Umfangreiches einführendes Werk für interessierte Laien, Schüler, Auszubildende, Studierende mit Chemie im Nebenfach und Lehrende.
Das Buch ist eine leicht verständliche Einführung in die Welt der Chemie mit hohem praktischem Nutzen, angereichert mit zahlreichen anschaulichen Beispielen aus Alltag, Industrie, Wirtschaft, Politik und Geschichte. Eine reich bebilderte Darstellung der Allgemeinen und Anorganischen Chemie, der Organischen Chemie und Biochemie und last, but not least der Polymerchemie und Kunststoffverarbeitung. Gleichermaßen empfehlenswert für Studienanfänger mit Nebenfach Chemie, für Kaufleute und Techniker, Schüler und Lehrer sowie für interessierte Laien.
Aus dem Inhalt:
I Allgemeine Chemie// Elemente - sämtliche Materie besteht aus verschiedenen Elementen / Elemente - Grundbausteine der Materie / Entstehung der Elemente -wir sind alle Sternenstaub / Herkunft der Elementnamen und der Elementsymbole / Künstliche Elemente - Herstellung durch Kernverschmelzung // Atome - massiver Kern umgeben von einer mehrschaligen Elektronenhülle / Historische Atommodelle - John valton als Vater der modernen Atomtheorie / Thomsons Rosinenkuchenmodell - Atome sind keine homogene Kugeln / Rutherfordscher Streuversuch - Atome bestehen aus Kern und Elektronenhülle / Bohrsches Atommodell - die Elektronenhülle besteht aus mehreren Schalen / Protonen, Neutronen, Elektronen - elementare Bestandteile der Atome / Orbitalmodell - Elektronen bewegen sich in Aufenthaltsbereichen / Atome - Größe und Masse variieren elementabhängig / Isotope - Atome eines Elements mit unterschiedlicher Neutronenzahl / Radioaktivität - Atomkerne zerfallen spontan / Radioaktivität - Was ist das? / ci-Strahlung / ß-Strahlung / y-Strahlung / Halbwertszeit (tH) // Das Periodensystem - Anordnung der Elemente nach drei Ordnungskriterien / Dmitrij Mendelejew - Vater des modernen Periodensystems / Ordnungszahl, Periodenzahl, Gruppenzahl - die Ordnungskriterien des PSE / Ordnungszahl / Periodenzahl / Hauptgruppenzahl / Elektronenhülle - Orbitale werden sukzessive mit Elektronen aufgefüllt? / Periodische Verläufe im PSE - Atomradius, lonisierungsenergie, Elektronegativität // Chemische Bindung - Elemente streben Edelgaskonfiguration an / Edelgaskonfiguration - Atome verfügen über acht Valenzelektronen / lonenbindung - Elektronenübergang von Metallatom auf Nichtmetallatom / Kovalente Bindung - Nichtmetallatome teilen sich Elektronenpaare / Metallbindung - Freies Elektronengas stabilisiert Gitter von „Metallatomrümpfen" / Komplexbindung - Liganden gruppieren sich um ein Zentralatom / Chemische Bindung in der Zusammenschau // Stöchiometrie - das Zahlengerüst der Chemie / Absolute und relative Atommasse/Molekülmasse / Stoffmenge n in Mol - die Anzahl der Teilchen ist entscheidend / Molare Masse und molares Volumen / Molare Masse / Mol pro Liter - die wichtigste Konzentrationseinheit für den Chemiker / Chemische Formeln - kompakte Darstellung mit hoher Aussagekraft / Verhältnisformel, Empirische Formel / Berechnung der elementaren Zusammensetzung von Verbindungen / Von der elementaren Zusammensetzung zur Summenformel / Reaktionsgleichungen - Art und Anzahl der Atome ändern sich nicht // Stoffe - zwischenmolekulare Wechselwirkungen erklären die Aggregatzustände / Zwischenmolekulare Wechselwirkungen sorgen für inneren Zusammenhalt / Gasförmig, flüssig, fest - die drei klassischen Aggregatzustände / Phasenübergänge - Wärme entscheidet über den Aggregatzustand / Reinstoffe und Stoffgemische // Trennen von Stoffgemischen / Thermische Trennverfahren / Mechanische Trennverfahren / Chemische Austauschreaktion - Ionenaustauscher sorgen für entkalktes Wasser // Thermodynamik - chemische Reaktionen gehen mit Energieumwandlung einher / Enthalpie- Maß für Reaktionswärme / Entropie - ein Teil der Wärme geht irreversibel verloren / Gibbs-Energie - Enthalpie und Entropie werden zu einer Kennzahl verknüpft / Massenwirkungsgesetz - reversible Reaktionen im Gleichgewichtszustand / Lage des chemischen Gleichgewichts - das Prinzip von Le Chatelier // Kinetik - Reaktionsgeschwindigkeit hängt von Temperatur und Konzentration a b / Chemische Reaktion - Moleküle müssen aktiviert w erden / Die Reaktionsgeschwindigkeit nimmt mit zunehmendem Reaktionsfortschritt a b / Die Reaktionsgeschwindigkeit hängt von der Konzentration der Edukte ab / Reaktionsordnung und Molekularität / Die Reaktionsgeschwindigkeit steigt mit zunehmender Temperatur an / Arrhenius-Gleichung - Verknüpfung von Aktivierungsenergie und Reaktionsgeschwindigkeit / Die Reaktionsgeschwindigkeit nimmt mit zunehmendem Zerteilungsgrad zu / Reaktionsgeschwindigkeit und chemisches Gleichgewicht / Katalysatoren erhöhen die Reaktionsgeschwindigkeit // Säuren und Basen - der pH-Wert macht den Unterschied / Arrhenius - Säuren/Basen geben an Wasser H+ resp. OH ab / Bronsted - Säuren/Basen als Protonendonatoren resp. Protonenakzeptoren / Lewis - Säuren/Basen als Elektronenpaarakzeptoren resp. Elektronenpaardonatoren / pH- und pK-Wert - Kennzahlen für die Stärke von Säuren und Basen / Salze - Säuren und Basen neutralisieren sich zu Salzen / Bestimmung des pH-Wertes / Indikator / Glaselektrode / Titration - volumetrische Bestimmung des Gehalts von Säuren/Basen / Pufferlösungen - der pH-Wert bleibt konstant // Readoxreaktionen - Elektronenübergang zwischen Atomen / Oxidationszahl - Definition und Bestimmung / Regeln zur Bestimmung der Oxidationszahl / Oxidationszahl versus Formalladung / Oxidation - die Oxidationszahl nimmt zu / Reduktion - die Oxidationszahl nimmt ab / Redoxgleichungen - systematische Ableitung mithilfe von Oxidationszahlen / Aufstellen von Redoxgleichungen / Disproportionierung / Synproportionierung / Halbzelle, Galvanische Zelle, Normalpotential, Nernstsche Gleichung / Halbzellen / Galvanische Zelle / Normalpotential / Nernstsche Gleichung / Leclanche-Element, Bleiakkumulator, Brennstoffzelle, Lithiumbatterie / Zink-Kohle-Batterie (Leclanche-Element) / Bleiakkumulator / Brennstoffzelle / Lithiumionen-Akkumulatoren / Elektrolyse, Galvanik, Korrosion - Redoxvorgänge von kommerzieller Bedeutung / Elektrolyse / Galvanik / Korrosion / Lernkontrolle //II Anorganische Chemie // Nichtmetalle - alle Nichtmetalle sind Hauptgruppen -Elemente / Elektronenkonfiguration - die äußerste Schale wird mit Elektronen aufgefüllt / Gruppe - Wasserstoff, das leichteste und häufigste Element des Universums / Gruppe - Bor, Element von hoher Härte / Gruppe - Kohlenstoff, Element voller Überraschungen / Graphit, Diamant, Fulleren, Graphen - allotrope Modifikationen des Kohlenstoffs / Inkohlung - Pflanzen werden zu Torf, Braunkohle, Steinkohle, Anthrazit oder Graphit / Brikett, Koks, Holzkohle, Aktivkohle, Ruß - Gebrauchsprodukte des Kohlenstoffs / Kohlenstoffmonoxid und Kohlenstoffdioxid - Verbrennungsprodukte des Kohlenstoffs / Carbide - Kohlenstoff mit partiell negativer Ladung / Kohlenwasserstoffverbindungen - Variationsvielfalt als Voraussetzung für Leben / Lernkontrolle / Gruppe - Stickstoff und Phosphor, wichtig für Mensch, Tier und Pflanze / Vorkommen, Eigenschaften und Herstellung - Luftverflüssigung nach Linde / Ammoniak - großtechnische Synthese aus Luftstickstoff / Oxide und Sauerstoffsäuren - Salpeter- und Phosphorsäure für die Düngemittelindustrie / Halogenverbindungen / Verwendung - Düngemittel, Sprengstoffe, Waschmittelzusätze / Lernkontrolle / Gruppe - Chalkogene, wichtige Bestandteile von Erzen und Mineralien / Gruppe - Halogene, Elemente hoher Elektronegativität und Reaktivität / Gruppe - Edelgase sind äußerst reaktionsträge Elemente // Hauptgruppenmetalle - Metalle mit stark variieren den Eigenschaften / Gruppe - Alkalimetalle (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr) / Vorkommen und Herstellung - Schmelzflusselektrolyse von Alkalihalogeniden / Allgemeine und physikalische Eigenschaften / Chemisches Reaktionsverhalten - Halogenide, Oxide, Hydroxide, Alkalilaugen / Verwendung - Batterien, Kühlmittel, Atomuhren / Gruppe - Erdalkalimetalle (Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra) / Vorkommen und Herstellung / Allgemeine und physikalische Eigenschaften / Chemisches Reaktionsverhalten / Grignard-Verbindungen erweitern das Syntheserepertoire organischer Chemiker / Kalkkreislauf - Kalkstein, Branntkalk, gelöschter Kalk / Calciumsulfate - Anhydrit, Halbhydrat, Dihydrat / Zement - das mengenmäßig größte chemisch erzeugte Produkt / Wasserhärte - Calcium und Magnesium als troublemaker / Verwendung - Leichtlegierungen, Reduktionsmittel, Chlorophyll / Gruppe - Aluminium, Gallium, Indium, Thallium / Vorkommen und Herstellung - Schmelzflusselektrolyse von Oxiden und Halogeniden / Allgemeine und physikalische Eigenschaften / Chemisches Reaktionsverhalten - Oxide, Halogenide, Hydride / Verwendung - Leichtlegierungen, Halbleitertechnologie, LEDs / Lernkontrolle / Gruppe - Silicium, Germanium, Zinn, B le i / Vorkommen und Herstellung - chemische Reduktion von Oxiden / Allgemeine und physikalische Eigenschaften / Chemisches Reaktionsverhalten - Oxide, Silicate, Halogenide, Hydride / Verwendung - Wafer, Photovoltaik, Mikrochips, Weißblech, Bleiakku / Gruppe - Arsen, Antimon, Bismut / Vorkommen und Herstellung - Reduktion von Sulfid- bzw. Oxiderzen / Allgemeine und physikalische Eigenschaften / Chemisches Reaktionsverhalten - Oxide, Sulfide, Halogenide / Lernkontrolle / Gruppe - Selen, Tellur, Polonium / Vorkommen und Herstellung - Reduktion von Sulfid- bzw. Oxiderzen / Allgemeine und physikalische Eigenschaften / Chemisches Reaktionsverhalten - Oxide, Hydride, Halogenide / Verwendung - Photozellen, Legierungen, Pigmente, Antistatika // Nebengruppenmetalle - Metalle von hohem kommerziellen Interesse / Elektronenstruktur und Eigenschaften / Elektronenkonfiguration - Die zweitäußerste Schale wird mit Elektronen aufgefüllt / Komplexverbindungen - Liganden umgeben ein Zentralatom / Komplexverbindungen - Aufbau, Bindungstyp, -Elektronen-Regel / Komplexverbindungen - Ligandenfeldtheorie erklärt Magnetismus und Farbe / Vergleich von Nebengruppenmetallen mit Hauptgruppenmetallen / Gruppe - Scandiumgruppe (Sc, Y, La, Ac) / Vorkommen und Herstellung - Reduktion von Fluoriden mit Calcium / Physikalische Eigenschaften und chemisches Reaktionsverhalten / Anwendungen - Leichtlegierungen, Farbstofflaser, Zündsteine / Gruppe -Titangruppe (Ti, Zr, Hf, Rf) / Vorkommen und Herstellung - Reduktion von Chloriden mit Magnesium / Physikalische Eigenschaften und chemisches Reaktionsverhalten / Anwendungen - Implantate, Lambdasonde, Kernbrennstäbe / Gruppe - Vanadiumgruppe (V, Nb, Ta, D b ) / Vorkommen und Herstellung - Reduktion von Fluoriden / Physikalische Eigenschaften und chemisches Reaktionsverhalten / Anwendungen - Stahl, Supraleiter, Kondensatoren / Gruppe -Chrom gruppe (Cr, Mo, W#Sg) / Vorkommen und Herstellung - Reduktion von Oxiden mit Aluminium oder Wasserstoff / Physikalische Eigenschaften und chemisches Reaktionsverhalten / Anwendungen - Sanitärarmaturen, Schmiermittel, Glühfaden / Gruppe - Mangangruppe (Mn, Tc, Re, Bh) / Vorkommen und Herstellung / Physikalische Eigenschaften und chemisches Reaktionsverhalten / Anwendungen - Stahlhärtung, Radiomedizin, Katalysatoren / Gruppe - Eisengruppe (Fe, Ru, Os, Hs) / Vorkommen und Herstellung - Hochofenprozess / Physikalische Eigenschaften und chemisches Reaktionsverhalten / Anwendungen - Stahl, Katalysatoren, Herzklappen / Gruppe - Cobaltgruppe (Co, Rh, Ir, M t) / Vorkommen und Herstellung / Physikalische Eigenschaften und chemisches Reaktionsverhalten / Anwendungen - Salpetersäureherstellung, Glasfärberei, Zündkerzen / Gruppe - Nickelgruppe (Ni, Pd, Pt, Vs) / Vorkommen und Herstellung / Physikalische Eigenschaften und chemisches Reaktionsverhalten / Anwendungen - Münzen, Dreiwegekatalysator, Krebstherapie / Gruppe - Kupfergruppe (Cu, Ag, Au, Rg) / Vorkommen und Herstellung / Physikalische Eigenschaften und chemisches Reaktionsverhalten / Anwendungen - Stromleitung, Tafelsilber, Schmuck / Gruppe - Zinkgruppe (Zn, Cd, Hg, Cn) / Vorkommen und Herstellung / Physikalische Eigenschaften und chemisches Reaktionsverhalten / Anwendung - Dachabdeckungen, Lagerbüchsen, Energiesparlampen // Lanthanoide und Actinoide - Metalle mit außergewöhnlichen Eigenschaften / Atombau - die drittäußerste Schale wird mit Elektronen aufgefüllt / Vorkommen, Gewinnung, Marktsituation / Physikalische Eigenschaften und chemisches Reaktionsverhalten / Anwendungen - Windkraftwerke, Elektromobilität, Kommunikationstechnik, Kernenergie //III Organische Chemie// Kohlenwasserstoffe - Grundbausteine der organischen Chemie / Alkane - Kohlenwasserstoffe, die ausschließlich Kohlenstoff-Kohlenstoff-Einfachbindungen aufweisen / Alkene - Kohlenwasserstoffe mit mindestens einer Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung / Alkine - Kohlenwasserstoffe mit mindestens einer Kohlenstoff-Kohlenstoff-Dreifachbindung / Cyclische Kohlenwasserstoffe - Polygone aus Kohlenstoffatomen / Aromatische Kohlenwasserstoffe - Benzolring als Grundeinheit / Erdöl - fossiler Brennstoff und Rohstoffbasis für die chemische Industrie / Erdöl - vor über Millionen Jahren aus Biomasse entstanden / Exploration - rotierender Bohrmeißel frisst sich tief in die Erde / Peakoil - gehört easyoil der Vergangenheit an? / Rohöl - ein Gemisch aus Hunderten Kohlenwasserstoffen / Raffinerie - Fraktionieren, Cracken, Umformen des KW-Gemisches / Clathrate - Hoffnung für ausreichend fossile Energie in der Zukunft? / Stereochemie - die räumliche Anordnung der Atome ist entscheidend // Organische Sauerstoffverbindungen - Sauerstoff erhöht die Molekülvielfalt / Alkanoie (Alkohole) und Phenole / Alkanale (Aldehyde) / Alkanone (Ketone) / Carbonsäuren und Ester / Alkoxyalkane (Ether) / Organische Peroxide // Organische Stickstoffverbindungen - Stickstoff steigert die Reaktivität / Amine - Derivate des Ammoniaks / Carbonsäureamide - formales Neutralisationsprodukt von Carbonsäure und Amin / Nitrile - Derivate der Blausäure / Isocyanate - hoch reaktive Verbindungen für die Kunststoffindustrie / Azo-, Diazo- und Diazoniumverbindungen - funktionelle Gruppen mit zwei N-Atomen / Nitroverbindungen - je mehr Nitrogruppen, desto explosiver // Organische Schwefelverbindungen - Schwefel sorgt für Geruch / Sulfonsäuren - Substanzen mit tensidischen Eigenschaften // Biomoleküle - Chemie und Leben sind eng miteinander verknüpft / Aminosäuren - Bausteine von Proteinen / Proteine - unendliche Variationsmöglichkeiten als Voraussetzung für Leben / Kohlenhydrate - primäre Energiequelle des menschlichen Organismus / Lipide - Energiespeicher des menschlichen Körpers / Vitamine - essenziell für Vitalität und Gesundheit / Enzyme - Stoffwechselreaktionen bei milden Bedingungen / DNA - Doppelhelix als Träger des Erbguts / Genom, Chromosom, DNA, Gene / Photosynthese und Zellatmung - Verlinkung von anorganischer und belebter Natur // Polymere - viele Monomermoleküle verbinden sich zu einem Makromolekül / Kunststoffe - historischer Streifzug von Kautschuk über Bakelit zu Teflon / Kommerzielle Bedeutung - Mio. Tonnen Kunststoff werden jährlich produziert // Polymerisation - Mechanismen, Verfahren, Produkte / Polymerisation - Monomere bilden Makromoleküle / Kunststoffe - Herstellung, Eigenschaften, Verwendung / Großtechnische Polymerisationsverfahren // Kunststoffe - Additive verbessern Verarbeitungs- und Gebrauchseigenschaften / Additive - aus Polymeren werden gebrauchsfertige Kunststoffe / Kunststoffverarbeitung - aus Granulat und Pulver werden Kunststoffformteile / Polymere - Übersicht wichtiger physikalischer Kennzahlen //Lösungen ausgewählter Übungsaufgaben