Inhalt. Vorwort.

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1 Inhalt Vorwort Atombau und Periodensystem - ein untrennbarer Zusammenhang 1 1 Vorstellung uber den Bau der Atome Erste Atommodelle - Entwicklung aus Crundgesetzen und Versuchen Atomkern-KernteilchenalsKenngroKenderElemente Das AtommodellnachBohr-das Schalenmodell" Das quantenmechanische Atommodell - das Orbitalmodell 9 2 Aufbau des Periodensystems der Elemente Mehr Ordnung in die Vielfalt der chemischen Elemente BestatigungdesPSEdurchdieErforschungderAtome Hauptgruppenelemente(HG-Elemente) Nebengruppenelemente 23 Chemische BindungwieTeilchen zusammenhalten 25 1 Atombindung-wie AtomeimMolekulzusammenhalten Wesen der Atombindung Der raumliche Bau von Molekulen - das ElektronenpaarabstoBungs-Modell (EPA-Modell) Das Valenzbindungsmodell (VB-Modell) Das Molekiilorbitalmodell (MO-Modell) Polare Atombindungen 34 2 Zwischenmolekulare Krafte - wie Molekiile zusammenhalten VVasserstoffbriickenbindungen und Dipol-Dipol-Krafte Van-der-Waals-Krafte 37 3 lonenbindung Wesen der lonenbindung lonenkristalle 39

2 4 Metallbindung Elektronengasmodell Energiebandermodell Metallkristalle 43 Chemische Thermodynamik 44 1 Energieumvvandlung bei chemischen Reaktionen Formen der Energieumwandlung Zustandsgrolien - ProzessgroSen; extensive, intensive und molare GroGen Von der inneren Energie zum Ersten Hauptsatz der Thermodynamik Arbeit und Warme - Reaktionsenergie und Reaktionsenthalpie 47 2 Experimentelle Ermittlung und Berechnung der Volumenarbeit 49 3 Experimentelle Ermittlung und Berechnung der Reaktionsenthalpie Die Crundgleichung der Kalorimetrie Ermittlungvon Losungsenthalpien Ermittlung von Reaktionsenthalpien mit dem SatzvonHess 54 4 Entropie und Freie Enthalpie - Richtung chemischer Prozesse Entropie-einMaSfurdieUnordnung Freie Enthalpie - Cibbs-Helmholtz-Cleichung 58 Reaktionskinetik und chemisches Cleichgevvicht 61 1 Reaktionsgeschvvindigkeit Definition der Reaktionsgeschvvindigkeit Abhangigkeit der Reaktionsgeschvvindigkeit ExperimentelleBestimmungder Reaktionsgeschvvindigkeit Reaktionsordnung 64 2 Aktivierungsenergie 65 3 Katalysatoren-Beschleunigerchemischer Reaktionen 67

3 4 Grundlagen des chemischen Cleichgewichts Wesen des chemischen Cleichgewichts Das Massenwirkungsgesetz - quantitative Beschreibung des chemischen Cleichgewichts Das Prinzip des kleinsten Zwangs - Veranderung der Cleichgewichtslage Chemisches Cleichgewicht und Freie Enthalpie 73 5 Casgleichgewichte 74 6 Saure-Base-Cleichgewichte Historische Entwicklung der Begriffe Saure und Base Saure-Base-Theorie Konzentration und ph-wert Starke von Sauren und Basen ph-wert-berechnungen Protolyse wassriger Salzlosungen Pufferlosungen Indikatoren Saure-Base-Titration 88 7 Loslichkeitsgleichgewichte Loslichkeit und Loslichkeitsprodukt Beeinflussung der Loslichkeit Fraktionierte Fallung Fallungstitration 95 Redoxreaktion und Elektrochemie 97 1 Redoxreaktionen Redoxreaktionen als Elelctronenubergange Oxidationszahlen - ein Hilfsmittel zum Erkennen von Redoxreaktionen Beispiele fiir Redoxreaktionen anorganischer Verbindungen Beispiele fur Redoxreaktionen organischer Verbindungen Crundlagen der Elektrochemie Elektrolyte und elektrische Leitfahigkeit Das Elektrodenpotenzial Quantitative Beschreibung des Elektrodenpotenzials - Die Nernst'sche Cleichung 107

4 3 Freivvillig verlaufende elektrochemische Reaktionen Calvanische Zellen Die elektrochemische Spannungsreihe Anvvendung galvanischer Zellen in Einstabmessketten Bau und Funktion einiger Batterien Bau und Funktion einiger Akkumulatoren Bau und Funktion von Brennstoffzellen Korrosion - eine unerwiinschte Redoxreaktion Korrosionsschutz - MaSnahmen zum Erhalt wertvoller Werkstoffe Elektrolysen - erzwungene Redoxreaktionen Crundlagen der Elektrolyse Faraday'sche Cesetze Technische Anwendungen von Elektrolysen 122 Komplexchemie Aufbau von Komplexverbindungen Zusammensetzung und Nomenklatur von Komplexverbindungen Raumliche Struktur von Komplexen Chemische Bindung in Komplexen Chemische Reaktionen von Komplexverbindungen Stabilitat von Komplexen Ligandenaustauschreaktionen Salzhydrate Bedeutung von Komplexverbindungen Komplexverbindungen in der Natur KomplexchemischeReaktioneninderTechnik Komplexreaktionen in der Analytik 140 Kernchemie Isotope und Nuklide Natiirliche Radioaktivitat Strahlungsarten Zerfallsreihen Crundgesetz des radioaktiven Zerfalls Anwendungen natiirlicher Radioaktivitat 150

5 3 Kiinstliche Radioaktivitat Erzwungene Kernreaktionen P + -Zerfall Kiinstlich hergestellte Elemente Energiegevvinnungdurch Kernreaktionen Energiegevvinnung durch Kernspaltung Energiegevvinnung durch Kernfusion 157 Spezielle anorganische Verbindungen Kohlenstoffverbindungen Diamant und Craphit - Modifikationen des Kohlenstoffs Die Oxide des Kohlenstoffs Kohlensaure und ihre Salze - Hydrogencarbonat und Carbonate Kohlenstoff-Stickstoff-Verbindungen Kohlenstoff-Schvvefel-Verbindungen Siliciumverbindungen Siliciumdioxid und Silicate HerstellungvonSilicatglas Cevvinnung von Reinstsilicium - Crundlage der Mikroelektronik Dotieren von Silicium Silicone Stickstoffverbindungen Stickstoff Ammoniak Salpetersaure Schvvefelverbindungen Schvvefelsaure Weitere schvvefelhaltige Sauren 178 Anhang Stichvvortverzeichnis Autor: Steffen Schafer