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Physical Sciences

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Inhaltsverzeichnis

Teil I Die Anfänge der Chemie: Die Atomvorstellung
1 Atome, Moleküle und Ionen
1-1 Atome, Moleküle und Ionen
1-2 Der Elementbegriff
1-3 Verbindungen, Verbrennung und die Erhaltung der Masse
1-4 Besitzt eine Verbindung eine feste Zusammensetzung?
1-5 John Dalton und die Atomtheorie
1-6 Gleiche Zahlen in gleichen Volumen: Gay-Lussac und Avogadro
1-7 Cannizzaro und eine rationale Methode zur Berechnung von relativen Atommassen
1-8 Relative Atommassen für die schweren Elemente: Dulong und Petit
1-9 Valenzen und empirische Formeln
1-10 Zusammenfassung
2 Die Gasgesetze und die Atomtheorie
2-1 Das Avogadrosche Gesetz
2-2 Der Druck eines Gases
2-3 Das Boylesche Gesetz über die Verknüpfung von Druck und Volumen
2-4 Das Charlessche Gesetz über die Verknüpfung von Volumen und Temperatur
2-5 Die Zusammenfassung zum idealen Gasgesetz
2-6 Molekularkinetische Theorie der Gase
2-7 Voraussagen der molekularkinetischen Theorie
2-8 Reale Gase weichen vom idealen Gasgesetz ab
2-9 Zusammenfassung
Teil II Klassische Vorstellungen von Struktur und Bindung
3 Materie mit elektrischer Ladung
3-1 Elektrolyse
3-2 Die Arrheniussche Theorie der Ionisation
3-3 Elektrische Indizien für Ionen
3-4 Chemische Indizien für die Ionisation
3-5 Physikalische Indizien für Ionen
3-6 Ionen in der Gasphase
3-7 Ionen in Festkörpern
3-8 Zusammenfassung
4 Die Erhaltung von Masse und Energie: Stöchiometrie
4-1 Atommassen, Molekülmassen und Mole
4-2 Chemische Analysen: Prozentuale Zusammensetzung und empirische Formeln
4-3 Chemische Gleichungen
4-4 Die Berechnung von Reaktionsausbeuten
4-5 Lösungen als chemische Reagenzien
4-6 Reaktionswärmen: Erhaltung der Energie
4-7 Erhaltungsprinzipien
4-8 Zusammenfassung
5 Wird es reagieren? Eine Einführung in das chemische Gleichgewicht
5-1 Spontane Reaktionen
5-2 Gleichgewicht und die Gleichgewichtskonstante
5-3 Die Anwendung von Gleichgewichtskonstanten
5-4 Einheiten und Gleichgewichtskonstanten
5-5 Gleichgewichte zwischen Gasen und Flüssigkeiten oder Festkörper
5-6 Faktoren, die das Gleichgewicht beeinflussen: Das Le Chateliersche Prinzip
5-7 Gleichgewichte in wäßrigen Lösungen: Säuren und Basen
5-8 Lösungen von starken Säuren und Basen: Neutralisation und Titration
5-9 Schwache Säuren und Basen
5-10 Schwache Säuren und ihre Salze
5-11 Salze von schwachen Säuren und starken Basen: Hydrolyse
5-12 Gleichgewichte mit wenig löslichen Salzen
5-13 Zusammenfassung
6 Klassifizierung der Elemente und periodische Eigenschaften
6-1 Frühe Klassifizierungsschemen
6-2 Die Basis für die periodische Klassifizierung
6-3 Das moderne Periodensystem
6-4 Trends bei den physikalischen Eigenschaften
6-5 Trends bei den chemischen Eigenschaften
6-6 Zusammenfassung
7 Oxidation, Koordination und Kovalenz
7-1 Typen der chemischen Bindung
7-2 Oxidationszahlen
7-3 Reduktions-Oxidations(Redox)reaktionen
7-4 Das Aufstellen von Reduktions-Oxidationsgleichungen
7-5 Redoxtitrationen
7-6 Kovalenz
7-7 Koordinationszahlen
7-8 Zusammenfassung
Teil III Die Quantenrevolution
8 Quantentheorie und Aufbau der Atome
8-1 Rutherford und der Atomkern
8-2 Die Quantisierung der Energie
8-3 Bohrs Theorie des Wasserstoffatoms
8-4 Lichtteilchen und Materiewellen
8-5 Die Unschärferelation
8-6 Wellengleichungen
8-7 Das Wasserstoffatom
8-8 Atome mit mehreren Elektronen
8-9 Zusammenfassung
9 Elektronenstruktur, chemische Eigenschaften und Reaktionen
9-1 Der Aufbau von Mehrelektronenatomen
9-2 Atomeigenschaften
9-3 Chemische Eigenschaften: Die s-Orbital-Metalle
9-4 Das Auffüllen der d-Orbitale: Die Übergangsmetalle
9-5 Das Auffüllen der f-Orbitale: Lanthanoide und Actinoide
9-6 Die p-Orbital- oder Hauptgruppenelemente
9-7 Anorganische Reaktionen
9-8 Reduktions-Oxidations-Reaktionen
9-9 Säure-Base-Reaktionen
9-10 Ionenreaktionen
9-11 Zusammenfassung
10 Lewis-Diagramme und die VSEPR-Methode
10-1 Lewis-Diagramme
10-2 Die Acidität von Sauerstoffsäuren
10-3 Die VSEPR-Methode und die Molekülgeometrie
10-4 Zusammenfassung
11 Zweiatomige Moleküle
11-1 Molekülorbitale
11-2 Zweiatomige Moleküle aus derselben Atomart
11-3 Zweiatomige Moleküle mit verschiedenen Atomen
11-4 Zusammenfassung
12 Mehratomige Moleküle
12-1 Moleküle mit mehr als zwei Atomen
12-2 Wasserstoffbrückenbindungen
12-3 Moleküle mit einsamen Elektronenpaaren
12-4 Einfach- und Mehrfachbindungen in Kohlenstoffverbindungen
12-5 Das Benzolmolekül: Delokalisierte Orbitale
12-6 Polare und unpolare mehratomige Moleküle
12-7 Molekülspektroskopie
12-8 Zusammenfassung
13 Koordinationsverbindungen
13-1 Eigenschaften der Übergangsmetallkomplexe
13-2 Nomenklatur der Koordinationsverbindungen
13-3 Theorie der Bindung in Koordinationskomplexen: Oktaedrische Koordination
13-4 Tetraedrische und quadratisch planare Koordination
13-5 Gleichgewichte, an denen Komplexionen beteiligt sind
13-6 Koordinationskomplexe und lebende Systeme
13-7 Zusammenfassung
14 Die Bindung in Festkörpern und Flüssigkeiten
14-1 Bindungskräfte in Festkörpern
14-2 Molekulare Festkörper und die van der Waals-Bindung
14-3 Metalle, Isolatoren und Halbleiter
14-4 Ionen und Dipole in Festkörpern und Flüssigkeiten
14-5 Das Gerüst des Planeten Erde: Die Silicatmineralien
14-6 Zusammenfassung
15 Die besondere Rolle des Kohlenstoffs
15-1 Die besonderen Talente des Kohlenstoffs
15-2 Die Chemie der Nachbarelemente des Kohlenstoffs
15-3 Gesättigte Kohlenwasserstoffe oder Alkane
15-4 Kohlenwasserstoffderivate: Funktionelle Gruppen
15-5 Ungesättigte Kohlenwasserstoffe
15-6 Aromatische Verbindungen
15-7 Aromatische Verbindungen und die Absorption von Licht
15-8 Kohlenhydrate
15-9 Energie und Metabolismus in lebenden Systemen
15-10 Enzyme und Proteine
15-11 Zusammenfassung
16 Kernchemie
16-1 Der Atomkern
16-2 Der Kernzerfall
16-3 Stabilitätsreihen
16-4 Kernreaktionen
16-5 Anwendungen der Kernchemie und der Isotope
16-6 Zusammenfassung
Teil IV Chemische Dynamik
17 Energie und Entropie in chemischen Systemen
17-1 Arbeit, Wärme und Kaloricum
17-2 Der erste Hauptsatz der Thermodynamik
17-3 Der erste Hauptsatz und chemische Reaktionen
17-4 Bindungsenergien
17-5 Spontaneität, Reversibilität und Gleichgewicht
17-6 Wärme, Energie und Molekularbewegung
17-7 Entropie und Unordnung
17-8 Freie Enthalpie und Spontaneität bei chemischen Reaktionen
17-9 Freie Enthalpie und Konzentration
17-10 Zusammenfassung
18 Freie Enthalpie und chemisches Gleichgewicht
18-1 Die Eigenschaften des Gleichgewichts
18-2 Reaktionen mit Gasen
18-3 Das Le Chateliersche Prinzip
18-4 Die Anatomie einer Reaktion
18-5 Gleichgewichte bei Vorliegen von kondensierten Phasen
18-6 Reine kondensierte Phasen
18-7 Lösungen und das Raoultsche Gesetz
18-8 Kolligative Eigenschaften
18-9 Zusammenfassung
19 Reduktions-Oxidations-Gleichgewichte und Elektrochemie
19-1 Die Nutzbarmachung spontaner Reaktionen
19-2 Elektrochemische Zellen
19-3 Zellen-EMK und freie Enthalpie
19-4 Halbreaktionen und Reduktionspotentiale
19-5 Die Auswirkung der Konzentration auf die Zellenspannung: Die Nernstsche Gleichung
19-6 Löslichkeitsgleichgewichte und Potentiale
19-7 Redoxchemie auf Abwegen: Korrosion
19-8 Zusammenfassung
20 Reaktionsraten und Mechanismen chemischer Reaktionen
20-1 Experimentelle Geschwindigkeitsgesetze
20-2 Chemische Kinetik erster Ordnung
20-3 Geschwindigkeitsgesetze höherer Ordnung
20-4 Reaktionsmechanismen: Zusammenstöße und Molekularität
20-5 Geschwindigkeitsbestimmende Schritte mit vorangehenden Gleichgewichtsschritten
20-6 Die Stoßtheorie der bimolekularen Gasphasenreaktionen
20-7 Aktivierungsenergiebarrieren
20-8 Katalyse
20-9 Die Theorie der absoluten Reaktionsraten (Übergangszustände)
20-10 Zusammenfassung
Anhang 1 Nützliche physikalische Konstanten und Umrechnungsfaktoren
Anhang 2 Molare Standardbildungsenthalpien, molare freie Standardbildungsenthalpien und molare Standardentropien nach dem dritten Hauptsatz bei 298K
Anhang 3 Eine exaktere Behandlung von Säure-Base-Gleichgewichten
Anhang 4 Signifikante Stellen und die wissenschaftliche oder Exponentialschreibweise von Zahlenwerten
Anhang 5 Physikalische Größen und Einheiten
Sachregister