Das "Taschenbuch der Chemie" gliedert sich in die Hauptteile Allgemeine Chemie, Anorganische Chemie und Organische Chemie. Der Inhalt reicht von den oberen Klassen der Gymnasien über die Fachhochschulen bis zum Grundlagenfach Chemie an Universitäten.
Der Teil "Allgemeine Chemie" vereint in sich die stoffliche und die atomare Betrachtungsebene chemischer Vorgänge. Auf dieser Grundlage werden Begriffe definiert, Gesetzmäßigkeiten und Zusammenhänge hergeleitet. Ihre Anwendung wird stets an Beispielen erläutert, wozu gut überschaubare Berechnungen gehören. Chemische Formelsprache und Nomenklatur werden im Bezug zueinander dargestellt. Zahlreiche Abbildungen dienen der Veranschaulichung, in Tabellen werden wichtige Daten bereitgestellt.
Im Teil "Anorganische Chemie" werden die Substanzen streng nach dem Periodensystem der Elemente behandelt, indem zuerst die Hauptgruppen und danach die Nebengruppen besprochen werden. Nach einer Übersicht folgen jeweils Ausführungen über die betreffenden Elemente und ihre Verbindungen. Neu aufgenommen wurden Informationen zu Kohlenstoff-Nanoröhren, einer seit Anfang der 90er Jahre intensiv erforschten Form des Kohlenstoffs, von der man sich technische Anwendungen verspricht.
Inhaltsverzeichnis:
Allgemeine Chemie
1 Chemische Grundbegriffe. 2
1.1 Stoffe. 2
1.2 Chemische Reaktionen. 3
1.3 Reine Stoffe und Stoffgemenge. 4
1.4 Elemente und Elementsubstanzen. 7
1.5 Elementsubstanzen und Verbindungen. 8
1.6 Chemische Symbole. 10
1.7 Chemische Formeln. 11
1.8 Chemische Gleichungen. 13
1.9 Lösungen. 18
1.9.1 Echte Lösungen. 19
1.9.2 Kolloide Lösungen. 19
2 Mengenverhältnisse bei chemischen Reaktionen. 21
2.1 Gesetz von der Erhaltung der Masse. 21
2.2 Relative Atommasse. 21
2.3 Relative Molekülmasse. 23
2.4 Gesetz der konstanten Proportionen. 25
2.5 Stoffmenge - Mol. 25
2.6 Molare Masse - stoffmengenbezogene Masse. 30
2.7 Äquivalent. 31
2.8 Volumenverhältnisse bei chemischen Reaktionen. 34
2.9 Molares Volumen der Gase. 35
2.10 Idealer Gaszustand. 38
2.11 Allgemeine Zustandsgieichung der Gase. 38
2.12 Stöchiometrische Berechnungen. 42
2.13 Löslichkeit. 44
2.14 Zusammensetzungsgrößen. 46
2.14.1 Stoffmengenanteil und Stoffmengenverhältnis. 48
2.14.2 Massenanteil und Massenverhältnis. 49
2.14.3 Massenkonzentration. 52
2.14.4 Stoffmengenkonzentration. 52
2.14.5 Äquivalentkonzentration. 55
2.14.6 Maßanalyse. 58
2.14.7 Volumenanteil - Volumenkonzentration - Volumenverhältnis. 61
3 Bau der Atome. 65
3.1 Historisches. 65
3.2 Atomkern und Elektronenhülle. 66
3.3 Aufbau der Atomkerne. 66
3.4 Elemente als Atomarten. 67
3.5 Nuklide - Isotope. 70
3.6 Aufbau der Elektronenhülle. 74
3.6.1 Energieniveaus der Elektronen im Atom. 74
3.6.2 Orbitalmodell des Atoms. 76
3.6.3 s-Orbitale - s-Elektronen. 79
3.6.4 p-Orbitale - p-Elektronen. 80
3.6.5 d-Orbitale und f-Orbitak. 83
3.6.6 Hauptenergieniveaus - Nebenenergieniveaus. 84
4 Periodensystem der Elemente. 88
4.1 Gesetz der Periodizität. 88
4.2 Aufbau des Periodensystems. 88
4.3 Periodensystem und Atombau. 94
4.4 Periodensystem und Wertigkeit. 96
4.5 Stellung der Elemente im Periodensystem und Eigenschaften der Elementsubstanzen. 97
4.5.1 Elektropositive und elektronegative Elemente. 97
4.5.2 Metalle und Nichtmetalle. 98
4.5.3 Basenbildner und Säurebildner. 99
4.6 Periodizität von Eigenschaften der Elemente. 101
4.6.1 Ionisierungsenergie. 101
4.6.2 Elektronenaffinität. 103
4.6.3 Elektronegativität. 105
4.6.4 Atomradien - Ionenradien. 106
5 Chemische Bindung. 109
5.1 Atombindung. 110
5.1.1 Atombindung und Eigenschaften der Stoffe. 110
5.1.1.1 Atombindungen in Feststoffen. 112
5.1.1.2 Atombindungen in Molekülsubstanzen. 112
5.1.2 Elektronenpaar-Abstoßungs-Modell. 114
5.1.3 Wellenmechanisches Modell der Atombindung. 118
5.1.3.1 Bindungsenergie. 118
5.1.3.2 s-s-?-Bindung. 120
5.1.3.3 p-p-?-Bindung. 121
5.1.3.4 s-p-?-Bindung. 122
5.1.3.5 p-p-?-Bindung. 123
5.1.3.6 Bindungen am Kohlenstoffatom. 127
5.1.4 Polarisierte Atombindungen - Dipolmoleküle. 132
5.1.5 Bindungen an freien Elektronenpaaren. 136
5.1.6 Zwischenmolekulare Kräfte. 137
5.1.7 Wasserstoffbrückenbindungen. 139
5.1.8 Paramagnetismus und Diamagnetismus. 141
5.2 Ionenbindung. 142
5.2.1 Entstehung von Ionen durch Elektronenübergang. 142
5.2.2 Struktur und Eigenschaften der Stoffe mit Ionenbindung. 146
5.3 Metallbindung und Bändermodell. 152
5.3.1 Metallbindung. 152
5.3.2 Bändermodell der Elektronen in Kristallen. 155
5.4 Bindungen in Komplexen. 157
5.4.1 Komplexbildung an Nichtmetall-Ionen. 158
5.4.2 Komplexbildung an Metall-Ionen. 160
5.5 Wertigkeitsbegriffe. 163
5.5.1 Stöchiometrische Wertigkeit. 163
5.5.2 Ionenwertigkeit. 164
5.5.3 Oxidationszahl. 165
5.5.3.1 Oxidationszahlen in Molekülen. 167
5.5.3.2 Oxidationszahlen in Komplex-Ionen. 167
5.5.3.3 Ermittlung der Oxidationszahlen. 168
5.5.4 Bindigkeit. 170
5.5.5 Formale Ladung. 170
5.5.6 Koordinationszahl. 171
6 Chemisches Gleichgewicht und Massenwirkungsgesetz. 173
6.1 Gleichgewichtsreaktionen. 173
6.2 Prinzip des kleinsten Zwanges. 176
6.2.1 Einfluss der Temperatur auf die Lage eines chemischen Gleichgewichts. 176
6.2.2 Einfluss des Drucks auf die Lage eines chemischen Gleichgewichts. 177
6.2.3 Einfluss der Zusammensetzung des Reaktionsgemischs auf die Lage eines chemischen Gleichgewichts. 178
6.3 Einflüsse auf die Geschwindigkeit von Gleichgewichtsreaktionen. 178
6.3.1 Einfluss der Temperatur. 179
6.3.2 Einfluss von Katalysatoren. 180
6.4 Massenwirkungsgesetz. 182
6.4.1 Gleichgewichtskonstante. 182
6.4.2 Kinetische Ableitung des Massenwirkungsgesetzes. 186
6.4.3 Grundbegriffe der chemischen Kinetik. 189
6.5 Anwendung des Massenwirkungsgesetzes. 191
6.5.1 Änderung der Zusammensetzung des Reaktionsgemischs. 192
6.5.2 Änderung der Partialdrücke. 193
7 Reaktionen der anorganischen Chemie. 197
7.1 Ordnungsprinzipien für chemische Reaktionen. 197
7.2 Oxidations-Reduktions-Reaktionen. 198
7.2.1 Oxidation und Reduktion in historischer Sicht. 198
7.2.2 Redoxreaktionen als Abgabe und Aufnahme von Elektronen. 199
7.3 Säure-Base-Reaktionen. 205
7.3.1 Säure-Base-Reaktionen in historischer Sicht. 205
7.3.2 Säure-Base-Reaktionen als Abgabe und Aufnahme von Protonen. 213
7.3.2.1 Protolyte - protolytische Systeme. 213
7.3.2.2 Autoprotolyse des Wassers - pH-Wert. 215
7.3.2.3 Stärke der Protolyte. 218
7.3.2.4 pKs-Werte. 222
7.3.2.5 Protolysegrad. 226
7.3.2.6 Berechnung des pH-Wertes von Protolytlösungen. 230
7.3.2.7 Neutralisationsanalyse. 233
7.3.2.8 Pufferlösungen. 239
7.3.2.9 Protolyse wässriger Salzlösungen. 242
7.3.2.10 Ionenaktivität. 243
7.4 Lösungs- und Fällungsreaktionen. 244
7.4.1 Abbau und Aufbau von Ionengittern. 244
7.4.2 Löslichkeitskonstante. 246
7.4.3 Gleichionige Zusätze. 249
7.5 Komplexreaktionen. 251
7.5.1 Bildung und Zerfall von Komplexverbindungen. 251
7.5.2 Komplexdissoziationskonstante. 255
8 Thermochemie. 260
8.1 Grundbegriffe der Thermodynamik. 260
8.2 Reaktionsenergie und Reaktionsenthalpie. 264
8.3 Molare Reaktionsgrößen. 267
8.3.1 Molare Reaktionsenthalpie. 267
8.3.2 Molare Reaktionsenergie und molare Reaktionsvolumenarbeit. 271
8.4 Molare Standardreaktionsgrößen. 275
8.4.1 Molare Standardbildungsenthalpie. 275
8.4.2 Molare Standardreaktionsenthalpie. 280
8.4.3 Molare Standardverbrennungsenthalpie. 282
8.5 Weitere thermodynamische Größen. 285
8.5.1 Molare Phasenumwandlungsenthalpien. 285
8.5.2 Molare Wärmekapazität. 286
8.5.3 Molare Mischungsenthalpien. 287
8.5.4 BORN-HABER'scher Kreisprozess. 290
8.6 Thermodynamische Ableitung des Massenwirkungsgesetzes. 292
8.6.1 Enthalpie und freie Enthalpie. 293
8.6.2 Molare freie Reaktionsenthalpie. 294
8.6.3 Molare freie Standardbildungsenthalpie. 296
8.6.4 Berechnung der molaren freien Reaktionsenthalpie. 297
8.6.5 Berechnung der Gleichgewichtskonstante. 302
8.7 Ergänzungen zur Thermodynamik. 304
8.7.1 Partielle molare Größen. 304
8.7.2 Chemisches Potenzial. 307
8.7.3 Entropie - Einführung. 309
8.7.4 Entropie - Anwendung. 315
9 Elektrochemie. 321
9.1 Historisches. 321
9.2 Elektrochemische Spannungsreihe der Metalle. 321
9.3 Galvanische Elemente - galvanische Zellen. 327
9.4 Standardelektrodenpotenziale. 331
9.5 Zellspannung. 334
9.6 Elektrische Arbeit. 336
9.7 NERNST'sche Gleichung. 339
9.7.1 NERNST'sche Gleichung für Elektrodenpotenziale. 339
9.7.2 NERNST'sche Gleichung für die Zellspannung. 341
9.7.3 NERNST'sche Gleichung für Redoxreaktionen. 345
9.8 Elektrolyse. 350
9.8.1 Elektrodenvorgänge. 350
9.8.2 Elektrolyse wässriger Lösungen. 351
9.8.3 Elektrolyse mit angreifbarer Anode. 354
9.9 Polarisation - Zersetzungsspannung - Überspannung. 357
9.10 FARADAY'sche Gesetze. 364
9.10.1 Erstes FARADAY'sches Gesetz.. 364
9.10.2 Zweites FARADAY'sches Gesetz. 365
9.10.3 FARADAY-Konstante. 367
9.11 Elektrochemische Stromquellen. 368
9.11.1 Primärzellen. 369
9.11.1.1 Zink-Braunstein-Zellen. 369
9.11.1.2 Zink-Silberoxid-Zelle. 370
9.11.1.3 Lithiumzellen. 371
9.11.2 Sekundärzellen - Akkumulatoren. 374
9.11.2.1 Bleiakkumulator. 375
9.11.2.2 Nickel-Cadmium-Akkumulator. 377
9.11.2.3 Nickel-Metallhydrid-Akkumulator. 380
9.11.2.4 Lithium-Ionen-Akkumulator. 382
9.11.2.5 Hochenergiebatterien. 385
9.11.3 Brennstoffzellen. 387
9.12 Elektrochemische Korrosion. 395
Anorganische Chemie
10 Wasserstoff. 400
10.1 Allgemeines. 400
10.2 Elementarer Wasserstoff. 400
10.3 Hydride. 402
10.4 Wasser. 402
10.5 Wasserstoffperoxid. 403
10.6 Deuterium, schweres Wasser. Tritium. 404
11 Elemente der I. Hauptgruppe (Alkalimetalle). 406
11.1 Allgemeines. 406
11.2 Lithium und Lithiumverbindungen. 407
11.3 Natrium und Natriumverbindungen. 409
11.3.1 Allgemeines. 409
11.3.2 Metallisches Natrium. 409
11.3.3 Natriumchlorid, NaCl. 410
11.3.4 Natriumhydroxid, NaOH. 411
11.3.5 Natriumcarbonat, Na2CO3. 412
11.3.6 Natriumsulfat, Na2SO4. 414
11.3.7 Weitere Natriumverbindungen. 414
11.4 Kalium und Kaliumverbindungen. 416
11.4.1 Allgemeines. 416
11.4.2 Metallisches Kalium. 416
11.4.3 Kaliumhydroxid, KOH. 417
11.4.4 Kaliumnitrat, KNO3. 417
11.4.5 Kaliumcarbonat, K2CO3. 418
11.4.6 Weitere Kaliumverbindungen. 418
11.4.7 Kalidüngemittel. 419
11.5 Rubidium, Caesium und ihre Verbindungen. 419
12 Elemente der II. Hauptgruppe (Berylliumgruppe). 421
12.1 Allgemeines. 421
12.2 Beryllium und Berylliumverbindungen. 422
12.3 Magnesium und Magnesiumverbindungen. 423
12.3.1 Allgemeines. 423
12.3.2 Metallisches Magnesium. 423
12.3.3 Magnesiumverbindungen. 424
12.4 Calcium und Calciumverbindungen. 425
12.4.1 Allgemeines. 425
12.4.2 Metallisches Calcium. 426
12.4.3 Calciumcarbonat, CaCO3. 426
12.4.4 Calciumoxid, CaO. 428
12.4.5 Calciumhydroxid, Ca(OH)2. 429
12.4.6 Calciumsulfat, CaSO4. 430
12.4.7 Calciumcarbid, CaC2. 430
12.4.8 Weitere Calciumverbindungen. 431
12.4.9 Calciumdüngemittel. 431
12.4.10 Wasserhärte. 431
12.5 Strontium, Barium und ihre Verbindungen. 433
12.6 Radium und Radiumverbindungen. 434
13 Elemente der III. Hauptgruppe. 435
13.1 Allgemeines. 435
13.2 Bor und Borverbindungen. 436
13.2.1 Allgemeines. 436
13.2.2 Elementares Bor. 436
13.2.3 Borsäure, H3BO3. 437
13.2.4 Weitere Borverbindungen. 437
13.3 Aluminium und Aluminiumverbindungen. 438
13.3.1 Allgemeines. 438
13.3.2 Metallisches Aluminium. 439
13.3.3 Aluminiumoxid, Al2O3. 441
13.3.4 Aluminiumhydroxid, Al(OH)3. 441
13.3.5 Aluminiumsulfat und Alaun. 442
13.3.6 Sonstige Aluminiumverbindungen. 442
13.4 Gallium, Indium, Thallium und ihre Verbindungen. 443
14 Elemente der IV. Hauptgruppe (Kohlenstoffgruppe). 445
14.1 Allgemeines. 445
14.2 Kohlenstoff und Kohlenstoffverbindungen. 446
14.2.1 Allgemeines. 446
14.2.2 Elementarer Kohlenstoff. 447
14.2.2.1 Modifikationen. 447
14.2.2.2 Kohlenstoff-Werkstoffe. 450
14.2.3 Kohlenstoffmonoxid, CO. 450
14.2.4 Kohlenstoffdioxid, CO2. 452
14.2.5 Kohlensäure, H2CO3. 453
14.2.6 Carbonate. 454
14.2.7 Carbide. 454
14.2.8 Derivate der Kohlensäure. 454
14.2.9 Cyan und Cyanverbindungen. 456
14.3 Silicium und Siliciumverbindungen. 457
14.3.1 Allgemeines. 457
14.3.2 Elementares Silicium. 457
14.3.3 Siliciumdioxid, SiO2. 458
14.3.4 Kieselsäuren und Silicate. 459
14.3.5 Natürliche Silicate. 460
14.3.6 Künstliche Silicate. 462
14.3.7 Weitere Siliciumverbindungen. 464
14.4 Germanium und Germaniumverbindungen. 465
14.5 Zinn und Zinnverbindungen. 465
14.5.1 Allgemeines. 465
14.5.2 Elementares Zinn. 465
14.5.3 Zinnverbindungen. 466
14.6 Blei und Bleiverbindungen. 467
14.6.1 Allgemeines. 467
14.6.2 Metallisches Blei. 467
14.6.3 Bleiverbindungen. 468
15 Elemente der V. Hauptgruppe (Stickstoffgruppe). 470
15.1 Allgemeines. 470
15.2 Stickstoff und Stickstoffverbindungen. 471
15.2.1 Allgemeines. 471
15.2.2 Elementarer Stickstoff. 471
15.2.3 Ammoniak, NH3. 472
15.2.4 Ammoniumverbindungen. 475
15.2.5 Oxide des Stickstoffs. 476
15.2.6 Salpetersäure und Nitrate. 477
15.2.7 Kalkstickstoff. 480
15.2.8 Weitere Stickstoffverbindungen. 480
15.2.9 Stickstoffdüngemittel. 481
15.3 Phosphor und Phosphorverbindungen. 482
15.3.1 Allgemeines. 482
15.3.2 Elementarer Phosphor. 483
15.3.3 Phosphorsäuren und Phosphate. 484
15.3.4 Phosphordüngemittel. 486
15.3.5 Weitere Phosphorverbindungen. 487
15.4 Arsen und Arsenverbindungen. 488
15.5 Antimon und Antimonverbindungen. 488
15.6 Bismut und Bismutverbindungen. 490
16 Elemente der VI. Hauptgruppe (Chalkogene). 491
16.1 Allgemeines. 491
16.2 Sauerstoff und Sauerstoffverbindungen. 492
16.2.1 Allgemeines. 492
16.2.2 Disauerstoff (Gewöhnlicher Sauerstoff). 492
16.2.3 Trisauerstoff (Ozon), O3. 494
16.2.4 Oxide und Hydroxide. 495
16.2.5 Peroxide. 496
16.3 Schwefel und Schwefelverbindungen. 496
16.3.1 Allgemeines. 496
16.3.2 Elementarer Schwefel. 497
16.3.3 Schwefelwasserstoff, Sulfan, H2S. 498
16.3.4 Schwefeldioxid, SO2. 500
16.3.5 Schweflige Säure und Sulfite. 501
16.3.6 Schwefeltrioxid, SO3. 501
16.3.7 Schwefelsäure, H2SO4. 501
16.3.8 Sulfate. 504
16.3.9 Weitere Schwefelverbindungen. 504
16.4 Selen und Selenverbindungen. 505
16.5 Tellur und Tellurverbindungen. 507
16.6 Polonium und Poloniumverbindungen. 507
17 Elemente der VII. Hauptgruppe (Halogene). 508
17.1 Allgemeines. 508
17.2 Fluor und Fluorverbindungen. 509
17.2.1 Allgemeines. 509
17.2.2 Elementares Fluor, F2. 510
17.2.3 Fluorverbindungen. 510
17.3 Chlor und Chlorverbindungen. 511
17.3.1 Allgemeines. 511
17.3.2 Elementares Chlor, Cl2. 512
17.3.3 Chlorwasserstoff und Salzsäure. 513
17.3.4 Chloride. 514
17.3.5 Sauerstoffsäuren des Chlors und ihre Salze. 515
17.3.6 Weitere Chlorverbindungen. 516
17.4 Brom und Bromverbindungen. 516
17.5 Iod und Iodverbindungen. 517
17.6 Astat und Astatverbindungen. 518
18 Elemente der VIII. Hauptgruppe (Edelgase). 519
19 Die Nebengruppenelemente und ihre Verbindungen. 521
19.1 Allgemeines. 521
19.2 Oxidationsstufen der Nebengruppenelemente. 521
20 Elemente der 1. Nebengruppe (Kupfergruppe). 522
20.1 Kupfer und Kupferverbindungen. 522
20.1.1 Allgemeines. 522
20.1.2 Metallisches Kupfer. 523
20.1.3 Kupferverbindungen. 524
20.2 Silber und Silberverbindungen. 527
20.2.1 Allgemeines. 527
20.2.2 Metallisches Silber. 527
20.2.3 Silberverbindungen. 528
20.3 Gold und Goldverbindungen. 530
21 Elemente der 2. Nebengruppe (Zinkgruppe). 532
21.1 Zink und Zinkverbindungen. 532
21.1.1 Allgemeines. 532
21.1.2 Metallisches Zink. 533
21.1.3 Zinkverbindungen. 534
21.2 Cadmium und Cadmiumverbindungen. 535
21.3 Quecksilber und Quecksilberverbindungen. 536
21.3.1 Allgemeines. 536
21.3.2 Metallisches Quecksilber. 536
21.3.3 Quecksilber(I)-verbindungen. 537
21.3.4 Quecksilber(II)-verbindungen. 537
22 Elemente der 3. Nebengruppe (Scandiumgruppe). 539
22.1 Allgemeines. 539
22.2 Scandium, Yttrium und Lutetium. 540
22.3 Lanthanoide. 541
22.4 Actinoide. 542
22.4.1 Allgemeines. 542
22.4.2 Thorium und Thoriumverbindungen. 544
22.4.3 Uran und Uranverbindungen. 544
22.4.4 Neptunium und Plutonium. 545
22.4.5 Höhere Transurane und Transfermium-Elemente. 546
23 Elemente der 4. Nebengruppe (Titangruppe). 549
23.1 Titan und Titanverbindungen. 549
23.2 Zirconium, Hafnium und ihre Verbindungen. 551
24 Elemente der 5. Nebengruppe (Vanadiumgruppe). 552
24.1 Allgemeines. 552
24.2 Vanadium und Vanadiumverbindungen. 552
24.3 Niob und Niobverbindungen. 554
24.4 Tantal und Tantalverbindungen. 555
25 Elemente der 6. Nebengruppe (Chromgruppe). 556
25.1 Allgemeines. 556
25.2 Chrom und Chromverbindungen. 557
25.2.1 Allgemeines. 557
25.2.2 Metallisches Chrom. 557
25.2.3 Chromverbindungen. 558
25.3 Molybdän und Molybdänverbindungen. 560
25.4 Wolfram und Wolframverbindungen. 561
26 Elemente der 7. Nebengruppe (Mangangruppe). 563
26.1 Allgemeines. 563
26.2 Mangan und Manganverbindungen. 563
26.2.1 Allgemeines. 563
26.2.2 Metallisches Mangan. 564
26.2.3 Manganverbindungen. 564
26.3 Technetium und Technetiumverbindungen. 566
26.4 Rhenium und Rheniumverbindungen. 567
27 Elemente der 8. Nebengruppe. 568
27.1 Allgemeines. 568
27.2 Eisen und Eisenverbindungen. 570
27.2.1 Allgemeines. 570
27.2.2 Metallisches Eisen. 570
27.2.2.1 Reineisen. 570
27.2.2.2 Kohlenstoffhaltiges Eisen. 571
27.2.2.3 Stahl. 572
27.2.2.4 Rostschutz. 573
27.2.3 Eisenmetallurgie. 574
27.2.3.1 Übersicht (vereinfacht). 574
27.2.3.2 Erzeugung von Roheisen. 574
27.2.3.3 Glühfrischen (Tempern). 576
27.2.3.4 Herstellung von Stahl. 576
27.2.4 Eisenverbindungen. 578
27.3 Cobalt und Cobaltverbindungen. 581
27.4 Nickel und Nickelverbindungen. 583
27.5 Leichte Platinmetalle. 585
27.5.1 Ruthenium und Rutheniumverbindungen. 585
27.5.2 Rhodium und Rhodiumverbindungen. 586
27.5.3 Palladium und Palladiumverbindungen. 586
27.6 Schwere Platinmetalle. 587
27.6.1 Osmium und Osmiumverbindungen. 587
27.6.2 Iridium und Iridiumverbindungen. 588
27.6.3 Platin und Platinverbindungen. 589
28 Nomenklatur anorganischer Verbindungen. 591
28.1 Namen der binären Verbindungen. 591
28.2 Namen mehratomiger (komplexer) Kationen und Anionen. 592
28.3 Namen der Säuren. 594
28.4 Namen der Salze. 595
Organische Chemie
29 Theoretische Grundlagen der organischen Chemie. 598
29.1 Allgemeines. 598
29.2 Isomerie. 599
29.2.1 Strukturisomerie. 599
29.2.2 Stereoisomerie. 601
29.3 Reaktionsarten. 602
29.3.1 Substitution (Kurzzeichen S). 603
29.3.2 Addition (Kurzzeichen A). 603
29.3.3 Eliminierung (Kurzzeichen E). 605
29.4 Mesomerie (Resonanz). 606
29.5 Substituenteneffekte. 608
29.5.1 Übersicht. 608
29.5.2 Der I-Effekt. 609
29.5.3 Der M-Effekt. 611
29.6 Reaktionstypen. 612
29.6.1 Grundlagen. 612
29.6.2 Übersicht über die Reaktionstypen. 613
29.6.3 Radikalische Reaktionen. 614
29.6.4 Nukleophile Reaktionen. 615
29.6.5 Elektrophile Reaktionen. 617
29.7 Einteilung der organischen Verbindungen. 619
30 Acyclische Kohlenwasserstoffe. 621
30.1 Allgemeines. 621
30.2 Alkane. 621
30.2.1 Konstitution und allgemeine Eigenschaften. 621
30.2.2 Chemische Eigenschaften der Alkane. 622
30.2.3 Vorkommen und Verwendung der Alkane. 623
30.2.4 Herstellung von Alkanen. 624
30.3 Alkene und Alkadiene. 625
30.3.1 Herstellung von Alkenen. 625
30.3.2 Wichtige Alkene und Alkadiene. 625
30.4 Alkine (Acetylene, Acetylenkohlenwasserstoffe). 627
31 Erdöl und Erdgas. 631
31.1 Arten und Entstehung. 631
31.2 Gewinnung und Verarbeitung. 632
31.3 Octanzahl. 633
31.4 Crackverfahren (Spaltverfahren). 634
31.4.1 Thermisches Cracken. 634
31.4.2 Katalytisches Cracken. 635
31.5 Katalytisches Reformieren. 635
32 Kohle. 637
32.1 Arten und Entstehung der Kohle. 637
32.2 Veredlung der Kohle. 638
32.2.1 Brikettierung. 638
32.2.2 Entgasung von Kohle (Trockendestillation, Zersetzungsdestillation). 638
32.2.3 Vergasung von Kohle. 639
32.2.4 Katalytische Hydrierung von Kohleprodukten. 640
33 Acyclische Sauerstoffverbindungen. 641
33.1 Acyclische Alkohole. 641
33.1.1 Darstellungsmethoden für Alkanole. 641
33.1.2 Eigenschaften von Alkanolen. 642
33.1.3 Einwertige Alkanole. 643
33.1.4 Mehrwertige Alkanole. 645
33.2 Acyclische Ether. 646
33.3 Acyclische Aldehyde. 648
33.3.1 Allgemeines. 648
33.3.2 Einzelne Aldehyde. 651
33.4 Acyclische Ketone. 652
33.4.1 Allgemeines. 652
33.4.2 Einzelne Ketone. 652
33.5 Acyclische Carbonsäuren und Hydroxycarbonsäuren. 653
33.5.1 Allgemeines. 653
33.5.2 Alkanmonosäuren (gesättigte acyclische Monocarbonsäuren, Fettsäuren). 654
33.5.3 Alkenmonosäuren (ungesättigte acyclische Monocarbonsäuren). 656
33.5.4 Alkandisäuren (acyclische Dicarbonsäuren). 657
33.5.5 Hydroxyalkansäuren (gesättigte acyclische Hydroxycarbonsäuren). 658
34 Acyclische Halogenverbindungen. 661
34.1 Halogenalkane (Alkylhalogenide). 661
34.2 Wichtige Halogenalkane und -alkene. 663
34.3 Alkanoylhalogenide (Acylhalogenide, Carbonsäurehalogenide). 664
35 Acyclische Ester. 666
35.1 Allgemeines. 666
35.2 Ester der Schwefelsäure (Alkylsulfate). 666
35.3 Ester der Salpetersäure (Alkylnitrate). 667
35.4 Ester der Borsäure (Alkylborate). 668
35.5 Ester der Phosphorsäure (Alkylphosphate). 668
35.6 Ester acyclischer Carbonsäuren (Alkylcarboxylate). 668
36 Acyclische Stickstoffverbindungen. 670
36.1 Amine. 670
36.2 Aminosäuren. 671
36.3 Säureamide. 672
36.4 Säureureide (Acylcarbamid, Acylharnstoff, Ureide). 673
36.5 Carbaminsäureester (Urethane). 674
36.6 Alkannitrile (Alkancarbonitrile, Alkylcyanide) und Alkanisonitrile (Alkancarboisonitrile) 674
36.7 Nitroalkane. 675
37 Acyclische Schwefelverbindungen. 676
37.1 Alkanthiole (Thioaikohole, Mercaptane). 676
37.2 Alkansulfonsäuren (Alkylsulfonsäuren). 676
38 Kohlenhydrate. 678
38.1 Allgemeines. 678
38.2 Monosaccharide. 678
38.2.1 Pentosen. 679
38.2.2 Hexosen. 679
38.3 Disaccharide. 682
38.4 Polysaccharide. 684
39 Carbocyclische Verbindungen. 686
39.1 Allgemeines. 686
39.2 Alicyclische Verbindungen. 686
39.3 Aromatische Verbindungen. 688
39.3.1 Allgemeines. 688
39.3.2 Aromatische Kohlenwasserstoffe (Arene). 691
39.3.3 Aromatische Halogenkohlenwasserstoffe (Halogenarene). 698
39.3.4 Phenole. 698
39.3.5 Aromatische Alkohole, Aldehyde, Ketone und Carbonsäuren. 704
39.3.6 Aromatische Sulfonsäuren (Arensulfonsäuren). 708
39.3.7 Aromatische Nitroverbindungen (Nitroarene). 709
39.3.8 Aromatische Amine. 712
39.3.9 Diazoniumsalze. 715
40 Heterocyclische Verbindungen. 717
40.1 Einfache heterocyclische Verbindungen. 717
40.2 Alkaloide. 723
41 Biochemisch wichtige Stoffgruppen. 728
41.1 Eiweißstoffe (Eiweiße, Eiweißkörper). 728
41.1.1 Allgemeines. 728
41.1.2 Eiweiß-Aminosäuren. 729
41.1.3 Wichtige Proteine. 731
41.1.4 Wichtige Proteide. 731
41.2 Lipide. 732
41.3 Nucleinsäuren. 735
41.4 Vitamine. 737
41.4.1 Allgemeines. 737
41.4.2 Einzelne Vitamine. 737
41.5 Hormone. 742
41.5.1 Allgemeines. 742
41.5.2 Einige spezielle Hormone. 742
41.6 Enzyme. 745
41.7 Steroide. 745
41.8 Antibiotika. 747
42 Sondergebiete der organischen Chemie. 749
42.1 Organische Farbstoffe. 749
42.1.1 Allgemeines. 749
42.1.2 Wichtige chemische Farbstoffklassen. 750
42.1.3 Wichtige färbetechnische Farbstoffklassen. 759
42.2 Terpene. 760
42.3 Tenside (grenzflächenaktive Stoffe). 763
42.4 Pestizide. 766
42.4.1 Allgemeines. 766
42.4.2 Insektizide. 767
43 Makromolekulare organisch-chemische Werkstoffe. 769
43.1 Kunststoffe (Plaste). 769
43.1.1 Allgemeines. 769
43.1.2 Polyreaktionen. 769
43.1.3 Thermoplaste und Duroplaste. 771
43.2 Vollsynthetische Plaste. 772
43.2.1 Polyethylen. 772
43.2.2 Polypropylen. 773
43.2.3 Polystyrol (Polystyren). 773
43.2.4 Polyvinylchlorid. 774
43.2.5 Phenoplaste. 775
43.2.6 Polyester. 775
43.2.7 Polyepoxide (Epoxidharze). 776
43.2.8 Polyamide. 778
43.2.9 Aminoplaste. 778
43.2.10 Polyurethane. 779
43.2.11 Sonstige vollsynthetische Plaste. 780
43.3 Plaste als Umwandlungsprodukte hochmolekularer Naturstoffe. 782
43.4 Elaste. 784
43.4.1 Allgemeines. 784
43.4.2 Naturkautschuk. 784
43.4.3 Synthesekautschuk (Butadien-Mischpolymerisate). 785
43.4.4 Weitere Elaste. 786
43.5 Chemiefaserstoffe. 786
43.5.1 Allgemeines. 786
43.5.2 Polyamidfaserstoffe. 788
43.5.3 Polyacrylnitrilfaserstoffe. 789
43.5.4 Polyesterfaserstoffe. 790
43.5.5 Sonstige vollsynthetische Faserstoffe. 790
43.5.6 Regeneratcellulosefaserstoffe. 791
43.5.7 Celluloseacetatfaserstoff (Acetatfaserstoff). 792
43.6 Silicone. 792
44 Nomenklatur organischer Verbindungen. 794
44.1 Allgemeines. 794
44.2 Stammverbindungen. 795
44.3 Ungesättigte Verbindungen. 796
44.4 Reste (Radikale). 798
44.5 Verzweigtkettige Verbindungen. 800
44.6 Verbindungen mit Funktionen. 804
44.7 Kennzeichnung optisch-aktiver Verbindungen. 809
44.7.1 Allgemeines. 809
44.7.2 Das D/L-System. 809
44.7.3 Das R/S-System. 812
Anhang
Tafelanhang. 820
Sachwortverzeichnis Begriffe. 840
Sachwortverzeichnis Stoffe. 858
Literaturverzeichnis. 889
Vorwort:
Naturwissenschaften und Technik haben in der modernen Gesellschaft und damit auch auf allen Stufen des Bildungswesens eine herausragende Bedeutung. Ohne hinreichende Kenntnisse in Mathematik, Physik, Chemie und Biologie bleiben viele natürliche und technische Zusammenhänge unverständlich. Die unübersehbare Stofffülle erfordert, bestimmte Grundkenntnisse jederzeit griffbereit zur Verfügung zu haben. Diese Forderung erfüllt das Taschenbuch der Chemie. Es informiert den Benutzer schnell und gründlich über Fakten und Zusammenhänge. Begriffe werden definiert; Gesetzmäßigkeiten und Beziehungen werden in der Regel hergeleitet; ihre Anwendung wird - vielfach anhand von Beispielen - erläutert.
In seinen Einsatzmöglichkeiten reicht dieses Taschenbuch von Gymnasien über Fachhochschulen bis zur Chemie als Grundlagenfach an Universitäten. Damit wird das Taschenbuch heute höheren Anforderungen gerecht als vor einem Jahrzehnt. Dennoch wurde der nahezu voraussetzungslose Einstieg in den beiden ersten Kapiteln beibehalten. Somit entspricht das Taschenbuch auch den Bedürfnissen jener Studierenden, die in den Oberklassen des Gymnasiums keinen Chemieunterricht besuchten, zu deren Studiengang nun aber die Chemie als Grundlagenfach gehört. Das Taschenbuch eignet sich zur Begleitung der Lehrveranstaltungen während des Semesters wie auch zur Vorbereitung auf Prüfungen. Für alle Berufe, die mit Chemie zu tun haben, wird es ein praktischer Ratgeber bleiben.
Das Taschenbuch der Chemie gliedert sich in die Hauptteile Allgemeine Chemie, Anorganische Chemie und Organische Chemie (ergänzt durch Abschnitte über Sondergebiete und Makromolekulare Werkstoffe).
Im Teil Allgemeine Chemie werden noch deutlicher als bisher die stoffliche Betrachtungsebene und die atomare Betrachtungsebene chemischer Vorgänge nebeneinander gestellt und in Beziehung gesetzt. Dieser Teil so gegliedert, dass er ganz unterschiedlichen Anforderungen gerecht werden kann. Soweit es vom Lehrinhalt her möglich ist, erscheinen unter jeder Überschrift zunächst einfachere Aussagen; anschließend wird die Darstellung schrittweise anspruchsvoller. Der Nutzer kann auf dieser Grundlage einschätzen, ob er die weiterführenden Ausführungen benötigt oder ob er sich dem nächstfolgenden Abschnitt zuwenden kann. Mitunter werden besonders anspruchsvolle Lehrinhalte - von dem üblichen Vorgehen abweichend - in den Hintergrund gerückt. Auf diese Weise gelingt es, auch jene Leser, die mit der Infinitesimalrechnung nicht vertraut sind, an die molare Reaktionsenthalpie, ?RG, die "Triebkraft" chemischer Reaktionen, heranzuführen. Leser mit höheren Ansprüchen finden die ergänzenden Informationen zu den partiellen molaren Größen, zum chemischen Potenzial und zur Entropie in besonderen Abschnitten.
Von Auflage zu Auflage wurden in das Taschenbuch ergänzende Abschnitte aufgenommen, so zu den Grundbegriffen der chemischen Kinetik, zum Elektronenpaar-Abstoßungsmodell der chemischen Bindung, zu den Kristallgittern von Ionensubstanzen, zur zwischenmolekularen Bindung. Allgemein weiterentwickelt wurden die Kapitel Thermochemie und Elektrochemie, hier besonders auch zu den neueren elektrochemischen Stromquellen (wie Nickel-Metallhydrid-Zelle, Lithium-Ionen-Zelle, ZEBRA-Zelle sowie zu den verschiedenen Typen von Brennstoffzellen). Wo die Grenzen des Taschenbuches erreicht sind, wird mehr als bisher auf weiterführende Literatur verwiesen.
Im Teil Anorganische Chemie werden die Substanzen streng nach dem Periodensystem der Elemente behandelt, indem zuerst die Hauptgruppen und danach die Nebengruppen besprochen werden. Nach einer Übersicht folgen jeweils Ausführungen über die betreffenden Elemente und ihre Verbindungen. Neu aufgenommen wurden Informationen zu Kohlenstoff-Nanoröhren, einer seit Anfang der 90er-Jahre intensiv erforschten Form des Kohlenstoffs, von der man sich technische Anwendungen verspricht. Stark ergänzt wurde der Text zu den Elementen mit den Ordnungszahlen 93 bis 103.
Der Teil Organische Chemie ist zunächst nach dem klassischen Schema Aliphatische Verbindungen, Aromatische Verbindungen, Heterocyclen aufgebaut. In gesonderten Kapiteln werden behandelt: Erdöl, Kohle, Kohlenhydrate, Eiweißstoffe, Lipide, Nucleinsäuren, Hormone, Enzyme, Steroide und Antibiotika, weiterhin Silicone, organische Farbstoffe, Terpene, Insektizide und andere Pestizide. Die Darstellung der Kunststoffe und der Chemiefaserstoffe ist relativ ausführlich. Bei der Behandlung der wichtigsten Substanzen wird der Bezug zur Umwelt hergestellt: Es gibt kurze Informationen über Ozonloch, sauren Regen, Treibhauseffekt, Nitrate im Trinkwasser, Eutrophierung von Gewässern, katalytische Schadstoffreduzierung von Kraftfahrzeugabgasen.
Einschlägige Empfehlungen der Internationalen Union für Reine und Angewandte Chemie (IUPAC) wurden berücksichtigt. Von den sehr umfangreichen Empfehlungen zur Nomenklatur anorganischer und organischer Verbindungen kann selbstverständlich nur ein Ausschnitt wiedergegeben werden.
Zahlreiche Zuschriften an den Verlag trugen zur Weiterentwicklung des Taschenbuches bei. Besonderer Dank für wertvolle Anregungen und Ergänzungen gebührt Prof. Dr. H. R. Christen. Winterthur, Dipl.-Chem. W. Dürselen, Jena, Prof. Dr. Dres. h. c. E. Fluck, Heidelberg. Dr. P. Gerling, Hannover, Prof. Dr. A. Hirsch, Erlangen, Prof. Dr. F. Kober, Darmstadt, Prof. Dr. K. Krause, Leipzig, Doz. Dr. D. Rahmer, Dresden, A. Roth, Karlsruhe, Prof. Dr. G. Seifert, Dresden, Prof. Dr. U. E. Steiner, Konstanz und Prof. Dr. M. Winter, Graz.
Herrn Dr. Naake, Chemnitz, und Herrn Horn vom Verlag sei nochmals gedankt für die vorzügliche technische Unterstützung und die stets angenehme und konstruktive Zusammenarbeit.
Dresden und Wuppertal, im Juni 2005
Dr. Karl-Heinz Lautenschläger
Prof. Dr. Andrea Wanninger
Mit der 20. Auflage gehen Veränderungen in der Autorenschaft einher. Kurz vor dem Erscheinen der 19. Auflage verstarb der Mitbegründer des Taschenbuches Werner Schroten Frau Dr. A. Wanninger übernimmt mit der 20. Auflage die Fortführung der ehemals von W. Schröter verfassten Kapitel ebenso wie die ehemals von J. Teschner betreuten Teile, der als Autor ausgeschieden ist.
Nachschlagen und Lernen werden zunehmend multimedial. Seit der 18. Auflage gibt es daher neben dem Buch auch eine Ausgabe mit der Multiplattform-CD-ROM DeskTop Chemie, die den Inhalt des Buches als vernetzte HTML-Struktur mit farbigen Abbildungen, zusätzlichen Animationen und komfortabler Suchfunktion enthält. Für die 20. Auflage wird diese CD-ROM an die geänderten Buchinhalte (und an die neuen Browsergenerationen) angepasst.
So ermöglichen Taschenbuch der Chemie und DeskTop Chemie durch ihr aufeinander abgestimmtes bedürfnisorientiertes Angebot individuelles Lernen, Lehren und Nachschlagen in jeder Situation.
Ihren Anregungen und Verbesserungen zu dieser neuen Auflage sehen Autoren und Verlag wiederum mit Interesse entgegen.
Autoren und Verlag Harri Deutsch
Gräfstr. 47
D-60486 Frankfurt am Main
E-mail: verlag@harri-deutsch.de
http://www.harri-deutsch.de/verlag
Der Teil "Allgemeine Chemie" vereint in sich die stoffliche und die atomare Betrachtungsebene chemischer Vorgänge. Auf dieser Grundlage werden Begriffe definiert, Gesetzmäßigkeiten und Zusammenhänge hergeleitet. Ihre Anwendung wird stets an Beispielen erläutert, wozu gut überschaubare Berechnungen gehören. Chemische Formelsprache und Nomenklatur werden im Bezug zueinander dargestellt. Zahlreiche Abbildungen dienen der Veranschaulichung, in Tabellen werden wichtige Daten bereitgestellt.
Im Teil "Anorganische Chemie" werden die Substanzen streng nach dem Periodensystem der Elemente behandelt, indem zuerst die Hauptgruppen und danach die Nebengruppen besprochen werden. Nach einer Übersicht folgen jeweils Ausführungen über die betreffenden Elemente und ihre Verbindungen. Neu aufgenommen wurden Informationen zu Kohlenstoff-Nanoröhren, einer seit Anfang der 90er Jahre intensiv erforschten Form des Kohlenstoffs, von der man sich technische Anwendungen verspricht.
Inhaltsverzeichnis:
Allgemeine Chemie
1 Chemische Grundbegriffe. 2
1.1 Stoffe. 2
1.2 Chemische Reaktionen. 3
1.3 Reine Stoffe und Stoffgemenge. 4
1.4 Elemente und Elementsubstanzen. 7
1.5 Elementsubstanzen und Verbindungen. 8
1.6 Chemische Symbole. 10
1.7 Chemische Formeln. 11
1.8 Chemische Gleichungen. 13
1.9 Lösungen. 18
1.9.1 Echte Lösungen. 19
1.9.2 Kolloide Lösungen. 19
2 Mengenverhältnisse bei chemischen Reaktionen. 21
2.1 Gesetz von der Erhaltung der Masse. 21
2.2 Relative Atommasse. 21
2.3 Relative Molekülmasse. 23
2.4 Gesetz der konstanten Proportionen. 25
2.5 Stoffmenge - Mol. 25
2.6 Molare Masse - stoffmengenbezogene Masse. 30
2.7 Äquivalent. 31
2.8 Volumenverhältnisse bei chemischen Reaktionen. 34
2.9 Molares Volumen der Gase. 35
2.10 Idealer Gaszustand. 38
2.11 Allgemeine Zustandsgieichung der Gase. 38
2.12 Stöchiometrische Berechnungen. 42
2.13 Löslichkeit. 44
2.14 Zusammensetzungsgrößen. 46
2.14.1 Stoffmengenanteil und Stoffmengenverhältnis. 48
2.14.2 Massenanteil und Massenverhältnis. 49
2.14.3 Massenkonzentration. 52
2.14.4 Stoffmengenkonzentration. 52
2.14.5 Äquivalentkonzentration. 55
2.14.6 Maßanalyse. 58
2.14.7 Volumenanteil - Volumenkonzentration - Volumenverhältnis. 61
3 Bau der Atome. 65
3.1 Historisches. 65
3.2 Atomkern und Elektronenhülle. 66
3.3 Aufbau der Atomkerne. 66
3.4 Elemente als Atomarten. 67
3.5 Nuklide - Isotope. 70
3.6 Aufbau der Elektronenhülle. 74
3.6.1 Energieniveaus der Elektronen im Atom. 74
3.6.2 Orbitalmodell des Atoms. 76
3.6.3 s-Orbitale - s-Elektronen. 79
3.6.4 p-Orbitale - p-Elektronen. 80
3.6.5 d-Orbitale und f-Orbitak. 83
3.6.6 Hauptenergieniveaus - Nebenenergieniveaus. 84
4 Periodensystem der Elemente. 88
4.1 Gesetz der Periodizität. 88
4.2 Aufbau des Periodensystems. 88
4.3 Periodensystem und Atombau. 94
4.4 Periodensystem und Wertigkeit. 96
4.5 Stellung der Elemente im Periodensystem und Eigenschaften der Elementsubstanzen. 97
4.5.1 Elektropositive und elektronegative Elemente. 97
4.5.2 Metalle und Nichtmetalle. 98
4.5.3 Basenbildner und Säurebildner. 99
4.6 Periodizität von Eigenschaften der Elemente. 101
4.6.1 Ionisierungsenergie. 101
4.6.2 Elektronenaffinität. 103
4.6.3 Elektronegativität. 105
4.6.4 Atomradien - Ionenradien. 106
5 Chemische Bindung. 109
5.1 Atombindung. 110
5.1.1 Atombindung und Eigenschaften der Stoffe. 110
5.1.1.1 Atombindungen in Feststoffen. 112
5.1.1.2 Atombindungen in Molekülsubstanzen. 112
5.1.2 Elektronenpaar-Abstoßungs-Modell. 114
5.1.3 Wellenmechanisches Modell der Atombindung. 118
5.1.3.1 Bindungsenergie. 118
5.1.3.2 s-s-?-Bindung. 120
5.1.3.3 p-p-?-Bindung. 121
5.1.3.4 s-p-?-Bindung. 122
5.1.3.5 p-p-?-Bindung. 123
5.1.3.6 Bindungen am Kohlenstoffatom. 127
5.1.4 Polarisierte Atombindungen - Dipolmoleküle. 132
5.1.5 Bindungen an freien Elektronenpaaren. 136
5.1.6 Zwischenmolekulare Kräfte. 137
5.1.7 Wasserstoffbrückenbindungen. 139
5.1.8 Paramagnetismus und Diamagnetismus. 141
5.2 Ionenbindung. 142
5.2.1 Entstehung von Ionen durch Elektronenübergang. 142
5.2.2 Struktur und Eigenschaften der Stoffe mit Ionenbindung. 146
5.3 Metallbindung und Bändermodell. 152
5.3.1 Metallbindung. 152
5.3.2 Bändermodell der Elektronen in Kristallen. 155
5.4 Bindungen in Komplexen. 157
5.4.1 Komplexbildung an Nichtmetall-Ionen. 158
5.4.2 Komplexbildung an Metall-Ionen. 160
5.5 Wertigkeitsbegriffe. 163
5.5.1 Stöchiometrische Wertigkeit. 163
5.5.2 Ionenwertigkeit. 164
5.5.3 Oxidationszahl. 165
5.5.3.1 Oxidationszahlen in Molekülen. 167
5.5.3.2 Oxidationszahlen in Komplex-Ionen. 167
5.5.3.3 Ermittlung der Oxidationszahlen. 168
5.5.4 Bindigkeit. 170
5.5.5 Formale Ladung. 170
5.5.6 Koordinationszahl. 171
6 Chemisches Gleichgewicht und Massenwirkungsgesetz. 173
6.1 Gleichgewichtsreaktionen. 173
6.2 Prinzip des kleinsten Zwanges. 176
6.2.1 Einfluss der Temperatur auf die Lage eines chemischen Gleichgewichts. 176
6.2.2 Einfluss des Drucks auf die Lage eines chemischen Gleichgewichts. 177
6.2.3 Einfluss der Zusammensetzung des Reaktionsgemischs auf die Lage eines chemischen Gleichgewichts. 178
6.3 Einflüsse auf die Geschwindigkeit von Gleichgewichtsreaktionen. 178
6.3.1 Einfluss der Temperatur. 179
6.3.2 Einfluss von Katalysatoren. 180
6.4 Massenwirkungsgesetz. 182
6.4.1 Gleichgewichtskonstante. 182
6.4.2 Kinetische Ableitung des Massenwirkungsgesetzes. 186
6.4.3 Grundbegriffe der chemischen Kinetik. 189
6.5 Anwendung des Massenwirkungsgesetzes. 191
6.5.1 Änderung der Zusammensetzung des Reaktionsgemischs. 192
6.5.2 Änderung der Partialdrücke. 193
7 Reaktionen der anorganischen Chemie. 197
7.1 Ordnungsprinzipien für chemische Reaktionen. 197
7.2 Oxidations-Reduktions-Reaktionen. 198
7.2.1 Oxidation und Reduktion in historischer Sicht. 198
7.2.2 Redoxreaktionen als Abgabe und Aufnahme von Elektronen. 199
7.3 Säure-Base-Reaktionen. 205
7.3.1 Säure-Base-Reaktionen in historischer Sicht. 205
7.3.2 Säure-Base-Reaktionen als Abgabe und Aufnahme von Protonen. 213
7.3.2.1 Protolyte - protolytische Systeme. 213
7.3.2.2 Autoprotolyse des Wassers - pH-Wert. 215
7.3.2.3 Stärke der Protolyte. 218
7.3.2.4 pKs-Werte. 222
7.3.2.5 Protolysegrad. 226
7.3.2.6 Berechnung des pH-Wertes von Protolytlösungen. 230
7.3.2.7 Neutralisationsanalyse. 233
7.3.2.8 Pufferlösungen. 239
7.3.2.9 Protolyse wässriger Salzlösungen. 242
7.3.2.10 Ionenaktivität. 243
7.4 Lösungs- und Fällungsreaktionen. 244
7.4.1 Abbau und Aufbau von Ionengittern. 244
7.4.2 Löslichkeitskonstante. 246
7.4.3 Gleichionige Zusätze. 249
7.5 Komplexreaktionen. 251
7.5.1 Bildung und Zerfall von Komplexverbindungen. 251
7.5.2 Komplexdissoziationskonstante. 255
8 Thermochemie. 260
8.1 Grundbegriffe der Thermodynamik. 260
8.2 Reaktionsenergie und Reaktionsenthalpie. 264
8.3 Molare Reaktionsgrößen. 267
8.3.1 Molare Reaktionsenthalpie. 267
8.3.2 Molare Reaktionsenergie und molare Reaktionsvolumenarbeit. 271
8.4 Molare Standardreaktionsgrößen. 275
8.4.1 Molare Standardbildungsenthalpie. 275
8.4.2 Molare Standardreaktionsenthalpie. 280
8.4.3 Molare Standardverbrennungsenthalpie. 282
8.5 Weitere thermodynamische Größen. 285
8.5.1 Molare Phasenumwandlungsenthalpien. 285
8.5.2 Molare Wärmekapazität. 286
8.5.3 Molare Mischungsenthalpien. 287
8.5.4 BORN-HABER'scher Kreisprozess. 290
8.6 Thermodynamische Ableitung des Massenwirkungsgesetzes. 292
8.6.1 Enthalpie und freie Enthalpie. 293
8.6.2 Molare freie Reaktionsenthalpie. 294
8.6.3 Molare freie Standardbildungsenthalpie. 296
8.6.4 Berechnung der molaren freien Reaktionsenthalpie. 297
8.6.5 Berechnung der Gleichgewichtskonstante. 302
8.7 Ergänzungen zur Thermodynamik. 304
8.7.1 Partielle molare Größen. 304
8.7.2 Chemisches Potenzial. 307
8.7.3 Entropie - Einführung. 309
8.7.4 Entropie - Anwendung. 315
9 Elektrochemie. 321
9.1 Historisches. 321
9.2 Elektrochemische Spannungsreihe der Metalle. 321
9.3 Galvanische Elemente - galvanische Zellen. 327
9.4 Standardelektrodenpotenziale. 331
9.5 Zellspannung. 334
9.6 Elektrische Arbeit. 336
9.7 NERNST'sche Gleichung. 339
9.7.1 NERNST'sche Gleichung für Elektrodenpotenziale. 339
9.7.2 NERNST'sche Gleichung für die Zellspannung. 341
9.7.3 NERNST'sche Gleichung für Redoxreaktionen. 345
9.8 Elektrolyse. 350
9.8.1 Elektrodenvorgänge. 350
9.8.2 Elektrolyse wässriger Lösungen. 351
9.8.3 Elektrolyse mit angreifbarer Anode. 354
9.9 Polarisation - Zersetzungsspannung - Überspannung. 357
9.10 FARADAY'sche Gesetze. 364
9.10.1 Erstes FARADAY'sches Gesetz.. 364
9.10.2 Zweites FARADAY'sches Gesetz. 365
9.10.3 FARADAY-Konstante. 367
9.11 Elektrochemische Stromquellen. 368
9.11.1 Primärzellen. 369
9.11.1.1 Zink-Braunstein-Zellen. 369
9.11.1.2 Zink-Silberoxid-Zelle. 370
9.11.1.3 Lithiumzellen. 371
9.11.2 Sekundärzellen - Akkumulatoren. 374
9.11.2.1 Bleiakkumulator. 375
9.11.2.2 Nickel-Cadmium-Akkumulator. 377
9.11.2.3 Nickel-Metallhydrid-Akkumulator. 380
9.11.2.4 Lithium-Ionen-Akkumulator. 382
9.11.2.5 Hochenergiebatterien. 385
9.11.3 Brennstoffzellen. 387
9.12 Elektrochemische Korrosion. 395
Anorganische Chemie
10 Wasserstoff. 400
10.1 Allgemeines. 400
10.2 Elementarer Wasserstoff. 400
10.3 Hydride. 402
10.4 Wasser. 402
10.5 Wasserstoffperoxid. 403
10.6 Deuterium, schweres Wasser. Tritium. 404
11 Elemente der I. Hauptgruppe (Alkalimetalle). 406
11.1 Allgemeines. 406
11.2 Lithium und Lithiumverbindungen. 407
11.3 Natrium und Natriumverbindungen. 409
11.3.1 Allgemeines. 409
11.3.2 Metallisches Natrium. 409
11.3.3 Natriumchlorid, NaCl. 410
11.3.4 Natriumhydroxid, NaOH. 411
11.3.5 Natriumcarbonat, Na2CO3. 412
11.3.6 Natriumsulfat, Na2SO4. 414
11.3.7 Weitere Natriumverbindungen. 414
11.4 Kalium und Kaliumverbindungen. 416
11.4.1 Allgemeines. 416
11.4.2 Metallisches Kalium. 416
11.4.3 Kaliumhydroxid, KOH. 417
11.4.4 Kaliumnitrat, KNO3. 417
11.4.5 Kaliumcarbonat, K2CO3. 418
11.4.6 Weitere Kaliumverbindungen. 418
11.4.7 Kalidüngemittel. 419
11.5 Rubidium, Caesium und ihre Verbindungen. 419
12 Elemente der II. Hauptgruppe (Berylliumgruppe). 421
12.1 Allgemeines. 421
12.2 Beryllium und Berylliumverbindungen. 422
12.3 Magnesium und Magnesiumverbindungen. 423
12.3.1 Allgemeines. 423
12.3.2 Metallisches Magnesium. 423
12.3.3 Magnesiumverbindungen. 424
12.4 Calcium und Calciumverbindungen. 425
12.4.1 Allgemeines. 425
12.4.2 Metallisches Calcium. 426
12.4.3 Calciumcarbonat, CaCO3. 426
12.4.4 Calciumoxid, CaO. 428
12.4.5 Calciumhydroxid, Ca(OH)2. 429
12.4.6 Calciumsulfat, CaSO4. 430
12.4.7 Calciumcarbid, CaC2. 430
12.4.8 Weitere Calciumverbindungen. 431
12.4.9 Calciumdüngemittel. 431
12.4.10 Wasserhärte. 431
12.5 Strontium, Barium und ihre Verbindungen. 433
12.6 Radium und Radiumverbindungen. 434
13 Elemente der III. Hauptgruppe. 435
13.1 Allgemeines. 435
13.2 Bor und Borverbindungen. 436
13.2.1 Allgemeines. 436
13.2.2 Elementares Bor. 436
13.2.3 Borsäure, H3BO3. 437
13.2.4 Weitere Borverbindungen. 437
13.3 Aluminium und Aluminiumverbindungen. 438
13.3.1 Allgemeines. 438
13.3.2 Metallisches Aluminium. 439
13.3.3 Aluminiumoxid, Al2O3. 441
13.3.4 Aluminiumhydroxid, Al(OH)3. 441
13.3.5 Aluminiumsulfat und Alaun. 442
13.3.6 Sonstige Aluminiumverbindungen. 442
13.4 Gallium, Indium, Thallium und ihre Verbindungen. 443
14 Elemente der IV. Hauptgruppe (Kohlenstoffgruppe). 445
14.1 Allgemeines. 445
14.2 Kohlenstoff und Kohlenstoffverbindungen. 446
14.2.1 Allgemeines. 446
14.2.2 Elementarer Kohlenstoff. 447
14.2.2.1 Modifikationen. 447
14.2.2.2 Kohlenstoff-Werkstoffe. 450
14.2.3 Kohlenstoffmonoxid, CO. 450
14.2.4 Kohlenstoffdioxid, CO2. 452
14.2.5 Kohlensäure, H2CO3. 453
14.2.6 Carbonate. 454
14.2.7 Carbide. 454
14.2.8 Derivate der Kohlensäure. 454
14.2.9 Cyan und Cyanverbindungen. 456
14.3 Silicium und Siliciumverbindungen. 457
14.3.1 Allgemeines. 457
14.3.2 Elementares Silicium. 457
14.3.3 Siliciumdioxid, SiO2. 458
14.3.4 Kieselsäuren und Silicate. 459
14.3.5 Natürliche Silicate. 460
14.3.6 Künstliche Silicate. 462
14.3.7 Weitere Siliciumverbindungen. 464
14.4 Germanium und Germaniumverbindungen. 465
14.5 Zinn und Zinnverbindungen. 465
14.5.1 Allgemeines. 465
14.5.2 Elementares Zinn. 465
14.5.3 Zinnverbindungen. 466
14.6 Blei und Bleiverbindungen. 467
14.6.1 Allgemeines. 467
14.6.2 Metallisches Blei. 467
14.6.3 Bleiverbindungen. 468
15 Elemente der V. Hauptgruppe (Stickstoffgruppe). 470
15.1 Allgemeines. 470
15.2 Stickstoff und Stickstoffverbindungen. 471
15.2.1 Allgemeines. 471
15.2.2 Elementarer Stickstoff. 471
15.2.3 Ammoniak, NH3. 472
15.2.4 Ammoniumverbindungen. 475
15.2.5 Oxide des Stickstoffs. 476
15.2.6 Salpetersäure und Nitrate. 477
15.2.7 Kalkstickstoff. 480
15.2.8 Weitere Stickstoffverbindungen. 480
15.2.9 Stickstoffdüngemittel. 481
15.3 Phosphor und Phosphorverbindungen. 482
15.3.1 Allgemeines. 482
15.3.2 Elementarer Phosphor. 483
15.3.3 Phosphorsäuren und Phosphate. 484
15.3.4 Phosphordüngemittel. 486
15.3.5 Weitere Phosphorverbindungen. 487
15.4 Arsen und Arsenverbindungen. 488
15.5 Antimon und Antimonverbindungen. 488
15.6 Bismut und Bismutverbindungen. 490
16 Elemente der VI. Hauptgruppe (Chalkogene). 491
16.1 Allgemeines. 491
16.2 Sauerstoff und Sauerstoffverbindungen. 492
16.2.1 Allgemeines. 492
16.2.2 Disauerstoff (Gewöhnlicher Sauerstoff). 492
16.2.3 Trisauerstoff (Ozon), O3. 494
16.2.4 Oxide und Hydroxide. 495
16.2.5 Peroxide. 496
16.3 Schwefel und Schwefelverbindungen. 496
16.3.1 Allgemeines. 496
16.3.2 Elementarer Schwefel. 497
16.3.3 Schwefelwasserstoff, Sulfan, H2S. 498
16.3.4 Schwefeldioxid, SO2. 500
16.3.5 Schweflige Säure und Sulfite. 501
16.3.6 Schwefeltrioxid, SO3. 501
16.3.7 Schwefelsäure, H2SO4. 501
16.3.8 Sulfate. 504
16.3.9 Weitere Schwefelverbindungen. 504
16.4 Selen und Selenverbindungen. 505
16.5 Tellur und Tellurverbindungen. 507
16.6 Polonium und Poloniumverbindungen. 507
17 Elemente der VII. Hauptgruppe (Halogene). 508
17.1 Allgemeines. 508
17.2 Fluor und Fluorverbindungen. 509
17.2.1 Allgemeines. 509
17.2.2 Elementares Fluor, F2. 510
17.2.3 Fluorverbindungen. 510
17.3 Chlor und Chlorverbindungen. 511
17.3.1 Allgemeines. 511
17.3.2 Elementares Chlor, Cl2. 512
17.3.3 Chlorwasserstoff und Salzsäure. 513
17.3.4 Chloride. 514
17.3.5 Sauerstoffsäuren des Chlors und ihre Salze. 515
17.3.6 Weitere Chlorverbindungen. 516
17.4 Brom und Bromverbindungen. 516
17.5 Iod und Iodverbindungen. 517
17.6 Astat und Astatverbindungen. 518
18 Elemente der VIII. Hauptgruppe (Edelgase). 519
19 Die Nebengruppenelemente und ihre Verbindungen. 521
19.1 Allgemeines. 521
19.2 Oxidationsstufen der Nebengruppenelemente. 521
20 Elemente der 1. Nebengruppe (Kupfergruppe). 522
20.1 Kupfer und Kupferverbindungen. 522
20.1.1 Allgemeines. 522
20.1.2 Metallisches Kupfer. 523
20.1.3 Kupferverbindungen. 524
20.2 Silber und Silberverbindungen. 527
20.2.1 Allgemeines. 527
20.2.2 Metallisches Silber. 527
20.2.3 Silberverbindungen. 528
20.3 Gold und Goldverbindungen. 530
21 Elemente der 2. Nebengruppe (Zinkgruppe). 532
21.1 Zink und Zinkverbindungen. 532
21.1.1 Allgemeines. 532
21.1.2 Metallisches Zink. 533
21.1.3 Zinkverbindungen. 534
21.2 Cadmium und Cadmiumverbindungen. 535
21.3 Quecksilber und Quecksilberverbindungen. 536
21.3.1 Allgemeines. 536
21.3.2 Metallisches Quecksilber. 536
21.3.3 Quecksilber(I)-verbindungen. 537
21.3.4 Quecksilber(II)-verbindungen. 537
22 Elemente der 3. Nebengruppe (Scandiumgruppe). 539
22.1 Allgemeines. 539
22.2 Scandium, Yttrium und Lutetium. 540
22.3 Lanthanoide. 541
22.4 Actinoide. 542
22.4.1 Allgemeines. 542
22.4.2 Thorium und Thoriumverbindungen. 544
22.4.3 Uran und Uranverbindungen. 544
22.4.4 Neptunium und Plutonium. 545
22.4.5 Höhere Transurane und Transfermium-Elemente. 546
23 Elemente der 4. Nebengruppe (Titangruppe). 549
23.1 Titan und Titanverbindungen. 549
23.2 Zirconium, Hafnium und ihre Verbindungen. 551
24 Elemente der 5. Nebengruppe (Vanadiumgruppe). 552
24.1 Allgemeines. 552
24.2 Vanadium und Vanadiumverbindungen. 552
24.3 Niob und Niobverbindungen. 554
24.4 Tantal und Tantalverbindungen. 555
25 Elemente der 6. Nebengruppe (Chromgruppe). 556
25.1 Allgemeines. 556
25.2 Chrom und Chromverbindungen. 557
25.2.1 Allgemeines. 557
25.2.2 Metallisches Chrom. 557
25.2.3 Chromverbindungen. 558
25.3 Molybdän und Molybdänverbindungen. 560
25.4 Wolfram und Wolframverbindungen. 561
26 Elemente der 7. Nebengruppe (Mangangruppe). 563
26.1 Allgemeines. 563
26.2 Mangan und Manganverbindungen. 563
26.2.1 Allgemeines. 563
26.2.2 Metallisches Mangan. 564
26.2.3 Manganverbindungen. 564
26.3 Technetium und Technetiumverbindungen. 566
26.4 Rhenium und Rheniumverbindungen. 567
27 Elemente der 8. Nebengruppe. 568
27.1 Allgemeines. 568
27.2 Eisen und Eisenverbindungen. 570
27.2.1 Allgemeines. 570
27.2.2 Metallisches Eisen. 570
27.2.2.1 Reineisen. 570
27.2.2.2 Kohlenstoffhaltiges Eisen. 571
27.2.2.3 Stahl. 572
27.2.2.4 Rostschutz. 573
27.2.3 Eisenmetallurgie. 574
27.2.3.1 Übersicht (vereinfacht). 574
27.2.3.2 Erzeugung von Roheisen. 574
27.2.3.3 Glühfrischen (Tempern). 576
27.2.3.4 Herstellung von Stahl. 576
27.2.4 Eisenverbindungen. 578
27.3 Cobalt und Cobaltverbindungen. 581
27.4 Nickel und Nickelverbindungen. 583
27.5 Leichte Platinmetalle. 585
27.5.1 Ruthenium und Rutheniumverbindungen. 585
27.5.2 Rhodium und Rhodiumverbindungen. 586
27.5.3 Palladium und Palladiumverbindungen. 586
27.6 Schwere Platinmetalle. 587
27.6.1 Osmium und Osmiumverbindungen. 587
27.6.2 Iridium und Iridiumverbindungen. 588
27.6.3 Platin und Platinverbindungen. 589
28 Nomenklatur anorganischer Verbindungen. 591
28.1 Namen der binären Verbindungen. 591
28.2 Namen mehratomiger (komplexer) Kationen und Anionen. 592
28.3 Namen der Säuren. 594
28.4 Namen der Salze. 595
Organische Chemie
29 Theoretische Grundlagen der organischen Chemie. 598
29.1 Allgemeines. 598
29.2 Isomerie. 599
29.2.1 Strukturisomerie. 599
29.2.2 Stereoisomerie. 601
29.3 Reaktionsarten. 602
29.3.1 Substitution (Kurzzeichen S). 603
29.3.2 Addition (Kurzzeichen A). 603
29.3.3 Eliminierung (Kurzzeichen E). 605
29.4 Mesomerie (Resonanz). 606
29.5 Substituenteneffekte. 608
29.5.1 Übersicht. 608
29.5.2 Der I-Effekt. 609
29.5.3 Der M-Effekt. 611
29.6 Reaktionstypen. 612
29.6.1 Grundlagen. 612
29.6.2 Übersicht über die Reaktionstypen. 613
29.6.3 Radikalische Reaktionen. 614
29.6.4 Nukleophile Reaktionen. 615
29.6.5 Elektrophile Reaktionen. 617
29.7 Einteilung der organischen Verbindungen. 619
30 Acyclische Kohlenwasserstoffe. 621
30.1 Allgemeines. 621
30.2 Alkane. 621
30.2.1 Konstitution und allgemeine Eigenschaften. 621
30.2.2 Chemische Eigenschaften der Alkane. 622
30.2.3 Vorkommen und Verwendung der Alkane. 623
30.2.4 Herstellung von Alkanen. 624
30.3 Alkene und Alkadiene. 625
30.3.1 Herstellung von Alkenen. 625
30.3.2 Wichtige Alkene und Alkadiene. 625
30.4 Alkine (Acetylene, Acetylenkohlenwasserstoffe). 627
31 Erdöl und Erdgas. 631
31.1 Arten und Entstehung. 631
31.2 Gewinnung und Verarbeitung. 632
31.3 Octanzahl. 633
31.4 Crackverfahren (Spaltverfahren). 634
31.4.1 Thermisches Cracken. 634
31.4.2 Katalytisches Cracken. 635
31.5 Katalytisches Reformieren. 635
32 Kohle. 637
32.1 Arten und Entstehung der Kohle. 637
32.2 Veredlung der Kohle. 638
32.2.1 Brikettierung. 638
32.2.2 Entgasung von Kohle (Trockendestillation, Zersetzungsdestillation). 638
32.2.3 Vergasung von Kohle. 639
32.2.4 Katalytische Hydrierung von Kohleprodukten. 640
33 Acyclische Sauerstoffverbindungen. 641
33.1 Acyclische Alkohole. 641
33.1.1 Darstellungsmethoden für Alkanole. 641
33.1.2 Eigenschaften von Alkanolen. 642
33.1.3 Einwertige Alkanole. 643
33.1.4 Mehrwertige Alkanole. 645
33.2 Acyclische Ether. 646
33.3 Acyclische Aldehyde. 648
33.3.1 Allgemeines. 648
33.3.2 Einzelne Aldehyde. 651
33.4 Acyclische Ketone. 652
33.4.1 Allgemeines. 652
33.4.2 Einzelne Ketone. 652
33.5 Acyclische Carbonsäuren und Hydroxycarbonsäuren. 653
33.5.1 Allgemeines. 653
33.5.2 Alkanmonosäuren (gesättigte acyclische Monocarbonsäuren, Fettsäuren). 654
33.5.3 Alkenmonosäuren (ungesättigte acyclische Monocarbonsäuren). 656
33.5.4 Alkandisäuren (acyclische Dicarbonsäuren). 657
33.5.5 Hydroxyalkansäuren (gesättigte acyclische Hydroxycarbonsäuren). 658
34 Acyclische Halogenverbindungen. 661
34.1 Halogenalkane (Alkylhalogenide). 661
34.2 Wichtige Halogenalkane und -alkene. 663
34.3 Alkanoylhalogenide (Acylhalogenide, Carbonsäurehalogenide). 664
35 Acyclische Ester. 666
35.1 Allgemeines. 666
35.2 Ester der Schwefelsäure (Alkylsulfate). 666
35.3 Ester der Salpetersäure (Alkylnitrate). 667
35.4 Ester der Borsäure (Alkylborate). 668
35.5 Ester der Phosphorsäure (Alkylphosphate). 668
35.6 Ester acyclischer Carbonsäuren (Alkylcarboxylate). 668
36 Acyclische Stickstoffverbindungen. 670
36.1 Amine. 670
36.2 Aminosäuren. 671
36.3 Säureamide. 672
36.4 Säureureide (Acylcarbamid, Acylharnstoff, Ureide). 673
36.5 Carbaminsäureester (Urethane). 674
36.6 Alkannitrile (Alkancarbonitrile, Alkylcyanide) und Alkanisonitrile (Alkancarboisonitrile) 674
36.7 Nitroalkane. 675
37 Acyclische Schwefelverbindungen. 676
37.1 Alkanthiole (Thioaikohole, Mercaptane). 676
37.2 Alkansulfonsäuren (Alkylsulfonsäuren). 676
38 Kohlenhydrate. 678
38.1 Allgemeines. 678
38.2 Monosaccharide. 678
38.2.1 Pentosen. 679
38.2.2 Hexosen. 679
38.3 Disaccharide. 682
38.4 Polysaccharide. 684
39 Carbocyclische Verbindungen. 686
39.1 Allgemeines. 686
39.2 Alicyclische Verbindungen. 686
39.3 Aromatische Verbindungen. 688
39.3.1 Allgemeines. 688
39.3.2 Aromatische Kohlenwasserstoffe (Arene). 691
39.3.3 Aromatische Halogenkohlenwasserstoffe (Halogenarene). 698
39.3.4 Phenole. 698
39.3.5 Aromatische Alkohole, Aldehyde, Ketone und Carbonsäuren. 704
39.3.6 Aromatische Sulfonsäuren (Arensulfonsäuren). 708
39.3.7 Aromatische Nitroverbindungen (Nitroarene). 709
39.3.8 Aromatische Amine. 712
39.3.9 Diazoniumsalze. 715
40 Heterocyclische Verbindungen. 717
40.1 Einfache heterocyclische Verbindungen. 717
40.2 Alkaloide. 723
41 Biochemisch wichtige Stoffgruppen. 728
41.1 Eiweißstoffe (Eiweiße, Eiweißkörper). 728
41.1.1 Allgemeines. 728
41.1.2 Eiweiß-Aminosäuren. 729
41.1.3 Wichtige Proteine. 731
41.1.4 Wichtige Proteide. 731
41.2 Lipide. 732
41.3 Nucleinsäuren. 735
41.4 Vitamine. 737
41.4.1 Allgemeines. 737
41.4.2 Einzelne Vitamine. 737
41.5 Hormone. 742
41.5.1 Allgemeines. 742
41.5.2 Einige spezielle Hormone. 742
41.6 Enzyme. 745
41.7 Steroide. 745
41.8 Antibiotika. 747
42 Sondergebiete der organischen Chemie. 749
42.1 Organische Farbstoffe. 749
42.1.1 Allgemeines. 749
42.1.2 Wichtige chemische Farbstoffklassen. 750
42.1.3 Wichtige färbetechnische Farbstoffklassen. 759
42.2 Terpene. 760
42.3 Tenside (grenzflächenaktive Stoffe). 763
42.4 Pestizide. 766
42.4.1 Allgemeines. 766
42.4.2 Insektizide. 767
43 Makromolekulare organisch-chemische Werkstoffe. 769
43.1 Kunststoffe (Plaste). 769
43.1.1 Allgemeines. 769
43.1.2 Polyreaktionen. 769
43.1.3 Thermoplaste und Duroplaste. 771
43.2 Vollsynthetische Plaste. 772
43.2.1 Polyethylen. 772
43.2.2 Polypropylen. 773
43.2.3 Polystyrol (Polystyren). 773
43.2.4 Polyvinylchlorid. 774
43.2.5 Phenoplaste. 775
43.2.6 Polyester. 775
43.2.7 Polyepoxide (Epoxidharze). 776
43.2.8 Polyamide. 778
43.2.9 Aminoplaste. 778
43.2.10 Polyurethane. 779
43.2.11 Sonstige vollsynthetische Plaste. 780
43.3 Plaste als Umwandlungsprodukte hochmolekularer Naturstoffe. 782
43.4 Elaste. 784
43.4.1 Allgemeines. 784
43.4.2 Naturkautschuk. 784
43.4.3 Synthesekautschuk (Butadien-Mischpolymerisate). 785
43.4.4 Weitere Elaste. 786
43.5 Chemiefaserstoffe. 786
43.5.1 Allgemeines. 786
43.5.2 Polyamidfaserstoffe. 788
43.5.3 Polyacrylnitrilfaserstoffe. 789
43.5.4 Polyesterfaserstoffe. 790
43.5.5 Sonstige vollsynthetische Faserstoffe. 790
43.5.6 Regeneratcellulosefaserstoffe. 791
43.5.7 Celluloseacetatfaserstoff (Acetatfaserstoff). 792
43.6 Silicone. 792
44 Nomenklatur organischer Verbindungen. 794
44.1 Allgemeines. 794
44.2 Stammverbindungen. 795
44.3 Ungesättigte Verbindungen. 796
44.4 Reste (Radikale). 798
44.5 Verzweigtkettige Verbindungen. 800
44.6 Verbindungen mit Funktionen. 804
44.7 Kennzeichnung optisch-aktiver Verbindungen. 809
44.7.1 Allgemeines. 809
44.7.2 Das D/L-System. 809
44.7.3 Das R/S-System. 812
Anhang
Tafelanhang. 820
Sachwortverzeichnis Begriffe. 840
Sachwortverzeichnis Stoffe. 858
Literaturverzeichnis. 889
Vorwort:
Naturwissenschaften und Technik haben in der modernen Gesellschaft und damit auch auf allen Stufen des Bildungswesens eine herausragende Bedeutung. Ohne hinreichende Kenntnisse in Mathematik, Physik, Chemie und Biologie bleiben viele natürliche und technische Zusammenhänge unverständlich. Die unübersehbare Stofffülle erfordert, bestimmte Grundkenntnisse jederzeit griffbereit zur Verfügung zu haben. Diese Forderung erfüllt das Taschenbuch der Chemie. Es informiert den Benutzer schnell und gründlich über Fakten und Zusammenhänge. Begriffe werden definiert; Gesetzmäßigkeiten und Beziehungen werden in der Regel hergeleitet; ihre Anwendung wird - vielfach anhand von Beispielen - erläutert.
In seinen Einsatzmöglichkeiten reicht dieses Taschenbuch von Gymnasien über Fachhochschulen bis zur Chemie als Grundlagenfach an Universitäten. Damit wird das Taschenbuch heute höheren Anforderungen gerecht als vor einem Jahrzehnt. Dennoch wurde der nahezu voraussetzungslose Einstieg in den beiden ersten Kapiteln beibehalten. Somit entspricht das Taschenbuch auch den Bedürfnissen jener Studierenden, die in den Oberklassen des Gymnasiums keinen Chemieunterricht besuchten, zu deren Studiengang nun aber die Chemie als Grundlagenfach gehört. Das Taschenbuch eignet sich zur Begleitung der Lehrveranstaltungen während des Semesters wie auch zur Vorbereitung auf Prüfungen. Für alle Berufe, die mit Chemie zu tun haben, wird es ein praktischer Ratgeber bleiben.
Das Taschenbuch der Chemie gliedert sich in die Hauptteile Allgemeine Chemie, Anorganische Chemie und Organische Chemie (ergänzt durch Abschnitte über Sondergebiete und Makromolekulare Werkstoffe).
Im Teil Allgemeine Chemie werden noch deutlicher als bisher die stoffliche Betrachtungsebene und die atomare Betrachtungsebene chemischer Vorgänge nebeneinander gestellt und in Beziehung gesetzt. Dieser Teil so gegliedert, dass er ganz unterschiedlichen Anforderungen gerecht werden kann. Soweit es vom Lehrinhalt her möglich ist, erscheinen unter jeder Überschrift zunächst einfachere Aussagen; anschließend wird die Darstellung schrittweise anspruchsvoller. Der Nutzer kann auf dieser Grundlage einschätzen, ob er die weiterführenden Ausführungen benötigt oder ob er sich dem nächstfolgenden Abschnitt zuwenden kann. Mitunter werden besonders anspruchsvolle Lehrinhalte - von dem üblichen Vorgehen abweichend - in den Hintergrund gerückt. Auf diese Weise gelingt es, auch jene Leser, die mit der Infinitesimalrechnung nicht vertraut sind, an die molare Reaktionsenthalpie, ?RG, die "Triebkraft" chemischer Reaktionen, heranzuführen. Leser mit höheren Ansprüchen finden die ergänzenden Informationen zu den partiellen molaren Größen, zum chemischen Potenzial und zur Entropie in besonderen Abschnitten.
Von Auflage zu Auflage wurden in das Taschenbuch ergänzende Abschnitte aufgenommen, so zu den Grundbegriffen der chemischen Kinetik, zum Elektronenpaar-Abstoßungsmodell der chemischen Bindung, zu den Kristallgittern von Ionensubstanzen, zur zwischenmolekularen Bindung. Allgemein weiterentwickelt wurden die Kapitel Thermochemie und Elektrochemie, hier besonders auch zu den neueren elektrochemischen Stromquellen (wie Nickel-Metallhydrid-Zelle, Lithium-Ionen-Zelle, ZEBRA-Zelle sowie zu den verschiedenen Typen von Brennstoffzellen). Wo die Grenzen des Taschenbuches erreicht sind, wird mehr als bisher auf weiterführende Literatur verwiesen.
Im Teil Anorganische Chemie werden die Substanzen streng nach dem Periodensystem der Elemente behandelt, indem zuerst die Hauptgruppen und danach die Nebengruppen besprochen werden. Nach einer Übersicht folgen jeweils Ausführungen über die betreffenden Elemente und ihre Verbindungen. Neu aufgenommen wurden Informationen zu Kohlenstoff-Nanoröhren, einer seit Anfang der 90er-Jahre intensiv erforschten Form des Kohlenstoffs, von der man sich technische Anwendungen verspricht. Stark ergänzt wurde der Text zu den Elementen mit den Ordnungszahlen 93 bis 103.
Der Teil Organische Chemie ist zunächst nach dem klassischen Schema Aliphatische Verbindungen, Aromatische Verbindungen, Heterocyclen aufgebaut. In gesonderten Kapiteln werden behandelt: Erdöl, Kohle, Kohlenhydrate, Eiweißstoffe, Lipide, Nucleinsäuren, Hormone, Enzyme, Steroide und Antibiotika, weiterhin Silicone, organische Farbstoffe, Terpene, Insektizide und andere Pestizide. Die Darstellung der Kunststoffe und der Chemiefaserstoffe ist relativ ausführlich. Bei der Behandlung der wichtigsten Substanzen wird der Bezug zur Umwelt hergestellt: Es gibt kurze Informationen über Ozonloch, sauren Regen, Treibhauseffekt, Nitrate im Trinkwasser, Eutrophierung von Gewässern, katalytische Schadstoffreduzierung von Kraftfahrzeugabgasen.
Einschlägige Empfehlungen der Internationalen Union für Reine und Angewandte Chemie (IUPAC) wurden berücksichtigt. Von den sehr umfangreichen Empfehlungen zur Nomenklatur anorganischer und organischer Verbindungen kann selbstverständlich nur ein Ausschnitt wiedergegeben werden.
Zahlreiche Zuschriften an den Verlag trugen zur Weiterentwicklung des Taschenbuches bei. Besonderer Dank für wertvolle Anregungen und Ergänzungen gebührt Prof. Dr. H. R. Christen. Winterthur, Dipl.-Chem. W. Dürselen, Jena, Prof. Dr. Dres. h. c. E. Fluck, Heidelberg. Dr. P. Gerling, Hannover, Prof. Dr. A. Hirsch, Erlangen, Prof. Dr. F. Kober, Darmstadt, Prof. Dr. K. Krause, Leipzig, Doz. Dr. D. Rahmer, Dresden, A. Roth, Karlsruhe, Prof. Dr. G. Seifert, Dresden, Prof. Dr. U. E. Steiner, Konstanz und Prof. Dr. M. Winter, Graz.
Herrn Dr. Naake, Chemnitz, und Herrn Horn vom Verlag sei nochmals gedankt für die vorzügliche technische Unterstützung und die stets angenehme und konstruktive Zusammenarbeit.
Dresden und Wuppertal, im Juni 2005
Dr. Karl-Heinz Lautenschläger
Prof. Dr. Andrea Wanninger
Mit der 20. Auflage gehen Veränderungen in der Autorenschaft einher. Kurz vor dem Erscheinen der 19. Auflage verstarb der Mitbegründer des Taschenbuches Werner Schroten Frau Dr. A. Wanninger übernimmt mit der 20. Auflage die Fortführung der ehemals von W. Schröter verfassten Kapitel ebenso wie die ehemals von J. Teschner betreuten Teile, der als Autor ausgeschieden ist.
Nachschlagen und Lernen werden zunehmend multimedial. Seit der 18. Auflage gibt es daher neben dem Buch auch eine Ausgabe mit der Multiplattform-CD-ROM DeskTop Chemie, die den Inhalt des Buches als vernetzte HTML-Struktur mit farbigen Abbildungen, zusätzlichen Animationen und komfortabler Suchfunktion enthält. Für die 20. Auflage wird diese CD-ROM an die geänderten Buchinhalte (und an die neuen Browsergenerationen) angepasst.
So ermöglichen Taschenbuch der Chemie und DeskTop Chemie durch ihr aufeinander abgestimmtes bedürfnisorientiertes Angebot individuelles Lernen, Lehren und Nachschlagen in jeder Situation.
Ihren Anregungen und Verbesserungen zu dieser neuen Auflage sehen Autoren und Verlag wiederum mit Interesse entgegen.
Autoren und Verlag Harri Deutsch
Gräfstr. 47
D-60486 Frankfurt am Main
E-mail: verlag@harri-deutsch.de
http://www.harri-deutsch.de/verlag