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Chemie für Einsteiger und Durchsteiger

Autor	Thomas Wurm
Verlag	Wiley-VCH
Erscheinungsjahr	2019
Seitenanzahl	381 Seiten
ISBN	9783527820900
Format	PDF
Kopierschutz	DRM
Geräte	PC/MAC/eReader/Tablet
Preis	25,99 EUR

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.
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:
* Für inhaltliche Orientierung sorgen optisch hervorgehobene Schlüsselthemen am Kapitelanfang.
* Das Wichtigste wird kurz und prägnant in Definitionen und Merksätzen zusammengefasst.
* Beispiele helfen beim Anwenden des Lernstoffs.
* Wissenstest und Prüfungsvorbereitung: Aufgaben mit Lösungen helfen ungemein beim eigenständigen Überprüfen des Gelernten.

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Blick ins Buch

Inhaltsverzeichnis

Cover	1
Titelseite	5
Impressum	6
Inhaltsverzeichnis	7
Vorwort zur zweiten Auflage	15
1 Aufbau der Materie, Atombau und Periodensystem	17
1.1 Aufbau der Materie	17
1.1.1 Reinstoffe	17
1.1.2 Mischungen	17
1.1.3 Elemente und Verbindungen	18
1.2 Atombau	19
1.2.1 Der Atomkern	19
1.2.2 Die Elektronenhülle	23
1.3 Das Periodensystem der Elemente (PSE)	30
1.3.1 Ionisierungsenergie	32
1.3.2 Elektronenaffinität	33
1.3.3 Metalle und Nichtmetalle	34
1.3.4 Elektronegativität	35
1.4 Radioaktivität	35
1.4.1 Natürliche Radioaktivität	35
1.4.2 Die Halbwertszeit	36
1.4.3 Zerfallsreihen	37
1.4.4 Kernumwandlungen	37
1.4.5 Kernspaltung	37
1.4.6 Künstliche Nuklide	38
2 Reaktionsgleichungen und Stöchiometrie	43
2.1 Die Reaktionsgleichung	43
2.2 Umgesetzte Mengen und Massen	45
2.3 Die Stoffmenge Mol	46
2.4 Reaktionstypen in der Chemie	49
2.5 Konzentrationsangaben	49
2.5.1 Molare Lösungen	49
2.5.2 Prozentangaben	50
2.5.3 Kleine Konzentrationen	52
2.6 Die Aktivität	53
2.7 Rechenbeispiele	53
2.8 Mischungsrechnen	54
3 Bindungsarten	59
3.1 Die Ionenbindung	59
3.1.1 Kationenbildung	62
3.1.2 Anionenbildung	63
3.1.3 Salzbildung	63
3.1.4 Kristallwasser	65
3.1.5 Die molare Masse eines Salzes	66
3.1.6 Saure Salze	66
3.1.7 Kristallformen	67
3.2 Die Metallbindung	67
3.3 Die Elektronenpaarbindung	68
3.3.1 Lewis-Formeln	69
3.4 Mehrfachbindungen	70
3.4.1 Polare und unpolare Elektronenpaarbindungen	73
3.4.2 Die räumliche Anordnung von Molekülen	74
3.4.3 Anionenkomplexe	75
3.5 Komplexbindung	77
3.6 Bindungskräfte zwischen Molekülen	80
3.6.1 Ion-Dipol	80
3.6.2 Dipol-Dipol	80
3.6.3 Sonderfall Wasserstoffbrückenbindung	80
3.6.4 Induzierte Dipole und Van-der-Waals-Kräfte	81
3.6.5 Hydrophobe Bindungen	82
4 Kinetik und Thermodynamik	87
4.1 Chemische Kinetik	87
4.1.1 Die Reaktionsgeschwindigkeit	87
4.1.2 Die Stoßtheorie	89
4.1.3 Das chemische Gleichgewicht	90
4.1.4 Das Massenwirkungsgesetz	92
4.1.5 Das Prinzip des kleinsten Zwangs	94
4.1.6 Folgereaktionen	95
4.1.7 Die Reaktionsordnung	96
4.1.8 Molekularität einer Reaktion	97
4.2 Thermodynamik	98
4.2.1 Systeme	98
4.2.2 Energieformen	99
4.2.3 Energieinhalt	100
4.2.4 Energiedifferenzen	102
4.2.5 Die Enthalpie	103
4.2.6 Enthalpieberechnungen	105
4.2.7 Die innere Energie U	107
4.2.8 Die Entropie	108
4.2.9 Die Gibbs-Energie	110
4.3 Verbindungen zwischen Kinetik und Thermodynamik	112
4.3.1 Starten einer Reaktion	112
4.3.2 Katalysatoren	114
4.3.3 Die Gibbs-Energie und das chemische Gleichgewicht	114
5 Zustandsformen der Materie	121
5.1 Die Aggregatzustände	121
5.2 Phasenübergänge	123
5.3 Lösungen	124
5.3.1 Echte und kolloidale Lösungen	124
5.3.2 Löslichkeit	124
5.3.3 Allgemeine Regeln zur Löslichkeit	125
5.3.4 Das Löslichkeitsprodukt	126
5.3.5 Elektrolyte	127
5.3.6 Kolligative Eigenschaften	128
5.3.7 Die Oberflächenspannung	130
6 Säuren und Basen	133
6.1 Die Theorien von Arrhenius und Brönsted	133
6.2 Die Stärke von Säuren und Basen	135
6.2.1 Starke Säuren	136
6.2.2 Schwache Säuren	137
6.2.3 Die Reaktion des Anions einer schwachen Säure	137
6.2.4 Die Wertigkeit von Säuren und Basen	138
6.2.5 Der pKS-Wert	139
6.2.6 Starke und schwache Elektrolyte	140
6.2.7 Starke und schwache Basen	141
6.2.8 Die Säuredefinition nach Lewis	141
6.2.9 Ampholyte	142
6.3 Die Neutralisationsreaktion	143
6.4 Der pH-Wert	143
6.4.1 Die Dissoziation des Wassers	144
6.4.2 Die mathematische Herleitung	144
6.4.3 Reaktionen von Salzen in Wasser	146
6.4.4 pH-Wert-Berechnungen	148
6.5 Puffer	150
6.5.1 Bestandteile von Puffern	151
6.5.2 pH-Wert-Berechnungen und Pufferlösungen	151
7 Redoxreaktionen	157
7.1 Die Reaktion von Metallen mit Sauerstoff	157
7.2 Verbrennung von Kohlenstoffverbindungen	158
7.3 Die Elektronenverteilung in Verbindungen	160
7.4 Oxidationszahlen	161
7.5 Häufig vorkommende Typen von Redoxreaktionen	162
7.5.1 Verbrennung	162
7.5.2 Rosten	163
7.5.3 Änderung der Sauerstoffanzahl im Molekül	163
7.5.4 Reaktionen von Metallen untereinander	164
7.5.5 Andere Redoxreaktionen ohne Beteiligung von Sauerstoff	164
7.6 Elementare Vorgänge bei Redoxreaktionen	165
7.7 Oxidations- und Reduktionsmittel	165
7.8 Das Aufstellen von Redoxgleichungen	166
7.8.1 Teilgleichungen	166
7.8.2 Basisches oder saures Milieu?	167
7.8.3 Die Bilanz	167
7.9 Disproportionierung und Komproportionierung	169
7.10 Die Spannungsreihe der Metalle	169
7.11 Elektrochemie	174
7.11.1 Elektrolyse	174
7.11.2 Galvanische Elemente	175
8 Angewandte anorganische Chemie	179
8.1 Anorganische Analytik	179
8.1.1 Identitätsprüfungen	179
8.1.2 Gehaltsbestimmungen	180
8.2 Großtechnische Prozesse	180
8.2.1 Roheisengewinnung und Stahlproduktion	180
8.2.2 Schwefelsäureherstellung	181
8.2.3 Salpetersäureherstellung	181
8.2.4 Salzsäureherstellung	182
8.2.5 Die Chlor-Alkali-Elektrolyse	182
8.2.6 Ammoniaksynthese	182
8.2.7 Sodaherstellung	182
9 Sonderstellung des Kohlenstoffs	183
9.1 Die Stellung des Kohlenstoffs im PSE	183
9.2 Die Bildung von Hybridorbitalen	184
9.3 Kohlenwasserstoffe	187
9.4 Die Vielfalt organischer Verbindungen: funktionelle Gruppen	187
9.5 Nomenklatur organischer Verbindungen	190
10 Kohlenwasserstoffe	195
10.1 Alkane	195
10.2 Verzweigte Alkane	195
10.2.1 Isomerie	198
10.3 Alkene	198
10.3.1 Polyene	199
10.4 Alkine	200
10.5 Aliphaten	200
10.6 Cyclische Kohlenwasserstoffe	201
10.7 Physikalische Eigenschaften der Kohlenwasserstoffe	202
10.8 Chemische Eigenschaften der Kohlenwasserstoffe	202
10.8.1 Alkane	203
10.8.2 Alkene	203
10.9 Aromatische Verbindungen	204
10.10 Erdöl und Kohle	206
10.11 Reaktionen der Aromaten	208
10.12 Halogenierte Kohlenwasserstoffe	209
11 Alkohole	213
11.1 Einwertige Alkohole	213
11.2 Mehrwertige Alkohole	215
11.3 Primäre, sekundäre und tertiäre Hydroxylgruppen	216
11.4 Reaktionen von Alkoholen	217
11.4.1 Etherbildung	217
11.4.2 Eigenschaften von Ethern	219
11.4.3 Organische Ester (niemals Esther!)	219
11.4.4 Nomenklatur der Ester	220
11.4.5 Anorganische Ester	220
11.4.6 Die Oxidation von Alkoholen	220
11.5 Phenole	222
11.5.1 Die saure Reaktion	223
11.5.2 Die Oxidation von Phenolen	223
11.5.3 Ether und Ester mit Phenolen	224
12 Aldehyde und Ketone	227
12.1 Die Carbonylgruppe	227
12.2 Nomenklatur der Aldehyde	228
12.3 Nomenklatur der Ketone	228
12.4 Reaktionen der Carbonylgruppe	229
12.4.1 Anlagerung von Wasser	231
12.4.2 Halbe und volle Acetale	231
12.4.3 Polymerisationen	232
12.4.4 Keto-Enol-Tautomerie	232
12.4.5 Die Aldolkondensation als C-Ketten-Verlängerung	233
12.4.6 Addition von Aminen	234
12.4.7 Reduzierende Eigenschaften/Oxidation	234
13 Amine	237
13.1 Die Aminogruppe	237
13.2 Primäre, sekundäre und tertiäre Amine	238
13.3 Die Basizität der Amine	239
13.4 Quartäre Amine	240
13.5 Aromatische Amine	241
13.6 Reaktionen mit salpetriger Säure/Nitrit	241
13.7 Weitere stickstoffhaltige Verbindungen	241
13.7.1 Ethylendiamin	241
13.7.2 Nitroverbindungen	241
14 Carbonsäuren	245
14.1 Die Carboxylgruppe	245
14.2 Die homologe Reihe der Carbonsäuren	247
14.3 Physikalische Eigenschaften	248
14.4 Die Säurestärke	248
14.5 Substituierte Carbonsäuren	249
14.5.1 Hydroxycarbonsäuren	250
14.5.2 Mehrwertige Carbonsäuren	251
14.5.3 Halogenierte Carbonsäuren	251
14.5.4 Ungesättigte Carbonsäuren	252
14.5.5 Aminocarbonsäuren	252
14.5.6 Aromatische Carbonsäuren	253
14.6 Derivate der Carboxylgruppe	253
14.6.1 Säurehalogenide	254
14.6.2 Säureanhydride	254
14.6.3 Säureamide	255
14.7 Typische Reaktionen von Carbonsäuren	256
14.7.1 Die Reaktion mit Wasser	256
14.7.2 Esterbildung und Verseifung	256
14.7.3 Inter- und intramolekulare Verbindungen	257
14.7.4 Schwefelhaltige Verbindungen	258
15 Reaktionstypen in der organischen Chemie	261
15.1 Grundsätzliches	261
15.1.1 Induktivität	261
15.1.2 Mesomerie	262
15.1.3 Elektrophile und nucleophile Teilchen	262
15.1.4 Radikale	263
15.1.5 Übergangszustände und Zwischenstufen	263
15.1.6 Reaktionstypen	264
15.2 Additionen	265
15.2.1 Elektrophile Addition	265
15.2.2 Verwandte Reaktionen	266
15.2.3 Nucleophile Addition	266
15.3 Substitutionen	267
15.3.1 Elektrophile Substitution	268
15.3.2 Die elektrophile Zweitsubstitution	269
15.3.3 Radikalische Substitution	270
15.4 Eliminierung	270
15.5 Umlagerung	271
15.6 Redoxreaktionen	271
16 Isomerie	277
16.1 Konformationsisomerie	277
16.2 Strukturisomerie	278
16.2.1 Ketten- oder Skelettisomerie	278
16.2.2 Stellungsisomerie	279
16.2.3 Tautomerie	279
16.2.4 Funktionsisomerie	279
16.2.5 Bindungs- oder Valenzisomere	280
16.2.6 Isomerie bei Cycloalkanen	280
16.3 Stereoisomerie	281
16.3.1 cis-trans- und E-Z-Isomerie	281
16.3.2 Spiegelbildisomerie	282
16.4 Optische Aktivität	287
17 Kunststoffe	291
17.1 Einteilung nach Materialeigenschaften	291
17.2 Halbsynthetische Kunststoffe	291
17.3 Vollsynthetische Kunststoffe	292
17.3.1 Polymerisation	292
17.3.2 Polykondensation	292
17.3.3 Weitere Kunststoffe	293
17.4 Silicone	293
18 Naturstoffe	295
18.1 Fette, Öle, Seifen, Wachse	295
18.1.1 Fette und Öle	295
18.1.2 Seifen	298
18.1.3 Wachse	299
18.2 Aminosäuren und Eiweiße	299
18.2.1 Aminosäuren	299
18.2.2 Eiweiße	301
18.3 Kohlenhydrate	303
18.3.1 Aldosen	303
18.4 Nucleinsäuren	311
18.4.1 Die DNA	311
18.4.2 Die RNA	314
19 Richtig gelöst	317
Literatur	371
Stichwortverzeichnis	373
EULA	381

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