Inhaltsverzeichnis. Verlag Harri Deutsch R. Pfestorf: Chemie Ein Lehrbuch für Fachhochschulen ISBN

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1 Inhaltsverzeichnis 1 Gegenstand, Bedeutung und Entwicklung der Chemie GegenstandderChemie Entstehung, Entwicklung und Bedeutung der Chemie Stoffe BegriffdesStoffes(Stoff Körper) AtomarerAufbauderStoffe PhysikalischeEigenschaftenderStoffe Aggregatzustände ReineStoffeundStoffgemische Lösungen und Konzentrationseinheiten Die physikalische Trennung von Mischungen Übersicht über Trennoperationen Trennung von Stoffgemischen durch Änderung des Aggregatzustandes Elemente und Verbindungen Atombau Elementarteilchen AufbaudesAtoms BaudesAtomkerns NuclideundIsotope BauderAtom-oderElektronenhülle Welle-Teilchen-DualismusderElektronen Energieniveaus,Elektronenzustände,Quantenzahlen RäumlicherBauderAtomhülle Orbitale Elektronenkonfiguration Atommodelle GesetzmäßigkeitenimBauderAtomhülle Atombau als Ordnungsprinzip der Elemente Periodensystem der Elemente Anordnung der Elemente nach ihrer Ähnlichkeit EntwicklungdesPeriodensystems HalogeneundEdelgasealsBeispiel Anordnung der Elemente und Darstellung des Periodensystems Atombau als Ordnungsprinzip Lang-undKurzperiodensystem PeriodizitätderEigenschaftenderElemente GleicheEigenschaften Eigenschaften,diesichperiodischändern BedeutungdieserGesetzmäßigkeitenfürdieChemie Chemische Bindung Grundlagen der chemischen Bindung Atombindung Wesen der Atombindung VB-Methode σ -Bindung

2 8 Inhaltsverzeichnis π-bindung Grundlagen der MO-Methode Polarisierte Atombindung Richtung der Atombindung Atombindigkeit Mesomerie Eigenschaften der Verbindungen mit Atombindung Ionenbeziehung Wesen der Ionenbeziehung Ionisierungsenergie und Elektronenaffinität Ionenwertigkeit Eigenschaften von Verbindungen mit Ionenbeziehung Metallbindung Zwischenmolekulare Bindung Chemische Bindung und PSE Besonderheiten der chemischen Bindung Bindungsverhältnisse am Kohlenstoffatom Bindungsverhältnisse in Komplexverbindungen Komplexverbindungen StrukturderKomplexe Wertigkeiten in Komplexverbindungen Komplexbildung am Metallion Bezeichnung von Komplexverbindungen Grundbegriffe der Kristallchemie Disperse Systeme Grundbegriffe AufbaudisperserSysteme Dispersitätsgrad ArtendisperserSysteme EigenschaftendisperserSysteme KolloiddisperseSysteme ArtenderKolloide HerstellungkolloiderSysteme EigenschaftenkolloiddisperserSubstanzen Hydrophile und hydrophobe Kolloide ReversibleundirreversibleKolloide Schutzkolloide Sol-Gel-Umwandlung Adsorption BedeutungderKolloidchemie Massen-, Volumen- und Energieverhältnisse bei chemischen Reaktionen Verbindung und chemische Reaktion GesetzvonderErhaltungderMasseundGesetzderbestimmtenMasseverhältnisse RelativeAtommasseundrelativeMolekülmasse Stoffmenge,MolundAvogadro-Konstante Stoffmengen-undÄquivalentkonzentration GesetzvonAvogadro

3 Inhaltsverzeichnis Zustandsgleichung der Gase Stöchiometrische Berechnungen Thermodynamische Grundbegriffe zur energetischen Charakterisierung chemischer Reaktionen Innere Energie, Enthalpie und der 1. Hauptsatz der Thermodynamik Thermodynamische Reaktionsgrößen Molare Reaktions- und Bildungsenthalpien DirekteundindirekteBestimmungvonReaktionsenthalpien Entropie, Prozessrichtung und der 2. Hauptsatz der Thermodynamik PrinzipvonThomsenundBerthelot Gibbs-Helmholtz-Gleichung und die freie Reaktionsenthalpie TriebkraftundGleichgewichtbeichemischenReaktionen Chemisches Gleichgewicht und Massenwirkungsgesetz UmkehrbarkeitchemischerReaktionen ChemischesGleichgewicht VerschiebungderGleichgewichtslage EinflussdesDrucks EinflussderTemperatur EinflussderKonzentration ChemischesGleichgewichtinheterogenenSystemen BeschleunigteGleichgewichtseinstellung EinflussderTemperatur EinflussvonKatalysatoren Zusammenwirkung von Druck, Temperatur und Katalysator Reaktionsgeschwindigkeit Reaktionsordnung Massenwirkungsgesetz Ableitung des Massenwirkungsgesetzes Anwendung des Massenwirkungsgesetzes Reaktionen anorganischer Verbindungen Aufbau und Abbau von Ionengittern DissoziationskonstanteundDissoziationsgrad KonzentrationundAktivität Löslichkeitsprodukt Säure-Base-Reaktionen Die Brönstedsche Säure-Base-Definition Korrespondierende Säure-Base-Paare Protolyte Ampholyte ProtolytischeReaktionen DieAutoprotolysedesWassers DerpH-Wert DieStärkederProtolyte Der pk S -Wert und der pk B -Wert Berechnung des ph-wertes Säure-Base-Titration Titration schwacher und mittelstarker Protolyte Pufferlösungen Saure oder basische Reaktion wässriger Salzlösungen (Hydrolyse)

4 10 Inhaltsverzeichnis Basischer und saurer Charakter von Metallhydroxiden (amphotere Hydroxide) Redoxreaktionen OxidationalsElektronenabgabe ReduktionalsElektronenaufnahme Korrespondierende Redoxpaare Weitere Beispiele für Redoxsysteme Elektrochemie und Korrosion Einführung Leitfähigkeit von Elektrolytlösungen SpezifischeelektrischeLeitfähigkeit Einfluss von Temperatur und Konzentration auf die spezifische elektrische Leitfähigkeit Anwendung der Leitfähigkeitsmessung ElektrochemischeGleichgewichte Verhalten der Metalle gegenüber Oxonium- oder Hydronium-Ionen GalvanischeZellen EntstehenvonPotenzialdifferenzen Standardpotenziale von Metallelektroden Standardpotenziale für Elektroden mit Nichtmetall-Ionen Standardpotenziale bei Ionenumladungen und bei anderen Redoxvorgängen GalvanischeElemente Quellenspannung und Klemmenspannung Konzentrationselement Primärelemente Sekundärelemente Bleiakkumulator (Bleisammler) Eisen-Nickel-Akkumulator (Stahlsammler) Nickel-Metallhydrid-Akkumulator (NMH) Brennstoffzellen Elektrolyse Begriffe Elektrodenvorgänge Katodenvorgänge Anodenvorgänge ElektrolysevonSalzschmelzen ElektrolyseinwässrigerLösung AllgemeineRegeln BeispielefürElektrolyseninwässrigerLösung FaradayscheGesetze Anwendung der Elektrolyse ElektrogravimetrieundCoulometrie TechnischeSchmelzflusselektrolysen ElektrolytischeMetallraffination Alkalichloridelektrolyse Diaphragmaverfahren Amalgam-oderQuecksilberverfahren Membranverfahren GalvanisierenundAloxieren(Eloxieren) Elysieren

5 Inhaltsverzeichnis KorrosionvonMetallen BegriffundBedeutungderKorrosion ElektrochemischeKorrosion Korrosion bei Eisenlegierungen Rosten Verzundern KorrosionsschutzderMetalle AktiverundpassiverKorrosionsschutzderMetalle PassiverKorrosionsschutzfürunlegierteEisenwerkstoffe Untergrundvorbehandlung unlegierter Eisenwerkstoffe KorrosionsschutzüberzügefürunlegierteEisenwerkstoffe Wasserstoff ElementarerWasserstoff Verbindungen des Wasserstoffs Wasser Wasserstoffperoxid Halogene Übersicht über die Elemente der 7. Hauptgruppe Chlor Verbindungen des Chlors ChlorwasserstoffundSalzsäure OxideundSauerstoffsäurendesChlors Brom und seine Verbindungen Iod und seine Verbindungen Fluor und seine Verbindungen Elemente der Sauerstoffgruppe Übersicht über die Elemente der 6. Hauptgruppe Sauerstoff Ozon Schwefel Verbindungen des Schwefels Schwefelwasserstoff Schwefeldioxid SchwefligeSäure Schwefeltrioxid Schwefelsäure SelenundTellur Elemente der Stickstoffgruppe Übersicht über die Elemente der 5. Hauptgruppe Stickstoff Verbindungen des Stickstoffs Ammoniak Stickstoffoxide SalpetrigeSäure Salpetersäure Kalkstickstoff

6 12 Inhaltsverzeichnis Stickstoffdüngemittel Phosphor Verbindungen des Phosphors Phosphorwasserstoff Phosphorhalogenverbindungen Oxide und Sauerstoffsäuren des Phosphors Phosphat-Düngemittel Phosphonsäuren Arsen und seine Verbindungen Antimon und seine Verbindungen Bismut und seine Verbindungen Nichtmetalle der Kohlenstoffgruppe Übersicht über die Elemente der 4. Hauptgruppe Kohlenstoff Verbindungen des Kohlenstoffs Kohlenstoffmonoxid Kohlenstoffdioxid Kohlensäure Kohlenwasserstoffe Carbide Cyanide Silicium Verbindungen des Siliciums Siliciumdioxid KieselsäureundSilicate TechnischeSilicate Gläser Keramische Erzeugnisse Silicone Germanium Bor und seine Verbindungen Edelgase VorkommenderEdelgase Eigenschaften und Verwendung der Edelgase Eigenschaften, Vorkommen und Darstellungsprinzipien der Metalle EigenschaftenderMetalle VorkommenderMetalle AufbereitungderErze Darstellungsprinzipien der Metalle ReduktionvonSchwermetalloxiden RaffinationderRohmetalle Metalle der 1. Hauptgruppe Übersicht über die Metalle der 1. Hauptgruppe Lithium

7 Inhaltsverzeichnis Natrium ElementaresNatrium Natriumverbindungen Kalium ElementaresKalium Kaliumverbindungen Gewinnung der Kalisalze Metalle der 2. Hauptgruppe Übersicht über die Metalle der 2. Hauptgruppe Magnesium ElementaresMagnesium Magnesiumverbindungen Calcium ElementaresCalcium Calciumverbindungen Barium Baubindemittel Bedeutung der Baubindemittel Luftbinder Kalk Gips Magnesiabinder Hydraulische Bindemittel Zemente Weitere hydraulische Bindemittel Hydrothermale Bindemittel Kalksandstein Porenbeton Metalle der 3. Hauptgruppe Übersicht über die Elemente der 3. Hauptgruppe Aluminium ElementaresAluminium Aluminiumverbindungen AluminothermischesVerfahren Metalle der 4. Hauptgruppe Übersicht über die Elemente der 4. Hauptgruppe Zinn ElementaresZinn Zinnverbindungen Blei ElementaresBlei Bleiverbindungen

8 14 Inhaltsverzeichnis 22 Metalle der 1. und 2. Nebengruppe Übersicht über die Metalle der 1. Nebengruppe Kupfer ElementaresKupfer Kupferverbindungen Silber ElementaresSilber Silberverbindungen Übersicht über die Metalle der 2. Nebengruppe Zink Quecksilber ElementaresQuecksilber Quecksilberverbindungen Eisen und Stahl Übersicht über die Metalle der 8. Nebengruppe Eisen ElementaresEisen Eisenverbindungen Eisen- und Stahlgewinnung Roheisengewinnung Stahlgewinnung Cobalt Nickel Wichtige Metalle der 4. bis 7. Nebengruppe Nebengruppe Nebengruppe Nebengruppe Nebengruppe Chemie und Technologie des Wassers Die wirtschaftliche Bedeutung des Wassers NatürlichesWasser Wasserhärte Anforderungen an die Wasserbeschaffenheit Anforderungen an die Trinkwassergüte Anforderungen der Industrie an Brauchwasser Trinkwasseraufbereitung Flockung und Filtration Kalk-Kohlenstoffdioxid-Gleichgewicht EntkeimungdesWassers EnthärtungdesWassers Abwasserreinigung Mechanische Reinigung Biologische Reinigung Schlammbehandlung Wasseruntersuchung BestimmungderWasserhärte BestimmungdesbiochemischenSauerstoffbedarfs

9 Inhaltsverzeichnis Gegenstand der organischen Chemie GegenstandderorganischenChemie AufgabenundBedeutungderorganischenChemie Zusammensetzung, Formeln und Isomerie organischer Verbindungen Einteilung und Nomenklatur organischer Verbindungen Bindungsverhältnisse Die σ - und die π-bindung Polarisation der Atombindung Eigenschaften organischer Verbindungen Schmelz- und Siedepunkt organischer Verbindungen Löslichkeit organischer Verbindungen Reaktionen organischer Verbindungen Reaktionsgeschwindigkeit Reaktionsarten Gesättigte aliphatische Kohlenwasserstoffe Alkane Ungesättigte aliphatische Kohlenwasserstoffe Alkene und Alkine Alkene Olefine Alkadiene Diolefine Alkine Acetylene Halogenverbindungen der Alkane und Alkene Halogenalkane Halogenalkene Derivate der aliphatischen Kohlenwasserstoffe Funktionelle Gruppen Alkanole (Alkohole) EinwertigeAlkanole MehrwertigeAlkanole TechnischwichtigeAlkanole Alkanale(Aldehyde) Alkanone (Ketone) Alkansäuren Alkensäuren Substituierte Carbonsäuren und Carbonsäurederivat Substituierte Carbonsäuren optische Isomerie Carbonsäurederivate und Derivate der Kohlensäure Ester Ether Cyclische Verbindungen Cycloalkane Naphthene AromatischeKohlenwasserstoffe Benzol Substitutionsprodukte aromatischer Kohlenwasserstoffe Phenole Aromatische Alkohole und Carbonsäuren Kondensierte aromatische Ringsysteme Heterocyclische Verbindungen

10 16 Inhaltsverzeichnis 32 Petrol- und Kohlechemie Entstehung, Vorkommen und Inhaltsstoffe von Erdöl und Erdgas Physikalische Trennung von Erdölbestandteilen Erdölveredlung mit chemischen Methoden Petrolchemie Inhaltsstoffe, Entstehung und Vorkommen der Kohle VerfahrenderKohleveredlung Kraftstoffe SchmieröleundSchmierfette Eiweißstoffe, Fette und Kohlenhydrate Aminosäuren ProteineundProteide FetteundfetteÖle Seifen und synthetische Waschgrundstoffe Kohlenhydrate Monosaccharide Oligosaccharide Polysaccharide: Stärke und Cellulose Polymere Werkstoffe und Faserstoffe Kunststoffe ArtenderPolymerisationundPolymereigenschaften ThermoplasteaufderBasisvonEthenundEthenderivaten SynthetischerKautschuk DuroplasteaufderBasisvonPhenolen Kunststoffe auf der Basis von Harnstoff und anderen Stickstoffverbindungen Epoxidharze Polyester Polyamide KunststoffeaufCellulosebasis Literaturverzeichnis Lösungen zu den Aufgaben Anlagen Sachwortverzeichnis