Lehrbuch und CD-ROM zum gesamten Schulstoff des Chemieunterrichts der Sekundarstufe 2 (Grund- und Leistungskurs). - Das vorliegende, sehr umfangreiche Schulbuch beinhaltet den gesamten in der Sekundarstufe II behandelten Chemie-Lehrstoff (Grund- und Leistungskurs). Bei Schülern wird sie immer beliebter - diese Kombination aus Buch und CD-ROM (diese Form hier zuletzt vom Paetec-Verlag für die gymnasiale Oberstufe "Physik - Gymnasiale Oberstufe", BA 4/04, und "Politik - Gymnasiale Oberstufe", BA 7/05), "Biologie - Gymnasiale Oberstufe", in dieser Nr.). Die einzelnen Teilgebiete sind am Buchblock optisch zu erkennen. Durchgehend farbig illustriert und mit zahlreichen Übungsaufgaben versehen. Die beiliegende CD-ROM enthält als PDF-Datei nochmals das gesamte Lehrbuch und geht sogar darüber hinaus, indem sie zusätzlich zahlreiche Simulationen, Videos und interaktive Experimente bietet. Besonders anschaulich sind die beweglichen 3-dimensionalen Molekülstrukturen. Die interaktiven Mathcad-Berechnungsbeispiele sind unter Windows benutzbar. Breit empfohlen! (2 S)
Informationen zur Reihenausgabe:Gliederung
Die Chemie - eine Naturwissenschaft; Kernchemie; Atombau; Chemische Bindung; Physikalische Chemie; Chemisches Gleichgewicht; Protonen- und Elektronenübertragungsreaktionen; Komplexchemie; Reaktionen organischer Verbindungen; Anwendungen der Chemie; Chemische Analytik
Die CD-ROM im Buch* Inhalt des Lehrbuchs* Historische Entwicklung der Chemie und Biografien* Informationen zur Vertiefung und Ergänzung* Periodensystem der Elemente* Videos und Simulationen* Strukturen von Molekülen und Kristallen in 3-D-Darstellung* Aufgaben, Experimente und interaktive Berechnungsbeispiele
Interaktive Rechenbeispiele
In vierzig interaktiven Rechenbeispielen wird demonstriert, wie quantitative chemische Probleme zu lösen sind. Die Palette reicht von einfachen stöchiometrischen Berechnungen über thermodynamische Betrachtungen bis zur Ermittlung des pH-Werts verschiedener Lösungen.Durch Änderungen der gegebenen Werte wird nachvollziehbar, in welcher Art und Weise die gesuchte Größe von den Eingangsparametern abhängt.
Bewegliche 3-D-Darstellungen von Molekülen und Gitterstrukturen
Die Strukturen von mehr als 70 Verbindungen lassen sich mit den bekannten Modellen (Kugel-Stab-Modell, Kalottenmodell u. a. m.) darstellen und ineinander überführen. Durch Drehung in alle Raumrichtungen gewinnt der Betrachter einen Eindruck von der räumlichen Anordnung der Teilchen und der Vielfalt möglicher Molekülstrukturen.* Durch Klicken und Ziehen (linke Maustaste) kann das 3-D-Modell in jede beliebige Raumrichtung gedreht werden.* Durch Klicken der rechten Maustaste öffnet sich ein Menü mit Optionen zur Änderung des 3-D-Modells.
/ AUS DEM INHALT: / / /
1 Chemie - eine Naturwissenschaft 9
1.1 Die Chemie im Kanon der Naturwissenschaften 10
1.2 Denk- und Arbeitsweisen in der Chemie 13
1.2.1 Begriffe und Größen 13
1.2.2 Gesetze, Modelle und Theorien in der Chemie . 18
1.2.3 Erkenntnisgewinn in der Chemie 20
1.2.4 Vorbereitung, Duchführung und Auswertung chemischer Experimente 26
1.3 Stöchiometrisches Rechnen . 31
1.3.1 Molare und Zusammensetzungsgrößen . 31
1.3.2 Berechnung zu chemischen Reaktionen . 35
Ergänzungen und Vertiefungen:
Bestimmung von Massen und Volumina 16
Aufgaben zur Stöchiometrie 37
2 Kernchemie 41
2.1 Kernchemie 42
2.1.1 Kernbausteine - Nukleonen 42
2.1.2 Stabilität von Atomkernen und Kernreaktionen 43
2.2 Entstehung der Elemente 54
2.2.1 Kernsynthese der Elemente . 54
2.2.2 Häufigkeit der Elemente . 56
Ergänzungen und Vertiefungen:
Biologische Effekte der Radioaktivität 46
Geologische Altersbestimmung und Datierung 52
Das Wichtigste im Überblick:
Bau des Atomkerns und Kernumwandlungen 58
Aufgaben zur Kernchemie 59
3 Atombau und Periodensystem . 61
3.1 Atombau 62
3.1.1 Historische Entwicklung des Atommodells . 62
3.1.2 Das Atommodell nach BOHR und SOMMERFELD . 64
3.1.3 Das moderne quantenmechanische Atommodell . 69
3.2 Das Periodensystem der Elemente . 77
3.2.1 Historie . 77
3.2.2 Ordnungsprinzip im Periodensystem . 78
3.2.3 Periodizität der Eigenschaften 80
Ergänzungen und Vertiefungen:
Spektralanalyse und Struktur der Atomhülle 66
Das Wichtigste im Überblick:
Atombau und Periodensystem der Elemente 89
Aufgaben und Experimente zum Atombau 90
4 Chemische Bindung 93
4.1 Hauptbindungsarten 94
4.1.1 Überblick 94
4.1.2 Atombindung (kovalente Bindung) 95
4.1.3 Ionenbindung 112
4.2 Besondere Bindungen zwischen Molekülen 121
4.2.1 VAN-DER-WAALS-Kräfte . 121
4.2.2 Wasserstoffbrückenbindungen . 122
Ergänzungen und Vertiefungen:
Fullerene - Moleküle in kugelform 107
Dichteanomalie des Wassers in der Natur 124
Das Wichtigste im Überblick:
Chemische Bindung - Wechselwirkung
zwischen Atomen und Ionen 125
Aufgaben und Experimenete zur chemischen Bindung 126
5 Physikalische Chemie 129
5.1 Chemische Thermodynamik 130
5.1.1 Energie und Energieerhaltung 130
5.1.2 Der erste Hauptsatz der Thermodynamik . 134
5.1.3 Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik . 139
5.1.4 Die freie Enthalpie . 143
5.2 Elektrochemie Prozesse . 149
5.2.1 Elektrische Leitung und Elektrolyte 149
5.2.2 Elektroden und Elektrodenpotenziale . 150
5.2.3 Elektrochemische Zellen und Zellspannung . 156
5.2.4 Elektrolytische Prozesse . 168
5.3 Kinetik chemischer Reaktionen . 174
5.3.1 Zeitlicher Ablauf chemischer Reaktionen . 174
5.3.2 Temperaturabhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit 180
5.3.3 Mechanismus chemischer Reaktionen 183
5.3.4 Katalysatoren und Katalyse 186
Ergänzungen und Vertiefungen:
Akkumulatoren und Wasserstoff als chemische Energiespeicher 164
Raffination von Kupfer durch Elektrolyse 171,
Katalysatoren in Kraftfahrzeugen 189
Das Wichtigste im Überblick:
Energetik chemischer Reaktionen und Hauptsätze der Thermodynamik 148, Elektrochemische Prozesse als spezielle Redoxreaktionen 173, Geschwindigkeit und Mechanismus chemischer Reaktionen 190
Aufgaben und Experimente zur physikalischen Chemie . 191
6 Chemisches Gleichgewicht 199
6.1 Das Chemische Gleichgewicht 200
6.1.1 Umkehrbarkeit chemischer Reaktionen 200
6.1.2 Einstellung des chemischen Gleichgewichts . 201
6.1.3 Massenwirkungsgesetz und Gleichgewichtskonstante 202
6.1.4 Zusammenhang zwischen Gleichgewichtskonstante und freier Standardreaktionsenthalpie . 206
6.2 Beeinflussung des chemischen Gleichgewichts 208
6.2.1 Einfluss der Temperatur und des Drucks 208
6.2.2 Einfluss weiterer Reaktionsbedingungen . 210
6.3 Anwendungen des Massenwirkungsgesetzes . 212
6.3.1 Das Ammoniakgleichgewicht . 212
6.3.2 Löslichkeistsgleichgewichte und Löslichkeitsprodukt 213
6.3.3 Gekoppelte Gleichgewichte 215
Ergänzungen und Vertiefungen:
Gekoppelte Gleichgewichte in der Natur 216
Das Wichtigste im Überblick:
Merkmale und Einflussfaktoren auf das chemische Gleichgewicht 217
Aufgaben und Experimente zur physikalischen Chemie 218
7 Protonen- und Elektronenübertragungsreaktionen 221
7.1 Säuren und Basen . 222
7.1.1 Säure-Base-Theorie nach BRÖNSTED . 222
7.1.2 Säure-Base-Gleichgewichte . 224
7.1.3 Amphoterie 235
7.1.4 Neutralisationsreaktionen 238
7.1.5 Säure-Base-Theorie nach LEWIS 245
7.1.6 Säuren und Basen im Alltag . 246
7.2 Redoxreaktionen . 249
7.2.1 Redoxreaktionen als Donor-Akzeptor-Reaktion 249
7.2.2 Oxidationszahlen . 251
7.2.3 Aufstellen von Redoxgleichungen . 253
7.2.4 Redoxpotentiale und Redoxgleichgewichte 254
7.2.5 Anwendungen von Redoxreaktionen . 257
Ergänzungen und Vertiefungen:
Feststoffe mit sauren Eigenschaften 236, Puffergleichgewichte im Blut 244, Die Entstehung der sauerstoffhaltigen Atmosphäre 260
Das Wichtigste im Überblick:
Säure- und Base-Verhalten von Stoffen 248
Redoxreaktionen und Oxidationszahlen 262
Aufgaben und Experimente 263
8 Komplexchemie 269
8.1 Bau und Stabilität von Komplexverbindungen . 270
8.1.1 Aufbau und Nomenklatur von Komplexen 270
8.1.2 Darstellung von Komplexverbindungen . 272
8.1.3 Stabilität von Komplexteilchen 274
8.1.4 Bindungsverhältnisse in Komplexen 276
8.2 Eigenschaften und Bedeutungvon Komplexen . 280
Ergänzungen und Vertiefungen:
Chemie und Fotografie 284
Wasserhärte - ein "komplexes" Problem? 286
Das Wichtigste im Überblick:
Chemie von Komplexverbindungen 287
Aufgaben und Experimente zur Komplexchemie . 288
9 Reaktionen organischer Verbindungen . 291
9.1 Allgemeine Grundlagen der Organischen Chemie 292
9.1.1 Namen, Formeln und Strukturen . 292
9.1.2 Elektronische Effekte in organischen Verbindungen . 294
9.1.3 Der Isomeriebegriff . 296
9.1.4 Reagenzien, Substrate, Reaktionen 301
9.1.5 Reaktionstypen in der organischen Chemie 303
9.2 Aliphatische Kohlenwasserstoffe 320
9.2.1 Nomenklatur aliphatischer Kohlenwasserstoffe 320
9.2.2 Gesättigte kettenförmige Kohlenwasserstoffe . 323
9.2.3 Ungesättigte kettenförmige Kohlenwasserstoffe . 328
9.3 Aromatische Kohlenwasserstoffe 331
9.3.1 Der aromatische Zustand 331
9.3.2 Substituierte Benzene . 335
9.3.3 Biologische Aktivität aromatischer Verbindungen 337
9.4 Strukturen und Reaktionen organischer Verbindungen mit funktionellen Gruppen 339
9.4.1 Funktionelle Gruppen . 339
9.4.2 Halogenalkane 340
9.4.3 Amine . 342
9.4.4 Alkohole und Phenole 344
9.4.5 Ether 350
9.4.6 Carbonylverbindungen 351
9.4.7 Carbonsäuren und Carbonsäurederivate . 355
9.5 Naturstoffe . 365
9.5.1 Kohlenhydrate 365
9.5.2 Fette . 373
9.5.3 Aminosäuren, Peptide und Proteine . 376
9.6 Chemie in Biosystemen . 389
9.6.1 Stoffwechsel und Biokatalyse 389
9.6.2 Autotrophe Assimilation - Fotosynthese 394
9.6.3 Heterotrophe Assimilation . 396
9.6.4 Dissimilation - Atmung . 400
9.6.5 Dissimilation - Gärung 403
Ergänzungen und Vertiefungen:
Stereoisomere im Sehprozess 298, Benzin, Diesel und andere
Kraftstoffe 326, Essigsäure - die wichtigste Carbonsäure 359, Organische
Kampfstoffe 362, Organische Sprengstoffe 363, Fasern aus Eiweißen und Kohlenhydraten 384
Das Wichtigste im Überblick:
Modellhafte Darstellungsformen organischer Moleküle 318
Reaktive Teilchen und Reaktionstypen in der organischen Chemie 319
Typische Reaktionen organischer Verbindungen, mit funktionellen
Gruppen 364, Wichtige Stoffklassen in der Natur - Kohlenhydrate,
Fette, Proteine 388, Stoffwechsel - chemische Reaktionen in biologischen Systemen
Aufgaben und Experimente zur organischen Chemie . 406
10 Anwendungen der Chemie 419
10.1 Werkstoffe . 420
10.1.1 Aufbau und Bildung synthetischer organischer Polymere 420
10.1.2 Struktur und Eigenschaften von Kunststoffen . 430
10.1.3 Verarbeitung von Kunststoffen . 434
10.1.4 Maßgeschneiderte synthetische Polymere 435
10.1.5 Kunststoffverwertung 440
10.1.6 Metallische Werkstoffe 442
10.1.7 Silicone, Silicate und Gläser 446
10.2 Farbstoffe 453
10.2.1 Grundlagen der Farbigkeit . 453
10.2.2 Natürliche Farbstoffe . 456
10.2.3 Synthetische Farbstoffe . 457
10.2.4 Färbeverfahren 460
10.3 Tenside und Waschmittel 462
10.3.1 Tenside als grenzflächenaktive Stoffe 462
10.3.2 Anwendungen von Tensiden 464
10.3.3 Waschmittel . 467
10.4 Arzneimittel . 471
10.4.1 Entwicklung von Arzneimitteln 471
10.4.2 Wirkungsweise von Arzneistoffen . 472
10.4.3 Arzneistoffsynthese . 476
10.5 Ausgewählte chemisch-technische Verfahren 477
10.5.1 Besonderheiten chemisch-technischer Prozesse . 477
10.5.2 Technische Herstellung von Ammoniak . 480
10.5.3 Technische Herstellung von Salpetersäure . 482
10.5.4 Technische Herstellung von Schwefelsäure 484
10.5.5 Chloralkali-Elektrolyse nach dem Membranverfahren . 486
10.5.6 Gewinnung von Aluminium durch Schmelzflusselektrolyse . 488
10.5.7 Erdölverarbeitung - Gewinung von Treibstoffen und Rohstoffen für die chemische Industrie 490
10.6 Umweltbezogene Chemie . 498
10.6.1 Chemikalieneintrag in die Umwelt . 498
10.6.2 Stoffkreisläufe . 499
10.6.3 Belastungen der Atmosphäre . 502
10.6.4 Belastungen der Gewässer 508
10.6.5 Belastungen des Bodens . 512
Ergänzungen und Vertiefungen:
Biologisch abbaubare Werkstoffe 438, Faserverstärkte Kunststoffe - stabil wie Stahl, leicht wie Holz 439, Keramische Werkstoffe 450,
Farbige Lebensmittel - "Das Auge ist mit" 458, Tenside in Küche und Bad 466, Gifte, Drogen und Arzneistoffe 474, Nachwachsende Rohstoffe für die chemische Industrie 478, Chemieprodukte ohne Umweltbelastung 496, Der Kreislauf des Stickstoffs 500
Das Wichtigste im Überblick:
Systematisierung von Werkstoffen 452, Struktur und Eigenschaften
von Farbstoffen und Tensiden 470, Umweltbelastungen durch anthropogene Einflüsse 513
Aufgaben zu Werkstoffen, Farbstoffen, Tensiden, Arzneimitteln, chemisch-technischen Verfahren und zur Umweltchemie: 514
11 Chemische Analytik 525
11.1 Klassische Analyseverfahren 526
11.1.1 Anorganische qualitative Analyse 526
11.1.2 Analyse organischer Verbindungen 530
11.2 Instrumentelle Analyseverfahren 536
11.2.1 Elektrochemische Analyseverfahren 536
11.2.2 Chromatographische Analysemethoden . 542
11.2.3 Spektroskopische Methoden 547
Ergänzungen und Vertiefungen:
Moderne Analysemethoden in der Medizin 552
Das Wichtigste im Überblick:
Qualitative und quantitative Analyse von Stoffen 554
Aufgaben und Experimente zur chemischen Analytik . 555
A Anhang 559
Periodensystem der Elemente 560, Sicherheit beim chemischen Experimentieren 561
Register . 565