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Anorganische Chemie für Dummies, 2. Auflage

Anorganische Chemie für Dummies, 2. Auflage

Uwe Böhme

ISBN: 978-3-527-70944-1

Mar 2013

353 pages

Über den Autor 7

Einführung 21

Über dieses Buch 21

Voraussetzungen 22

Wie dieses Buch aufgebaut ist 22

Teil I: Chemie der Elemente 22

Teil II: Konzepte und Modelle in der Anorganischen Chemie 23

Teil III: Analytische Methoden 23

Teil IV: Der Top-Ten-Teil 23

Anhänge 23

Symbole, die in diesem Buch verwendet werden 24

Wie es weitergeht 24

Teil I Chemie der Elemente 25

Kapitel 1 Was ist Anorganische Chemie? 27

Anorganische Chemie im Alltag 27

Anorganische Chemie in der Küche 27

Bauchemie und Geschirr 28

Dünger und Sprengstoffe 28

Edelsteine und Zahnpaste 29

Pigmente und Farbstoffe 29

Anorganische Chemie früher und heute 29

Die Sprache der Chemiker – Formeln, Gleichungen, Symbole 30

Elektronegativität und Periodizität der Eigenschaften – wichtige Hilfsmittel zur Orientierung 33

Kapitel 2 Wasserstoff und Wasser 37

Wasser 37

Struktur des Wassers 37

Eigenschaften des Wassers 38

Salzhydrate 40

Wasserreinigung und Wasserenthärtung 40

Brennstoffzellen 41

Herstellung und Eigenschaften von Wasserstoff 42

Herstellung 42

Eigenschaften 43

Verwendung 44

Hydride 45

Ionische Hydride 46

Metallische Hydride 46

Kovalente Hydride 46

Hydridokomplexe 47

Kapitel 3 Elektropositive Elemente 49

Metalle durch Schmelzflusselektrolyse 50

Wichtige Verbindungen der Alkalimetalle 51

Chloride 51

Hydroxide 51

Natriumsulfat 52

Nitrate 53

Carbonate 53

Elektrolytelemente in der Biochemie 54

Chlorophyll 55

Kalk/Zement/Gips 56

Bor und seine Verbindungen 56

Wichtige Verbindungen des Bors 57

Aluminium und seine Verbindungen 61

Wichtige Verbindungen des Aluminiums 63

Metallorganische Verbindungen der Hauptgruppenelemente 66

Kapitel 4 Vom Kohlenstoff zum Blei – die 4. Hauptgruppe 71

Kohlenstoff 71

Elementarer Kohlenstoff 72

Reaktionsverhalten von Kohlenstoff 75

Verbindungen des Kohlenstoffs 76

Silicium 78

Darstellung 79

Verwendung 79

Reaktionsverhalten von Silicium 79

Verbindungen des Siliciums 80

Germanium, Zinn und Blei 88

Die Elemente 88

Verbindungen von Germanium, Zinn und Blei 88

Bleiakkumulator 89

Kapitel 5 Die Nichtmetalle 91

Stickstoff 91

Stickstoffwasserstoffverbindungen 96

Oxide und Säuren des Stickstoffs 98

Phosphor 102

Modifikationen des Phosphors 102

Bindungsverhältnisse beim Phosphor 103

Verbindungen des Phosphors 104

Arsen, Antimon, Wismut 107

Giftiges Arsen 108

Sauerstoff 108

Ozon 109

Wasserstoffperoxid 110

Eigenschaften von Oxiden 111

Schwefel 112

Verbindungen des Schwefels 114

Kapitel 6 Halogene und Edelgase 117

Fluor 118

Chlor, Brom und Iod 119

Eigenschaften und Verwendung 120

Verbindungen der Halogene 120

Pseudohalogene und Pseudohalogenide 124

Edelgase 126

Verwendung 127

Edelgasverbindungen 127

Inhaltsverzeichnis

Kapitel 7 Die Nebengruppenelemente im Überblick 129

Vergleichende Übersicht über die Eigenschaften der d- und f-Elemente 129

Unterschiede und Gemeinsamkeiten zwischen Haupt- und Nebengruppenelementen – das Beispiel Magnesium und Zink 132

Herstellung und Verwendung der Metalle 132

Anreicherung der Erze 133

Darstellung der Metalle 133

Reinigung der Metalle 134

Verwendung der Metalle 135

Metallcarbonyle 137

Cluster 140

Metallorganische Verbindungen der Übergangsmetalle 141

Alkyl- und Arylverbindungen 141

p-Komplexe 143

Katalyse mit Übergangsmetallen 146

Elementarreaktionen 148

Beispiele für Komplexkatalysen 149

Kapitel 8 Komplexverbindungen 159

Der Chelateffekt 161

Namen von Komplexverbindungen 162

Geometrie von Komplexverbindungen 163

Isomerie von Komplexverbindungen 164

Bindungsverhältnisse in Komplexverbindungen 167

Die 18-Valenzelektronenregel 167

Valenzbindungstheorie 167

Ligandenfeldtheorie 171

Kapitel 9 Die Eigenschaften der Nebengruppenelemente 189

Die 3. Nebengruppe 189

Lanthanoide und Actinoide 190

Kernspaltung und Kernreaktoren 192

Die 4. Nebengruppe 196

Die 5. Nebengruppe 198

Die 6. Nebengruppe 199

Chromverbindungen 201

Molybdän und Wolframverbindungen 204

Die 7. Nebengruppe 205

Die 8. Nebengruppe 208

Eisen 210

Korrosion 212

Eisen(II)-Verbindungen 213

Eisen(III)-Verbindungen 213

Eisenkomplexe in der Natur 215

Cobalt 216

Cobalt(II)-Verbindungen 216

Cobalt(III)-Verbindungen 216

Vitamin B12 217

Nickel 219

Oktaedrische Nickel(II)-Komplexe 219

Tetraedrische Nickel(II)-Komplexe 220

Quadratisch-planare Nickel(II)-Komplexe 220

Nickel(0)-Komplexe 221

Platinmetalle 222

Die 1. Nebengruppe 223

Kupfer 223

Silber 226

Gold 228

Die 2. Nebengruppe 229

Zink 229

Cadmium 230

Quecksilber 231

Teil II Konzepte und Modelle in der Anorganischen Chemie 233

Kapitel 10 Säuren und Basen 235

Säuren und Basen nach Arrhenius 235

Säuren und Basen nach Brønsted 236

Der pH-Wert 238

Alles unter Kontrolle: Pufferlösungen 239

Messung des pH-Werts 240

Säuren und Basen nach Lewis 241

Hart und weich im Reich der Säuren und Basen 241

Nicht Superman, sondern Supersäure 242

Kapitel 11 Elektrochemie 245

Redoxreaktionen 245

Oxidation 246

Reduktion 246

Des einen Verlust ist des anderen Gewinn 246

Das Standardelektrodenpotenzial 248

Elektrolyse 250

Von der Taschenlampe zum Laptop – elektrochemische Stromquellen 252

Die Taschenlampenbatterie 252

Der Nickel-Cadmium-Akkumulator 253

Der Nickel-Metallhydrid-Akkumulator 253

Bleiakkumulatoren 254

Lithium-Ionen-Akkumulatoren 254

Brennstoffzellen 254

Kapitel 12 Die Struktur der Atome 255

Der Atombau 255

Das Aufbauprinzip 256

Gestalt der Orbitale 259

s-Orbitale 259

p-Orbitale 260

d-Orbitale 260

Kapitel 13 Bindungsmodelle in der Anorganischen Chemie 263

Metallbindungen 263

Ionenbeziehungen 264

Zwischen Ionenbeziehung und Atombindung 265

Atombindungen 265

Lewis-Formeln 266

Die Geometrie von Molekülen 268

Molekülorbitaltheorie 270

Valenzstrukturtheorie 275

Teil III Analytische Methoden 279

Kapitel 14 Qualitative Analyse – der Trennungsgang 281

Vorbereitung der Probe 281

Soda-Pottasche-Aufschluss 282

Saurer Aufschluss 282

Oxidationsschmelze 282

Freiberger Aufschluss 283

Nachweis der Anionen 283

Nachweis der Kationen 284

Kapitel 15 Quantitative Analyse 287

Titration 287

Elektrochemische Indikation 290

Gravimetrie 291

Moderne Elementanalytik 291

AAS 292

AES 293

ICP-OES 293

RFA 293

Anwendungen 293

Kapitel 16 Elektrochemische Analytik 295

Konduktometrie 295

Potenziometrie 296

pH-Wert messen 297

Cyclovoltammetrie 298

Polarographie 299

Coulometrie 301

Elektrogravimetrie 302

Kapitel 17 Moleküle sichtbar machen – die Einkristall-Strukturanalyse 303

Ergebnisse der Strukturbestimmung 306

Ein Beispiel für eine Einkristall-Strukturanalyse 306

Kapitel 18 Spektroskopische Methoden 309

Moleküle absorbieren Licht – die UV-Vis-Spektroskopie 310

Moleküle tanzen – die IR- und Raman-Spektroskopie 313

Teil IV Der Top-Ten-Teil 315

Kapitel 19 Zehn wichtige Entdeckungen in der Anorganischen Chemie 317

Organische und Anorganische Verbindungen sind verwandt 317

Pflanzen brauchen Dünger 318

Periodizität der Elemente 318

Die Entdeckung der Radioaktivität 319

Das erste High-Tech-Material 319

Die Entdeckung der Katalyse 319

Das Grignard-Reagenz 320

Dünger und Sprengstoffe – die Ammoniaksynthese 320

Silikone für alle 321

Das Ziegler-Natta-Verfahren 322

Kapitel 20 Zehn Tipps für Studenten 323

Positiv Denken! 323

Schreiben Sie in Vorlesungen mit! 323

Nutzen Sie die Seminare und Übungen! 324

Lösen Sie Aufgaben! 324

Praktika während des Studiums 324

Stellen Sie sich vor! 324

E-Mails 325

Lernen Sie langfristig! 325

Eine Prüfung ist ein wichtiges Ereignis! 326

Dress Code 326

Kapitel 21 Zehn Tipps für wissenschaftliches Arbeiten 327

Das Thema 327

Der Betreuer 328

Machen Sie sich einen Zeitplan 328

Lesen Sie die Fachliteratur 328

Schreiben Sie Protokolle 329

Das Konzept der Arbeit 329

Die Arbeit schreiben 330

Sprache und Stil 330

Vorsicht bei der Nutzung des Internets 331

Zitate und Literaturangaben 331

Anhang A Hilfreiche Webseiten 333

Lexika und Nachschlagewerke 333

Vorlesungen und Lehrmaterialien zur Anorganischen Chemie 334

Portale 334

Software 335

Linklisten zur Chemie 335

Anhang B Weiterführende Literatur 337

Lehrbücher 337

Spezialgebiete 338

Nachschlagewerke 338

Synthesechemie 339

Analytische Chemie 340

Anhang C Wichtige Trivialnamen 341

Verbindungsklassen 341

Liste der Trivialnamen 341

Srichwortverzeichnis 345