Die handlungsorientierte Ausbildung für Laborberufe

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1 2008 AGI-Information Management Consultants May be used for personal purporses only or by libraries associated to dandelon.com network. Wolf Rainer Less (Hrsg.) Melanie Fleckenstein Oipl.-lng. (FH) Wolfgang Gottwald Bianca Stieglitz Die handlungsorientierte Ausbildung für Laborberufe Band 1: Pflichtqualifikationen Vogel Buchverlag

2 T Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis Vorwort des Herausgebers Vorwort der Autoren 1 Umgang mit dem Buch 1.1 Mathematikvortest 1.2 Umgang mit Größengleichungen 2 Vereinigen von Stoffsystemen 2.1 Neutralisation - eine chemische Reaktion 2.2 Chemische Formelsprache 2.3 Grundlagen der Stöchiometrie Aufstellung einer einfachen Reaktionsgleichung (Neutralisation) Berechnung der Reaktionsverhältnisse 2.4 Berechnung von Konzentrationsangaben bei Lösungen 2.5 Mischen von Lösungen 2.6 Chemische Reaktionen mit verdünnten Eduktlösungen 2.7 ph-wert 3 Trennen von Stoffsystemen 3.1 Trennen durch Aggregatzustandsänderungen Gasförmiger (gasiger) Zustand Flüssiger Aggregatzustand und der Übergang zum gasförmigen Zustand Gasverflüssigung durch Druckerhöhung Fester Aggregatzustand Phasendiagramm der Aggregatzustände 3.2 Reinigung durch Löslichkeitsprozesse Feststoffextraktion Abhängigkeit der Löslichkeit von der Temperatur Abhängigkeit der Löslichkeit von der Struktur des Lösemittels und der des Stoffes Reinigung durch Flüssig-Flüssig-Extraktion 3.3 Aufkonzentrierung durch Osmose Inf&Click Der Onlineservice InfoCiick bietet unter nach Codeeingabe zusätzliche Informationen und Aktualisierungen zu diesem Buch. Lösungen der Vertiefungsübungen unter InfoCiick oder:

3 10 Inhaltsverzeichnis 4 Struktur und Eigenschaften von Stoffen Atombau Atommodell nach RUTHERFORD Atomkern Isotope Radioaktivität Atommodell nach BOHR Orbitalmodell Periodensystem der Elemente (PSE) Metalle, Nichtmetalle und Halbmetalle Nebengruppenelemente Ableitung von Stoffeigenschaften anhand der Stellung im PSE Elektronenkonfiguration der Haupt- und Nebengruppenelemente Chemische Bindung lonenbindung Unpolare Atombindung Polare Atombindung Elektronegativität Wasserstoffbrückenbindung Van-der-Waals-Kräfte lonen-dipol-bindung durch Hydratation Komplexbindung Metallbindung Elektronenvorgänge bei chemischen Reaktionen Oxidation, Reduktion, Oxidationsmittel, Reduktionsmittel Redoxreaktion Oxidationszahl Aufstellen von Redoxgleichungen Disproportionierung und Komproportionierung Disproportionierung Komproportionierung Säuren- und Basensysteme Protolyse Definitionen der Säuren und Basen nach ARRHENIUS und BRÖNSTED Autoprotolyse des Wassers Stärke von Brönsted-Säuren und Brönsted-Basen Definitionen der Säuren und Basen nach LEWIS Salze als Säuren und Basen Wichtige anorganische Säuren Saure und basische Oxide

4 Inhaltsverzeichnis 11 5 Physikalisch-chemische Grundlagen analytischer und synthetischer Arbeiten Grundlagen von Gleichgewichtsreaktionen Massenwirkungsgesetz (MWG) Quantitativer Verlauf von Gleichgewichtsreaktionen Beurteilung der Gleichgewichtslage Reaktionsbeeinflussung von Gleichgewichtszuständen Beeinflussung der Gleichgewichtslage durch Konzentrationsänderung Beeinflussung der Gleichgewichtslage durch Druckveränderung Beeinflussung der Gleichgewichtslage durch Temperaturveränderung Projektplanung einer Veresterung Anwendungen des Massenwirkungsgesetzes MWG Anwendungen des MWG auf das Protolysegleichgewicht Abhängigkeit des Protolysegrades avon der Konzentration schwacher Elektrolyte Anwendung des Protolysegleichgewichtes auf die Hydrolyse Auswirkung des Protolysegleichgewichtes auf Puffersysteme Anwendung des Massenwirkungsgesetzes auf das Löslichkeitsprodukt Lp Reaktionskinetik Einfluss der Konzentration auf die Reaktionsgeschwindigkeit/" Reaktionen 1. Ordnung Reaktionen 2. Ordnung Einfluss der Temperatur auf die Reaktionsgeschwindigkeit r Einfluss der Katalyse auf die Reaktionsgeschwindigkeit r Reaktionsenthalpie Entropie Grundlagen der organischen Synthesechemie Besonderheit des Kohlenstoffs Differenzierung zwischen anorganischer und organischer Chemie Kohlenstoffbindung Gesättigte Kohlenwasserstoffe Schreibweisen für organische Verbindungen Nomenklatur von Alkanen Isomerie Radikalische Substitution S R von Alkanen Eigenschaften von Halogenalkanen Nomenklatur der Halogenalkane Reaktionsmechanismus einer Eliminierung E1- und E2-Reaktion 250

5 12 Inhaltsverzeichnis Konkurrenzsituation zur Substitutionsreaktion Bindungsverhältnisse im Alken Eigenschaften von Alkenen Nomenklatur von Alkenen Isomerie bei Alkenen 6.7 Reaktionsmechanismus der elektrophilen Addition Markownikow-Regel Elektrophile Addition an Diene 6.8 Wurtz-Synthese Wurtz-Fittig-Reaktion 6.9 Williamson'sche Ethersynthese Eigenschaften von Ethern Nomenklatur von Ethern 6.10 Mechanismus der nucleophilen Substitution S N 1 und S N Konkurrenz zur Eliminierung Eigenschaften von Alkoholen Primäre, sekundäre und tertiäre Alkohole Mehrwertige Alkohole Nomenklatur von Alkoholen Keto-Enol-Tautomerie 6.11 Oxidation von Alkoholen Oxidation eines primären Alkohols Bestimmung von Oxidationszahlen in organischen Verbindungen Oxidation eines sekundären Alkohols Oxidation von tertiären Alkoholen Weitere charakteristische Reaktionen der Alkohole 6.12 Eigenschaften von Aldehyden und Ketonen Nomenklatur von Aldehyden und Ketonen Reaktionen der Aldehyde und Ketone Aldol-Reaktion Cannizzaro-Reaktion 6.13 Eigenschaften von Carbonsäuren Nomenklatur von Carbonsäuren Acidität von Carbonsäuren 6.14 Reaktionsschema der säurekatalysierten Veresterung Eigenschaften von Estern Nomenklatur von Estern 6.15 Reaktionsmechanismus der alkalischen Verseifung 6.16 Reaktion von Carbonsäuren zum Säurechlorid Weitere Carbonsäurederivate Säureamide Säureanhydride Nitrile Halogensäuren

6 Inhaltsverzeichnis Hydroxycarbonsäuren Aminosäuren Metallorganische Verbindungen Grignard-Verbindungen Eigenschaften von Grignard-Verbindungen Herstellung von Grignard-Verbindungen Reaktionen der Grignard-Verbindungen Reaktion von Methan zu Ethin Bindungsverhältnisse im Alkin Eigenschaften von Alkinen Nomenklatur von Alkinen Reppe-Synthesen Vinylierung Ethinylierung Carbonylierung Cyclisierung Bindungsverhältnisse im Aromaten Unterscheidung Aromat/Nichtaromat Eigenschaften von Benzol Nomenklatur aromatischer Verbindungen Reaktion der Hydrierung bzw. Reduktion von Benzol Eigenschaften der Cycloalkane Nomenklatur der Cycloalkane Mechanismus der elektrophilen Substitution S E am Aromaten (Kernsubstitution) Halogenierung von Aromaten Nitrierung von Aromaten Sulfonierung von Aromaten Friedel-Crafts-Acylierung Polymerisation Mechanismus der elektrophilen Zweitsubstitution Einfluss der Erstsubstituenten auf den Eintritt eines Zweitsubstituenten Seitenkettensubstitution bei Benzolderivaten Chlorierung von Toluol Acetylierung an der Seitenkette Diazotierung / Kupplung Quantifizierung durch nasschemische Analysen Quantifizierung Untersuchung der Gültigkeit einer analytischen Methode (Validierung) Validierungsparameter Präzision Validierungsparameter «Richtigkeit» Validierungsparameter «Robustheit» Quantifizierung des Gesamtsulfats mit Hilfe einer gravimetrischen Analyse Schwerlöslichkeit und das Löslichkeitsprodukt Lp 329

7 1' I 14 Inhaltsverzeichnis fr 7.4 Volumetrische Analyse (Maßanalyse) Neutralisationsvolumetrie Prinzip der Neutralisationsvolumetrie Herstellung einer Natronlaugemaßlösung Maßanalytische Quantifizierung Verwendung von ungenauer Maßlösung bei der Titration Redox-Titrationen Permanganometrische Titrationen Ansetzen der Maßlösung und Bestimmung des Titers Titration des Prozesswassers von P1_KAP lodometrische Titrationen Komplexometrische Titration Potenziometrische Analysen Arbeiten mit Bezugszellen (Bezugselektroden) Glaselektroden Potenziometrische Titration Konduktometrische Titration Verlauf der konduktometrischen Titration Diskussion der Methoden zur Analyse des Prozesswassers P1_KAP Großtechnische Verfahren Erdölverarbeitung, Herstellung des Grundstoffes Benzol Chloralkali-Elektrolyse Amalgam-Verfahren (Quecksilberverfahren) Diaphragma-Verfahren Membran-Verfahren Allgemeiner Vergleich der 3 Verfahren Ammoniak-Synthese nach dem Haber-Bosch-Verfahren Herstellung des Ausgangsgemisches Chemische Grundlagen des Haber-Bosch-Verfahrens Ammoniaksynthese in der Praxis Salpetersäureherstellung nach dem Ostwald-Verfahren Grundlagen der Salpetersäureherstellung Chemische Reaktion 398 \ 8.5 Schwefelsäureherstellung 400 j Übersicht über die Schwefelsäureherstellung Technische Durchführung der Schwefelsäureherstellung 402 j 8.6 Methanolsynthese Grundlagen der Methanolsynthese Technische Durchführung der Methanolsynthese 4061 Weiterführende Literatur 4091 Stichwortverzeichnis 4111