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Vorkurs Chemie für Dummies

Vorkurs Chemie für Dummies

Uwe Böhme

ISBN: 978-3-527-81053-6

Jan 2017

360 pages

Select type: O-Book

Über den Autor 7

Einführung 19

Über dieses Buch 19

Voraussetzungen 20

Wie dieses Buch aufgebaut ist 20

Teil I: Wozu brauchen wir Chemie 21

Teil II: Konzepte und Modelle in der Chemie 21

Teil III: Chemisches Rechnen 21

Teil IV: Chemische Verbindungen 21

Teil V: Der Top-Ten-Teil 22

Anhänge 22

Symbole, die in diesem Buch verwendet werden 22

Wie es weitergeht 23

Teil I

Wozu brauchen wir Chemie 25

Kapitel 1

Chemische Prozesse in Natur und Umwelt 27

Kohlendioxid und der Kohlenstoffkreislauf in der Natur 27

Nachwachsende Rohstoffe 29

Die Bioraffinerie 30

Veränderungen in der Atmosphäre 31

Smog 31

Saurer Regen 32

Ozonloch 32

Kapitel 2

Chemie in Alltag und Beruf 35

Chemie in der Küche 35

Kochsalz 35

Rotwein und Alkohol 36

Pommes und verbrannter Toast 37

Kuchen 37

Abflussreiniger 38

Kaffee, Tee und Tabak 38

Alles wird sauber mit Waschmitteln 39

Edelsteine und Zahnpaste 42

Bauchemie, Geschirr und Zahnersatz 42

Metalle und Legierungen als Werkstoffe 42

Künstliche und natürliche Makromoleküle 44

Pigmente und Farbstoffe 45

Chemie früher und heute 45

Kapitel 3

Chemie als Wissenschaft 47

Die Wissenschaft von den Stoffwandlungen 48

Teilgebiete der Chemie 49

Teil II

Konzepte und Modelle in der Chemie 53

Kapitel 4

Die Sprache der Chemiker – Formeln, Gleichungen, Symbole 57

Chemische Formeln 55

Gleichungen 57

Symbole 59

Chemische Verbindungen benennen 59

Kapitel 5

Die Struktur der Atome 63

Der Atombau 63

Das Aufbauprinzip 64

Gestalt der Orbitale 68

s-Orbitale 68

p-Orbitale 69

d-Orbitale 69

Kapitel 6

Das Periodensystem 71

Periodizität der Eigenschaften 71

Die Elektronegativität als Hilfsmittel zur Orientierung 71

Verschiedene Darstellungsweisen des PSE 72

»Familien« im PSE 73

Hauptgruppen 73

Die Kohlenstoff- und die Stickstoffgruppe 75

Nebengruppen 77

Lanthanoide und Actinoide 78

Metalle, Halbmetalle, Nichtmetalle 78

Kapitel 7

Bindungsmodelle in der Chemie 81

Metallbindungen 81

Gitterstrukturen der Metalle 81

Ionenbeziehungen 84

Zwischen Ionenbeziehung und Atombindung 85

Atombindungen 86

Lewis-Formeln 86

Die Geometrie von Molekülen 89

Molekülorbitaltheorie 91

Valenzstrukturtheorie 96

Kapitel 8

Chemische Reaktionen 99

Wärmeabgabe oder -aufnahme bei Reaktionen 99

Die Wärmelehre 101

Das chemische Gleichgewicht 104

Verschiebung des chemischen Gleichgewichts 105

Die Reaktionsgeschwindigkeit 106

Katalysatoren 107

Kapitel 9

Säuren und Basen 109

Säuren und Basen nach Arrhenius 109

Säuren und Basen nach Brønsted 110

Der pH-Wert 112

Alles unter Kontrolle: Pufferlösungen 113

Den pH-Wert messen 114

Den pH-Wert berechnen 115

Titrationen 116

Titrationen berechnen 118

Säuren und Basen nach Lewis 119

Hart und weich im Reich der Säuren und Basen 119

Kapitel 10

Elektrochemie 121

Redoxreaktionen 125

Oxidation 125

Reduktion 126

Des einen Verlust ist des anderen Gewinn 126

Reaktionsgleichungen für Redoxreaktionen aufstellen 128

Das Standardelektrodenpotenzial 131

Elektrolyse 134

Von der Taschenlampe zum Laptop – elektrochemische Stromquellen 135

Die Taschenlampenbatterie 135

Der Nickel-Cadmium-Akkumulator 136

Der Nickel-Metallhydrid-Akkumulator 137

Bleiakkumulatoren 137

Lithium-Ionen-Akkumulatoren 137

Teil III

Chemisches Rechnen 135

Kapitel 11

Chemische Größen, Einheiten und Konstanten 137

Das Mol als Maß für die Stoffmenge 137

Die molare Masse 138

Konzentrationsangaben 138

Molarität 139

Normalität 139

Prozentangaben 140

Einheiten 141

Energie 141

Druck 141

Temperatur 141

Länge 142

Konstanten 142

Avogadro-Konstante 142

Atomare Masseneinheit 142

Elektrische Elementarladung 143

Kapitel 12

Berechnungen an Stoffgemischen 145

Volumenprozente berechnen 145

Massenprozente berechnen 147

Molprozente berechnen 148

Dichteangaben verstehen 150

Mischungsverhältnisse berechnen 150

Das Mischungskreuz 153

Kapitel 13

Berechnungen an chemischen Reaktionen 157

Ansatzgrößen chemischer Reaktionen berechnen 157

Volumenänderungen berechnen 163

Reaktionsenthalpien berechnen 166

Teil IV

Elemente und chemische Verbindungen 171

Kapitel 14

Die Metalle 177

Eigenschaften der Metalle 173

Metallerze in der Natur 174

Gewinnung der Metalle 175

Anreicherung der Erze 175

Darstellung der Metalle 177

Reinigung der Metalle 177

Elektropositive Metalle durch Schmelzflusselektrolyse 178

Kupfer 179

Silber 180

Gold 181

Zink 181

Eisen und Stahl 181

Korrosion - die schleichende Zerstörung 184

Verwendung der Metalle 185

Legierungen 185

Kapitel 15

Die Verbindungen der Hauptgruppenelemente 189

Wasserstoff und seine Verbindungen 189

Wasser 189

Herstellung und Eigenschaften von Wasserstoff 194

Hydride 197

Verbindungen der 1. bis 3. Hauptgruppe 197

Wichtige Verbindungen der Alkalimetalle 198

Kalk/Zement/Gips 201

Bor und seine Verbindungen 201

Aluminium und seine Verbindungen 203

Verbindungen der 4. Hauptgruppe 206

Elementarer Kohlenstoff 206

Reaktionsverhalten von Kohlenstoff 210

Oxide der Kohlenstoffs 210

Silicium 211

Darstellung 211

Verwendung 211

Silikate 212

Germanium, Zinn und Blei 213

Bleiakkumulator 214

Die Nichtmetalle 215

Stickstoff 215

Phosphor 222

Arsen 224

Sauerstoff 226

Schwefel 229

Verbindungen der Halogene und Edelgase 231

Fluor 232

Chlor, Brom und Iod 233

Edelgase 236

Verwendung 237

Kapitel 16

Die Verbindungen der Nebengruppenelemente 239

Die Eigenschaften der Nebengruppenelementeim Überblick 239

Unterschiede und Gemeinsamkeiten zwischen Hauptund

Nebengruppenelementen – das Beispiel Magnesium und Zink 241

Komplexverbindungen 242

Namen von Komplexverbindungen 244

Geometrie von Komplexverbindungen 245

Bindungsverhältnisse in Komplexverbindungen 246

Die 18-Valenzelektronenregel 246

Valenzbindungstheorie 247

Ligandenfeldtheorie 251

Die 3. Nebengruppe 257

Lanthanoide und Actinoide 258

4. Nebengruppe 260

5. Nebengruppe 261

6. Nebengruppe 263

Chrom(VI)-Verbindungen 263

Chrom(III)-Verbindungen 264

Chrom(0)-Verbindungen 265

Molybdän- und Wolframverbindungen 265

7. Nebengruppe 266

Mangan(VII)-Verbindungen 266

Mangan(VI)- und Mangan(V)-Verbindungen 266

Mangan(IV)-Verbindungen 267

Mangan(III)-Verbindungen 267

Mangan(II)-Verbindungen 267

8. Nebengruppe 268

Eisen 269

Cobalt 270

Nickel 271

Platinmetalle 272

1. Nebengruppe 273

Kupfer 273

Silber 275

Gold 275

2. Nebengruppe 276

Zinkverbindungen 276

Quecksilber 276

Kapitel 17

Eigenschaften organischer Verbindungen 279

Kohlenwasserstoffe 279

Einteilung der Kohlenwasserstoffe 279

Alkane und Cycloalkane 280

Alkene 286

Alkine 289

Aromaten 293

Erdöl 297

Erdgas 300

Kohle 301

Wichtige Verbindungsklassen der Organischen Chemie 303

Alkohole 304

Aldehyde und Ketone 309

Carbonsäuren 311

Ether 315

Amine 316

Heterocyclen 318

Organische Halogenverbindungen 324

Es gibt so viel mehr da draußen 326

Teil V

Der Top-Ten-Teil 329

Kapitel 18

Zehn wichtige chemische Verbindungen 331

Wasser 331

Natriumchlorid – Kochsalz 331

Ammoniak 332

Glucose 333

Koffein 333

Acetylsalicylsäure 333

2-Phenylethanol 334

Hämin 334

Adrenalin 335

Vitamin A 336

Kapitel 19

Zehn Tipps für den Start ins Studium 339

Der Beginn 339

Vorbereitungskurse 339

Kontakte knüpfen 339

Die Finanzierung 340

Schreiben Sie in Vorlesungen mit! 340

Nutzen Sie die Seminare und Übungen! 340

Lösen Sie Aufgaben! 341

Stellen Sie sich vor! 341

Lernen Sie langfristig! 342

Beratungsangebote 342

Anhang A

Wichtige Verbindungsklassen der organischen Chemie 343

Anhang B

Wichtige Trivialnamen 345

Verbindungsklassen 345

Liste der Trivialnamen 345

Stichwortverzeichnis 349