Kurzlehrbuch Chemie (eBook)

Gisela Boeck: Kurzlehrbuch Chemie 1
Auf einen Blick 2
Innentitel 4
Impressum 5
Vorwort zur 2. Auflage 6
Vorwort zur 1. Auflage 7
Inhalt 8
1 Allgemeine Grundlagen und chemische Bindung 12
1.1 Die Einteilung der Materie 14
1.1.1 Elemente, Verbindungen und Stoffe 14
1.2 Der Atombau 18
1.2.1 Die atomaren Dimensionen 18
1.2.2 Die Avogadro-Zahl und die Stoffmenge 18
1.2.3 Die Atombausteine 18
1.2.4 Die moderne Elementdefinition 19
1.2.5 Die Radioisotope 20
1.3 Die Elektronenhülle 22
1.3.1 Vorbemerkung 23
1.3.2 Das Bohr'sche Atommodell 23
1.3.3 Das wellenmechanische Atommodell 23
1.4 Das Periodensystem der Elemente (PSE) 27
1.4.1 Die Einteilung im Periodensystem 27
1.4.2 Die Periodizität der Eigenschaften 27
1.4.3 Kurzinformationen zu wichtigen Gruppen mit ihren Elementen 28
1.5 Die chemische Bindung 34
1.5.1 Der Überblick 34
1.5.2 Die Oktettregel 34
1.5.3 Die metallische Bindung 34
1.5.4 Die Ionenbindung 34
1.5.5 Die kovalente Bindung (= Atombindung) 37
1.5.6 Die koordinative Bindung 42
1.5.7 Die Wasserstoffbrückenbindungen 42
1.5.8 Die Van-der-Waals-Wechselwirkungen 43
1.5.9 Die hydrophoben Wechselwirkungen 43
1.5.10 Zusammenfassung 43
2 Chemische Reaktionen und chemisches Gleichgewicht 46
2.1 Die Stöchiometrie chemischer Reaktionen 48
2.1.1 Der Überblick 48
2.1.2 Die grundlegenden Gesetze für chemische Reaktionen 48
2.1.3 Die chemische Gleichung 48
2.1.4 Die Gehalts- und Konzentrationsgrößen 50
2.2 Die Thermodynamik chemischer Reaktionen 51
2.2.1 Der Überblick 51
2.2.2 Abgeschlossene, geschlossene und offene Systeme 52
2.2.3 Die innere Energie und die Enthalpie 52
2.2.4 Der freiwillige Ablauf von Reaktionen 54
2.2.5 Das thermodynamische Gleichgewicht 55
2.3 Die Kinetik chemischer Reaktionen 59
2.3.1 Der Überblick 59
2.3.2 Die Reaktionsgeschwindigkeit 59
2.3.3 Die Katalyse 62
2.4 Die Lösungen und Elektrolyte 65
2.4.1 Der Überblick 65
2.4.2 Die Einteilung der Elektrolyte 65
2.4.3 Die Löslichkeit und das Löslichkeitsprodukt 66
2.5 Die Säuren und Basen 68
2.5.1 Der Überblick 68
2.5.2 Die Einführung 68
2.5.3 Der pH-Wert 68
2.5.4 Die Säure-Base-Theorie von Brønsted 69
2.5.5 Die Säure-Base-Theorie von Lewis 70
2.5.6 Die Autoprotolyse des Wassers 70
2.5.7 Die Säuren- und Basenstärke 70
2.5.8 Die Neutralisation 72
2.5.9 Die Messung des pH-Wertes 73
2.5.10 Die Säure-Base-Titrationen 73
2.5.11 Die Puffer 75
2.6 Die Komplexbildung 77
2.6.1 Der Überblick 77
2.6.2 Die Nomenklatur 78
2.6.3 Die Gleichgewichtskonstante von Komplexbildungsreaktionen 78
2.7 Die Oxidation und die Reduktion 80
2.7.1 Der Überblick 80
2.7.2 Die Theorie von Oxidation und Reduktion 80
2.7.3 Die quantitative Beschreibung von Redoxvorgängen 83
2.8 Die heterogenen Gleichgewichte 88
2.8.1 Der Überblick 88
2.8.2 Die Einteilung 88
2.8.3 Die Löslichkeit eines Feststoffes 89
2.8.4 Die Verteilung einer Substanz zwischen zwei Flüssigkeiten 89
2.8.5 Die Löslichkeit eines Gases in einer Flüssigkeit 90
2.8.6 Die Adsorption 90
2.8.7 Gleichgewichte an Membranen 91
3 Grundlagen der organischen Chemie 96
3.1 Die Bindungsverhältnisse am Kohlenstoffatom 98
3.1.1 Der Überblick 98
3.1.2 Die Eigenschaften des Elements Kohlenstoff 98
3.1.3 Das Hybridisierungsmodell 98
3.1.4 Das Modell der ?- und der ?-Bindung 99
3.1.5 Die konjugierten Doppelbindungen 101
3.2 Die Einteilung und die Nomenklatur organischer Verbindungen 103
3.2.1 Der Überblick 103
3.2.2 Die Klassifizierung organischer Verbindungen 104
3.2.3 Die Strukturdarstellung 104
3.2.4 Die Nomenklatur 108
3.3 Die Stereochemie organischer Verbindungen 111
3.3.1 Der Überblick 111
3.3.2 Die Isomerie 111
3.3.3 Die Konstitutionsisomerie 111
3.3.4 Die Stereoisomerie 112
3.4 Die Strukturaufklärung organischer Verbindungen 123
3.4.1 Die Reindarstellung einer Substanz 123
3.4.2 Die Charakterisierung der reinen Substanz 125
3.5 Die Reaktionstypen organischer Verbindungen 127
3.5.1 Die Systematisierung organischchemischer Reaktionen 127
3.5.2 Die Reaktionstypen 129
4 Stoffklassen der organischen Chemie 134
4.1 Die Kohlenwasserstoffe 136
4.1.1 Der Überblick 136
4.1.2 Die gesättigten Kohlenwasserstoffe 136
4.1.3 Die ungesättigten Kohlenwasserstoffe 138
4.1.4 Die aromatischen Kohlenwasserstoffe (Arene) 141
4.1.5 Die Halogenkohlenwasserstoffe 142
4.2 Die Alkohole, die Phenole und die Ether 143
4.2.1 Der Überblick 143
4.2.2 Die Alkohole 143
4.2.3 Die Phenole 147
4.2.4 Die Ether 148
4.3 Die Thiole und die Thioether 149
4.3.1 Der Überblick 149
4.3.2 Die Thiole 149
4.3.3 Die Thioether 151
4.4 Die Amine 152
4.4.1 Die Einteilung 152
4.4.2 Die physikalischen Eigenschaften 152
4.4.3 Die chemischen Reaktionen 152
4.5 Die Aldehyde und die Ketone 155
4.5.1 Der Überblick 155
4.5.2 Die Einteilung 155
4.5.3 Die physikalischen Eigenschaften 155
4.5.4 Die chemischen Reaktionen 155
4.6 Die Carbonsäuren und deren Derivate 161
4.6.1 Der Überblick 161
4.6.2 Die Eigenschaften der Carbonsäuren 161
4.6.3 Die Carbonsäurederivate 165
4.7 Die Heterocyclen 169
4.7.1 Der Überblick 169
4.7.2 Die Einteilung 169
4.7.3 Die 5-Ring-Heterocyclen 169
4.7.4 Die 6-Ring-Heterocyclen 170
4.7.5 Die mehrkernigen Heterocyclen 171
5 Chemie wichtiger Naturstoffklassen 174
5.1 Die Aminosäuren, die Peptide und die Proteine 176
5.1.1 Der Überblick 176
5.1.2 Die Aminosäuren 176
5.1.3 Die Peptide 180
5.1.4 Die Proteine 181
5.2 Die Kohlenhydrate 185
5.2.1 Der Überblick 185
5.2.2 Die Klassifizierung 185
5.2.3 Die Monosaccharide 185
5.2.4 Die Disaccharide 192
5.2.5 Die Oligosaccharide 193
5.2.6 Die Polysaccharide 194
5.3 Die Lipide 196
5.3.1 Der Überblick 196
5.3.2 Die Klassifizierung 197
5.3.3 Die Fettsäuren und Fette 197
5.3.4 Die Wachse 199
5.3.5 Die Phospholipide und die Sphingolipide 199
5.3.6 Die Isoprenoide 201
5.4 Die Nukleinsäuren 203
5.4.1 Der Überblick 203
5.4.2 Der Aufbau der Nukleinsäuren 203
5.4.3 DNA und RNA 205
6 Anhang 208
6.1 Lösungen 210
6.2 Wichtige Zahlen und Formeln 214
6.2.1 Angabe von Zahlenwerten als Zehnerpotenzen 214
6.2.2 Einheiten und ihre Vielfachen 214
6.2.3 Naturkonstanten und Basisgrößen 215
6.2.4 Beispiele für abgeleitete SI-Einheiten 215
6.2.5 Rechnen mit Potenzen und Logarithmen 216
6.2.6 Säure- und Basenkonstanten 217
6.3 Geschichte im Überblick 218
Quellenverzeichnis 228
Sachverzeichnis 229