Inhalt. Aligemeine Chemie. 1 Atombau 3. 2 Periodensystem der Elemente Grundtypen der chemischen Bindung 25

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1 Inhalt Aligemeine Chemie 1 Atombau Elementarteilchen Aufbau eines Atoms Isotope Elemente Atommasse, Stoffmenge Mol Aufbau der Elektronenhulle Allgemeines Quantenzahlen Elektronenkonfiguration Atomorbitale 10 2 Periodensystem der Elemente Obersicht und Historisches Beschreibung des Aufbaus Elektronenkonfiguration als Wegweiser Hauptgruppen- und Nebengruppenelemente Biochemisch und medizinisch wichtige Elemente Radioisotope (= Radionudide) 20 3 Grundtypen der chemischen Bindung 25 Chemie für Mediziner Oktettregel Metailische Bindung tonenbindung Kationen Anionen Neigung zur ionenbildung Atom- und ionenradien Saize Namen wichtiger lonen/salze, Molberechnung Atombindung Schreibweise und Definitionen Molekule Bindungslânge und Bindungsenergie Molekulorbitale Das Methan-Molekûl C-C-Einfachbindungen Mehrfachbindungen Die polartsierte Atombindung Dipolmoiekûle 40 digitalisiert durch: IDS Basel Bern VII

2 Inhatt. 4 Erscheinungsformen der Materîe Aggregatzustânde Gase Druck und Druckmessung Gasgesetze Flûssigkeiten Feststoffe Phasenumwandlungen Eigenschaften von Wasser und Schwefelwasserstoff Reine Stoffe und Stoffgemische Unterscheidungsmerkmale Homogen und heterogen 52 5 Hétérogène Gleichgewichte Définition Gesâttigte Lôsungen und Lôslichkeit Nernst-Verteilungsgesetz Henry-Dalton-Gesetz Adsorption an Oberflachen Gleichgewichte in Gegenwart von Membranen Diffusion Dialyse Osmose Donnan-Gleichgewicht Anwendung auf Trennverfahren 63 6 Chemische Reaktionen Définition Chemische Gleichungen Stôchiometrische Berechnungen Chemisches Gleichgewicht (homogène Gleichgewichte) Massenwirkungsgesetz Energetik chemischer Reaktionen Allgemeines Reaktionswârme (= Reaktionsenthalpie) Reaktionsentropie Gibbs' freie Energie Gibbs' freie Energie und chemisches Gleichgewicht Gekoppelte Reaktionen Flieflgieichgewichte 83 7 Salzlôsungen.. 87 VIII 7.1 Bedeutung Vorgânge beîm Lôsen von Salzen Dissoziation Hydratation von lonen ^ Lôsungsenthalpie Lôstichkeitsprodukt 91 78

3 Inhatt 7.4 Fâllungs-Reaktionen Elektrolyse 93 8 Sauren und Basen Einfûhrung Sâure-Base-Definitionen Konjugierte Sâure-Base-Paare, Ampholyte Autoprotolyse des Wassers, ph-wert Stârke von Sauren und Basen Berechnung von ph-werten Starke Sauren Schwache Sauren Messung von ph-werten Neutralisation ph-wert von Salzlôsungen Saure-Base-Titration Titrationskurven Gehaltsbestimmung durch Titration Pufferlôsungen Bedeutung fur den Stoffwechsel Puffersubstanzen und ihre Wirkung Puffergleichung Pufferkapazitât ph-optimum und Pufferbereich Phosphat-Puffer Kohlensâure-Puffer Oxidation und Reduktion Elektroneniibergânge bestimmen chemische Prozesse Definitionen Umkehrbarkeit von Redox-Teilreaktîonen Elektronenfluss zwischen Redoxpaaren Aufstellen von Redoxgleichungen Oxidationsstufen als Hiifsgrôfàe Beispiele fur Redoxgleichungen Elektrochemische Zelle (Daniell-Element) Elektromotorische Kraft (EMK) Elektrodenpotenziale Spannungsreïhe Nemst-Gleichung Redox- und Sâure-Base-Reaktionen im Vergleich ph-âbhângigkeit von Redoxpotenzialen Normalpotenziate bei ph = ph-bestimmung durch Potenzialmessung Knallgasreaktion und Atmungskette Metallkomplexe Koordirtative Bindung Aufbau von Metallkomplexen 146 IX

4 In hait- 4 Erscheinungsformen der Materie Aggregatzustânde Gase Druck und Druckmessung Gasgesetze Flùssigkeiten Feststoffe Phasenumwandlungen Eigenschaften von Wasser und Schwefelwasserstoff Reine Stoffe und Stoffgemische Unterscheidungsmerkmale Homogen und heterogen 52 5 Hétérogène Gleichgewichte Définition Gesâttigte Lôsungen und Lôslichkeit Nernst-Verteilungsgesetz Henry-Dalton-Gesetz Adsorption an Oberflâchen Gleichgewichte in Gegenwart von Membranen Diffusion Dialyse Osmose Donnan-Gleichgewicht Anwendung auf Trennverfahren 63 6 Chemische Reaktionen Définition Chemische Gleichungen Stôchiometrische Berechnungen Chemisches Gleichgewicht (homogène Gleichgewichte) Massenwirkungsgesetz Energetik chemischer Reaktionen Allgemeines Reaktionswârme (= Reaktionsenthalpie) Reaktionsentropie Gibbs' freie Energie Gibbs' freie Energie und chemisches Gleichgewicht Gekoppelte Reaktionen FlieRgleïchgewichte 83 7 Salzlôsunqen 87 -' «" 7.1 Bedeutung 87 VIII 7.2 Vorgânge beim Lôsen von Salzen Dissoziation Hydratation von lonen Lôsungsenthalpie Lôslichkeitsprodukt 91

5 Inhalt 7.4 Fâllungs-Reaktionen Elektrolyse 93 8 Sauren und Basen Einfûhrung Sâure-Base-Definitionen Konjugierte Saure-Base-Paare, Ampholyte Autoprotolyse des Wassers, ph-wert Stàrke von Sauren und Basen Berechnung von ph-werten Starke Sauren Schwache Sauren Messung von ph-werten Neutralisation ph-wert von Salzlôsungen Saure-Base-Titration Titrationskurven Gehaltsbestimmung durch Titration Pufferlôsungen Bedeutung fur den Stoffwechsel Puffersubstanzen und ihre Wirkung Puffergleichung Pufferkapazitat ph-optimum und Pufferbereich Phosphat-Puffer Kohlensâure-Puffer Oxidation und Reduktion Elektroneniibergânge bestimmen chemische Prozesse Definitionen Umkehrbarkeit von Redox-Teilreaktionen Elektronenfluss zwischen Redoxpaaren Aufstelfen von Redoxgleichungen Oxidationsstufen als Hîlfsgrôfse Beispieîe fur Redoxgleichungen Eiektrochemische Zelle (Daniell-Element) Eiektromotorische Kraft (EMK) Elektrodenpotenziale Spannungsreihe Nernst-Gleichung Redox- und Sâure-Base-Reaktionen im Vergleich ph-abhângigkeit von Redoxpotenzialen Normalpotenziaie bei ph = ph-bestimmung durch Potenzialmessung Knallgasreaktîon und Atrnungskette Metatlkomplexe Koordinative Bindung Aufbau von Metallkomplexen 146 IX

6 Inhalt Chelatkomplexe Reaktionen mit Metaîlkomplexen Liganden-Austauschreaktionen Stabilitât von Metaîlkomplexen Chelat-Effekt Durch Komplexbildung beeinflusste Eigenschaften von Metallionen Bedeutung von Chelatkomplexen 153 Organische Chemie 11 Einfûhrung und Ûberblick Vier Grundelemente Zur Définition Hinweise zur chemischen Bindung Bindungen am Kohlenstoff Kohlenstoff ist einzigartig Funktionelle Gruppen Kohlenwasserstoffe, 165 X 12.1 Alkane Summenformel und Struktur Nomenklatur Molekûlmodelle Konformationsisomere Physikalische Eigenschaften Cycloaikane Struktur Konformation des Cyclohexans Cyclohexanderivate Reaktionen der Alkane Homolytischer/heterolytischer Bindungsbruch Radikalische Substitution Halogenalkane Oxidation der Alkane Alkene ] Konstitution und Nomenklatur Geometrische Isomerie Additions-Reaktionen Bildung von Alkenen durch Eiiminierung Diene und Polyene Alkine ^ag 12.6 Aromaten (Arène) Molekûlbau und Mesomerie des Benzols Reaktionen des Benzols Eînzeischritte der elektrophiien aromatischen Substitution

7 Inhatt 12.7 Thermodynamik und Kinetik chemischer Reaktionen Thermodynamik (Energetik) Kinetik Katalyse Enzymkinetik Verbindungen mit einfachen funktionellen Gruppen Alkanole und Phenole Allgemeines Klassifizierung und Nomenklatur Eigenschaften und Reaktionen Mehrwertige Alkanole und Phenole Wo spielen Alkanole eine Rolle? Ether Nomenklatur und Eigenschaften Reaktionen Kronenether Thiole und Thioether Nomenklatur und Eigenschaften Reaktionen Aminé Klassifizierung und Nomenklatur Basizitat Salzbildung Beispiele fur Aminé Nudeophile Substitution Begriffe und Beispiele Uni- und bimolekulare Reaktion Aldéhyde und Ketone Bau und Reaktionsverhalten der Carbonylgruppe Struktur und Nomenklatur Herstellung und Eigenschaften Keto-Enol-Tautomerie Addition von Wasser und Alkoholen Addition primârer Aminé Reduktion der Carbonylgruppe Afdof-Kondensation(C-C-Verknûpfung) Chrnone Struktur Redoxverhalten Carbonsâuren und Carbonsâurederivate Carbonsâuren Struktur und Nomenklatur Eigenschaften Salzbildung Carbonsâuren mit zusâtzlichen funktionellen Gruppen 257 XI

8 Inhalt 16.2 Carbonsaurederivate Allgemeines Carbonsâurechloride Carbonsâureanhydride Carbonsàureester Thioester Carbonsâureamide Derivate anorganischer Sauren Kohlensâure und Harnstoff Phosphorsaure Schwefelsâure Freie Energie der Hydrolyse Stereochemie Verbindungen mit einem Chiralitâtszentrum Grundbegriffe Spezifische Drehung Enzymatische Reduktion, Stereoselektivitat Schreibweise chiraler Verbindungen und D/t-Nomenklatur «,5-Nomenklatur Verbindungen mit zwei Chiralîtâtszentren Enantiomere und Diastereomere Racemat und Racematspaltung meso-weinsàure Zur Struktur organischer Molekule Arten der Isomerie Konstitution, Konfiguration und Konformation Chiralitât bei Arzneimitteln Aminosâuren und Peptide Einfache Aminosâuren Struktur Stereochemie Neutralform und Zwitterion Molekûiform in Abhângigkeit vom ph-wert Chelatkomplexe Titrationskurve und Puffereigenschaften Isoelektrischer Punkt Decarboxylierung Veresterung und Acylierung Peptide Peptidbindung und Primarstruktur (Sequenz) Aufbau von Peptidketten Abbau von Peptidketten Sekundarstruktur von Peptiden Krâfte, die die Raumstruktur von Peptiden und Proteinen stabilisieren XII

9 . înhalt 20 Kohlenhydrate Allgemeines Monosaccharide Nomenklatur und Stereochemie Eigenschaften und Reaktionen Bildung cyclischer Halbacetale, Haworth-Formel Sesselform-Schreibweise der Pyranosen Abgewandelte Monosaccharide Glykoside Disaccharide Allgemeines Beispiele Polysaccharide Cellulose Stârke Glykogen Glykolipide und Glykoproteine Heterocyclen Allgemeines Fûnfgtiedrige Heterocyclen Sechsgliedrige Heterocyclen Mehrkernige Heterocyclen Nudeinsâuren Riboflavin und Folsâure Spektroskopie in Chemie und Medizin Allgemeines UV-Spektroskopie IR-Spektroskopie NMR-Spektroskopie Massenspektrometrie Rôntgenstrukturanalyse 365 Lôsungen der Aufgaben 369 Allgemeine Chemie 369 Organische Chemie 380 vf lossut «...» *» *. « «*. *.. * * «*.. ««. ^w I Sachverzeichnis 419 XIII