Inhalt. Allgemeine Chemie

Transkript

1 Allgemeine Chemie Elementarteilchen 3 Aufbau eines Atoms 4 Isotope 5 Elemente 5 Atommasse, Stoffmenge Mol 6 Aufbau der Elektronenhülle 7 Allgemeines 7 Quantenzahlen 7 Elektronenkonfiguration 8 Atomorbitale Periodensystem der Elemente Übersicht und Historisches 2.2 Beschreibung des Aufbaus 2.3 Elektronenkonfiguration als Wegweiser 2.4 Hauptgruppen- und Nebengruppenelemente 2.5 Biochemisch und medizinisch wichtige Elemente Radioisotope 22 Grundtypen der chemischen Bindung Oktettregel Metallische Bindung lonenbindung Kationen Anionen Neigung zur lonenbildung Atom- und lonenradien Salze Namen wichtiger Molberechnung Atombindung Schreibweise und Definitionen Moleküle Bindungslänge und Bindungsenergie Molekülorbitale Das Methan-Molekül C-C-Einfachbindungen Mehrfachbindungen Die polarisierte Atombindung Beispiele für Dipolmoleküle 44 Erscheinungsformen der Materie Aggregatzustände Gase Druck und Druckmessung Gasgesetze Flüssigkeiten Feststoffe Phasenumwandlungen Eigenschaften von Wasser und Schwefelwasserstoff Reinstoffe und Stoffgemische Unterscheidungsmerkmale Homogen und heterogen 58 Heterogene Gleichgewichte Gesättigte Lösungen und Löslichkeit Adsorption an Oberflächen 65 digitalisiert durch: Chemie fã?r Mediziner IDS VII Basel Bern 2014

2 5.5 Gleichgewichte in Gegenwart von Membranen Membran Diffusion Dialyse Osmose Donnan-Gleichgewicht Verfahren zur Stofftrennung 70 Chemische Reaktionen Definition Chemische Gleichungen Stöchiometrische Berechnungen Energetik chemischer Reaktionen Allgemeines Reaktionswärme (= Reaktionsenthalpie) Reaktionsentropie Gibbs-Energie -Triebkraft chemischer Reaktionen Chemisches Gleichgewicht Allgemeines Massenwirkungsgesetz Prinzip des kleinsten Zwanges Gibbs-Energie und chemisches Gleichgewicht Gekoppelte Reaktionen Salzlösungen Vorgänge beim Lösen von Salzen 95 Dissoziation 95 Hydratation von 96 Lösungsenthalpie Löslichkeitsprodukt Fällungs-Reaktionen 7.4 Elektrolyse Säuren und Basen Säure-Base-Definitionen 8.2 Konjugierte Säure-Base-Paare und 8.3 Eigendissoziation des Wassers, ph-wert 8.4 Stärke von Säuren und Basen 8.5 Berechnung von ph-werten Starke Säuren Schwache Säuren 8.6 Messung von ph-werten 8.7 Neutralisation 8.8 ph-wert von Salzlösungen 8.9 Säure-Base-Titration Titrationskurven Gehaltsbestimmung durch Titration Pufferlösungen Puffersubstanzen und ihre Wirkung Puffergleichung Pufferkapazität ph-optimum und Pufferbereich Phosphat-Puffer Kohlensäure-Puffer Oxidation und Reduktion 9.1 Elektronenübergänge bei chemischen Reaktionen 9.2 Definitionen 9.3 sind umkehrbar 9.4 Spannungsreihe 9.5 Richtung des Elektronenflusses zwischen Redoxpaaren 9.6 Aufstellen von Redoxgleichungen Oxidationsstufen als Hilfsgröße Beispiele für Redoxgleichungen 9.7 Elektrochemische Zelle 9.8 Elektromotorische Kraft (EMK)

3 9.9 Elektrodenpotenziale Redox- und Säure-Base-Reaktionen im Vergleich ph-abhängigkeit von Redoxpotenzialen Normalpotenziale bei ph = 7 ph-bestimmung durch Potenzialmessung Knallgasreaktion und Atmungskette 10 Metallkomplexe 157 Koordinative Bindung Aufbau von Metallkomplexen Reaktionen mit Metallkomplexen Ligandenaustausch-Reaktionen Stabilität von Metallkomplexen Durch Komplexbildung beeinflusste Eigenschaften von Metallionen Bedeutung von Organische Chemie Einführung und Kohlenwasserstoffe Grundlagen Chemie - die chemische Brücke in die des Lebens Bindungsverhältnisse am Kohlenstoff 1 72 Funktionelle Gruppen am Kohlenstoff 1 74 Elementare Reaktionstypen am Kohlenstoff 1 75 Kohlenstoff ist einzigartig 1 76 Alkane 1 78 Summenformel und Struktur 1 78 Nomenklatur 1 79 Molekülmodelle Konformationsisomere Physikalische Eigenschaften Cycloalkane Struktur Konformationen des Cyclohexans Cyclohexanderivate Reaktionen der Alkane Bindungsbruch Radikalische Substitution Oxidation der Alkane Alkene Konstitution und Nomenklatur Geometrische Isomerie Additions-Reaktionen Diene und Polyene Alkine 202 Aromaten (Arene) 202 Molekülbau und Mesomerie des Benzols 202 Reaktionen des Benzols 204 Einzelschritte der elektrophilen aromatischen Substitution 206 Kinetik chemischer Reaktionen 209 Von der Thermodynamik zur Kinetik 209 Reaktionsgeschwindigkeit Geschwindigkeitsgesetz und Reaktionsordnung Molekularität von Reaktionen Temperaturabhängigkeit Katalyse Enzymkinetik Verbindungen mit einfachen funktionellen Gruppen 219 Alkanole und Phenole Klassifizierung und Nomenklatur 1 Eigenschaften und Reaktionen 222 IX

4 X 1 Mehrwertige Alkanole und Phenole Wo spielen Alkanole eine Rolle? 226 Ether 232 Nomenklatur und Eigenschaften 232 Reaktionen 233 Kronenether Thiole und Thioether 237 Nomenklatur und Eigenschaften 237 Reaktionen 238 Amine 241 Klassifizierung und Nomenklatur 241 Basizität 242 Salzbildung Beispiele für Amine 243 Halogenalkane und Halogenaromaten 246 Nucleophile Substitution 249 Allgemeines 249 Eigenschaften der Reaktionspartner Reaktion Vergleich der - und 252 Eliminierungen 254 Allgemeines 254 E2-Reaktionen 254 -Reaktionen Aldehyde und Ketone 257 Bau und Reaktionsverhalten der Carbonylgruppe 257 Struktur und Nomenklatur Herstellung und Eigenschaften Addition von Wasser und Alkoholen Addition primärer Amine 266 Reduktion der Carbonylgruppe 268 (C-C-Verknüpfung) Chinone 273 Strukturen der Chinone 273 Redoxreaktionen Carbonsäuren und Carbonsäurederivate 279 Carbonsäuren 279 Struktur und Nomenklatur 279 Eigenschaften Salzbildung 283 Carbonsäuren mit zusätzlichen funktionellen Gruppen 285 Carbonsäurederivate 289 Allgemeines 289 Carbonsäurechloride 291 Carbonsäureanhydride 292 Carbonsäureester 293 Thioester 298 Carbonsäureamide 299 Derivate anorganischer Säuren 303 Kohlensäure und Harnstoff 303 Phosphorsäure 305 Schwefelsäure 308 Gibbs-Energie der Hydrolyse Stereochemie 313 Verbindungen mit einem Grundbegriffe Optische Aktivität Chirale Erkennung und Stereoselektivität Schreibweise und Nomenklatur chiraler Verbindungen Verbindungen mit zwei Chiralitätszentren 321 Enantiomere und Diastereomere 321

5 Racemat und Racematspaltung Zur Struktur organischer Moleküle 324 Arten der Isomerie 324 Konstitution, Konfiguration und Konformation 324 Chiralität bei Arzneimitteln Aminosäuren und Peptide 329 Einfache Aminosäuren 329 Struktur 329 Chiralität 331 Zwitterion 332 Molekülform in Abhängigkeit vom ph-wert 332 Chelatkomplexe 333 Titrationskurve und Puffereigenschaften 334 Punkt 335 Decarboxylierung zu biogenen Aminen 337 Veresterung und Acylierung 338 Peptide 340 Peptidbindung und Primärstruktur (Sequenz) 340 Aufbau von Peptidketten 343 Abbau von Peptidketten 344 Sekundärstruktur von Peptiden 345 Zur Raumstruktur von Peptiden und Proteinen 347 Insulin Kohlenhydrate Bausteine und Biopolymere Monosaccharide Triosen Tetrosen Pentosen Hexosen Eigenschaften und Reaktionen der Monosaccharide Bildung cyclischer Halbacetale, Sesselform-Schreibweise der Pyranosen Abgewandelte Monosaccharide Glykoside Disaccharide Allgemeines Beispiele wichtiger Disaccharide Polysaccharide Cellulose Stärke Glykogen Glykolipide und Glykoproteine Heterocyclen 381 Fünfgliedrige Heterocyclen 381 Sechsgliedrige Heterocyclen 386 Mehrkernige Heterocyclen 387 Nucleinsäuren 389 Riboflavin und Folsäure Spektroskopie in Chemie und Medizin Allgemeines NMR-Spektroskopie Röntgenstrukturanalyse Massenspektrometrie 405 Lösungen der Aufgaben 409 Allgemeine Chemie 409 Organische Chemie 427 Glossar 465 Abbildungsnachweis 477 Sachverzeichnis 479 XI