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Petra Fiedler
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1 A. Grundlagen der allgemeinen Chemie 3 1. Einleitung 3 2. Zustandsfonnen der Materie Der Begriff der Pha e Aggregatzustände Kristalline Fe tkörper Ionenkristalle Rie enmoleküle Moleküllcristalle Kristalle mit Was erstoffbrückenbindungen Gase Das Boyle'sche Gesetz Das Gesetz von Charles und Gay-Lussac. Thermodynamische (absolute) Temperaturskala Das Gesetz von Avogadro Ideale und reale Gase Das ideale Gasgesetz Das Dalton'sche Partialdruckgesetz Flüssigkeiten Gläser Gummiartige Stoffe Atombau Atome Elementarteilchen Kembau Kernreaktionen und Radioaktivität Struktur der Elektronenhülle Elektromagnetische Strahlung Das Bohr'sche Atommodell Heisenberg'sche Unschärferelation Der Wellencharakter de Elektron Das quantenmechani ehe Bild der Elektronenhülle von Atomen Die Elektronenzustände des Wasserstoffatoms Mehrelektronen ysteme und das Aufbauprinzip Das Periodensystem der Elemente Die chemische Bindung Ionisierungspotential und Elektronenafftnität Die Ionenbindung Die einfache kovalente (homöopolare) Bindung Hybridisierung und Bindungswinkel Mehrfachbindungen Mesomerie und polyzentrische Molekülorbitale Metallische Bindung Sernipolare (koordinative) Bindung Polarisierte kovalente Bindung Bindungslcräfte zwischen Molekülen 73

Thermodynamische (absolute) Temperaturskala 16 2.11 Das Gesetz von Avogadro 18 2.12 Ideale und reale Gase 18 2.13 Das ideale Gasgesetz 19 2.14 Das Dalton'sche Partialdruckgesetz 21 2.

2 vrn Inhalt verzeichni 6. Die chemische Reaktion Chemische Gleichungen Relative Atom- und Molekülmas e, Stoffmenge, Konzentration Konzentrationsangaben Die Thermodynamik Grundbegriffe Zustandsfunktionen Innere Energie eines Systems; 1. Hauptsatz der Thermodynamik Reaktionen bei konstantem Volumen; die Enthalpie Thermochemische Rea.ktionsgleichungen Brennstoffe, Verbrennung und Energiegewinnung Ein Maß für die Unordnung: Die Entropie und der 2. Hauptsatz Hauptsatz der Thermodynamik Freie Enthalpie und das chemische Gleichgewicht Löse- und Fällungsgleichgewichte Allgemeines Auflösung ohne Dissoziation in Ionen Auflösung mit Dissoziation in Ionen Gekoppelte Salz-Lösung und -Fällung Der Eigenioneneffekt Säuren und Basen Allgemeines Autoprotolyse des Wassers Der ph-wert Die Stärke von Säuren und Basen Zusammenhang zwischen Säurekonstante und Basenkonstante bei einem konjugierten (korrespondierenden) Säure-Base-Paar Die Berechnung von ph-werten Protonenübergänge beim Auflö en von Salzen Protolysegrad und Ostwald'sche Verdünnungsgesetz Puffersysteme Säure-Base-Titrationen (Maßanalyse) Indikatoren Oxidation und Reduktion Allgemeines Die Oxidationszahl Stöchiometrisch korrekte Redoxgleichungen Rationelle Nomenklatur von Sauerstoffsäuren und deren Anionen Elektrochemische Spannungsreihe Elektrochemische Reaktionen und chemisches Gleichgewicht Knallgasexplosion und Atmungskette - eine biologische Betrachtung von Redoxreaktionen Komplexreaktionen Allgemeines Die Komplexreaktion und das chemische Gleichgewicht Nomenklatur von Komplexverbindungen Chelatkomplexe Eigenschaften komplexierter Metallkationen Biologische Bedeutung von Komplexverbindungen 167

5 Thermochemische Rea.ktionsgleichungen 88 7.6 Brennstoffe, Verbrennung und Energiegewinnung 90 7.7 Ein Maß für die Unordnung: Die Entropie und der 2. Hauptsatz 91 7.8 3.

3 IX 12. Heterogene Gleichgewichte Allgemeines Lö e- und Fällungsreaktionen Nemst'sches Verteilungsgesetz Löslichkeit von Gasen in Flü sigkeiten (Henry-Dalton'sches Gesetz) Adsorption Gleichgewichte in Gegenwart von Membranen Diffusion Osmose Donnan-Beziehung Dampfdruckerniedrigung Anwendungen heterogener Gleichgewichte auftrennverfahren Trennung durch Dampfdruckunterschiede: Destillation und Sublimation Trennung durch Löslichkeitsunterschiede: Kristalli ation Trennung durch unterschiedliche Verteilungskoeffizienten: Extraktion Chromatographische Verfahren Cherni che Kinetik Reaktionsgeschwindigkeit Reaktionsordnung Temperaturabhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit Das Energieproftl einer chemischen Reaktion Katalyse Kinetik einfacher enzymkatalysierter Reaktionen 197 B. Spezielle anorganische Chemie Einleitung Hauptgruppenelemente Edelgase Wasserstoff Halogene Chalkogene Stickstoffgruppe Kohlenstoffgruppe Borgruppe Erdalkalimetalle Alkalimetalle Biochemisch und physiologisch wichtige Übergangsmetalle Eisen Cobalt Kupfer Zink Molybdän Metalle in der Medizin 241 C. Spezielle organische Chemie Allgemeines zur organischen Chemie Sonderstellung der Chernie de Kohlenstoffs Funktionelle Gruppen Chemische Reaktionen in der organischen Chernie 247

7 Dampfdruckerniedrigung 182 12.8 Anwendungen heterogener Gleichgewichte auftrennverfahren 184 12.8.1 Trennung durch Dampfdruckunterschiede: Destillation und Sublimation 184 12.8.2 Trennung durch Löslichkeitsunterschiede: Kristalli ation 184 12.

4 X Inhaltsverzeichni 18. Isomerie Konstitution, Konfiguration und Konformation von Molekülen Strukturisomerie Stereoisomerie Charakterisierung der räumlichen Anordnung von Sub tituenten an asymmetrischen Kohlenstoffatomen: D,L- und R,S-Nomenklatur Diastereomerie Alkane Struktur und Nomenklatur Physikalische Eigenschaften Chemische Eigenschaften Alkene Struktur und Nomenklatur Physikalische Eigenschaften Chemische Eigenschaften Alkine Struktur und Nomenklatur Physikalische Eigenschaften Chemische Eigenschaften Cycloalkane Struktur und Nomenklatur Physikalische Eigenschaften Chemische Eigenschaften Aromatische Kohlenwasserstoffe Struktur und Nomenklatur Physikalische Eigenschaften Chemische Eigenschaften Kondensierte aromatische Kohlenwasserstoffe Halogenierte Kohlenwasserstoffe Halogenalkane Struktur und Nomenklatur Physikalische Eigenschaften Chemische Eigenschaften Aromatische Halogenverbindungen Alkohole Struktur und Nomenklatur Physikalische Eigenschaften Chemische Eigenschaften Säure- und Base-Reaktionen der Alkohole Nucleophile Substitutionen E1iminierung von Wasser Oxidation von Alkoholen Einige Vertreter der Alkohole Phenole und Chinone Phenole Chinone 303

1 Struktur und Nomenklatur 263 19.2 Physikalische Eigenschaften 267 19.3 Chemische Eigenschaften 268 20. Alkene 270 20.1 Struktur und Nomenklatur 270 20.2 Physikalische Eigenschaften 271 20.

5 27. Ether 27.1 Struktur und omenklatur 27.2 Physikalische Eigenschaften 27.3 Chemische Eigenschaften 28. Carbonylverbindungen (Aldehyde und Ketone) 28.1 Struktur und Nomenklatur 28.2 Physikalische Eigenschaften 28.3 Chemische Eigenschaften Redoxreaktionen Additionsreaktionen Acidität des Wasserstoffs am a-c-atom 29. Carbon äuren 29.1 Struktur und omenklatur 29.2 Physikalische Eigenschaften 29.3 Chemische Eigenschaften Acidität von Carbonsäuren Nucleophile Substitution an dercarboxylgruppe von Carbonsäuren und Carbonsäurederivaten Acidität des Wasserstoffs am a-c-atom Nomenklatur von mehrfunktionellen Verbindungen 29.4 Ungesättigte Carbonsäuren 29.5 Mehrprotonige (mehrbasige) Carbon äuren 29.6 Hydroxy- und Ketocarbon äuren 30. Amine 30.1 Struktur und Nomenklatur 30.2 Physikalische Eigenschaften 30.3 Chemische Eigenschaften Basizität der Amine Reaktionen von Aminen mit salpetriger Säure 30.4 Einige wichtige Vertreter 31. Koblensäurederivate 31.1 Koblensäureamide 31.2 Ureide 31.3 Guanidin 32. Organi che Schwefelverbindungen 32.1 Allgemeine 32.2 Einige wichtige Verbindungsklassen Thioalkohole Sulfonsäuren Thioether und Thioester 33. Heterocyclische Verbindungen 33.1 Allgemeines 33.2 Wichtige Vertreter Fünfgliedrige Heterocyclen mit einem Heteroatom Fünfgliedrige Heterocyclen mit zwei Heteroatomen Sechsgliedrige Heterocyclen mit einem oder zwei Stickstoffatomen Mehrkernige Heterocyclen XI

1 Struktur und omenklatur 29.2 Physikalische Eigenschaften 29.3 Chemische Eigenschaften 29.3.1 Acidität von Carbonsäuren 29.3.2 Nucleophile Substitution an dercarboxylgruppe von Carbonsäuren und Carbonsäurederivaten 29.

6 xn lnhal erzeichni D. Die Chemie spezieuer aturstoffklassen Kohlenhydrate Struktur und Nomenklatur Monosaccharide Chemischer AutbaXIIu Verhalten in wäs riger Lö ung Physikalische Eigenschaften Chemische Eigen chaften Di- und Oligosaccharide Die glycosidi che Bindung Verknüpfung von Mono acchariden über glyco idi ehe Bindungen Polysaccharide Nucleinsäuren Allgemeines Das Skelett der Nucleinsäuren Die heterocyclischen Basen der Nuclein äuren Nucleoside und Nucleotide DNA und RNA Lipide Klassifizierung der Lipide Fettsäuren 3 0 ~3Th~~ 3n 36.4 Steroide Triacylglycerine (Triglyceride, eutralfette) Phospholipide Sphingolipide Oberflächenaktive Substanzen Aminosäuren, Peptide und Proteine Proteinogene L-(l-Amino äuren Physikalische und chemische Eigen chaften der Aminosäuren Die Peptidbindung Bedeutung der Peptide und Proteine Verschiedene Strukturebenen eines Proteins Vitamine und Coenzyme Historische Aspekte Einteilung der Vitamine Chemische Strukturen der Vitamine Thiamin (Vitamin BI) und Thiaminpyropho phat Riboflavin (Vitamin B 2 ) und die Flavinnucleotide Nicotinsäure (Niacin) und die Pyridinnucleotide Pantothensäure und Coenzym A Vitamin B 6 und die Pyridoxin-Coenzyme Biotin und Biocytin (Vitamin H) Folsäure und Tetrahydrofolsäure Cobalamin (Vitamin BIJ Liponsäure und Lipolysin Ascorbinsäure (Vitamin C) Retinol (Vitamin A) 420

4 Polysaccharide 67 35. Nucleinsäuren 6 35.1 Allgemeines 6 35.3 Das Skelett der Nucleinsäuren 370 35.3 Die heterocyclischen Basen der Nuclein äuren 372 35.4 Nucleoside und Nucleotide 374 35.

7 Calciferol (Vitamin D) Tocopherol (Vitamin E) Phyllochinone (Vitamin K) XIll Weiterführende Literatur Sachregister

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