Inhaltsverzeichnis. Periodensystem der Elemente 2

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1 Inhaltsverzeichnis Vorwort XVI Periodensystem der Elemente 2 1 Atombau und Periodensystem Bestandteile des Atoms Atomkerne Aufbau der Elektronenhülle Das Bohrsche Atommodell Das wellenmechanische Atommodell Das Periodensystem der Elemente Die Elektronenstrukturen der Elemente Die Periodizität der Eigenschaften 21 Kontroll- und Übungsfragen zur Einleitung und zum 1. Kapitel 2 Die chemische Bindung Die Atombindung (kovalente Bindung) Das Wasserstoffmolekül sigma-bindungen pi-bindungen Die Ionenbindung Die metallische Bindung Das Elektronengas"-Modell Das Energiebändermodell Übergangsformen zwischen den Bindungsarten Die zwischenmolekularen Wechselwirkungen Die Dipol-Wechselwirkungen Die van der Waals-Wechselwirkung Wasserstoffbrücken Mengenangaben Die Gesetze von den konstanten und multiplen Proportionen Die relative Atommasse Die relative Molekülmasse und die Formelmasse Das Mol und die molare Masse 49 Kontroll- und Übungsfragen zum 2. Kapitel 50

2 3 Die Aggregatzustände Der gasförmige Aggregatzustand Ideale Gase Reale Gase Gasverflüssigung, der Joule-Thomson-Effekt Der flüssige Aggregatzustand Der feste Aggregatzustand Die Kristallsysteme Die Eigenschaften von Kristallen Amorphe Feststoffe Mischungen Homogene Mischungen Heterogene Mischungen Lösungen Angaben über die Zusammensetzung von Lösungen Diffusion und Osmose Lösungsenthalpie und Entropie Aggregatzustandsänderungen Das Temperatur-Energie-Diagramm Das Phasendiagramm Das Prinzip der Kälteerzeugung Destillation 84 Kontroll- und Übungsfragen zum 3. Kapitel 89 4 Chemische Reaktionen Reaktionsgleichungen und stöchiometrische Berechnungen Energieumsätze bei chemischen Reaktionen Der Verlauf chemischer Reaktionen Reversible und irreversible Prozesse Reaktionsgeschwindigkeit Redoxreaktionen Die Definition von Oxidation und Reduktion Die Definition der Oxidationszahl Schreibweise von Oxidationszahl und Ladungszahl Regeln für die Festlegung der Oxidationszahl Beispiele für wichtige Redoxreaktionen in der Chemietechnik Säure-Base-Reaktionen Säuren Basen Der Ampholyt Wasser" und der ph-wert (1. Teil) Salze 111 Kontroll- und Übungsfragen zum 4. Kapitel 113

3 5 Chemische Gleichgewichte Das MassenWirkungsgesetz Die mathematische Formulierung des Massenwirkungsgesetzes Das Prinzip von Le Chatelier Gleichgewichte in wäßrigen Lösungen Das Ionenprodukt des Wassers Der ph-wert (2. Teil) Die elektrolytische Dissoziation Das Kohlensäuregleichgewicht Pufferlösungen ph- Farbindikatoren Maßanalyse Saure und alkalische Reaktionen von Salzen Das Löslichkeitsprodukt Mathematische Ableitung des Löslichkeitsproduktes Das Löslichkeitsprodukt des Calciumcarbonats Weitere Anwendungsbeispiele aus der Praxis Komplexverbindungen Komplexbildung am Anion Komplexbildung am Kation Komplexbildung an neutralen Atomen Bindungsarten bei Komplexen Gasgleichgewichte Homogene Gasgleichgewichte Heterogene Gasgleichgewichte Der Heßsche Satz Adsorptionsvorgänge Adsorptionsgesetze Chromatographie 169 Kontroll- und Übungsfragen zum 5. Kapitel Die Elemente Allgemeines Einteilung der Elemente Häufigkeit der Elemente und die Rohstoff-Probleme Elementumwandlungen Die gasförmigen Elemente Wasserstoff Die gasförmigen Halogene Stickstoff und Sauerstoff Ozon Die Edelgase Die übrigen Nichtmetalle 200

4 6.3.1 Brom und Iod Schwefel Phosphor Kohlenstoff Halbleiter Die elektrische Leitfähigkeit in festen Stoffen Silicium und Germanium Chemische Verbindungen als Halbleiter Metalle Allgemeine metallische Eigenschaften Einteilung der Metalle Legierungen Die Alkalimetalle Die Erdalkalimetalle Beryllium und Magnesium Aluminium und die Metalle der dritten Hauptgruppe Die Metalle der vierten und fünften Hauptgruppe Zink, Cadmium, Quecksilber Kupfer, Silber, Gold Die Platinmetalle Eisen, Cobalt, Nickel Metalle der vierten bis siebten Nebengruppe Metalle der dritten Nebengruppe und die Lanthanoide Radioaktive Elemente Natürliche radioaktive Elemente Künstlich hergestellte radioaktive Elemente Kernreaktoren 246 Kontroll- und Übungsfragen zum 6. Kapitel Anorganische Verbindungen Wasserstoffverbindungen der Elemente Das Tetraedermodell für Moleküle Wasser H 2 O Wasserstoffperoxid H 2 O Chlorwasserstoff HCl Ammoniak NH Hydrazin N 2 H Schwefelwasserstoff H 2 S Phosphorwasserstoff PH Sauerstoffverbindungen der Elemente Nichtmetalloxide Sauerstoffsäuren Metalloxide und Metallhydroxide 274

5 7.2.4 Glas Alumosilicate Baustoff-Bindemittel Asbest Carbide und Nitride Salzartige Carbide EinlagerungsVerbindungen Kovalente Verbindungen 282 Kontroll- und Übungsfragen zum 7. Kapitel Organische Verbindungen Kohlenwasserstoffe Alkane oder Paraffine Alkene oder Olefine Alkine oder Acetylene Alicyclische Kohlenwasserstoffe Aromatische Kohlenwasserstoffe Halogenabkömmlinge der Kohlenwasserstoffe Chlorierte Kohlenwasserstoffe Polychlorierte Biphenyle (PCB) Frigene (Freone) und Halone Umweltaspekte von halogenierten Kohlenwasserstoffen Substitutionsmöglichkeiten von Halogenkohlenwasserstoffen Metallorganische Verbindungen Sauerstoffverbindungen Alkohole Phenole Ether Ketone Aldehyde Carbonsäuren Ester Fette und fette Öle Seifen und Waschmittel Zusammenfassender Überblick Stickstoffverbindungen Amine Aminosäuren Amide Nitrile Nitroverbindungen Heterocyclische Verbindungen Stickstoffhaltige Heterocyclen 325

6 8.6.2 Sauerstoffhaltige Heterocyclen Organische Naturprodukte Kohlenhydrate Eiweißstoffe (Proteine) Brennstoffe - Kraftstoffe - Schmierstoffe Brennstoffe Kraftstoffe Schmierstoffe Sicherheitsvorschriften 340 Kontroll- und Übungsfragen zum 8. Kapitel Kunststoffe Mechanisch-thermische Eigenschaften Thermoplaste Elastomere Duroplaste Fluidoplaste Spannungs-Dehnungs-Diagramme Abgewandelte Naturprodukte Kunststoffe auf Cellulosebasis Gummi aus Naturkautschuk Polymerisationskunststoffe Allgemeines Polyethylen (PE) Polypropylen (PP) Polybuten-1 (PB) Polyisobutylen (PIB) Synthetischer Kautschuk Ethylen-Propylen-Kautschuk (EPM) Polystyrol (PS) Polyvinylcarbazol (PVK) Polyvinylchlorid (PVC) und Polyvinylacetat (PVAC) Polyvinylidenchlorid (PVDC) Polytetrafluorethylen (PTFE) Polyacrylnitril(PAN) Polymethacrylsäuremethylester (PMAA) Polyoxymethylen (POM) Polykondensationskunststoffe Polyamide (PA) Formaldehyd-Kondensationsprodukte Polyesterharze oder Alkydharze Polycarbonat (PC) Hochtemperaturbeständige Polykondensationskunststoffe 380

7 9.5 Polyadditionskunststoffe Polyurethane (PUR) Epoxidharze (EP-Harze) Silicone Siliconöle und -fette Siliconkautschuk Siliconharze Alterung und Zerstörung von Kunststoffen Thermische Einflüsse Einfluß von energiereicher Strahlung Spannungsrißbildung Einfluß von Lösungsmitteln Chemische Zerstörung von Kunststoffen Feuerbeständigkeit von Kunststoffen Kunststoffrecycling Biologisch abbaubare Kunststoffe 393 Kontroll- und Übungsfragen zum 9. Kapitel Elektrochemie Elektrochemische Potentiale Galvanische Elemente Die Normal-Wasserstoffelektrode Die Normalpotentiale (elektrochemische Spannungsreihen) Praktische Spannungsreihen Herstellung von Leiterplatten Die Konzentrationsabhängigkeit der elektrochemischen Potentiale Die Nernstsche Gleichung Elektroden zweiter Art ph-messungen Elektrochemische Stromerzeugung Primärelemente Sekundärelemente Brennstoffzellen Erzwungene elektrochemische Vorgänge Messung einer galvanischen Spannung Die Elektrolyse Die Faradayschen Gesetze Die elektrische Leitfähigkeit von Elektrolyten Die elektrochemische Polarisation Galvanisieren Die elektrolytische Entfettung Elektropolieren und Elektroentgraten Die gebräuchlichsten Metallschutzschichten 438

8 Allgemeines über galvanische Abscheidungen Korrosion und Korrosionsschutz Korrosionsursachen Korrosionsarten Möglichkeiten des Korrosionsschutzes Elektrochemische Meßmethoden Die Leitfähigkeitsmethode (Konduktometrie) Die Potentiometrie Die Amperometrie Die Coulometrie Die Polarographie 461 Kontroll- und Übungsfragen zum 10. Kapitel Spektren und ihre Anwendungen Elektromagnetische Spektren Die Entstehung von elektromagnetischen Spektren Absorptions- und Emissionsspektren Die Bereiche elektromagnetischer Strahlen Spektrenformen Linienspektren Bandenspektren Absorptionsmaxima Spektralanalytische Untersuchungen Spektralbereiche Gammastrahlen Röntgenbereich Ultraviolett (UV-Spektren) Spektren im sichtbaren Licht Infrarot (IR-Spektren) Magnetische Kernresonanz Spezielle Meßgeräte Photometer IR-Meßgeräte für Gase Chemolumineszenzanalyse Massenspektrometer Farbmittel Ursache für die Farbigkeit Pigmente Farbstoffe Farbindikatoren Allgemeine Überlegungen zu Pigmenten und Farbstoffen 498 Kontroll- und Übungsfragen zum 11. Kapitel 499

9 12 Biochemie und Biotechnologie Grundlagen der Biochemie Eigenschaften belebter Materie Die Zelle Der Stoffwechsel Molekularbiologie Aufbau und Verdoppelung der DNA Die Eiweißsynthese Mutationen Gentechnik Bioverfahrenstechnik Bioreaktoren (Fermenter) Produktaufarbeitung Biosensoren Schadwirkung von Chemikalien Humantoxikologie Die häufigsten Gifte Ökotoxikologie 536 Kontroll- und Übungsfragen zum 12. Kapitel Umweltschutztechnik Ökologische Grundlagen Ökosysteme Stoff- und Energieumsätze in Ökosystemen Stoffkreisläufe Abwasser und Abwasserreinigung Rohstoff Wasser Abwasserinhaltsstoffe Abwasserreinigung durch kommunale Kläranlagen Neuere Trends in der biologischen Abwasserreinigung Spezielle Verfahren der Abwasserreinigung Abluft und Abluftreinigung Luftschadstoffe Abluftreinigung in der Industrie Rauchgasreinigung in Kraftwerken Abgasreinigung bei Automobilen Abfall und Recycling Abfallzusammensetzung Abfallentsorgung Recycling Produktionsintegrierter Umweltschutz Ökobilanzen 605 Kontroll- und Übungsfragen zum 13. Kapitel 608

10 14 Chemische Literatur Allgemeines Weiterführende Lehrbücher Allgemeine und Anorganische Chemie Organische Chemie Biochemie, Biotechnologie und Toxikologie Physikalische Chemie Umwelttechnik Analytik und Meßtechnik Chemische Technik Korrosion und Korrosionsschutz Kunststoffe Arbeitsschutz und Sicherheitstechnik Verfahrenstechnik (Grundlagen) Enzyklopädien und Tabellenwerke Römpps Chemie-Lexikon" Enzyklopädien und Tabellenwerke Enzyklopädien der Technischen Chemie Große Nachschlagewerke zu Teilgebieten der Chemie Kleinere Nachschlagewerke für spezielle Bereiche Fachzeitschriften Referateorgane Chemical Abstracts Andere Referateorgane Fachinformationszentren Patentliteratur Recherchen im Internet Allgemeine Suchmaschinen Spezielle Suchmaschinen und Serviceanbieter im Bereich der Chemie 622 Kontrollfragen zum 14. Kapitel 626 Anhang AI Die Buchstaben des griechischen Alphabets 627 A2 Vorsatzzeichen und Abkürzungen für Stoffmengengehalte 627 A3 Maßeinheitentabelle 628 A4 Verzeichnis der chemischen Elemente 629 A5 Löslichkeitsprodukte 631 A6 Schadstoff-Höchstwerte am Arbeitsplatz und Wassergefährdungsklassen 632 A7 Schadstoff-Höchstwerte im Abwasser 633 A8 Schadstoff-Höchstwerte in der Luft 634

11 Gefahrensymbole 635 Klärschlammverordnung 635 Antworten zu den Kontroll- und Übungsfragen Register 659