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Chemie für Einsteiger und Durchsteiger


Chemie für Einsteiger und Durchsteiger


2. Auflage

von: Thomas Wurm

25,99 €

Verlag: Wiley-VCH
Format: PDF
Veröffentl.: 18.02.2019
ISBN/EAN: 9783527820900
Sprache: deutsch
Anzahl Seiten: 378

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Beschreibungen

Die zweite Auflage dieses beliebten Einsteiger-Buches vermittelt das unverzichtbare chemische Grundwissen für 'Chemie-Nebenfächler'. Die Studenten können sowohl Studenten der Lebenswissenschaften (Medizin, Biologie) als auch technischer Fachrichtungen (z.B. Maschinenbau, Umwelttechnik...) sein. Mit dem didaktischen Ansatz, zuerst Problemstellung - dann Antwort, fördert das Buch die aktive Auseinandersetzung mit dem Stoff.<br> Kompakt und auf den Punkt gebracht sind alle Hauptthemen der anorganischen und organischen Chemie äußerst verständlich erklärt und abgedeckt. Dabei unterstützen besondere Textelemente Ihren Lernerfolg:<br> * Für inhaltliche Orientierung sorgen optisch hervorgehobene Schlüsselthemen am Kapitelanfang.<br> * Das Wichtigste wird kurz und prägnant in Definitionen und Merksätzen zusammengefasst.<br> * Beispiele helfen beim Anwenden des Lernstoffs.<br> * Wissenstest und Prüfungsvorbereitung: Aufgaben mit Lösungen helfen ungemein beim eigenständigen Überprüfen des Gelernten.
<p>Vorwort zur zweiten Auflage xiii</p> <p><b>1 Aufbau der Materie, Atombau und Periodensystem </b><b>1</b></p> <p>1.1 Aufbau der Materie 1</p> <p>1.1.1 Reinstoffe 1</p> <p>1.1.2 Mischungen 1</p> <p>1.1.3 Elemente und Verbindungen 2</p> <p>1.2 Atombau 3</p> <p>1.2.1 Der Atomkern 3</p> <p>1.2.2 Die Elektronenhülle 7</p> <p>1.3 Das Periodensystem der Elemente (PSE) 14</p> <p>1.3.1 Ionisierungsenergie 16</p> <p>1.3.2 Elektronenaffinität 17</p> <p>1.3.3 Metalle und Nichtmetalle 18</p> <p>1.3.4 Elektronegativität 19</p> <p>1.4 Radioaktivität 19</p> <p>1.4.1 Natürliche Radioaktivität 19</p> <p>1.4.2 Die Halbwertszeit 20</p> <p>1.4.3 Zerfallsreihen 21</p> <p>1.4.4 Kernumwandlungen 21</p> <p>1.4.5 Kernspaltung 21</p> <p>1.4.6 Künstliche Nuklide 22</p> <p><b>2 Reaktionsgleichungen und </b><b>Stöchiometrie 27</b></p> <p>2.1 Die Reaktionsgleichung 27</p> <p>2.2 Umgesetzte Mengen und Massen 29</p> <p>2.3 Die Stoffmenge Mol 30</p> <p>2.4 Reaktionstypen in der Chemie 33</p> <p>2.5 Konzentrationsangaben 33</p> <p>2.5.1 Molare Lösungen 33</p> <p>2.5.2 Prozentangaben 34</p> <p>2.5.3 Kleine Konzentrationen 36</p> <p>2.6 Die Aktivität 37</p> <p>2.7 Rechenbeispiele 37</p> <p>2.8 Mischungsrechnen 38</p> <p><b>3 Bindungsarten </b><b>43</b></p> <p>3.1 Die Ionenbindung 43</p> <p>3.1.1 Kationenbildung 46</p> <p>3.1.2 Anionenbildung 47</p> <p>3.1.3 Salzbildung 47</p> <p>3.1.4 Kristallwasser 49</p> <p>3.1.5 Die molare Masse eines Salzes 50</p> <p>3.1.6 Saure Salze 50</p> <p>3.1.7 Kristallformen 51</p> <p>3.2 Die Metallbindung 51</p> <p>3.3 Die Elektronenpaarbindung 52</p> <p>3.3.1 Lewis-Formeln 53</p> <p>3.4 Mehrfachbindungen 54</p> <p>3.4.1 Polare und unpolare Elektronenpaarbindungen 57</p> <p>3.4.2 Die räumliche Anordnung von Molekülen 58</p> <p>3.4.3 Anionenkomplexe 59</p> <p>3.5 Komplexbindung 61</p> <p>3.6 Bindungskräfte zwischen Molekülen 64</p> <p>3.6.1 Ion-Dipol 64</p> <p>3.6.2 Dipol-Dipol 64</p> <p>3.6.3 Sonderfall Wasserstoffbrückenbindung 64</p> <p>3.6.4 Induzierte Dipole und Van-der-Waals-Kräfte 65</p> <p>3.6.5 Hydrophobe Bindungen 66</p> <p><b>4 Kinetik und Thermodynamik </b><b>71</b></p> <p>4.1 Chemische Kinetik 71</p> <p>4.1.1 Die Reaktionsgeschwindigkeit 71</p> <p>4.1.2 Die Stoßtheorie 73</p> <p>4.1.3 Das chemische Gleichgewicht 74</p> <p>4.1.4 Das Massenwirkungsgesetz 76</p> <p>4.1.5 Das Prinzip des kleinsten Zwangs 78</p> <p>4.1.6 Folgereaktionen 79</p> <p>4.1.7 Die Reaktionsordnung 80</p> <p>4.1.8 Molekularität einer Reaktion 81</p> <p>4.2 Thermodynamik 82</p> <p>4.2.1 Systeme 82</p> <p>4.2.2 Energieformen 83</p> <p>4.2.3 Energieinhalt 84</p> <p>4.2.4 Energiedifferenzen 86</p> <p>4.2.5 Die Enthalpie 87</p> <p>4.2.6 Enthalpieberechnungen 89</p> <p>4.2.7 Die innere Energie <i>U</i> 91</p> <p>4.2.8 Die Entropie 92</p> <p>4.2.9 Die Gibbs-Energie 94</p> <p>4.3 Verbindungen zwischen Kinetik und Thermodynamik 96</p> <p>4.3.1 Starten einer Reaktion 96</p> <p>4.3.2 Katalysatoren 98</p> <p>4.3.3 Die Gibbs-Energie und das chemische Gleichgewicht 98</p> <p><b>5 Zustandsformen der Materie </b><b>105</b></p> <p>5.1 Die Aggregatzustände 105</p> <p>5.2 Phasenübergänge 107</p> <p>5.3 Lösungen 108</p> <p>5.3.1 Echte und kolloidale Lösungen 108</p> <p>5.3.2 Löslichkeit 108</p> <p>5.3.3 Allgemeine Regeln zur Löslichkeit 109</p> <p>5.3.4 Das Löslichkeitsprodukt 110</p> <p>5.3.5 Elektrolyte 111</p> <p>5.3.6 Kolligative Eigenschaften 112</p> <p>5.3.7 Die Oberflächenspannung 114</p> <p><b>6 S</b><b>äuren und Basen 117</b></p> <p>6.1 Die Theorien von Arrhenius und Brönsted 117</p> <p>6.2 Die Stärke von Säuren und Basen 119</p> <p>6.2.1 Starke Säuren 120</p> <p>6.2.2 Schwache Säuren 121</p> <p>6.2.3 Die Reaktion des Anions einer schwachen Säure 121</p> <p>6.2.4 Die Wertigkeit von Säuren und Basen 122</p> <p>6.2.5 Der p<i>k</i><sub>S</sub>-Wert 123</p> <p>6.2.6 Starke und schwache Elektrolyte 124</p> <p>6.2.7 Starke und schwache Basen 125</p> <p>6.2.8 Die Säuredefinition nach Lewis 125</p> <p>6.2.9 Ampholyte 126</p> <p>6.3 Die Neutralisationsreaktion 127</p> <p>6.4 Der pH-Wert 127</p> <p>6.4.1 Die Dissoziation des Wassers 128</p> <p>6.4.2 Die mathematische Herleitung 128</p> <p>6.4.3 Reaktionen von Salzen in Wasser 130</p> <p>6.4.4 pH-Wert-Berechnungen 132</p> <p>6.5 Puffer 134</p> <p>6.5.1 Bestandteile von Puffern 135</p> <p>6.5.2 pH-Wert-Berechnungen und Pufferlösungen 135</p> <p><b>7 Redoxreaktionen </b><b>141</b></p> <p>7.1 Die Reaktion von Metallen mit Sauerstoff 141</p> <p>7.2 Verbrennung von Kohlenstoffverbindungen 142</p> <p>7.3 Die Elektronenverteilung in Verbindungen 144</p> <p>7.4 Oxidationszahlen 145</p> <p>7.5 Häufig vorkommende Typen von Redoxreaktionen 146</p> <p>7.5.1 Verbrennung 146</p> <p>7.5.2 Rosten 147</p> <p>7.5.3 Änderung der Sauerstoffanzahl im Molekül 147</p> <p>7.5.4 Reaktionen von Metallen untereinander 148</p> <p>7.5.5 Andere Redoxreaktionen ohne Beteiligung von Sauerstoff 148</p> <p>7.6 Elementare Vorgänge bei Redoxreaktionen 149</p> <p>7.7 Oxidations- und Reduktionsmittel 149</p> <p>7.8 Das Aufstellen von Redoxgleichungen 150</p> <p>7.8.1 Teilgleichungen 150</p> <p>7.8.2 Basisches oder saures Milieu? 151</p> <p>7.8.3 Die Bilanz 151</p> <p>7.9 Disproportionierung und Komproportionierung 153</p> <p>7.10 Die Spannungsreihe der Metalle 153</p> <p>7.11 Elektrochemie 158</p> <p>7.11.1 Elektrolyse 158</p> <p>7.11.2 Galvanische Elemente 159</p> <p><b>8 Angewandte anorganische Chemie </b><b>163</b></p> <p>8.1 Anorganische Analytik 163</p> <p>8.1.1 Identitätsprüfungen 163</p> <p>8.1.2 Gehaltsbestimmungen 164</p> <p>8.2 Großtechnische Prozesse 164</p> <p>8.2.1 Roheisengewinnung und Stahlproduktion 164</p> <p>8.2.2 Schwefelsäureherstellung 165</p> <p>8.2.3 Salpetersäureherstellung 165</p> <p>8.2.4 Salzsäureherstellung 166</p> <p>8.2.5 Die Chlor-Alkali-Elektrolyse 166</p> <p>8.2.6 Ammoniaksynthese 166</p> <p>8.2.7 Sodaherstellung 166</p> <p><b>9 Sonderstellung des Kohlenstoffs </b><b>167</b></p> <p>9.1 Die Stellung des Kohlenstoffs im PSE 167</p> <p>9.2 Die Bildung von Hybridorbitalen 168</p> <p>9.3 Kohlenwasserstoffe 171</p> <p>9.4 Die Vielfalt organischer Verbindungen: funktionelle Gruppen 171</p> <p>9.5 Nomenklatur organischer Verbindungen 174</p> <p><b>10 Kohlenwasserstoffe </b><b>179</b></p> <p>10.1 Alkane 179</p> <p>10.2 Verzweigte Alkane 179</p> <p>10.2.1 Isomerie 182</p> <p>10.3 Alkene 182</p> <p>10.3.1 Polyene 183</p> <p>10.4 Alkine 184</p> <p>10.5 Aliphaten 184</p> <p>10.6 Cyclische Kohlenwasserstoffe 185</p> <p>10.7 Physikalische Eigenschaften der Kohlenwasserstoffe 186</p> <p>10.8 Chemische Eigenschaften der Kohlenwasserstoffe 186</p> <p>10.8.1 Alkane 187</p> <p>10.8.2 Alkene 187</p> <p>10.9 Aromatische Verbindungen 188</p> <p>10.10 Erdöl und Kohle 190</p> <p>10.11 Reaktionen der Aromaten 192</p> <p>10.12 Halogenierte Kohlenwasserstoffe 193</p> <p><b>11 Alkohole </b><b>197</b></p> <p>11.1 Einwertige Alkohole 197</p> <p>11.2 Mehrwertige Alkohole 199</p> <p>11.3 Primäre, sekundäre und tertiäre Hydroxylgruppen 200</p> <p>11.4 Reaktionen von Alkoholen 201</p> <p>11.4.1 Etherbildung 201</p> <p>11.4.2 Eigenschaften von Ethern 203</p> <p>11.4.3 Organische Ester (<i>niemals Esther!</i>) 203</p> <p>11.4.4 Nomenklatur der Ester 204</p> <p>11.4.5 Anorganische Ester 204</p> <p>11.4.6 Die Oxidation von Alkoholen 204</p> <p>11.5 Phenole 206</p> <p>11.5.1 Die saure Reaktion 207</p> <p>11.5.2 Die Oxidation von Phenolen 207</p> <p>11.5.3 Ether und Ester mit Phenolen 208</p> <p><b>12 Aldehyde und Ketone </b><b>211</b></p> <p>12.1 Die Carbonylgruppe 211</p> <p>12.2 Nomenklatur der Aldehyde 212</p> <p>12.3 Nomenklatur der Ketone 212</p> <p>12.4 Reaktionen der Carbonylgruppe 213</p> <p>12.4.1 Anlagerung vonWasser 215</p> <p>12.4.2 Halbe und volle Acetale 215</p> <p>12.4.3 Polymerisationen 216</p> <p>12.4.4 Keto-Enol-Tautomerie 216</p> <p>12.4.5 Die Aldolkondensation als C-Ketten-Verlängerung 217</p> <p>12.4.6 Addition von Aminen 218</p> <p>12.4.7 Reduzierende Eigenschaften/Oxidation 218</p> <p><b>13 Amine </b><b>221</b></p> <p>13.1 Die Aminogruppe 221</p> <p>13.2 Primäre, sekundäre und tertiäre Amine 222</p> <p>13.3 Die Basizität der Amine 223</p> <p>13.4 Quartäre Amine 224</p> <p>13.5 Aromatische Amine 225</p> <p>13.6 Reaktionen mit salpetriger Säure/Nitrit 225</p> <p>13.7 Weitere stickstoffhaltige Verbindungen 225</p> <p>13.7.1 Ethylendiamin 225</p> <p>13.7.2 Nitroverbindungen 225</p> <p><b>14 Carbons</b><b>äuren 229</b></p> <p>14.1 Die Carboxylgruppe 229</p> <p>14.2 Die homologe Reihe der Carbonsäuren 231</p> <p>14.3 Physikalische Eigenschaften 232</p> <p>14.4 Die Säurestärke 232</p> <p>14.5 Substituierte Carbonsäuren 233</p> <p>14.5.1 Hydroxycarbonsäuren 234</p> <p>14.5.2 Mehrwertige Carbonsäuren 235</p> <p>14.5.3 Halogenierte Carbonsäuren 235</p> <p>14.5.4 Ungesättigte Carbonsäuren 236</p> <p>14.5.5 Aminocarbonsäuren 236</p> <p>14.5.6 Aromatische Carbonsäuren 237</p> <p>14.6 Derivate der Carboxylgruppe 237</p> <p>14.6.1 Säurehalogenide 238</p> <p>14.6.2 Säureanhydride 238</p> <p>14.6.3 Säureamide 239</p> <p>14.7 Typische Reaktionen von Carbonsäuren 240</p> <p>14.7.1 Die Reaktion mit Wasser 240</p> <p>14.7.2 Esterbildung und Verseifung 240</p> <p>14.7.3 Inter- und intramolekulare Verbindungen 241</p> <p>14.7.4 Schwefelhaltige Verbindungen 242</p> <p><b>15 Reaktionstypen in der organischen Chemie </b><b>245</b></p> <p>15.1 Grundsätzliches 245</p> <p>15.1.1 Induktivität 245</p> <p>15.1.2 Mesomerie 246</p> <p>15.1.3 Elektrophile und nucleophile Teilchen 246</p> <p>15.1.4 Radikale 247</p> <p>15.1.5 Übergangszustände und Zwischenstufen 247</p> <p>15.1.6 Reaktionstypen 248</p> <p>15.2 Additionen 249</p> <p>15.2.1 Elektrophile Addition 249</p> <p>15.2.2 Verwandte Reaktionen 250</p> <p>15.2.3 Nucleophile Addition 250</p> <p>15.3 Substitutionen 251</p> <p>15.3.1 Elektrophile Substitution 252</p> <p>15.3.2 Die elektrophile Zweitsubstitution 253</p> <p>15.3.3 Radikalische Substitution 254</p> <p>15.4 Eliminierung 254</p> <p>15.5 Umlagerung 255</p> <p>15.6 Redoxreaktionen 255</p> <p><b>16 Isomerie </b><b>261</b></p> <p>16.1 Konformationsisomerie 261</p> <p>16.2 Strukturisomerie 262</p> <p>16.2.1 Ketten- oder Skelettisomerie 262</p> <p>16.2.2 Stellungsisomerie 263</p> <p>16.2.3 Tautomerie 263</p> <p>16.2.4 Funktionsisomerie 263</p> <p>16.2.5 Bindungs- oder Valenzisomere 264</p> <p>16.2.6 Isomerie bei Cycloalkanen 264</p> <p>16.3 Stereoisomerie 265</p> <p>16.3.1 <i>cis</i>-<i>trans</i>- und <i>E</i>-<i>Z</i>-Isomerie 265</p> <p>16.3.2 Spiegelbildisomerie 266</p> <p>16.4 Optische Aktivität 271</p> <p><b>17 Kunststoffe </b><b>275</b></p> <p>17.1 Einteilung nach Materialeigenschaften 275</p> <p>17.2 Halbsynthetische Kunststoffe 275</p> <p>17.3 Vollsynthetische Kunststoffe 276</p> <p>17.3.1 Polymerisation 276</p> <p>17.3.2 Polykondensation 276</p> <p>17.3.3 Weitere Kunststoffe 277</p> <p>17.4 Silicone 277</p> <p><b>18 Naturstoffe </b><b>279</b></p> <p>18.1 Fette, Öle, Seifen, Wachse 279</p> <p>18.1.1 Fette und Öle 279</p> <p>18.1.2 Seifen 282</p> <p>18.1.3 Wachse 283</p> <p>18.2 Aminosäuren und Eiweiße 283</p> <p>18.2.1 Aminosäuren 283</p> <p>18.2.2 Eiweiße 285</p> <p>18.3 Kohlenhydrate 287</p> <p>18.3.1 Aldosen 287</p> <p>18.4 Nucleinsäuren 295</p> <p>18.4.1 Die DNA 295</p> <p>18.4.2 Die RNA 298</p> <p><b>19 Richtig gel</b><b>öst 301</b></p> <p>Literatur 355</p> <p>Stichwortverzeichnis 357</p>

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