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Thema

Naturwissenschaften

Thema

Chemie

Inhaltsverzeichnis

Einleitung: Was ist Chemie?
Chemie ist ein Teil der Naturwissenschaft
Wissenschaftliche Überlegungen benötigen Modelle
Ist die wissenschaftliche Methode ein Mythos
Chemische Technologie berührt unser aller Leben
1 Atome und Moleküle
1-1 Was ist Materie?
1-2 Mischungen und reine Stoffe
1-3 Verbindungen und Elemente
Elementare Atomtheorie
1-4 Chemische Zusammensetzung
Methoden zur Bestimmung der chemischen Zusammensetzung
Erhaltung der Masse
Konstante Zusammensetzung
1-5 Daltons Atomtheorie
1-6 Aufbau der Moleküle
1-7 Modelle
Molekülmodelle
Die Verwendung von Molekülmodellen zur Voraussage
Valenz
1-8 Atommassen und Molekülmassen
Relative Molekülmassen
Einfachste Formeln und Molekülformeln
1-9 Zusammenfassung
1-10 Nachwort: Die Bedeutung der Molekülstruktur
2 Gase und die Avogadrosche Hypothese
2-1 Die Eigenschaften von Gasen
Masse und Volumen
Druck
Kompressibilität
Temperatur
Diffusion
2-2 Die quantitativen Beziehungen zwischen Volumen, Temperatur und Druck
Das Boylesche Gesetz
Volumen und Temperatur
Das zusammengefaßte Gasgesetz
2-3 Volumenänderungen bei Gasreaktionen
2-4 Ein Modell für gasförmige Materie
Die Avogadrosche Hypothese
Das Mol
Die molekularkinetische Theorie
2-5 Partialdrücke
2-6 Reale Gase
2-7 Zusammenfassung
2-8 Nachwort: Die Anwendung der Gasgesetze
3 Die Periodizität chemischer Eigenschaften
3-1 Die einfachen Hydride
3-2 Die Zusammensetzung von Fluoriden
3-3 Klassifizierung der Elemente
3-4 Einige Familien der Elemente
Die Alkalimetalle
Die Erdalkalimetalle
Gruppe III
Gruppe IV
Gruppe V
Gruppe VI
Gruppe VII: Die Halogene
3-5 Valenz
3-6 Bindungen zwischen Atomen desselben Elements
3-7 Übergangsmetalle
3-8 Das Periodensystem
3-9 Zusammenfassung
3-10 Nachwort: Das Periodensystem-Gesetz, Theorie oder Philosophie?
4 Die Bestandteile der Materie
4-1 Atomtheorie
4-2 Faradays Elektrolyseexperimente
4-3 Kathodenstrahlröhren
4-4 Weitere hochenergetische Strahlungen
Radioaktivität
4-5 Charakteristische Einheiten der Strahlung
4-6 Photonen, die Elementarteilchen des Lichts
4-7 Das Rutherfordsche Atommodell
4-8 Die Zusammensetzung der Atomkerne
4-9 Isotope
4-10 Die Wechselwirkung von Licht mit Materie
4-11 Emissionsspektren
4-12 Zusammenfassung
4-13 Nachwort: Gesunder und ungesunder Menschenverstand
5 Die Elektronenstruktur der Atome
5-1 Quantentheorie der Atome
5-2 Moderne Quantentheorie
5-3 Die Quantenzahlen
Die Hauptquantenzahl, n
Die Bahndrehimpulsquantenzah, I
Die magnetische Quantenzahl, m
Die Spinquantenzahl, s
Die Anwendung der Quantenzahlen
5-4 Elektronenstrukturen von Atomen
5-5 Die schwereren Elemente
5-6 Zusammenfassung
5-7 Nachwort: Analytische und synthetische Wissenschaft
6 Bindungen in Molekülen
6-1 Wasserstoff und Helium
6-2 Fluor und Neon
6-3 Die Hydride und Fluoride
6-4 Bortrihydrid
6-5 Bortrifluorid
6-6 Ionenbindungen
6-7 Elektronegativität
6-8 Das HF-Molekül : Eine kovalente Bindung mit Ionencharakter
6-9 Dipolmomente
6-10 Bindungen zwischen Atomen desselben Elements
6-11 Weitere Übungen im Aufstellen von Lewis-Diagrammen
6-12 Formale Ladungen
6-13 Moleküle mit Doppel- und Dreifachbindungen
6-14 Bindungen mit schwereren Elementen
6-15 Resonanz
6-16 Zusammenfassung
6-17 Nachwort: Modelle und Wirklichkeit
7 Molekülgeometrie und Molekülorbitale
7-1 Elektronenabstoßung und Molekülgeometrie
7-2 Orbitale in Molekülen
7-3 Orbitale des Wasserstoffmoleküls
7-4 Energien der Wasserstoffmolekülorbitale
7-5 Warum gibt es kein He2?
7-6 Fluor und Fluorwasserstoff
7-7 Einfachbindungen in vielatomigen Molekülen
7-8 Atomare Hybridorbitale
7-9 Andere Hybridorbitale
7-10 Bortrifluorid (BF3) und Phosphorpentachlorid (PCl5)
7-11 Fluoride der schwereren Elemente
7-12 Moleküle, die Doppel- und Dreifachbindungen enthalten
7-13 Das Sauerstoffmolekül, O2
7-14 Ungesättigte Kohlenstoffverbindungen
7-15 Zusammenfassung
7-16 Nachwort : Wie wenig können wir an einem klaren Tag sehen?
8 Flüssigkeiten und Festkörper
8-1 Phasenumwandlungen
8-2 Phasendiagramme
8-3 Das Dampf-Flüssig-Gleichgewicht
8-4 Das Fest-Flüssig-Gleichgewicht
8-5 Volumenänderungen bei Phasenumwandlungen
8-6 Umwandlungswärmen
8-7 Der Aufbau der Festkörper
Molekulare Festkörper
Dipolanziehung
Wasserstoff(brücken)bindungen
Van der Waals-Kräfte
8-8 Umwandlungswärmen und Umwandlungstemperaturen
8-9 Ionische Festkörper
8-10 Kovalente Festkörper
Intermediäre Typen
8-11 Metalle
8-12 Die Struktur von Flüssigkeiten
8-13 Zusammenfassung
8-14 Nachwort: Eiszeiten und Sintfluten
9 Lösungen
9-1 Homogene und heterogene Mischungen
9-2 Definitionen einiger nützlicher Begriffe
Molarität
Formalität
9-3 Chemische Berechnungen von Lösungen
Titrationen
9-4 Löslichkeit und Gleichgewicht
Gleichgewicht in gesättigten Lösungen
Lösungswärmen
9-5 Beziehungen zwischen Struktur und Löslichkeit
Ionenverbindungen in polaren Lösungsmitteln
Ionenverbindungen in nichtpolaren Lösungsmitteln
Nichtpolare Verbindungen in Lösung
Einige allgemeingültige Löslichkeitsbeziehungen
9-6 Zusammenfassung
9-7 Nachwort: Modelle für flüssige Lösungen - Ein Flußpferd in einem Sumpf oder ein Kolibri im Flug?
10 Chemisches Gleichgewicht
10-1 Dynamisches chemisches Gleichgewicht
Inerte Mischungen
10-2 Gleichgewichtskonstanten
Die Dissoziation des Iods
Wie man Gleichungen für die Gleichgewichtskonstanten von Reaktionen aufstellt
Die Multiplikation von Ausdrücken für die Gleichgewichtskonstanten
10-3 Das Le Chateliersche Prinzip
Volumenänderungen
10-4 Änderungen der Gleichgewichtskonstanten
Wärmeinhalt und Standardzustände
Temperaturabhängigkeit der Gleichgewichtskonstanten
Der Energieerhaltungssatz
10-5 Warum sind Reaktionen reversibel?
Entropie
Freie Enthalpie
10-6 Gleichgewichtskonstanten und Änderungen der freien Enthalpie
10-7 Zusammenfassung
10-8 Nachwort: Phasengleichgewichte und Wachstumshormone
11 Chemische Reaktionen
11-1 Chemische Gleichungen, die Grundlage für eine Klassifizierung
11-2 Substitutionsreaktionen
Reaktionen, an denen Ionen beteiligt sind
Säure-Base-Reaktionen; Protonentransfer
11-3 Additionsreaktionen
11-4 Eliminationsreaktionen
11-5 Isomerisationsreaktionen
11-6 Oxidations-Reduktionsreaktionen
Oxidationszahlen
Das Aufstellen von Redoxgleichungen
11-7 Zusammenfassung
11-8 Nachwort: Chemische Steuerung?
12 Protonensäuren und-basen
12-1 Konjugierte Säuren und Basen
12-2 Starke und schwache Säuren
12-3 Basen
12-4 Die pH-Skala
12-5 Puffer
12-6 Hydrolyse
12-7 Nichtwäßrige Lösungsmittel
12-8 Thermodynamik von Säure-Base-Reaktionen
12-9 Struktur und Acidität
12-10 Zusammenfassung
12-11 Nachwort: pH und gelbe Blätter
13 Raten und Mechanismen von chemischen Reaktionen
13-1 Schnelle und langsame Reaktionen
13-2 Die Kinetik chemischer Reaktionen
Terminologie
Reaktionen in der Gasphase
Reaktionen in nichthomogenen Mischungen
13-3 Reaktionsmechanismen
Der Zusammenhang zwischen Kinetik und Mechanismus
13-4 Theorie der elementaren Reaktionsraten
Unimolekulare Reaktionen
Bimolekulare Reaktionen
13-5 Katalyse
Eine Analogie
13-6 Der Zusammenhang zwischen Struktur und Reaktivität
Unterschiedliche Raten für Reaktionen mit demselben Mechanismus
Unterschiedliche Mechanismen für ähnliche Reaktionen
13-7 Reaktionsraten und chemisches Gleichgewicht
13-8 Zusammenfassung
13-9 Nachwort: Ein Problem der chemischen Dynamik
14 Strukturen und Reaktionen von Verbindungen des Kohlenstoffs und Siliciums
14-1 Klassen von Verbindungen
Kohlenwasserstoffe
Kohlenwasserstoffderivate
14-2 Nomenklatur
14-3 Reaktionen gesättigter Kohlenwasserstoffe
14-4 Reaktionen ungesättigter Kohlenwasserstoffe
14-5 Liganden-Substitutionsreaktionen
14-6 Addition und Substitution an Carbonylgruppen
14-7 Amide
14-8 Siliciumverbindungen
14-9 Zusammenfassung
14-10 Nachwort: Chemie und der Drogenmißbrauch
Anhang 1 Eine Auswahl von Gleichungen, die wichtige physikalische und chemische Zusammenhänge ausdrücken
Anhang 2 Nützliche physikalische Konstanten und Umwandlungsfaktoren
Anhang 3 Mathematische Hilfsmittel
Anhang 4 Logarithmentafel
Anhang 5 Sammlung der neuen Begriffe
Anhang 6 Molalität, Massenprozent, Molenbruch und Normalität
Anhang 7 Lösungen ausgewählter Aufgaben
Sachregister