Allgemeine und Anorganische Chemie

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1 Allgemeine und Anorganische Chemie Ein Leitfaden fur Studierende der Biologie, Biochemie und Pharmazie Wolfgang Jabs ELSEVIER SPEKTRUM AKADEMISCHER VERLAG Spektrum

2 1. Einfiihrung 1 2. Chemische Grundbegriffe und chemische Grundgesetze Gemische, Verbindungen, Elemente Grundgesetze der Stochiometrie Atom- und Molekiilmassen Chemische Symbole und Formeln Elementsymbole Formeln chemischer Verbindungen Berechnung der empirischen Formel aus den Daten einer quantitativen Analyse Chemische Reaktionsgleichungen Atombau und das Periodische System der Elemente (PSE) Der allgemeine Aufbau der Atome 36 Exkurs 3.1 Scanning Tunnel Microscopy (Raster-Tunnel- Mikroskopie) Isotope, Radioaktivitat, Anwendung aktiver Nuklide Elektronenstruktur der Atome: RUTHERFORD, BOHR, SCHRODINGER Modell der Elektronenhiille von RUTHERFORD Atomspektren 46 Exkurs 3.2 Licht und seine Eigenschaften Das BOHRsche Atommodell des Wasserstoffatoms Grundprinzipien der Quantenmechanik Das wellenmechanische Atommodell. Die SCHRODINGER- Gleichung Der Elektronenspin Atome mit mehreren Elektronen 68 Exkurs 3.3 Para-und Diamagnetismus Das Periodische System der Elemente (PSE) Das PSE - Variation von Eigenschaften mit der Elektronenstruktur Die chemische Bindung Die Ionenbindung Die Bildung von Ionen; Typen von Ionen 93

3 4.1.2 Die GroBe von Ionen; Ionenradien Gitterenergie;BORN-HABER-Kreisprozess Die Struktur von Ionen verbindungen; Ionenkristalle Die kovalente Bindung (Atombindung, homoopolare Bindung) Phanomenologische Beschreibung 108 Exkurs 4.1 Dipolmoment und Ionencharakter kovalenter Molekule Kovalente Bindung und Molekulgeometrie Quantenmechanik der Molekule Die metallische Bindung Das Elektronengas-Modell Das Energiebander-Modell Kristallstrukturen von Metallen Schwache chemische Wechselwirkungen - die VAN DER WAALS- Krafte Atom- und Molekiilkristalle Spezifische Wechselwirkungen - die Wasserstoffbriicken-Bindung Die chemische Reaktion Die Aggregatzustande Der Gaszustand 182 Exkurs 5.1 Stochiometrische Rechnungen bei Reaktionen unter Beteiligung von Gasen Der fliissige Zustand Der feste Zustand Losungen und ihre Eigenschaften Der Loseprozess Kolligative Eigenschaften von Losungen Grundlagen der chemischen Kinetik Konzentrationsabhangigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit Kollisions-Theorie und Theorie des Ubergangszustandes Temperaturabhangigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit Katalyse 220 Exkurs 5.2 Enzyme und Metalloenzyme Das chemische Gleichgewicht Reversible Reaktionen und das chemische Gleichgewicht Saure-Base-Gleichgewichte 228 Exkurs 5.3 Stoffmengenkonzentration und Aktivitdt Fallungs- und Losegleichgewichte Elektroneniibertragungsreaktionen; Elektrochemie 243 Exkurs 5.4 Anwendungen von Redoxpotenzialen Grundlagen der chemischen Thermodynamik 256

4 xi Der Erste Hauptsatz der Thermodynamik Der Zweite Hauptsatz der Thermodynamik Der Dritte Hauptsatz der Thermodynamik Einfiihrung in die Anorganische Chemie Wasserstoff und die Elemente des s-blocks Wasserstoff - H Vorkommen; physikalische Eigenschaften Darstellung und Verwendung von Wasserstoff Chemische Eigenschaften des Wasserstoffs Die Elemente der I. Hauptgruppe (Gruppe 1) - Li, Na, K, Rb, Cs, Fr Gruppeneigenschaften Vorkommen, Darstellung, Verwendung Verbindungen der Alkalimetalle Die Elemente der II. Hauptgruppe (Gruppe 2) - Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra Gruppeneigenschaften Vorkommen, Darstellung, Verwendung Verbindungen der Erdalkalimetalle Komplexbildung der Elemente des s-blocks Bioanorganische Aspekte der Elemente des s-blocks Die Elemente des p-blocks Die Elemente der III. Hauptgruppe (Gruppe 13) - B, Al, Ga, In, Tl Gruppeneigenschaften Die Elemente Chemische Verbindungen Die Elemente der IV. Hauptgruppe (Gruppe 14) - C, Si, Ge, Sn, Pb Gruppeneigenschaften Die Elemente Chemische Verbindungen Die Elemente der V. Hauptgruppe (Gruppe 15) - N, P, As, Sb, Bi Gruppeneigenschaften Die Elemente Chemische Verbindungen Die Elemente der VI. Hauptgruppe (Gruppe 16) - O, S, Se, Te, Po Gruppeneigenschaften Die Elemente Chemische Verbindungen 389

5 xjj Inhalt Exkurs 8.1 Trinkwasseraufbereitung Die Elemente der VII. Hauptgruppe (Gruppe 17) - F, Cl, Br, I, At Gruppeneigenschaften Die Elemente Chemische Verbindungen Die Elemente der VIII. Hauptgruppe (Gruppe 18) - He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn Gruppeneigenschaften Vorkommen, Gewinnung, Verwendung Edelgas-Clathrate Chemische Verbindungen Bioanorganische Aspekte der Elemente des p-blocks Die Elemente des d-blocks (Ubergangselemente) Einfiihrung in die Koordinationschemie Die klassischen Koordinationsverbindungen Nomenklatur von Koordinationsverbindungen Liganden Struktur von Koordinationsverbindungen Isomerie bei Koordinationsverbindungen Stabilitat von Koordinationsverbindungen Chemische Bindung in Koordinationsverbindungen Metallorganische Verbindungen der d-block-elemente Die Chemie der Elemente des d-blocks Die III. Nebengruppe (Gruppe 3) - Sc, Y, La Die IV. Nebengruppe (Gruppe 4) - Ti, Zr, Hf Die V. Nebengruppe (Gruppe 5) - V, Nb, Ta Die VI. Nebengruppe (Gruppe 6) - Cr, Mo, W Die VII. Nebengruppe (Gruppe 7) - Mn, Tc, Re Die VIII. Nebengruppe, die Eisengruppe - Fe, Co, Ni Die VIII. Nebengruppe, die Platinmetalle - Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt Die I. Nebengruppe (Gruppe 11) - Cu, Ag, Au Die II. Nebengruppe (Gruppe 12) - Zn, Cd, Hg Bioanorganische Chemie der Elemente des d-blocks Aufnahme, Transport und Speicherung von Metallen Funktionen von Metallen in Metalloproteinen 569 Exkurs 9.1 Koordinationsweisen des Disauerstoff-Molekiils Funktionen von Metalloenzymen Chemotherapie mit Verbindungen nichtessenzieller d-elemente: das Beispiel Platin 619

6 xiii 10. Die Elemente des f-blocks Lanthanoide Actinoide 627