Inhalt. Atombau und Periodensystem ein untrennbarer Zusammenhang Chemische Bindung wie Teilchen zusammenhalten... 25

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1 Inhalt Vorwort Atombau und Periodensystem ein untrennbarer Zusammenhang Vorstellung über den Bau der Atome Erste Atommodelle Entwicklung aus Grundgesetzen und Versuchen Atomkern Kernteilchen als Kenngrößen der Elemente Das Atommodell nach Bohr das Schalenmodell Das quantenmechanische Atommodell das Orbitalmodell Aufbau des Periodensystems der Elemente Mehr Ordnung in die Vielfalt der chemischen Elemente Bestätigung des PSE durch die Erforschung der Atome Hauptgruppenelemente (HG-Elemente) Nebengruppenelemente Chemische Bindung wie Teilchen zusammenhalten Atombindung wie Atome im Molekül zusammenhalten Wesen der Atombindung Der räumliche Bau von Molekülen das Elektronenpaarabstoßungs-Modell (EPA-Modell) Das Valenzbindungsmodell (VB-Modell) Das Molekülorbitalmodell (MO-Modell) Polare Atombindungen Zwischenmolekulare Kräfte wie Moleküle zusammenhalten Wasserstoffbrückenbindungen und Dipol-Dipol-Kräfte Van-der-Waals-Kräfte Ionenbindung Wesen der Ionenbindung Ionenkristalle... 39

2 4 Metallbindung Elektronengasmodell Energiebändermodell Metallkristalle Chemische Thermodynamik Energieumwandlung bei chemischen Reaktionen Formen der Energieumwandlung Zustandsgrößen Prozessgrößen; extensive, intensive und molare Größen Von der inneren Energie zum Ersten Hauptsatz der Thermodynamik Arbeit und Wärme Reaktionsenergie und Reaktionsenthalpie Experimentelle Ermittlung und Berechnung der Volumenarbeit Experimentelle Ermittlung und Berechnung der Reaktionsenthalpie Die Grundgleichung der Kalorimetrie Ermittlung von Lösungsenthalpien Ermittlung von Reaktionsenthalpien mit dem Satz von Hess Entropie und Freie Enthalpie Richtung chemischer Prozesse Entropie ein Maß für die Unordnung Freie Enthalpie Gibbs-Helmholtz-Gleichung Reaktionskinetik und chemisches Gleichgewicht Reaktionsgeschwindigkeit Definition der Reaktionsgeschwindigkeit Abhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit Experimentelle Bestimmung der Reaktionsgeschwindigkeit Reaktionsordnung Aktivierungsenergie Katalysatoren Beschleuniger chemischer Reaktionen... 67

3 4 Grundlagen des chemischen Gleichgewichts Wesen des chemischen Gleichgewichts Das Massenwirkungsgesetz quantitative Beschreibung des chemischen Gleichgewichts Das Prinzip des kleinsten Zwangs Veränderung der Gleichgewichtslage Chemisches Gleichgewicht und Freie Enthalpie Gasgleichgewichte Säure-Base-Gleichgewichte Historische Entwicklung der Begriffe Säure und Base Säure-Base-Theorie Konzentration und ph-wert Stärke von Säuren und Basen ph-wert-berechnungen Protolyse wässriger Salzlösungen Pufferlösungen Indikatoren Säure-Base-Titration Löslichkeitsgleichgewichte Löslichkeit und Löslichkeitsprodukt Beeinflussung der Löslichkeit Fraktionierte Fällung Fällungstitration Redoxreaktion und Elektrochemie Redoxreaktionen Redoxreaktionen als Elektronenübergänge Oxidationszahlen ein Hilfsmittel zum Erkennen von Redoxreaktionen Beispiele für Redoxreaktionen anorganischer Verbindungen Beispiele für Redoxreaktionen organischer Verbindungen Grundlagen der Elektrochemie Elektrolyte und elektrische Leitfähigkeit Das Elektrodenpotenzial Quantitative Beschreibung des Elektrodenpotenzials Die Nernst sche Gleichung

4 3 Freiwillig verlaufende elektrochemische Reaktionen Galvanische Zellen Die elektrochemische Spannungsreihe Anwendung galvanischer Zellen in Einstabmessketten Bau und Funktion einiger Batterien Bau und Funktion einiger Akkumulatoren Bau und Funktion von Brennstoffzellen Korrosion eine unerwünschte Redoxreaktion Korrosionsschutz Maßnahmen zum Erhalt wertvoller Werkstoffe Elektrolysen erzwungene Redoxreaktionen Grundlagen der Elektrolyse Faraday sche Gesetze Technische Anwendungen von Elektrolysen Komplexchemie Aufbau von Komplexverbindungen Zusammensetzung und Nomenklatur von Komplexverbindungen Räumliche Struktur von Komplexen Chemische Bindung in Komplexen Chemische Reaktionen von Komplexverbindungen Stabilität von Komplexen Ligandenaustauschreaktionen Salzhydrate Bedeutung von Komplexverbindungen Komplexverbindungen in der Natur Komplexchemische Reaktionen in der Technik Komplexreaktionen in der Analytik Kernchemie Isotope und Nuklide Natürliche Radioaktivität Strahlungsarten Zerfallsreihen Grundgesetz des radioaktiven Zerfalls Anwendungen natürlicher Radioaktivität

5 3 Künstliche Radioaktivität Erzwungene Kernreaktionen β + -Zerfall Künstlich hergestellte Elemente Energiegewinnung durch Kernreaktionen Energiegewinnung durch Kernspaltung Energiegewinnung durch Kernfusion Spezielle anorganische Verbindungen Kohlenstoffverbindungen Diamant und Graphit Modifikationen des Kohlenstoffs Die Oxide des Kohlenstoffs Kohlensäure und ihre Salze Hydrogencarbonat und Carbonate Kohlenstoff-Stickstoff-Verbindungen Kohlenstoff-Schwefel-Verbindungen Siliciumverbindungen Siliciumdioxid und Silicate Herstellung von Silicatglas Gewinnung von Reinstsilicium Grundlage der Mikroelektronik Dotieren von Silicium Silicone Stickstoffverbindungen Stickstoff Ammoniak Salpetersäure Schwefelverbindungen Schwefelsäure Weitere schwefelhaltige Säuren Anhang Stichwortverzeichnis Autor: Steffen Schäfer