Inhaltsübersicht. Vorwort 15. Kapitel 1 Einleitung und chemische Begriffsbestimmung \7. Kapitel 2 Atombau und Periodensystem 31

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1 Inhaltsübersicht Vorwort 15 Kapitel 1 Einleitung und chemische Begriffsbestimmung \7 Kapitel 2 Atombau und Periodensystem 31 Kapitel 3 Chemische Bindung 67 Kapitel 4 Aggregatzustände in Kapitel 5 Chemische Reaktionen 141 Kapitel 6 Das chemische Gleichgewicht 183 Kapitel 7 Elektrochemie und Korrosion 219 Kapitel 8 Streifzug durch das Periodensystem: Wichtige chemische Elemente und Verbindungen 261 Kapitel 9 Grundlagen der organischen Chemie 303 Kapitel 10 Polymere 343 Kapitel 11 Ausgewählte Werkstoffklassen 365 Glossar 387 Namensregister 395 Sachregister 397 Bibliografische Informationen digitalisiert durch

2 Inhaltsverzeichnis Vorwort 15 Die Companion Website (CWS) zum Buch 16 Kapitel 1 Einleitung und chemische Begriffsbestimmung Was ist Chemie und warum ist sie wichtig? Begriffsbestimmung: Elemente, Verbindungen, Gemische Aggregatzustände Eigenschaften und Stofftrennung Einheiten: Sl-System Naturkonstanten 27 Zusammenfassung 28 Aufgaben 28 Kapitel 2 Atombau und Periodensystem Elementarteilchen: Protonen, Elektronen, Neutronen Die chemischen Elemente und ihre Bezeichnungen Ordnungszahl und Massenzahl Isotope Atommasse Aufbau der Elektronenhülle Bohr'sches Atommodell Vom Bohr'schen Modell zur Quantenmechanischen Betrachtungsweise Quantenzahlen und Orbitale Orbitalbesetzung und Hund'sche Regel Ordnung im Ganzen: Das Periodensystem der Elemente Trends im Periodensystem und ihre Ursachen Atom- und Ionendurchmesser Ionisierungsenergien Elektronenaffinitäten Elektronegativität 61 Zusammenfassung 63 Aufgaben 64 Kapitel 3 Chemische Bindung Die Basis aller Materialeigenschaften Die kovalente Bindung Die Ionenbindung Metallische Bindung Das Elektronengasmodell Das Energiebändennodell 87

3 3.5 Übergänge zwischen den einzelnen Bindungsarten Räumliche Struktur von kovalent gebundenen Molekülen Zwischenmolekulare Wechselwirkungen Makroskopische Eigenschaften von Stoffen, die von den Bindungsarten abgeleitet werden können Summenformeln und Nomenklaturregeln Mol und molare Masse 105 Zusammenfassung 107 Aufgaben 108 Kapitel 4 Aggregatzustände in 4.1 Gasgesetze und ihre Bedeutung im Alltag: ideale und reale Gase Ideale Gase Reale Gase Flüssigkeiten Festkörper Kristalline Festkörper Amorphe Festkörper Gemische Homogene Gemische Heterogene Gemische Aggregatzustandsänderungen Temperatur-Energie-Diagramme Phasendiagramme Destillation 134 Zusammenfassung 138 Aufgaben 139 Kapitel 5 Chemische Reaktionen Chemische Gleichungen Ausgleichen von chemischen Gleichungen Energieumsätze bei chemischen Reaktionen Innere Energie Enthalpie Chemische Reaktionskinetik Aktivierungsenergie Katalyse Lösungen Löslichkeit Lösungsenthalpie und Entropie Konzentrationsangaben Kolligative Eigenschaften Kolloide Säuren und Basen Säuren Basen 168

4 5.5.3 Ionenprodukt des Wassers Messung des ph-wertes Säure-Base-Eigenschaften von Salzlösungen Oxidationen und Reduktionen Oxidationszahlen Aufstellen von Redoxgleichungen 176 Zusammenfassung 180 Aufgaben 181 Kapitel 6 Das chemische Gleichgewicht Reversible und irreversible chemische Reaktionen Massenwirkungsgesetz Aussagekraft der Gleichgewichtskonstanten Heterogene Gleichgewichte Das Prinzip von Le Chatelier Änderung der Konzentration Volumen- oder Druckänderungen Temperaturänderungen Wirkung von Katalysatoren Säure-Base-Gleichgewichte Elektrolytische Dissoziation Säure-Base-Eigenschaften von Salzlösungen Lewis-Säuren und -Basen Pufferlösungen Löslichkeitsprodukt Abscheidung von Kesselstein und Wasserhärte Ionenaustauscher Komplexverbindungen Benennung von Komplexverbindungen Komplexgleichgewichte Gasgleichgewichte Homogene Gasgleichgewichte Heterogene Gasgleichgewichte 213 Zusammenfassung 216 Aufgaben 217 Kapitel 7 Elektrochemie und Korrosion Galvanische Zelle Standard-Redoxpotentiale Die elektrochemische Spannungsreihe Abschätzung der Stärke von Reduktions- und Oxidationsmitteln Die galvanische Zelle unter Nichtstandardbedingungen Elektroden erster und zweiter Art Silber/Silberchloridelektrode (Ag/AgCl-Elektrode) ph-elektrode 231

5 7.5 Elektrochemische Stromerzeugung Primärelemente Sekundärelemente Brennstoffzellen Elektrolyse Elektrolyse von geschmolzenem Natriumchlorid Elektrolyse einer wässrigen Natriumchloridlösung Weitere technische Verwendung von Elektrolyseverfahren Faraday'sche Gesetze Korrosion Korrosion von Eisen Allgemeine Fakten zur Korrosion von Metallen Korrosionsarten Korrosionsschutz 253 Zusammenfassung 257 Aufgaben 258 Kapitel 8 Streifzug durch das Periodensystem: Wichtige chemische Elemente und Verbindungen Metalle Kristallstrukturen der Metalle Vorkommen Metallurgische Prozesse Metallische Elemente im Überblick Alkalimetalle Erdalkalimetalle Aluminium Nichtmetalle Wasserstoff Kohlenstoff und Silicium Stickstoff und Phosphor Sauerstoff und Schwefel Halogene Edelgase 297 Zusammenfassung 299 Aufgaben 299 Kapitel 9 Grundlagen der organischen Chemie Eigenschaften organischer Verbindungen Hybridorbitale und Strukturen organischer Verbindungen Stabilität und Löslichkeit organischer Substanzen Verbindungsklassen der organischen Chemie Kohlenwasserstoffe Ungesättigte Kohlenwasserstoffe 317

6 9.3 Wichtige funktioneile Gruppen Alkohole (R-OH) Ether (R-O-R) Verbindungen mit einer Carbonylgruppe Amine und Amide Erdöl, seine Verarbeitung und die Produkte Raffinierung Schmierstoffe Treibstoffe und Brennstoffe 336 Zusammenfassung 340 Aufgaben 341 Kapitel 10 Polymere Allgemeine Begriffsbestimmung Herstellung von Polymeren Radikalische Polymerisationen Strukturisomerien in Makromolekülen Ionische Polymerisationen Polykondensationen Eigenschaften von Polymeren Molekulargewichtsverteilung Kristallinitätsgrad Temperaturabhängige Eigenschaften Klassifizierung von Polymeren nach ihren thermisch-mechanischen Eigenschaften 358 Zusammenfassung 361 Aufgaben 362 Kapitel 11 Ausgewählte Werkstoffklassen Legierungen Mechanische Eigenschaften von Metallen und Legierungen Legierungsbildung Keramische Werkstoffe Silicatkeramik Oxidkeramik NichtOxidkeramik Nitridkeramik Gläser 383 Zusammenfassung 385 Aufgaben 386 Glossar 387 Namensregister 395 Sachregister 397