3 Atombau und Periodensystem 61

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Jobst Abel
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1 1 Chemie - eine Naturwissenschaft Die Chemie im Kanon der Naturwissenschaften Denk- und Arbeitsweisen in der Chemie Begriffe und Größen Gesetze, Modelle und Theorien in der Chemie Erkenntnisgewinn in der Chemie Vorbereitung, Durchführung und Auswertung chemischer Experimente Stöchiometrie Molare und Zusammensetzungsgrößen Berechnungen zu chemischen Reaktionen 35 Bestimmung von Massen und Volumina 16 Aufgaben zur Stöchiometrie 37 2 Kernchemie Kernchemie Kernbausteine - Nukleonen Stabilität von Atomkernen und Kernreaktionen Entstehung der Elemente Kernsynthese der Elemente Häufigkeit der Elemente 56 Biologische Effekte der Radioaktivität 46, Geologische Altersbestimmung und Datierung 52 Das Wichtigste im Überbück: Bau des Atomkerns und Kernumwandlungen 58 Al t_,u r -.. Kernchemie...' Atombau und Periodensystem Atombau ' Historische Entwicklung des Atommodells Das Atommodell nach BOHR und SOMMERFELD Das moderne quantenmechanische Atommodell Das Periodensystem der Elemente Historie Ordnungsprinzip im Periodensystem Periodizität der Eigenschaften 80 Spektralanalyse und Struktur der Atomhülle 66 Atombau und Periodensystem der Elemente 89 Aufgaben und Experimente zum Atombau 90 4 Chemische Bindung Hauptbindungsarten Überblick Atombindung (kovalente Bindung) lonenbindung Besondere Wechselwirkungen zwischen Molekülen Van-der-Waals-Kräfte 121

2 4.2.2 Wasserstoffbrückenbindungen 122 Fullerene - Moleküle in Kugelform 107, Dichteanomalie des Wassers in der Natur 124 Chemische Bindung-Wechselwirkung zwischen Atomen und Ionen 125 Aufgaben und Experimente zur chemischen Bindung Physikalische Chemie Chemische Thermodynamik Energie und Energieerhaltung Der erste Hauptsatz der Thermodynamik Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik Die freie Enthalpie Elektrochemische Prozesse Elektrische Leitung und Elektrolyte Elektroden und Elektrodenpotenziale Elektrochemische Zellen und Zellspannung Elektrolytische Prozesse Chemische Kinetik Zeitlicher Ablauf chemischer Reaktionen Temperaturabhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit Mechanismus chemischer Reaktionen Katalysatoren und Katalyse 186 Akkumulatoren und Wasserstoff als chemische Energiespeicher 164, Raffination von Kupfer durch Elektrolyse 171, Katalysatoren in Kraftfahrzeugen 189 Energetik chemischer Reaktionen und Hauptsätze der Thermodynamik 148, Elektrochemische Prozesse als spezielle Redoxreaktionen 173, Geschwindigkeit und Mechanismus chemischer Reaktionen 190 Aufgaben und Experimente zur physikalischen Chemie Chemisches Gleichgewicht Das chemische Gleichgewicht Umkehrbarkeit chemischer Reaktionen Einstellung des chemischen Gleichgewichts Massenwirkungsgesetz und Gleichgewichtskonstante Zusammenhang zwischen Gleichgewichtskonstante und freier Standardreaktionsenthalpie Beeinflussung des chemischen Gleichgewichts Einfluss der Temperatur und des Drucks Einfluss weiterer Reaktionsbedingungen Anwendungen des Massenwirkungsgesetzes Das Ammoniakgleichgewicht Löslichkeitsgieichgewichte und Löslichkeitsprodukt Gekoppelte Gleichgewichte 215 Gekoppelte Gleichgewichte in der Natur 216

3 Merkmale und Einflussfaktoren auf das chemische Gleichgewicht 217 Aufgaben und Experimente zur physikalischen Chemie Protonen- und Elektronenübertragungsreaktionen Säuren und Basen Säure-Base-Theorie nach BRÖNSTED Säure-Base-Gleichgewichte Amphoterie Neutralisationsreaktionen Säure-Base-Theorie nach LEWIS Säuren und Basen im Alltag Redoxreaktionen Redoxreaktionen als Donor-Akzeptor-Reaktion Oxidationszahlen Aufstellen von Redoxgleichungen Standardredoxpotenziale und Redoxgleichgewichte Anwendungen von Redoxreaktionen 257 Feststoffe mit sauren Eigenschaften 236, Puffergleichgewichte im Blut 244, Die Entstehung der sauerstoffhaltigen Erdatmosphäre 260 Säure- und Base-Verhalten von Stoffen 248, Redoxreaktionen und Oxidationszahlen 262 Aufgaben und Experimente Komplexchemie Grundlagen der Komplexchemie Aufbau und Nomenklatur von Komplexen Darstellung von Komplexverbindungen Stabilität von Komplexen Bindungsverhältnisse in Komplexen Eigenschaften und Bedeutung von Komplexen 280 Chemie und Fotografie 284, Wasserhärte - ein komplexes" Problem? 286 Chemie von Komplexverbindungen 287 Aufgaben und Experimente zur Komplexchemie Strukturen und Reaktionen organischer Verbindungen Allgemeine Grundlagen der organischen Chemie Namen, Formeln und Strukturen Elektronische Effekte in organischen Verbindungen Der Isomeriebegriff Reagenzien, Substrate, Reaktionen Reaktionstypen in der organischen Chemie Aliphatische Kohlenwasserstoffe Nomenklatur aliphatischer Kohlenwasserstoffe Gesättigte kettenförmige Kohlenwasserstoffe Ungesättigte kettenförmige Kohlenwasserstoffe Aromatische Kohlenwasserstoffe 331

4 9.3.1 Der aromatische Zustand Substituierte Benzene Biologische Aktivität aromatischer Verbindungen Strukturen und Reaktionen organischer Verbindungen mit funktioneilen Gruppen Funktionelle Gruppen Halogenalkane Amine Alkohole und Phenole Ether Carbonylverbindungen Carbonsäuren und Carbonsäurederivate Naturstoffe Kohlenhydrate Fette Aminosäuren, Peptide und Proteine Chemie in Biosystemen Stoffwechsel und Biokatalyse Autotrophe Assimilation - Fotosynthese Heterotrophe Assimilation Dissimilation - Atmung Dissimilation - Gärung 403 Stereoisomere im Sehprozess 298, Benzin, Diesel und andere Kraftstoffe 326, Essigsäure - die wichtigste Carbonsäure 359, Organische Kampfstoffe 362, Organische Sprengstoffe 363, Fasern aus Eiweißen und Kohlenhydraten 384 Modellhafte Darstellungsformen organischer Moleküle 318, Reaktive Teilchen und Reaktionstypen in der organischen Chemie 319, Typische Reaktionen organischer Verbindungen mit funktioneilen Gruppen 364, Wichtige Stoffklassen in der Natur - Kohlenhydrate, Fette und Proteine 388, Stoffwechsel - chemische Reaktionen in biologischen Systemen 405 Aufgaben und Experimente zur organischen Chemie Ausgewählte Anwendungen der Chemie Werkstoffe Aufbau und Bildung synthetischer organischer Polymere Struktur und Eigenschaften von Kunststoffen Verarbeitung von Kunststoffen Maßgeschneiderte synthetische Polymere Kunststoffverwertung Metallische Werkstoffe Silicone, Silicate und Gläser Farbstoffe Grundlagen der Farbigkeit Natürliche Farbstoffe Synthetische Farbstoffe Färbeverfahren Tenside und Waschmittel Tenside als grenzflächenaktive Stoffe 462

5 Anwendungen von Tensiden Waschmittel Arzneimittel Entwicklung von Arzneimitteln Wirkungsweise von Arzneistoffen Arzneistoff Synthese Ausgewählte chemisch-technische Verfahren Besonderheiten chemisch-technischer Prozesse Technische Herstellung von Ammoniak Technische Herstellung von Salpetersäure Technische Herstellung von Schwefelsäure Technische Herstellung von Chlor und Natronlauge Gewinnung von Aluminium durch Schmelzflusselektrolyse Erdölverarbeitung - Gewinnung von Treibstoffen und Rohstoffen für die chemische Industrie Umweltbezogene Chemie Chemikalieneintrag in die Umwelt Stoffkreisläufe Belastungen der Atmosphäre Belastungen der Gewässer Belastungen des Bodens 512 Biologisch abbaubare Werkstoffe 438, Faserverstärkte Kunststoffe 439, Keramische Werkstoffe 450, Farbige Lebensmittel - Das Auge isst mit" 458, Tenside in Küche und Bad 466, Gifte, Drogen und Arzneistoffe 474, Nachwachsende Rohstoffe für die chemische Industrie 478, Chemieprodukte ohne Umweltbelastung? 496, Der Kreislauf des Stickstoffs 500 Systematisierung von Werkstoffen 452, Strukturen und Eigenschaften von Farbstoffen und Tensiden 470, Umweltbelastungen durch anthropogene Einflüsse 513 Aufgaben zu Anwendungen der Chemie Chemische Analytik Klassische Analyseverfahren Qualitative anorganische Analyse Analyse organischer Verbindungen Instrumentelle Analyseverfahren Elektrochemische Analyseverfahren Chromatograf sehe Analysemethoden Spektroskopische Analysemethoden 547 Moderne Analyseverfahren in der Medizin 552 Qualitative und quantitative Analyse von Stoffen 554 Aufgaben und Experimente zur chemischen Analytik 555 A Anhang 559 Periodensystem der Elemente 560, Grundregeln zur Sicherheit beim chemischen Experimentieren 561, Gefahrenhinweise und Sicherheitsratschläge 563 Register 565

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