<p>Einführung 21</p> <p>Über dieses Buch 21</p> <p>Wie man dieses Buch benutzt 22</p> <p>Voraussetzungen 22</p> <p>Wie ist dieses Buch aufgebaut? 23</p> <p>Teil I: Grundlegende Konzepte der Chemie 23</p> <p>Teil II: Drum prüfe, wie sich Atome verbinden 23</p> <p>Teil III: Das Mol: Der beste Freund des Chemikers 24</p> <p>Teil IV: Chemie im Alltag: Nutzen und Probleme 24</p> <p>Teil V: Der Top-Ten-Teil 24</p> <p>Icons, die in diesem Buch verwendet werden 25</p> <p>Wie geht es von hier aus weiter? 25</p> <p><b>Teil I </b><b>Grundlegende Konzepte Der Chemie 27</b></p> <p><b>Kapitel 1 </b><b>Was ist Chemie und warum sollte man darüber etwas wissen? 29</b></p> <p>Was ist genau Chemie? 29</p> <p>Zweige der Chemie 30</p> <p>Makroskopische und mikroskopische Perspektive 31</p> <p>Reine und angewandte Chemie 32</p> <p>Was macht nun der Chemiker den lieben langen Tag? 32</p> <p>Und wo arbeiten Chemiker tatsächlich? 34</p> <p><b>Kapitel 2 </b><b>Materie und Energie 35</b></p> <p>Zustände der Materie: Makroskopische und mikroskopische Sicht 36</p> <p>Feststoffe 36</p> <p>Flüssigkeiten 36</p> <p>Gase 37</p> <p>Eis am Nordpol, Wasser am Äquator: Materie wechselt den Zustand 37</p> <p>Ich glaube ich schmelze! Das ist alles deine Schuld! 37</p> <p>Der Siedepunkt 38</p> <p>Gefrierpunkt: Das Wunder des Eiswürfels 38</p> <p>Sublimieren Sie das! 39</p> <p>Reine Substanzen und Mischungen 39</p> <p>Reine Substanzen 40</p> <p>Nun kommen die Mischungen hinzu 41</p> <p>Das Messen von Materie 42</p> <p>Das SI-System 42</p> <p>Das sind ja nette Eigenschaften 42</p> <p>Wie dicht sind Sie? 43</p> <p>Das Messen der Dichte 43</p> <p>Energie (Ach, hätte ich doch mehr davon!) 45</p> <p>Kinetische Energie – immer in Bewegung bleiben 45</p> <p>Potenzielle Energie – sitzen Sie gut? 45</p> <p>Das Messen von Energie 46</p> <p>Temperatur und Temperaturskalen 46</p> <p>Fühlen Sie die Wärme 47</p> <p><b>Kapitel 3 </b><b>Kleiner als ein Atom? 49</b></p> <p>Subatomare Teilchen: So, das ist also ein Atom 49</p> <p>Der Kern: Mittelpunkt 51</p> <p>Wo sind denn nun diese Elektronen? 52</p> <p>Das Bohr’sche Modell – Boah, das ist ja gar nicht langweilig! 53</p> <p>Quantenmechanisches Modell 54</p> <p>Elektronenkonfigurationen (Das Bett der Elektronen) 59</p> <p>Das gefürchtete Energieniveaudiagramm 59</p> <p>Elektronenkonfigurationen: Leicht und Platz sparend 61</p> <p>Valenzelektronen: Ein Leben auf dem Grat 62</p> <p>Isotope und Ionen: Einige meiner Lieblingsthemen 63</p> <p>Isotope isolieren 63</p> <p>Ein Blick auf Ionen kann sich lohnen 64</p> <p><b>Kapitel 4 </b><b>Das Periodensystem – Systematik hilft! 67</b></p> <p>Wiederholung von Mustern: Periodizität 67</p> <p>Wie die Elemente im Periodensystem angeordnet sind 68</p> <p>Metalle, Nichtmetalle und Halbmetalle 70</p> <p>Gruppen und Perioden 72</p> <p><b>Kapitel 5 </b><b>Kernchemie, ohne dass Ihre Gehirnzellen zerfallen 79</b></p> <p>Mit dem Atom fängt alles an 79</p> <p>Radioaktivität und künstlicher radioaktiver Zerfall 80</p> <p>Natürlicher radioaktiver Zerfall: Wie die Natur vorgeht 81</p> <p>Alphastrahlung 82</p> <p>Betastrahlung 83</p> <p>Gammastrahlung 83</p> <p>Positronenstrahlung 84</p> <p>Elektronenaufnahme 84</p> <p>Halbwertszeiten und radioaktive Altersbestimmung 84</p> <p>Sichere Handhabung 86</p> <p>Radioaktive Altersbestimmung 87</p> <p>Kernspaltung 87</p> <p>Kettenreaktionen und die kritische Masse 88</p> <p>Atombomben – nicht ganz so laut wie der Urknall, aber immerhin 89</p> <p>Atomkraftwerke 89</p> <p>Brutreaktoren: Erzeugung von spaltbarem Material 92</p> <p>Kernfusion: Die Hoffnung für unsere Energiezukunft 93</p> <p>Was man im Griff haben muss 93</p> <p>Was wird die Zukunft bringen? 94</p> <p>Leuchte ich etwa? Die Wirkungen der Strahlung 95</p> <p><b>Teil II </b><b>Drum Prüfe, Wie Sich Atome Verbinden 97</b></p> <p><b>Kapitel 6 </b><b>Gegensätze ziehen sich an: Ionenbindungen 99</b></p> <p>Die Magie der Ionenbindung: Natrium + Chlor = Kochsalz 99</p> <p>Die Bestandteile des Salzes 100</p> <p>Die Reaktion 100</p> <p>Am Ende kommt die Bindung 102</p> <p>Positive und negative Ionen: Kationen und Anionen 103</p> <p>Polyatomare Ionen 105</p> <p>Ionenbindungen 107</p> <p>Magnesium und Brom zusammenwerfen 107</p> <p>Das Verwenden der Kreuzregel 108</p> <p>Das Benennen von Ionenverbindungen 109</p> <p>Elektrolyte und Nichtelektrolyte 110</p> <p><b>Kapitel 7 </b><b>Kovalente Bindung: Brüderlich teilen 113</b></p> <p>Grundlagen der kovalenten Bindung 113</p> <p>Ein Wasserstoffbeispiel 114</p> <p>Vergleich der kovalenten Bindung mit anderen Bindungsarten 115</p> <p>Zum Verständnis der Vielfachbindung 116</p> <p>Das Benennen binärer kovalenter Verbindungen 117</p> <p>So viele Formeln, so wenig Zeit 118</p> <p>Empirische Formeln: Nur die Elemente 119</p> <p>Summenformeln: Genaue Zahlen 119</p> <p>Strukturformeln: Neu! Jetzt mit Bindungsmuster! 120</p> <p>Einige Atome sind einfach anziehender als andere 125</p> <p>Elektronen anziehen: Elektronegativität 125</p> <p>Die polar-kovalente Bindung 126</p> <p>Wasser: Ein wirklich bemerkenswertes Molekül 127</p> <p>Wie sieht Wasser wirklich aus? Das VSEPR-Modell 130</p> <p><b>Kapitel 8 </b><b>Kochen mal anders: Chemische Reaktionen 135</b></p> <p>Was Sie haben und was Sie kriegen: Edukte und Produkte 136</p> <p>Wie kommt es zu Reaktionen? Die Stoßtheorie 137</p> <p>Ein exothermes Beispiel 138</p> <p>Ein endothermes Beispiel 139</p> <p>Was für eine Reaktion bin ich? 140</p> <p>Kombinationsreaktionen 140</p> <p>Zerfallsreaktionen 140</p> <p>Einfache Verdrängungsreaktionen 141</p> <p>Doppelte Verdrängungsreaktionen (Metathese-Reaktionen) 142</p> <p>Verbrennungsreaktionen 144</p> <p>Redox-Reaktionen 144</p> <p>Wie man chemische Reaktionen ausgleicht 145</p> <p>Riechen Sie dieses Ammoniak? 145</p> <p>Zünden Sie Ihr Feuerzeug 147</p> <p>Das chemische Gleichgewicht 148</p> <p>Das Prinzip von Le Chatelier 150</p> <p>Konzentrationsänderung 150</p> <p>Temperaturänderung 151</p> <p>Druckänderung 152</p> <p>Schnelle und langsame Reaktionen: Chemische Kinetik 153</p> <p>Art der Ausgangsstoffe 153</p> <p>Partikelgröße der Ausgangsstoffe 154</p> <p>Konzentration der Ausgangsstoffe 154</p> <p>Druck von gasförmigen Ausgangsstoffen 154</p> <p>Temperatur 155</p> <p>Katalysatoren 156</p> <p><b>Kapitel 9 </b><b>Elektrochemie: Von der Batterie bis zum Teekessel 161</b></p> <p>Da gehen sie hin, die Elektronen: Redox-Reaktionen 162</p> <p>Wo habe ich denn jetzt die Elektronen gelassen? Oxidation 162</p> <p>Guck mal, was ich gefunden habe! Reduktion 163</p> <p>Des einen Verlust, des anderen Gewinn 164</p> <p>Zahlenspiel: Oxidationszahlen 165</p> <p>Das Aufstellen (und Ausgleichen!) von Redox-Gleichungen 166</p> <p>Einmal Strom zum Mitnehmen, bitte! – Elektrochemische Batterien 169</p> <p>Hübsche Zell’, Mister Daniell 170</p> <p>Es werde Licht: Taschenlampenbatterien 171</p> <p>Gentlemen, starten Sie Ihre Motoren: Autobatterien 172</p> <p>Fünf Euro für eine goldene Kette? Elektrogalvanisierung 173</p> <p>Dies bringt mich zur Weißglut! Verbrennung von Treibstoffen und Nahrung 175</p> <p><b>Teil III </b><b>Das Mol, Der Beste Freund Des Chemikers 177</b></p> <p><b>Kapitel 10 </b><b>Das Mol: Atome zum Anfassen 179</b></p> <p>Zählen durch Wiegen 179</p> <p>Paar, Dutzend, Stiege, Mol 180</p> <p>Avogadros Lieblingszahl 181</p> <p>Die Anwendung des Mols in der realen Welt 181</p> <p>Chemische Reaktionen und das Mol 183</p> <p>Wie viel man braucht, wie viel entsteht: Reaktionsstöchiometrie 185</p> <p>Wo ist es geblieben? Prozentuale Ausbeute 187</p> <p>Zu viel oder zu wenig: Limitierende Faktoren 187</p> <p><b>Kapitel 11 </b><b>Mischen von Materie: Lösungen 191</b></p> <p>Gelöster Stoff, Lösungsmittel und Lösungen 191</p> <p>Eine Lösungsdiskussion 192</p> <p>Satte Fakten 192</p> <p>Konzentration 193</p> <p>Prozentuale Zusammensetzung 193</p> <p>Die Nummer 1 heißt Stoffmengenkonzentration 196</p> <p>Molalität: Eine andere Verwendung für das Mol 198</p> <p>Teile pro Million: Die Verschmutzungseinheit 199</p> <p>Kolligative Eigenschaften von Lösungen 200</p> <p>Dampfdruckerniedrigung 200</p> <p>Warum verwenden wir im Sommer Frostschutzmittel? Siedepunktserhöhung 201</p> <p>Wir stellen Eis her: Gefrierpunktserniedrigung 201</p> <p>So bleiben Blutkörperchen fit: Osmotischer Druck 202</p> <p>Rauch, Wolken, Schlagsahne und Marshmallows: Kolloide allesamt 205</p> <p><b>Kapitel 12 </b><b>Sauer und bitter: Säuren und Basen 207</b></p> <p>Eigenschaften von Säuren und Basen, makroskopisch betrachtet 207</p> <p>Wie sehen Säuren und Basen denn aus? – Ein Blick durchs Mikroskop 209</p> <p>Die Theorie von Arrhenius: Ohne Wasser geht gar nichts 209</p> <p>Die Brønsted-Lowry-Säure-Base-Theorie: Geben und Nehmen 210</p> <p>Ätzend oder trinkbar: Starke und schwache Säuren und Basen 211</p> <p>Starke Säuren 211</p> <p>Starke Basen 212</p> <p>Schwache Säuren 213</p> <p>Schwache Basen 215</p> <p>Her mit dem Proton: Brønsted-Lowry-Säure-Base-Reaktionen 215</p> <p>Entscheide dich: Amphoteres Wasser 216</p> <p>Ein altes Abführmittel und Rotkohl: Säure-Base-Indikatoren 217</p> <p>Das gute alte Lackmus-Papier 217</p> <p>Phenolphthalein: Alles geregelt 218</p> <p>Wie sauer ist mein Kaffee? Die pH-Skala 219</p> <p>Puffer: Die pH-Controllettis 222</p> <p>Antazida: Ganz einfache Grundlagenchemie 223</p> <p><b>Kapitel 13 </b><b>Ballons, Reifen und Pressluftflaschen: Die wunderbare Welt der Gase 225</b></p> <p>Gase unter dem Mikroskop: Die kinetische Gastheorie 226</p> <p>Druck: Eine Frage der Atmosphäre 228</p> <p>Ein Messgerät für die Atmosphäre: Das Barometer 228</p> <p>Ein Messgerät für den Druck eingeschlossener Gase: Das Manometer 230</p> <p>Auch Gase halten sich an Gesetze – Gasgesetze 230</p> <p>Das Boyle-Mariotte-Gesetz 231</p> <p>Charles’sches Gesetz 232</p> <p>Gay-Lussacs Gesetz 234</p> <p>Das kombinierte Gasgesetz 235</p> <p>Das Gesetz von Avogadro 236</p> <p>Das ideale Gasgesetz 238</p> <p>Gasgesetze und Stöchiometrie 238</p> <p>Die Gesetze von Dalton und Graham 239</p> <p>Daltons Gesetz 239</p> <p>Grahams Gesetz 240</p> <p><b>Teil IV </b><b>Chemie Im Alltag: Nutzen Und Probleme 243</b></p> <p><b>Kapitel 14 </b><b>Die Chemie des Kohlenstoffs: Organische Chemie 245</b></p> <p>Kohlenwasserstoffe: Vom Einfachen zum Komplexen 246</p> <p>Vom Gasgrill zum Tiger im Tank: Alkane 246</p> <p>Ungesättigte Kohlenwasserstoffe: Alkene 253</p> <p>Alkine braucht die Welt 255</p> <p>Aromatische Verbindungen: Benzol und andere »anrüchige« Verbindungen 255</p> <p>Funktionelle Gruppen 256</p> <p>Alkohole (einreiben und einverleiben): R–OH 256</p> <p>Carbonsäuren (kleine Stinker): R–COOH 257</p> <p>Ester (noch mehr Gerüche, aber diesmal Wohlgerüche): R–COOR’ 258</p> <p>Aldehyde und Ketone 259</p> <p>Ether (Gute Nacht): R–O–R 259</p> <p>Amine und Amide: Organische Basen 260</p> <p><b>Kapitel 15 </b><b>Erdöl: Chemikalien für Verbrennung und Gestaltung 263</b></p> <p>Sei nicht so roh, raffiniert kommt man weiter 263</p> <p>Trennung ohne Schmerz: Fraktionierte Destillation 264</p> <p>Aufbruchstimmung: Katalytisches Cracken 266</p> <p>Schieb mir mal was rüber: Katalytisches Reformieren 267</p> <p>Die Geschichte des Benzins 267</p> <p>Wie gut ist Ihr Benzin? Oktanzahlen 268</p> <p>Additive: Blei rein, Blei raus 270</p> <p><b>Kapitel 16 </b><b>Polymere: Gleich zu Gleich gesellt sich gern 273</b></p> <p>Natürliche Monomere und Polymere 274</p> <p>Wie man synthetische Monomere und Polymere klassifiziert 275</p> <p>Brauchen wir nicht alle Strukturen? 275</p> <p>Und wenn’s mal heiß wird? 275</p> <p>Was mache ich denn damit? 276</p> <p>Wie wird’s gemacht? 276</p> <p>Kunststoffe reduzieren, wiederverwenden, recyceln 285</p> <p><b>Kapitel 17 </b><b>Chemie im Haushalt 287</b></p> <p>Chemie in der Waschküche 287</p> <p>Alles im Reinen: Seife 289</p> <p>Weg mit dem Schmutzrand in der Wanne: Detergenzien 290</p> <p>Hach, ist das schön weich: Wasserenthärtung 291</p> <p>Weißer als weiß: Bleichmittel 293</p> <p>Küchenchemie 293</p> <p>Alles sauber: Allzweckreiniger 293</p> <p>Spüli und Konsorten: Spülmittel 293</p> <p>Chemie im Badezimmer 294</p> <p>Auch im Rachen lässt sich was machen: Zahnpasta 294</p> <p>Puh! Deodorants und Antitranspirants 295</p> <p>Weich und schön: Die Chemie der Hautpflege 295</p> <p>Waschen, färben, legen: Die Chemie der Haarpflege 299</p> <p>Medizinschränkchen-Chemie 303</p> <p>Die Geschichte des Aspirins 303</p> <p>Minoxidil und Viagra 303</p> <p><b>Kapitel 18 </b><b>Hust! Hust! Keuch! Keuch! 305</b></p> <p>Zivilisation und Atmosphäre (oder: Wo der ganze Schlamassel anfängt) 305</p> <p>Atmen oder nicht atmen: Unsere Atmosphäre 306</p> <p>Die Troposphäre: Hier bin ich Mensch, hier atme ich ein 306</p> <p>Die Stratosphäre: Schutzschild Ozonschicht 307</p> <p>Hände weg von meinem Ozon: Haarspray, FCKWs und das Ozonloch 307</p> <p>Wie schädigen FCKWs die Ozonschicht? 308</p> <p>Werden FCKWs immer noch produziert? 309</p> <p>Ist Ihnen auch so heiß? (Der Treibhauseffekt) 309</p> <p>Braune Luft? (Photosmog) 310</p> <p>London-Smog 311</p> <p>Photosmog 311</p> <p>»Ich zerrfliiiiiiiiiiiiiieße!« – Saurer Regen 313</p> <p>Aufladen und raus damit: Elektrostatische Filter 315</p> <p>Spülwasser: Nasse Entschwefelung 316</p> <p><b>Kapitel 19 </b><b>Braunes, stinkendes Wasser? Wasserverschmutzung 317</b></p> <p>Wo kommt unser Wasser her und wo fließt es hin? 318</p> <p>Verdunsten, kondensieren, wiederholen 318</p> <p>Wohin das Wasser fließt 319</p> <p>Wasser: Eine höchst ungewöhnliche Substanz 319</p> <p>Igittigitt! Was unser Wasser verschmutzt 321</p> <p>Das Blei ist noch nicht überall verschwunden: Verunreinigungen durch Schwermetalle 322</p> <p>Saurer Regen 323</p> <p>Infektiöse Erreger 323</p> <p>Deponien 324</p> <p>Wasserverschmutzung durch Agrarwirtschaft 325</p> <p>Auch Hitze kann schaden: Thermische Verschmutzung 325</p> <p>Brauchen Sie Sauerstoff? – BSB 326</p> <p>Das müssen wir erst noch klären: Abwässer 326</p> <p>Mechanische Abwasserreinigung 326</p> <p>Biologische Abwasserreinigung 327</p> <p>Chemische Abwasserreinigung 328</p> <p>Trinkwasseraufbereitung 328</p> <p><b>Teil V </b><b>Der Top-Ten-Teil 331</b></p> <p><b>Kapitel 20 </b><b>Zehn zufällige Entdeckungen in der Chemie 333</b></p> <p>Archimedes: Alles mit Muße 333</p> <p>Die Vulkanisierung von Gummi 334</p> <p>Rechts und links drehende Moleküle 334</p> <p>William Perkin und die Farbe Lila 334</p> <p>Kekulé: Ein schöner Traum 335</p> <p>Die Entdeckung der Radioaktivität 335</p> <p>Eine schlüpfrige Sache: Teflon 335</p> <p>Nicht nur für Sträflinge: Haftnotizen 336</p> <p>Lass wachsen 336</p> <p>Süßer als Zucker 336</p> <p><b>Kapitel 21 </b><b>Zehn Koryphäen der Chemie 337</b></p> <p>Amedeo Avogadro (1776–1856) 337</p> <p>Niels Bohr (1885–1962) 337</p> <p>Madame Marie Curie (1867–1934) 338</p> <p>John Dalton (1766–1844) 338</p> <p>Michael Faraday (1791–1867) 338</p> <p>Antoine Lavoisier (1743–1794) 338</p> <p>Dimitri Mendelejew (1834–1907) 339</p> <p>Linus Pauling (1901–1994) 339</p> <p>Ernest Rutherford (1871–1937) 339</p> <p>Glenn Seaborg (1912–1999) 340</p> <p>Das Mädchen in der dritten Klasse, das mit Essig und Backpulver herumexperimentiert (*?) 340</p> <p><b>Kapitel 22 </b><b>Zehn nützliche Chemie-Websites 341</b></p> <p>Chemgapedia 341</p> <p>Naturwissenschaftliches Arbeiten 342</p> <p>Gefährliche Stoffe 342</p> <p>Chemieseite 342</p> <p>Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit 342</p> <p>ChemPage 343</p> <p>Experimentalchemie 343</p> <p>Spektrum Lexikon 343</p> <p>Chemieonline 343</p> <p>Deutsches Museum 344</p> <p><b>Anhang A </b><b>Wissenschaftliche Einheiten: Das metrische System 345</b></p> <p>SI-Präfixe 345</p> <p>Länge 346</p> <p>Masse 346</p> <p>Volumen 346</p> <p>Temperatur 347</p> <p>Druck 347</p> <p>Energie 347</p> <p><b>Anhang B </b><b>Wie man mit sehr großen und sehr kleinen Zahlen umgeht 349</b></p> <p>Exponentielle Schreibweise 349</p> <p>Addition und Subtraktion 350</p> <p>Multiplikation und Division 350</p> <p>Zahlen potenzieren 350</p> <p>Rechnen mit dem Taschenrechner 350</p> <p><b>Anhang C </b><b>Methoden zur Umrechnung 353</b></p> <p><b>Anhang D </b><b>Signifikante Stellen und das Runden 357</b></p> <p>Zahlen: Genau und gezählt oder gerundet 357</p> <p>Bestimmung der signifikanten Stellen einer gemessenen Zahl 358</p> <p>Die richtige Anzahl signifikanter Stellen angeben 358</p> <p>Addition und Subtraktion 359</p> <p>Multiplikation und Division 359</p> <p>Zahlen runden 359</p> <p>Lösungen zu den Aufgaben in den Kapiteln 361</p> <p>Stichwortverzeichnis 373</p>