Inhaltsverzeichnis

Cover
Titelseite
Impressum
Einführung
1. Über dieses Buch
2. Wie man dieses Buch benutzt
3. Voraussetzungen
4. Wie ist dieses Buch aufgebaut?
5. Icons, die in diesem Buch verwendet werden
6. Wie geht es von hier aus weiter?
Teil I: Grundlegende Konzepte der Chemie
1. Kapitel 1: Was ist Chemie und warum sollte man darüber etwas wissen?
  1. Was ist genau Chemie?
  2. Was macht nun der Chemiker den lieben langen Tag?
  3. Und wo arbeiten Chemiker tatsächlich?
2. Kapitel 2: Materie und Energie
  1. Zustände der Materie: Makroskopische und mikroskopische Sicht
  2. Eis am Nordpol, Wasser am Äquator: Materie wechselt den Zustand
  3. Reine Substanzen und Mischungen
  4. Das Messen von Materie
  5. Das sind ja nette Eigenschaften
  6. Energie (Ach, hätte ich doch mehr davon!)
  7. Das Messen von Energie
3. Kapitel 3: Kleiner als ein Atom?
  1. Subatomare Teilchen: So, das ist also ein Atom
  2. Der Kern: Mittelpunkt
  3. Wo sind denn nun diese Elektronen?
  4. Elektronenkonfigurationen (Das Bett der Elektronen)
  5. Isotope und Ionen: Einige meiner Lieblingsthemen
4. Kapitel 4: Das Periodensystem – Systematik hilft!
  1. Wiederholung von Mustern: Periodizität
  2. Wie die Elemente im Periodensystem angeordnet sind
5. Kapitel 5: Kernchemie, ohne dass Ihre Gehirnzellen zerfallen
  1. Mit dem Atom fängt alles an
  2. Radioaktivität und künstlicher radioaktiver Zerfall
  3. Natürlicher radioaktiver Zerfall: Wie die Natur vorgeht
  4. Halbwertszeiten und radioaktive Altersbestimmung
  5. Kernspaltung
  6. Kernfusion: Die Hoffnung für unsere Energiezukunft
  7. Leuchte ich etwa? Die Wirkungen der Strahlung
Teil II: Drum prüfe, wie sich Atome verbinden
1. Kapitel 6: Gegensätze ziehen sich an: Ionenbindungen
  1. Die Magie der Ionenbindung: Natrium + Chlor = Kochsalz
  2. Positive und negative Ionen: Kationen und Anionen
  3. Polyatomare Ionen
  4. Ionenbindungen
  5. Das Benennen von Ionenverbindungen
  6. Elektrolyte und Nichtelektrolyte
2. Kapitel 7: Kovalente Bindung: Brüderlich teilen
  1. Grundlagen der kovalenten Bindung
  2. Das Benennen binärer kovalenter Verbindungen
  3. So viele Formeln, so wenig Zeit
  4. Einige Atome sind einfach anziehender als andere
  5. Wie sieht Wasser wirklich aus? Das VSEPR-Modell
3. Kapitel 8: Kochen mal anders: Chemische Reaktionen
  1. Was Sie haben und was Sie kriegen: Edukte und Produkte
  2. Wie kommt es zu Reaktionen? Die Stoßtheorie
  3. Was für eine Reaktion bin ich?
  4. Wie man chemische Reaktionen ausgleicht
  5. Das chemische Gleichgewicht
  6. Das Prinzip von Le Chatelier
  7. Schnelle und langsame Reaktionen: Chemische Kinetik
4. Kapitel 9: Elektrochemie: Von der Batterie bis zum Teekessel
  1. Da gehen sie hin, die Elektronen: Redox-Reaktionen
  2. Einmal Strom zum Mitnehmen, bitte! – Elektrochemische Batterien
  3. Fünf Euro für eine goldene Kette? Elektrogalvanisierung
  4. Dies bringt mich zur Weißglut! Verbrennung von Treibstoffen und Nahrung
Teil III: Das Mol, der beste Freund des Chemikers
1. Kapitel 10: Das Mol: Atome zum Anfassen
  1. Zählen durch Wiegen
  2. Paar, Dutzend, Stiege, Mol
  3. Chemische Reaktionen und das Mol
2. Kapitel 11: Mischen von Materie: Lösungen
  1. Gelöster Stoff, Lösungsmittel und Lösungen
  2. Konzentration
  3. Kolligative Eigenschaften von Lösungen
  4. Rauch, Wolken, Schlagsahne und Marshmallows: Kolloide allesamt
3. Kapitel 12: Sauer und bitter: Säuren und Basen
  1. Eigenschaften von Säuren und Basen, makroskopisch betrachtet
  2. Wie sehen Säuren und Basen denn aus? – Ein Blick durchs Mikroskop
  3. Ätzend oder trinkbar: Starke und schwache Säuren und Basen
  4. Ein altes Abführmittel und Rotkohl: Säure-Base-Indikatoren
  5. Wie sauer ist mein Kaffee? Die pH-Skala
  6. Puffer: Die pH-Controllettis
  7. Antazida: Ganz einfache Grundlagenchemie
4. Kapitel 13: Ballons, Reifen und Pressluftflaschen: Die wunderbare Welt der Gase
  1. Gase unter dem Mikroskop: Die kinetische Gastheorie
  2. Druck: Eine Frage der Atmosphäre
  3. Auch Gase halten sich an Gesetze – Gasgesetze
  4. Gasgesetze und Stöchiometrie
  5. Die Gesetze von Dalton und Graham
Teil IV: Chemie im Alltag: Nutzen und Probleme
1. Kapitel 14: Die Chemie des Kohlenstoffs: Organische Chemie
  1. Kohlenwasserstoffe: Vom Einfachen zum Komplexen
  2. Funktionelle Gruppen
2. Kapitel 15: Erdöl: Chemikalien für Verbrennung und Gestaltung
  1. Sei nicht so roh, raffiniert kommt man weiter
  2. Die Geschichte des Benzins
3. Kapitel 16: Polymere: Gleich zu Gleich gesellt sich gern
  1. Natürliche Monomere und Polymere
  2. Wie man synthetische Monomere und Polymere klassifiziert
  3. Kunststoffe reduzieren, wiederverwenden, recyceln
4. Kapitel 17: Chemie im Haushalt
  1. Chemie in der Waschküche
  2. Küchenchemie
  3. Chemie im Badezimmer
  4. Medizinschränkchen-Chemie
5. Kapitel 18: Hust! Hust! Keuch! Keuch!
  1. Zivilisation und Atmosphäre (oder: Wo der ganze Schlamassel anfängt)
  2. Atmen oder nicht atmen: Unsere Atmosphäre
  3. Hände weg von meinem Ozon: Haarspray, FCKWs und das Ozonloch
  4. Braune Luft? (Photosmog)
  5. »Ich zerrfliiiiiiiiiiiiiieße!« – Saurer Regen
6. Kapitel 19: Braunes, stinkendes Wasser? Wasserverschmutzung
  1. Wo kommt unser Wasser her und wo fließt es hin?
  2. Wasser: Eine höchst ungewöhnliche Substanz
  3. Igittigitt! Was unser Wasser verschmutzt
  4. Das müssen wir erst noch klären: Abwässer
  5. Trinkwasseraufbereitung
Teil V: Der Top-Ten-Teil
1. Kapitel 20: Zehn zufällige Entdeckungen in der Chemie
  1. Archimedes: Alles mit Muße
  2. Die Vulkanisierung von Gummi
  3. Rechts und links drehende Moleküle
  4. William Perkin und die Farbe Lila
  5. Kekulé: Ein schöner Traum
  6. Die Entdeckung der Radioaktivität
  7. Eine schlüpfrige Sache: Teflon
  8. Nicht nur für Sträflinge: Haftnotizen
  9. Lass wachsen
  10. Süßer als Zucker
2. Kapitel 21: Zehn Koryphäen der Chemie
  1. Amedeo Avogadro (1776–1856)
  2. Niels Bohr (1885–1962)
  3. Madame Marie Curie (1867–1934)
  4. John Dalton (1766–1844)
  5. Michael Faraday (1791–1867)
  6. Antoine Lavoisier (1743–1794)
  7. Dimitri Mendelejew (1834–1907)
  8. Linus Pauling (1901–1994)
  9. Ernest Rutherford (1871–1937)
  10. Glenn Seaborg (1912–1999)
  11. Das Mädchen in der dritten Klasse, das mit Essig und Backpulver herumexperimentiert (*?)
3. Kapitel 22: Zehn nützliche Chemie-Websites
  1. Chemgapedia
  2. Naturwissenschaftliches Arbeiten
  3. Gefährliche Stoffe
  4. Chemieseite
  5. Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit
  6. ChemPage
  7. Experimentalchemie
  8. Spektrum Lexikon
  9. Chemieonline
  10. Deutsches Museum
A: Wissenschaftliche Einheiten: Das metrische System
1. SI-Präfixe
2. Länge
3. Masse
4. Volumen
5. Temperatur
6. Druck
7. Energie
B: Wie man mit sehr großen und sehr kleinen Zahlen umgeht
1. Exponentielle Schreibweise
2. Addition und Subtraktion
3. Multiplikation und Division
4. Zahlen potenzieren
5. Rechnen mit dem Taschenrechner
C: Methoden zur Umrechnung
D: Signifikante Stellen und das Runden
1. Zahlen: Genau und gezählt oder gerundet
2. Bestimmung der signifikanten Stellen einer gemessenen Zahl
3. Die richtige Anzahl signifikanter Stellen angeben
4. Zahlen runden
Lösungen zu den Aufgaben in den Kapiteln
1. Lösungen der Aufgaben zu Kapitel 2
2. Lösungen der Aufgaben zu Kapitel 3
3. Lösungen der Aufgaben zu Kapitel 4
4. Lösungen der Aufgaben zu Kapitel 6
5. Lösungen der Aufgaben zu Kapitel 7
6. Lösungen der Aufgaben zu Kapitel 8
7. Lösungen der Aufgaben zu Kapitel 9
8. Lösungen der Aufgaben zu Kapitel 10
9. Lösungen der Aufgaben zu Kapitel 11
10. Lösungen der Aufgaben zu Kapitel 12
11. Lösungen der Aufgaben zu Kapitel 13
12. Lösungen der Aufgaben zu Kapitel 14
Stichwortverzeichnis
End User License Agreement

Tabellenverzeichnis

Kapitel 2
1. Tabelle 2.1: Dichte typischer Festkörper und Flüssigkeiten in g/mL
Kapitel 3
1. Tabelle 3.1: Die drei größeren subatomaren Teilchen
2. Tabelle 3.2: Zusammenfassung der Quantenzahlen
3. Tabelle 3.3: Buchstaben-Kennzeichnung der Unterschalen
4. Tabelle 3.4: Quantenzahlen für die ersten zwei Energieniveaus
Kapitel 4
1. Tabelle 4.1: Elektronenkonfiguration der Alkalimetalle (1. Hauptgruppe, IA)
2. Tabelle 4.2: Elektronenkonfiguration der Erdalkalimetalle (2. Hauptgruppe, IIA)
3. Tabelle 4.3: Elektronenkonfiguration der Halogene (7. Hauptgruppe, VIIA)
4. Tabelle 4.4: Elektronenkonfiguration der Edelgase (8. Hauptgruppe, VIIIA)
Kapitel 5
1. Tabelle 5.1: Halbwertszeitreihe eines radioaktiven Isotops
2. Tabelle 5.2: Halbwertszeiten von einigen radioaktiven Isotopen
Kapitel 6
1. Tabelle 6.1: Einige monoatomare Kationen
2. Tabelle 6.2: Einige monoatomare Anionen
3. Tabelle 6.3: Einige Metalle mit mehr als einer Oxidationszahl
4. Tabelle 6.4: Einige wichtige polyatomare Ionen
5. Tabelle 6.5: Die Benennung von FeNH₄(SO₄)₂
Kapitel 7
1. Tabelle 7.1: Präfixe für binäre kovalente Verbindungen
2. Tabelle 7.2: Die Vorhersage der molekularen Form mit dem VSEPR-Modell
Kapitel 8
1. Tabelle 8.1: Vergleich des chemischen Verhaltens einiger verbreiteter Metalle
2. Tabelle 8.2: Löslichkeiten einiger ausgewählter Ionenverbindungen
Kapitel 12
1. Tabelle 12.1: Im Haushalt gebräuchliche Säuren
2. Tabelle 12.2: Im Haushalt gebräuchliche Basen
3. Tabelle 12.3: Bekannte starke Säuren
4. Tabelle 12.4: Durchschnittliche pH-Werte bekannter (handels-)üblicher Lösungen
Kapitel 14
1. Tabelle 14.1: Die zehn ersten linearen Alkane (C_nH_2n+2)
2. Tabelle 14.2: Was riecht denn da so streng?
Kapitel 16
1. Tabelle 16.1: Kettenpolymerisationen
Kapitel 17
1. Tabelle 17.1: Typische Zahnpastarezepturen
2. Tabelle 17.2: Typische Zusammensetzung von Körperpuder
3. Tabelle 17.3: Typische Zusammensetzung von Gesichtspuder
4. Tabelle 17.4: Typische Zusammensetzung eines Lippenstifts
Anhang A
1. Tabelle A.1: SI-Präfixe

Illustrationsverzeichnis

Kapitel 2
1. Abbildung 2.1: Fester, flüssiger und gasförmiger Zustand der Materie
2. Abbildung 2.2: Klassifizierung der Materie
3. Abbildung 2.3: Die Bestimmung des Volumens eines unregelmäßigen Festkörpers: Das Archimedes-Prinzip
4. Abbildung 2.4: Vergleich der Temperaturskalen Celsius und Kelvin
Kapitel 3
1. Abbildung 3.1: Die Darstellung eines bestimmten Elements
2. Abbildung 3.2: Die Darstellung von Uran
3. Abbildung 3.3: Grundzustand und angeregter Zustand im Bohr'schen Modell
4. Abbildung 3.4: Formen der s-, p- und d-Orbitale
5. Abbildung 3.5: Diagramm der Energieniveaus
6. Abbildung 3.6: Diagramm zum Aufbauprinzip
7. Abbildung 3.7: Energieniveaudiagramm für Sauerstoff
8. Abbildung 3.8: Die Isotope des Wasserstoffs
Kapitel 4
1. Abbildung 4.1: Das Periodensystem der Elemente
2. Abbildung 4.2: Die Metalle
3. Abbildung 4.3: Die Nichtmetalle
4. Abbildung 4.4: Die Halbmetalle
5. Abbildung 4.5: Einige wichtige chemische Familien (Gruppen)
Kapitel 5
1. Abbildung 5.1: Darstellung eines bestimmten Isotops
2. Abbildung 5.2: Zerfall eines radioaktiven Isotops
3. Abbildung 5.3: Kettenreaktion
4. Abbildung 5.4: Der Prozess im Brutreaktor
Kapitel 6
1. Abbildung 6.1: Energieniveaudiagramm für Natrium und Chlor
2. Abbildung 6.2: Kristallstruktur von Kochsalz
3. Abbildung 6.3: Darstellung der Formel des Magnesiumbromids
4. Abbildung 6.4: Darstellung der Formel für Aluminiumoxid
Kapitel 7
1. Abbildung 7.1: Die Bildung der kovalenten Bindung beim Wasserstoff
2. Abbildung 7.2: Die kovalente Bindung beim Brom
3. Abbildung 7.3: Die Form der Dreifachbindung beim Stickstoff
4. Abbildung 7.4: Die Entstehung von Kohlenstoffdioxid
5. Abbildung 7.5: Zwei mögliche Verbindungen von C₂H₆O
6. Abbildung 7.6: Die Elektronenpunktformel für H₂O
7. Abbildung 7.7: Die Lewis-Formel für Wasser, H₂O
8. Abbildung 7.8: Elektronenpunktformel für C₂H₄O
9. Abbildung 7.9: Die Lewis-Formel für C₂H₄O
10. Abbildung 7.10: Konstitutionsformeln für C₂H₄O
11. Abbildung 7.11: Elektronegativität der Elemente
12. Abbildung 7.12: Polar-kovalente Bindung beim HF und beim NH₃
13. Abbildung 7.13: Polar-kovalente Bindung beim Wasser
14. Abbildung 7.14: Wasserstoffbrückenbindung beim Wasser
15. Abbildung 7.15: Die Struktur von Eis
16. Abbildung 7.16: Übliche Molekülformen
17. Abbildung 7.17: Lewis-Formeln für H₂O und NH₃
Kapitel 8
1. Abbildung 8.1: Exotherme Reaktion von A-B + C → C-A + B
2. Abbildung 8.2: Die endotherme Reaktion von A-B + C → C-A + B
3. Abbildung 8.3: Das Haber-Bosch-Ammoniaksystem im Gleichgewicht
4. Abbildung 8.4: Steigerung der Konzentration eines Ausgangsstoffes
5. Abbildung 8.5: Wiederherstellung des Gleichgewichts
6. Abbildung 8.6: Temperaturerhöhung bei einer exothermen Reaktion und Wiederherstellung des Gleichgewichts
7. Abbildung 8.7: Die Wirkung der Temperatur auf die kinetische Energie der Ausgangsstoffe
8. Abbildung 8.8: Der Prozess heterogener Katalyse
Kapitel 9
1. Abbildung 9.1: Eine Daniell-Zelle
2. Abbildung 9.2: Eine Trockenbatterie
3. Abbildung 9.3: Der Bleiakku (Autobatterie)
4. Abbildung 9.4: Galvanisierung von Silber auf der Oberfläche einer Teekanne
5. Abbildung 9.5: Aufbau eines Kalorimeters
Kapitel 11
1. Abbildung 11.1: Erzeugung einer KCL-Lösung mit einer Stoffmengenkonzentration von 1 mol/L
2. Abbildung 11.2: Siedepunktserhöhung und Gefrierpunktserniedrigung bei einer Lösung
3. Abbildung 11.3: Osmotischer Druck
4. Abbildung 11.4: Verhalten von Zellen in isotonischen, hypertonischen und hypotonischen Lösungen
5. Abbildung 11.5: Der Tyndall-Effekt
Kapitel 12
1. Abbildung 12.1: Die Reaktion von NH₃ mit HCl
2. Abbildung 12.2: Die Titration einer Säure mit einer Base
3. Abbildung 12.3: Die pH-Skala
Kapitel 13
1. Abbildung 13.1: Ein Barometer
2. Abbildung 13.2: Das Manometer
3. Abbildung 13.3: Das Verhältnis von Druck und Volumen bei Gasen – Boyles Gesetz
4. Abbildung 13.4: Das Verhältnis von Temperatur und Volumen bei Gasen – das Charles'sche Gesetz
5. Abbildung 13.5: Das Verhältnis von Druck und Temperatur bei Gasen – Gay-Lussacs Gesetz
Kapitel 14
1. Abbildung 14.1: Die ersten vier Alkane
2. Abbildung 14.2: Strukturformeln von Butan
3. Abbildung 14.3: Isobutan
4. Abbildung 14.4: Die Benennung eines Alkans
5. Abbildung 14.5: Benennung eines weiteren Alkans
6. Abbildung 14.6: 1,3-Dimethyl-cyclohexan
7. Abbildung 14.7: Ethen
8. Abbildung 14.8: Ethin (Acetylen)
9. Abbildung 14.9: Benzol
10. Abbildung 14.10: Die funktionelle Gruppe der Carbonsäuren und die Essigsäure
11. Abbildung 14.11: Synthese eines Esters
12. Abbildung 14.12: Die funktionellen Gruppen der Aldehyde und der Ketone
13. Abbildung 14.13: Die funktionellen Gruppen der Amine und der Amide
Kapitel 15
1. Abbildung 15.1: Die fraktionierte Destillation von Erdöl
2. Abbildung 15.2: Katalytisches Reformieren von n-Hexan
3. Abbildung 15.3: Die Oktanskala
4. Abbildung 15.4: Die Zusammensetzung von Tetraethylblei
5. Abbildung 15.5: Methyl-tert-butylether (MTBE)
Kapitel 16
1. Abbildung 16.1: Zellulose und Stärke
2. Abbildung 16.2: Die Kettenpolymerisation von Polyethylen
3. Abbildung 16.3: Propylen und Polypropylen
4. Abbildung 16.4: Styrol und Polystyrol
5. Abbildung 16.5: Vinylchlorid und Polyvinylchlorid
6. Abbildung 16.6: Tetrafluorethylen und Polytetrafluorethylen
7. Abbildung 16.7: Die Synthese von Polyurethan
8. Abbildung 16.8: Die Synthese von PET
9. Abbildung 16.9: Die Synthese von Nylon 66
10. Abbildung 16.10: Die Synthese eines Silikons
11. Abbildung 16.11: Recyclingcodes für Kunststoffe
Kapitel 17
1. Abbildung 17.1: Ein typisches anionisches Tensid
2. Abbildung 17.2: Die Herstellung einer Seife durch Verseifung
3. Abbildung 17.3: Optische Aufheller
4. Abbildung 17.4: Eine Haushaltswasserenthärtungsanlage
5. Abbildung 17.5: Parfüm-Duftstoffe
6. Abbildung 17.6: Bräunungs- und Sonnenschutzprodukte
7. Abbildung 17.7: Disulfid-Bindungen bei Haaren
8. Abbildung 17.8: Wir machen eine Dauerwelle.
9. Abbildung 17.9: Die Geschichte des Aspirins
Kapitel 19
1. Abbildung 19.1: Der Wasserkreislauf
2. Abbildung 19.2: Wasserstoffbrückenbindungen im Wasser
3. Abbildung 19.3: Die Struktur von Eis
4. Abbildung 19.4: Mechanische und biologische Reinigung des Abwassers

Chemie für Dummies

Schummelseite

Einführung

Die erste Hürde für das Verständnis der Chemie haben Sie bereits überwunden: Sie haben sich dieses Buch ausgesucht. Ich könnte mir vorstellen, dass viele Leute den Titel lesen, das Wort Chemie sehen und sich wieder entfernen, als flüchteten sie vor Pest-Bakterien.

Ich weiß nicht mehr, wie oft ich mich schon im Urlaub mit jemandem unterhalten habe, bis die gefürchtete Frage kam: »Was machen Sie eigentlich?«

»Ich bin Lehrer«, antwortete ich.

»Echt? Und was unterrichten Sie?«

Ich wappne mich, knirsche innerlich mit den Zähnen und antworte mit meiner freundlichsten Stimme: »Chemie.«

Ich sehe den gewissen Gesichtsausdruck und höre: »Wow, habe ich in der Schule abgewählt. War einfach zu schwierig.« Oder: »Sie müssen ziemlich schlau sein, wenn Sie Chemie unterrichten.« Oder auch nur: »Tschüss!«

Ich glaube, viele Leute denken ähnlich, weil sie vermuten, die Chemie sei zu abstrakt, zu mathematisch und zu weit weg von der Realität ihres Lebens. Auf die eine oder andere Weise kommen wir jedoch alle mit Chemie in Berührung.

Erinnern Sie sich daran, wie Sie als Kind aus Essig und Backpulver einen kleinen Vulkan gemacht haben? Kochen oder putzen Sie oder benutzen Sie Nagellackentferner? All das ist Chemie. Ich hatte als Kind niemals einen Chemiebaukasten, mochte aber schon immer die Naturwissenschaft. Mein Chemielehrer auf der High-School war ein großartiger Biologielehrer, hatte aber nicht so viel Ahnung von Chemie. Als ich jedoch auf einer anderen Schule meinen ersten Chemiekurs hatte, nahm mich das Labor regelrecht gefangen. Ich hatte Spaß an den vielen Farben und auch an den festen Stoffen, die man aus Lösungen gewinnen konnte. Und ich war davon fasziniert, neue Verbindungen synthetisch herzustellen, d.h. etwas zu produzieren, das vielleicht vorher noch niemand erzeugt hatte. Ich wollte unbedingt in einem Chemieunternehmen arbeiten und Forschung betreiben. Aber dann entdeckte ich meine zweite Leidenschaft: lehren.

Chemie wird manchmal »zentrale Wissenschaft« genannt (meistens von Chemikern), denn um Biologie, Geologie oder sogar Physik gut zu verstehen, wird ein gutes Verständnis der Chemie vorausgesetzt. Wir leben in einer chemischen Welt, und ich hoffe, es wird Ihnen Spaß machen, die chemische Natur unserer Welt zu entdecken – und dass Sie dann das Wort Chemie nicht mehr so schrecklich finden.

Über dieses Buch

Mein Ziel ist nicht, Sie mit diesem Buch zu einem Chemieguru zu machen. Ich möchte Ihnen einfach ein grundlegendes Verständnis einiger chemischer Schwerpunkte vermitteln, die im Allgemeinen an höheren Schulen vorkommen. Wenn Sie einen Kurs besuchen, benutzen Sie dieses Buch einfach als Referenz in Verbindung mit Ihren Notizen und Ihrem Lehrbuch.

Den Leuten einfach nur beim Tennis zuzuschauen, aus welchem Grund auch immer, macht Sie noch nicht zu einem Tennisstar. Sie benötigen Praxis. Das Gleiche gilt natürlich auch für die Chemie. Sie ist einfach kein Zuschauersport. Wenn Sie einen Chemiekurs besuchen, sollten Sie unbedingt auch praktisch arbeiten. Ich zeige Ihnen, wie man bestimmte Problemtypen anpackt – die Gasgesetze zum Beispiel. Für praktische Übungen halten Sie sich aber bitte an ein ausgewachsenes Lehrbuch. Okay, das ist Arbeit, kann aber eine Menge Spaß machen.

Wie man dieses Buch benutzt

Ich habe den Buchinhalt logisch (zumindest für mich) gegliedert. Das heißt aber nicht, dass Sie am Anfang des Buches beginnen und es bis zu Ende durchlesen müssen. Ich habe jedes Kapitel eigenständig konzipiert. Sie haben also die Freiheit, im Buch hin und her zu springen. Manchmal bekommen Sie ein besseres Verständnis, wenn Sie zu einem früheren Abschnitt zurückspringen. Um die erforderlichen Hintergrundkapitel besser finden zu können, habe ich häufig Hinweise der Art »siehe Kapitel XX für weitere Informationen« im ganzen Buch verteilt.

Da ich ein Verfechter konkreter Beispiele bin, habe ich viele Illustrationen und Abbildungen in den Text integriert. Sie sind wirklich hilfreich beim Verständnis chemischer Zusammenhänge. Um Ihnen bei den mathematischen Aspekten zu helfen, habe ich die meisten Probleme in einzelne Schritte zerlegt, sodass es Ihnen leicht fallen sollte, meinen Ausführungen zu folgen.

Obwohl ich den Stoff auf das Wichtigste entlang eines roten Fadens konzentriert habe, gibt es doch ein paar seitliche Verzweigungen. Sie sind interessant zu lesen (zumindest für mich), jedoch nicht wirklich wichtig zum Verständnis eines gewissen Themas. Sie können diese Teile deshalb auch überspringen. Dies ist Ihr Buch, benutzen Sie es, wie es Ihnen Spaß macht.

Voraussetzungen

Ich weiß nun wirklich nicht, warum Sie dieses Buch gekauft haben (oder kaufen werden – für den Fall, dass Sie noch im Buchladen stehen und sich noch nicht entschieden haben: kaufen Sie besser gleich zwei und verschenken eines davon). Ich vermute jedoch, Sie wollen sich irgendwie auf einen Chemiekurs vorbereiten. Ich möchte auch annehmen, dass Sie einigermaßen vertraut mit Arithmetik und Algebra sind, um etwa eine Gleichung nach einer Unbekannten aufzulösen. Außerdem setze ich das Vorhandensein eines wissenschaftlichen Taschenrechners voraus.

Sollten Sie dieses Buch für den persönlichen Kick kaufen wollen – ohne besondere Absicht oder einen bevorstehenden Chemiekurs – haben Sie meinen Applaus, und ich hoffe, Sie haben viel Spaß an diesem Abenteuer.

Wie ist dieses Buch aufgebaut?

Ich habe die einzelnen Themen in logischer Folge aneinander gereiht – im Prinzip auf dieselbe Art, wie ich meine Kurse für Nichtwissenschaftler und Erstsemester organisiere. Ich habe auch ein paar Kapitel zur Umweltchemie – Luft- und Wasserverschmutzung – hinzugefügt, weil diese Themen so häufig in der Zeitung stehen. Außerdem habe ich noch Material in den Anhängen hinzugefügt, das für Sie hilfreich sein könnte – insbesondere Anhang C zur Methodik zur Umrechnung von Einheiten.

Am Ende der meisten Kapitel finden Sie ein paar Übungsaufgaben. Die Lösungen können Sie dann am Ende des Buches nachschauen.

Im Folgenden finden Sie einen Überblick über alle Teile dieses Buches.

Teil I: Grundlegende Konzepte der Chemie

In diesem Teil führe ich Sie in die wirklich elementaren Konzepte der Chemie ein. Ich definiere die Chemie selbst und zeige, wie sie sich in die anderen Wissenschaftszweige einfügt (natürlich genau in der Mitte!). Ich zeige Ihnen die Welt der Chemie um Sie herum und nenne gute Gründe, warum Sie sich für die Chemie interessieren sollten. Außerdem zeige ich Ihnen die drei Zustände der Materie und wie sie sich ineinander überführen lassen – natürlich unter Berücksichtigung der damit verbundenen Energieänderungen.

Ausgehend von der makroskopischen Welt – zum Beispiel das Schmelzen von Eis –, erfahren Sie etwas über die mikroskopische Welt der Atome. Ich gehe auf die einzelnen Teilchen ein, aus denen sich das Atom zusammensetzt – Protonen, Neutronen und Elektronen –, und zeige Ihnen auch, wo sich diese Teilchen im Atom befinden.

Sie erfahren, wie man das Periodensystem der Elemente anwendet – ein unverzichtbares Werkzeug für Chemiker. Folgen Sie mir bis zum Atomkern, dann erfahren Sie etwas über Radioaktivität, die Altersbestimmung mithilfe der ¹⁴C-Methode, über Kernspaltungs- und Fusionsreaktoren und sogar etwas über die sogenannte kalte Fusion. Nach diesem Kapitel werden Sie selbst strahlen.

Teil II: Drum prüfe, wie sich Atome verbinden

Dieser Teil liefert Ihnen etwas wirklich Tolles: die chemische Bindung. In Kapitel 6 zeige ich Ihnen, wie man Tafelsalz erzeugt (nämlich durch Ionenbindung). In Kapitel 7 behandele ich dann die kovalente Bindung im Wassermolekül. Ich erläutere, wie man Millionen Verbindungen benennen kann und wie man Strukturformeln gemäß Lewis zeichnet. Ich kann Ihnen sogar zeigen, wie einige dieser Moleküle aussehen. (Keine Panik, das entsprechende technische Kauderwelsch werde ich rechtzeitig erklären.)

In diesem Teil erfahren Sie auch etwas über chemische Reaktionen. Sie erhalten ein paar Beispiele verschiedener Arten chemischer Reaktionen und wie diese ins Gleichgewicht gebracht werden. (Sie haben doch wohl nicht geglaubt, ich könnte mit den Spruch verkneifen, oder?) Ich gehe auf verschiedene Faktoren ein, die sich auf die Reaktionsgeschwindigkeit auswirken, und zeige Ihnen, warum Chemiker nur selten so viel Reaktionsprodukt erhalten, wie sie eigentlich erwartet hatten. Den Elektronentransfer bei den sogenannten Redox-Reaktionen werden wir anhand einfacher Beispiele besprechen und uns ansehen, was etwa beim Galvanisieren passiert oder was in Taschenlampenbatterien abläuft. Ich hoffe, in diesem Teil geht Ihnen ein Licht auf.

Teil III: Das Mol: Der beste Freund des Chemikers

In diesem Teil führe ich in das Mol-Konzept ein. Komischer Name, ich geb's ja zu. Aber ein Mol ist für Ihr Verständnis chemischer Berechnungen von zentraler Bedeutung. Es versetzt Sie in die Lage, die Menge an Stoffen für eine bestimmte chemische Reaktion zu bestimmen und die Menge der erzeugten Reaktionsprodukte zu berechnen. Darüber hinaus erzähle ich Ihnen etwas über Lösungen und wie man deren Konzentration berechnet beziehungsweise bestimmt. Ich erkläre auch, warum ich auch im Sommer den Frostschutz in meinen Heizkörpern lasse und warum ich nicht ohne Salz auskomme, wenn ich Eiscreme zubereiten will.

Sie erfahren saure und bittere Details über Säuren, Basen, pH-Werte und Mittel gegen Magenübersäuerung. Ich zeige Ihnen natürlich auch die Eigenschaften von Gasen – in diesem Kapitel lernen Sie so viele Gesetze kennen (das Boyle'sche Gesetz, Charles' Gesetz, das Gesetz von Gay-Lussac, das allgemeine Gasgesetz, das ideale Gasgesetz, das Avogadro'sche Gesetz und noch mehr), dass Sie sich am Schluss wie ein Rechtsanwalt fühlen.

Teil IV: Chemie im Alltag: Nutzen und Probleme

In diesem Teil zeige ich Ihnen die Chemie des Kohlenstoffs, auch organische Chemie genannt. Den Kohlenwasserstoffen werden wir einige Zeit widmen, weil diese in unserer Gesellschaft als Energiequelle so wichtig sind; dabei werden Sie auch gleich einige organische funktionelle Gruppen kennenlernen. In Kapitel 15 zeige ich Ihnen eine praktische Anwendung der organischen Chemie – z. B. das Raffinieren von Petroleum zu Benzin. In Kapitel 16 werden Sie sehen, wie dasselbe Petroleum zur Synthese von Polymeren verwendet werden kann. Ich gehe auf ein paar Typen von Polymeren ein: Wie werden sie hergestellt, was kann man mit ihnen anstellen?

Ich zeige Ihnen in diesem Teil auch ein Chemielabor, das Ihnen sehr vertraut sein sollte: Ihr eigenes Zuhause. Sie erfahren etwas über Reinigungsmittel, Spülmittel, über Kosmetik und Pflegemittel für Haare und über Medizin. Von dort aus kommen wir zu einigen Problemen, die uns alle angehen, und die sich durch die allgegenwärtige Industrie ergeben: Ich meine die Luft- und Wasserverschmutzung. Ich hoffe, Sie gehen nicht im »Smog« verloren.

Teil V: Der Top-Ten-Teil

In diesem Teil führe ich Sie zu den zehn größten Entdeckungen in der Chemie, stelle Ihnen zehn großartige Chemie-Genies vor (heute würde man sie »Nerds« nennen – aber Nerds sind cool!) und weise Sie auf zehn nützliche Chemie-Internetseiten hin. Ich wollte auch noch meine zehn Lieblings-Chemiesongs bringen, mir fielen aber nur neun ein – verflixt.

Dann gibt es noch einige Anhänge, die Ihnen bei mathematischen Problemen hilfreich sein sollten. Darin gehe ich auf wissenschaftliche Einheiten ein, wie man besonders große oder besonders kleine Zahlen handhabt, wie man Einheiten auf einfachem Wege ineinander umrechnet und wie man mithilfe der sogenannten signifikanten Stellen genau das richtige Maß an Präzision walten lässt.

Icons, die in diesem Buch verwendet werden

Wenn Sie schon andere für Dummies-Bücher gelesen haben, dann kennen Sie natürlich die Icons, die in diesem Buch verwendet werden. Aber hier ist noch mal eine kurze Erklärung für all diejenigen, die damit noch nicht so vertraut sind:

Dieses Icon verweist auf einen Tipp für den schnellsten und/oder leichtesten Weg, eine Aufgabe durchzuführen oder ein Konzept zu erforschen. Es stellt gewisses Material bereit, dessen Kenntnis ganz einfach nützlich ist, und weiteres Material, das Ihnen Zeit und Frust erspart.

Dieses Erinnerungs-Icon soll einen Anstoß dafür liefern, diese Sache wirklich wichtig zu nehmen und sich zu merken.

Wie geht es von hier aus weiter?

Das liegt wirklich ganz bei Ihnen und Ihren Vorkenntnissen. Wenn Sie etwas ganz Bestimmtes klären möchten, schlagen Sie ruhig das entsprechende Kapitel auf. Wenn Sie ein echter Neuling sind, beginnen Sie einfach bei Kapitel 1 und lesen von hier aus weiter. Wenn Sie schon ein kleiner Chemiker sind, schauen Sie sich bitte noch einmal Kapitel 3 an und springen dann gleich zu Teil II. Kapitel 10 über das Mol ist sehr wichtig, ebenso Kapitel 13 über Gase.

Wenn Sie nur daran interessiert sind, etwas über die Chemie in Ihrem täglichen Leben zu erfahren, lesen Sie Kapitel 1 und springen dann zu den Kapiteln 16 und 17. Wenn Sie am meisten an Umweltchemie interessiert sind, gehen Sie zu Kapitel 18 und 19. Eigentlich können Sie nichts verkehrt machen. Ich hoffe, Sie haben an Ihrem Chemietrip viel Spaß.

Teil I

Grundlegende Konzepte der Chemie

IN DIESEM TEIL …

Wenn Sie neu in der Chemie sind, sieht das Ganze vielleicht etwas furchterregend aus. Ich begegne jeden Tag Studenten, die sich selbst verrückt machen, indem sie sich einreden, für Chemie einfach nicht geeignet zu sein.

Jeder kann die Chemie begreifen. Wenn Sie kochen, putzen oder einfach nur da sind, sind Sie Teil der chemischen Welt.

Ich arbeite viel mit Grundschülern – und die sind ganz verrückt nach Naturwissenschaften. Ich zeige ihnen ein paar chemische Reaktionen (was passiert, wenn man Essig mit Backpulver mischt, zum Beispiel) und schon drehen sie durch. Ich hoffe, es geht Ihnen genauso.

Die Kapitel von Teil I vermitteln Ihnen den grundlegenden Hintergrund der Chemie. Ich erzähle Ihnen etwas über die Materie und die Zustände, in denen sie sich befinden kann. Ich sage etwas über die Energie einschließlich der Methoden, wie sie gemessen wird. Ich diskutiere die mikroskopische Welt des Atoms und seine grundlegenden Bestandteile. Ich erläutere auch das Periodensystem, das nützlichste Werkzeug für den Chemiker. Sie erfahren auch etwas über Radioaktivität, Kernreaktoren und Atombomben.

Dieser Teil entführt Sie auf eine lustige Reise. Lassen Sie schon mal den Wagen an …

Schummelseite

BINDUNG

LÖSUNGSKONZENTRATION

SÄUREN UND BASEN

DARSTELLUNG VON ISOTOPEN

REDOX

NÜTZLICHE KONVERSIONEN UND METRISCHE PRäFIXE

GASGESETZE

MOL-KONZEPT