Inhaltsverzeichnis

VII
Inhaltsverzeichnis
I Allgemeine und Anorganische Chemie
1 Chemie in Technik und Umwelt
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
Von der Alchemie ins 21. Jahrhundert ……… 2
Chemie im Rohstoffwandel ............................. 3
Der Stoffbegriff .......………………………… 4
Chemische und physikalische Vorgänge …… 5
Aggregatzustände und Eigenschaften
6
der Materie (Stoffe) .........................................
1.6 Gemische (Mischungen) …..……....……...… 6
1.7 Trennung von Stoffgemischen …...........…….. 8
1.8 Analyse und Synthese:
So funktioniert Chemie! .................................. 10
1.9 Chemische Experimente die begeistern!
12
1.10 Aufgaben mit Lösungen …………...……....... 13
2 Aufbau der Materie
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
Vorstellungen vom Atom ………...…..…....
Aufbau der Atome aus Elementarteilchen
Der Atomkern …………….….…………….
Einblick in die Welt der Quanten ………….
Optische Linienspektren der Elemente….….
Das Bohr’sche Atommodell ………..……...
Das wellenmechanische Atommodell
(Orbitalmodell) .……………………………
2.8 Elektronenkonfiguration ………………..…
2.9 Aufgaben mit Lösungen .…………..………
15
16
17
19
20
21
24
29
30
3 Periodensystem der Elemente (PSE)
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
3.7
Der Elementbegriff ………………..…….… 31
Elementnamen und –symbole ……..…….… 32
Vorkommen der Elemente ………...…….… 32
Aufbau des Periodensystems ……………… 34
Elektronenkonfiguration der Elemente ……. 35
Periodische Eigenschaften ……….……...… 38
Aufgaben mit Lösungen ………….………..… 42
4 Kernchemie und Kernenergie
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
4.7
4.8
Elementarteilchen ……………...……...…….
Natürliche und künstliche Radioaktivität
Isotope und Massendefekt ….………..………
Stabilität der Nuklide ……..….……...………
Natürliche Zerfallsreihen …………......……..
Radioaktives Zerfallsgesetz ………......……..
Radioaktive Altersbestimmung ..…………….
Dosimetrie und Strahlenschutz ……......…….
44
46
48
49
50
50
52
53
4.9 Ionisierende Strahlung und
Röntgenspektroskopie …………..………...
4.10 Kernreaktionen ………………...………….
4.11 Teilchenbeschleuniger ………………...…..
4.12 Kernspaltung und Kernenergie ……...…….
4.13 Kernfusion …………………………...……
4.14 Aufgaben mit Lösungen …………...……...
56
59
61
61
65
67
5 Chemische Bindung und Struktur
69
5.1
5.2
5.3
5.4
5.5
5.6
5.7
5.8
5.9
5.10
5.11
5.12
Ionenbindung ………………………......…... 70
Atombindung …………………………...….. 76
Die metallische Bindung ………………...…. 81
Koordinationsverbindungen …………......… 85
Zwischenmolekulare Kräfte
(Nebenvalenzbindungen) …………...……… 91
Kristallstruktur und Molekülsymmetrie….… 94
Reale Kristalle, Gefüge und
Materialkenngrößen …………………..……. 98
Legierungen ………………………...……… 101
Technische Keramik ……………...…...…… 108
Verbundwerkstoffe …………...……………. 108
Chemische Experimente die begeistern! …... 109
Aufgaben mit Lösungen ……..…………….. 110
6 Chemische Reaktionen und Thermochemie
6.1 Vom Atom zur chemischen Formel ………... 115
6.2 Chemische Mengenbegriffe ……............….. 118
6.3 Volumenverhältnisse bei chemischen Reaktionen ……………….……..……………...... 120
6.4 So gelingen stöchiometrische Berechnungen 122
6.5 Energieänderungen bei chemischen
Reaktionen ……………………………..…... 124
6.6 Chemisches Gleichgewicht: Nichts Stabiles! 129
6.7 Katalyse: Wie man Reaktionen Beine macht! 132
6.8 Chemische Experimente die begeistern! …... 135
6.9 Aufgaben mit Lösungen ……………......….. 136
7 Säuren, Basen, Luftschadstoffe
7.1
7.2
7.3
7.4
Wie wirken Säuren und Basen? ………..…..
Benennung anorganischer Säuren
und Salze leicht gemacht! ………….…..…..
Säuren in Technik, Umwelt und
Lebensmitteln …………...………...……….
Anorganische Basen ….…………...……..
141
143
145
152
VIII
7.5
7.6
7.7
7.8
7.9
7.10
7.11
7.12
7.13
Wie misst man die Stärke von Säuren und
Basen? ……………………...………….….
Acidität, Basizität und pH-Rechnung ….…
Neutralisation, Hydrolyse, Titrationskurven
Indikatoren und pH-Puffer ……………..…
Konzentrationsmaße ……………..………...
Verdünnen von Säuren und Basen ………...
Titrationsformel und Maßanalyse ……….…
Chemische Experimente die begeistern!
Aufgaben mit Lösungen ……………….….
154
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165
165
168
169
Löslichkeit und Löslichkeitsprodukt ............
Wann muss man mit Aktivitäten rechnen?
Fällungen und Gravimetrie ...………..…….
Fremdioneneinfluss auf die Fällung
von Niederschlägen ……………..…………
8.5 Wasser und Abwasser ...…………..……….
8.6 Aufgaben mit Lösungen ……………………
8.7 Chemische Experimente die begeistern!
171
173
175
175
177
183
184
9 Elektrochemie
9.1
9.2
9.3
9.4
9.5
9.6
9.7
9.8
9.9
9.10
Oxidation, Reduktion, Redoxsysteme ……...
Ohne Grenzflächen keine Elektrochemie
Normalpotential und Spannungsreihe ……..
Galvanische Elemente und Korrosion ……..
Batterien und Akkumulatoren …………..…
Brennstoffzellen …………………..……….
Elektrolyse und Galvanotechnik ……..……
Elektrodenvorgänge ………………..……...
Elektroanalytik …………………….……...
Redoxkatalyse und biologische Energiewandlung …………………………………...
9.11 Chemische Experimente die begeistern!
9.11 Aufgaben mit Lösungen …………..……….
11.1
11.2
11.3
11.4
11.5
11.6
11.7
11.8
Funktionelle Gruppen und Nomenklatur …
Halogenkohlenwasserstoffe …………..…..
Alkohole, Phenole und Ether ……………..
Aldehyde und Ketone ……..……………...
Carbonsäuren und ihre Derivate ……..…...
Organische Stickstoffverbindungen ……...
Chemische Experimente die begeistern …..
Aufgaben mit Lösungen …………..….…...
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203
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212
12.1
12.2
12.3
12.4
12.5
12.6
12.7
12.8
Thermoplaste, Duroplaste und Elastomere
Synthetische Kunststoffe …………………
Biopolymere und Naturstoffderivate ……...
Polymerisationsverfahren und
Copolymerisation …………………………
Polymerstruktur und chemischphysikalische Eigenschaften ………………
Kunststoffadditive ………………………...
Chemische Experimente die begeistern! …
Aufgaben mit Lösungen ………………….
13.1 Atomökonomie und umweltverträgliche
Chemikalien ………………………………..
13.2 Heterogene Katalysatoren und grüne
Chemie ……………………………………
13.3 Homogene Katalysatoren und
asymmetrische Synthese …………………...
13.4 Biokonversion: Enzymatische Katalyse ……
13.5 Erneuerbare Energien und Rohstoffe ………
13.6 Alternative Lösungsmittel und
Energiequellen …………………………….
13.7 Aufgaben mit Lösungen ……………………
III Anorganische Stoffchemie
Gefahrstoffe und Arbeitsschutz
10 Kohlenwasserstoffe
14 Chemie der Elemente
217
219
220
225
226
248
250
256
257
257
259
260
262
13 Nachhaltige Chemie
II Organische Chemie
10.1 Alkane und die Vielfalt des Kohlenstoffs …
10.2 Ungesättigte Kohlenwasserstoffe
und Aromaten ..............................................
10.3 Reaktionen der Kohlenwasserstoffe ...........
10.4 Aufgaben mit Lösungen …………..……...
10.5 Chemische Experimente die begeistern …...
227
228
230
233
236
240
245
246
12 Polymerchemie
8 Lösungen, Fällungen, Wasserchemie
8.1
8.2
8.3
8.4
11 Stoffklassen und technische Anwendungen
263
264
266
270
271
275
276
14.1 Hauptgruppenelemente …………..……….. 278
14.2 Nebengruppenelemente (Übergangsmetalle) 295
14.3 Aufgaben mit Lösungen ………..…………. 309
15 Chemikalien am Arbeitsplatz
15.1 Umgang mit Gefahrstoffen ………..………
15.2 Gefahrensymbole, Gefahrstofftransport,
Chemikalienlager ……………...…………...
15.3 Arbeitsschutzkennzahlen
und Innenraumbelastungen ………………...
15.4 Aufgaben mit Lösungen ………..………….
310
311
315
318
Stichwortverzeichnis …………………………… 319