315 20.2 Fällungsreaktionen ........................................ 317 16.3 Zeitabhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit............................ 20.3 Fällung von Sulfiden ...................................... 320 254 20.4 Komplex-Gleichgewichte............................... 321 16.4 Einstufige Reaktionen ................................... 258 Übungsaufgaben............................................. 324 16.5 Geschwindigkeitsgesetze für einstufige Reaktionen ..................................................... 261 16.6 Reaktionsmechanismen................................. 262 16.7 Temperaturabhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit............................ 264 Katalyse........................................................... Übungsaufgaben............................................ 16.8 17.1 20 Gleichgewichte........................................ 21 315 Grundlagen der chemischen Thermodynamik...................................... 326 21.1 Der erste Hauptsatz der Thermodynamik . . 327 265 21.2 Enthalpie.......................................................... 328 268 21.3 Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik . 329 21.4 Die freie Enthalpie.......................................... 331 Das chemische Gleichgewicht .... 271 21.5 Freie Standard-
Enthalpien ............................. 333 Reversible Reaktionen und chemisches Gleichgewicht................................................ 21.6 Absolute Entropien........................................ 333 21.7 Gleichgewicht und freie Reaktionsenthalpie ........................................ 335 Temperaturabhängigkeit von Gleichgewichtskonstanten............................. 337 Übungsaufgaben............................................ 338 22 Elektrochemie.................................. 340 22.1 Elektrischer Strom.......................................... 341 22.2 Elektrolytische Leitung ................................. 342 22.3 Elektrolyse....................................................... 343 22.4 Stöchiometrische Gesetze bei der Elektrolyse....................................................... 344 22.5 Galvanische Zellen.......................................... 346 22.6 Die elektromotorische Kraft ......................... 347 22.7 Elektrodenpotenziale...................................... 348 22.8 Freie Reaktionsenthalpie und elektromotorische Kraft ............................... 352 22.9 Konzentrationsabhängigkeit des Potenzials . 354 22.10 Potenziometrische Titration ........................ 358 22.11 Elektrodenpotenziale und Elektrolyse......... 358 22.12 Korrosion und Korrosionsschutz.................. 359 22.13 Elektrochemische Herstellung von nanostrukturierten Materialien.................... 360 22.14 Galvanische Zellen für den praktischen Gebrauch.......................................................... 361
Brennstoffzellen............................................... 363 Übungsaufgaben............................................. 364 272 17.2 Die Gleichgewichtskonstante Kc .................. 273 17.3 Die Gleichgewichtskonstante Kp................. 276 17.4 Das Prinzip des kleinsten Zwanges............. 278 Übungsaufgaben............................................ 279 Säuren und Basen.......................... 282 18.1 Das Arrhenius-Konzept ................................. 283 18.2 Das Brønsted-Lowry-Konzept........................ 283 18.3 Die Stärke von Brønsted-Sauren und -Basen 284 18.4 Säurestärke und Molekülstruktur ............... 285 18.5 Das Lewis-Konzept.......................................... 288 18.6 Lösungsmittelbezogene Säuren und Basen . 290 Übungsaufgaben............................................ 291 ՚7 9 Säure-Base-Gleichgewichte............. 293 19.1 Das lonenprodukt des Wassers. pH-Wert........................................................... 294 19.2 Schwache Elektrolyte ................................... 295 19.3 Indikatoren ..................................................... 300 19.4 Pufferlösungen .............................................. 301 19.5 Mehrprotonlge Säuren ................................. 304 19.6 Salze schwacher Säuren und Basen............. 307 19.7 Säure-Base-Titrationen................................... 309 19.8 Erweiterung des Säure-Base-Konzepts auf Festkörper ....................................................... 311 Übungsaufgaben............................................ 313 21.8 22.15
27 Die Elemente der 5. Hauptgruppe (Gruppe 23 Wasserstoff.............................................. 367 23.1 Vorkommen und physikalische Eigenschaften ................................................ 367 27.1 Allgemeine Eigenschaften ..... 23.2 Herstellung von Wasserstoff........................ 368 27.2 23.3 Chemische Eigenschaften des Wasserstoffs 370 Die Elementstrukturen von Phosphor, Arsen, Antimon und Bismut........................... 408 23.4 Technische Verwendung von Wasserstoff.. 372 Übungsaufgaben............................................ 372 24 Halogene.......................................... 373 24.1 Eigenschaften der Halogene........................ 373 24.2 Vorkommen und Herstellung der Halogene 375 24.3 Interhalogen-Verbindungen.......................... 377 24.4 Halogenwasserstoffe..................................... 379 24.5 Halogenide ..................................................... 380 24.6 Oxosäuren der Halogene............................... 381 24.7 Verwendung der Halogene.......................... 385 Übungsaufgaben............................................ 386 Der Stickstoffzyklus........................................ 27.4 Vorkommen und Herstellung c՛ ֊. mente der 5. Hauptgruppe ...................................... 410 Nitride und Phosphide................................... 411 27.6 Wasserstoff-Verbindungen .... 412 27.7 Halogen-Verbindungen ........... 414 27.8 Oxide und Oxosäuren des Stic-.. 415 27.9 Luftverschmutzung.................. 418 27.10 Oxide und Oxosäuren des Pho՝ 27.11 Oxide und Oxosäuren von Ars.· und
Bismut............................. 27.12 422 0 lmon 424 Verwendung der Elemente de՛ 5. Hauptgruppe......................... 425 Übungsaufgaben.................... 426 25.1 Vorkommen und Gewinnung der Edelgase . 387 28 Kohlenstoff, Silicium 25.2 Eigenschaften der Edelgase.......................... 28.1 25.3 Verwendung der Edelgase............................. 389 Allgemeine Eigenschaften der ί. der 4. Hauptgruppe ................ 28.2 Die Strukturen der Elemente gľ 4. Hauptgruppe......................... Die Elemente der 6. Hauptgruppe (Gruppe 16)......... 409 27.5 Die Edelgase 26 ............... 407 27.3 25 ............................................ ; ....... 406 387 388 390 28.3 1:՛, Vorkommen, Gewinnung und V von Kohlenstoff und Silicium . . .... 427 ѵЧе 430 dung 432 434 26.1 Allgemeine Eigenschaften der Chalkogene . 391 28.4 Carbide, Silicide und Silane 26.2 Vorkommen und Gewinnung von Sauerstoff 392 28.5 Oxide und Oxosäuren des Kohle 26.3 Reaktionen des Sauerstoffs.......................... 392 28.6 Siliciumdioxid und Silicate............. ............... 437 26.4 Verwendung von Sauerstoff........................ 395 28.7 26.5 Ozon................................................................ 395 Schwefel- und Stickstoff-Verbindu ;.e: 1 des Kohlenstoffs ................................................. 26.6 Schwefel, Selen und Tellur .......................... 396 28.8 440 26.7 Vorkommen und Gewinnung von Schwefel, Selen und Tellur ............................................ Allgemeine Eigenschaften der Elemente der 3. Hauptgruppe (Gruppe 13) ......... 397 28.9
Elementares Bor...................................... 441 28.10 Bor-Verbindungen.................................... 442 28.11 Borane (Borhydride) ............................... 443 Übungsaufgaben............................. 444 446 26.8 26.9 Wasserstoff-Verbindungen von Schwefel, Selen und Tellur ............................................ 398 Schwefel-, Selen- und Tellur-Verbindungen in der Oxidationsstufe +IV................................. 399 . ŕs.... 436 26.10 Schwefel-, Selen- und Tellur-Verbindungen in der Oxidationsstufe +VI................................. 401 29 Metalle.............................................. 26.11 Verwendung von Schwefel, Selen und Tellur 404 29.1 Übungsaufgaben............................................ 29.2 Physikalische Eigenschaften von Metallen . · 447 Vorkommen von Metallen............................. 449 29.3 Metallurgie: Aufbereitung von Erzen........... 450 29.4 Metallurgie: Reduktion ................................. 452 29.5 Metallurgie: Raffination................................. 457 29.6 Metallurgie: Wiederaufbereitung.................. 458 404
29.7 Die Alkalimetalle........................................... 459 29.8 Die Erdalkalimetalle...................................... 29.9 33 Stereochemie, Polymerchemie und supramolekulare Chemie .... 544 Die Metalle der 3. Hauptgruppe................. 465 33.1 Stereochemie organischer Verbindungen . . 544 29.10 Die Metalle der 4. Hauptgruppe................. 468 33.2 Racemat-Trennung und Synthese chiraler Moleküle........................................................ 29.12 Die Lanthanoide ........................................... 475 33.3 Polymerchemie.............................................. 549 Übungsaufgaben........................................... 477 33.4 Supramolekulare Chemie ............................ 556 Übungsaufgaben........................................... 558 34 Naturstoffe und Biochemie............. 560 29.11 Die Übergangsmetalle.................................. 462 470 548 տ Komplex-Verbindungen ................... 479 30.1 Struktur von Komplex-Verbindungen ........ 480 30.2 Stabilität von Komplexen ............................ 484 34.1 Terpene........................................................... 562 30.3 Nomenklatur von Komplexen..................... 485 34.2 Kohlenhydrate................................................ 563 30.4 Isomerie ........................................................ 485 34.3 Fette, Öle und Wachse................................. 567 30.5 Die Bindungsverhältnisse In Komplexen . . . 487 34.4 Botenstoffe, Hormone und Vitamine ......... 569 Übungsaufgaben........................................... 495 34.5
Natürliche Farbstoffe..................................... 572 34.6 Proteine.......................................................... Organische Chemie Teil 1: Kohlenwasserstoffe ............................ 497 34.7 Nucleinsäuren................................................ 579 34.8 Proteinsynthese............................................. 31.1 Alkane............................................................ 498 34.9 Gentechnik.................................................... 584 31.2 Alkene............................................................ 504 34.10 Enzyme und Coenzyme................................ 31.3 Alkine ............................................................ 505 34.11 31.4 Arene ............................................................ 506 31 575 581 588 Schlussbemerkung: Biochemie und Chemie.......................................................... 591 Übungsaufgaben........................................... 592 31.5 Reaktionen der Kohlenwasserstoffe. Radikalische Substitution. Addition............. 507 31.6 Cycloaddition und die Bedeutung der Orbitalsymmetrie für chemische Reaktionen 510 35 Kernchemie............................................. 593 35.1 Der Atomkern............................................... 594 31.7 Reaktionen von Arenen. Elektrophile Substitution................................................... 35.2 Kernreaktionen ............................................. 595 510 35.3 Radioaktivität ................................................ 596 35.4 Messung der Radioaktivität.......................... 35.5 Die
radioaktive Zerfallsgeschwindigkeit . . . 600 35.6 Biologische Effekte der Radioaktivität......... 603 35.7 Radioaktive Zerfallsreihen............................ 605 35.8 Künstliche Kernumwandlungen................... 607 519 35.9 Kernspaltung.................................................. 609 520 35.10 Kernfusion...................................................... Übungsaufgaben........................................... 514 32 32.1 32.2 Organische Chemie Teil II: Funktionelle Gruppen ........................ 515 Halogenalkane. Nucleophile Substitution. Eliminierungsreaktionen .............................. 516 Metallorganische Verbindungen ................. 32.3 Alkohole, Phenole und Thiole..................... 32.4 Ether.............................................................. 523 32.5 Carbonyl-Verbindungen................................ 524 32.6 Carbonsäuren und ihre Derivate................. 529 32.7 Amine und Carbonsäureamide ................... 536 32.8 Aminosäuren und Peptide............................ 539 32.9 Azo- und Diazo-Verbindungen..................... 540 32.10 Heterocyclische Verbindungen ................... 541 Übungsaufgaben........................................... 542 35.11 599 613 Verwendung von radioaktiven Nudiden . . . 614 Übungsaufgaben........................................... 617 36 Umgang mit gefährlichen Stoffen 619 36.1 Einteilung und Kennzeichnung der Gefahrstoffe .................................................. 620 36.2 Europäisches Gefahrstoffrecht...................... 625 36.3 Giftstoffe,
Toxikologie................................... 631 Übungsaufgaben........................................... 634
Anhang ..................................................... 635 Normalpotenziale bel 25 °С........................ 636 Gleichgewichtskonstanten bel 25 °С.......... 637 Thermodynamische Daten bei 25 °С...................................................... 639 D Mittlere Bindungsenergien .......................... 640 E Lösungen zu den Übungsaufgaben............. 641 Glossar................................................. 668 Sachverzeichnis .............................. вэі
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