Anorganische Chemie (eBook)

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James E. Huheey, University of Maryland, USA; Ellen A. Keiter und Richard L. Keiter, Eastern Illinois University, Charleston, USA; Ralf Steudel, Technische Universität Berlin.

Häufig gebrauchte Abkürzungen 21
Häufig gebrauchte Symbole 25
1 Was ist Anorganische Chemie? 27
1.1 Die Anfänge der anorganischen Chemie 27
1.2 Ein Beispiel für moderne anorganische Chemie 28
1.3 Die chemische Struktur der Zeolithe 30
1.4 Chemische Reaktivität in Zeolithen 32
1.5 Schlussfolgerungen 35
2 Die Struktur der Atome 37
2.1 Spektroskopie 37
2.2 Die Wellengleichung 40
2.3 Das Teilchen im Kasten 41
2.4 Das Wasserstoffatom 44
2.4.1 Die radiale Wellenfunktion R 44
2.4.2 Der winkelabhängige Teil der Wellenfunktion 50
2.5 Die Symmetrie der Orbitale 53
2.5.1 Die Energie der Orbitale 55
2.6 Atome mit mehr als einem Elektron 57
2.6.1 Der Elektronenspin und das Pauli-Prinzip 58
2.6.2 Das Aufbauprinzip 60
2.6.3 Atomzustände, Termsymbole und erste Hund’sche Regel 62
2.6.4 Das Periodensystem der Elemente 63
2.6.5 Abschirmung der Kernladung 65
2.6.6 Die Größe der Atome 68
2.6.7 Die Ionisierungsenergie 70
2.6.8 Die stufenweise Ionisierung von Atomen 74
2.6.9 Die Elektronenaffinität 76
Aufgaben 79
3 Symmetrie und Gruppentheorie 83
3.1 Symmetrieelemente und Symmetrieoperationen 83
3.1.1 Die Spiegelebene (s) 85
3.1.2 Das Inversionszentrum (i) 85
3.1.3 Drehachsen (Cn) 86
3.1.4 Die Identität (E) 89
3.1.5 Die Drehspiegelung (Sn) 89
3.2 Punktgruppen und Molekülsymmetrie 91
3.2.1 Punktgruppen sehr hoher Symmetrie 91
3.2.2 Punktgruppen geringer Symmetrie 93
3.2.3 Punktgruppen mit einer n-zähligen Drehachse Cn 94
3.2.4 Diedergruppen 95
3.2.5 Ein Fließschema zur Ermittlung der Punktgruppensymmetrie 95
3.3 Irreduzible Darstellungen und Charaktertafeln 98
3.4 Reduzible Darstellungen 102
3.5 Anwendungen der Punktgruppensymmetrie 103
3.5.1 Optische Aktivität 103
3.5.2 Dipolmomente 104
3.5.3 Infrarot- und Ramanspektroskopie 105
3.5.4 Kovalente Bindungen 112
3.5.5 Kristallographie 116
3.5.6 Fehlordnung in Kristallen 123
Aufgaben 128
4 Bindungsmodelle in der Anorganischen Chemie: Teil 1 135
4.1 Die Ionenbindung 135
4.1.1 Eigenschaften von Ionenverbindungen 135
4.1.2 Voraussetzungen für das Auftreten von Ionenbindungen 137
4.2 Größeneffekte 138
4.2.1 Ionenradien 138
4.2.2 Faktoren, die die Radien von Ionen beeinflussen 139
4.2.3 Radien mehratomiger Ionen 143
4.2.4 Dichteste Kugelpackungen 145
4.3 Strukturen von Ionenkristallen 148
4.3.1 Strukturtypen 149
4.3.2 Radienverhältnisse 153
4.4 Die Gitterenergie 158
4.4.1 Der Born-Haber-Kreisprozess 163
4.4.2 Berechnungen nach dem Born-Haber-Kreisprozess 164
4.5 Vorhersage der Stabilität ionischer Verbindungen durch thermochemische Berechnungen 170
4.6 Kovalenter Charakter vorwiegend ionischer Bindungen 173
4.6.1 Die Regeln von Fajans 173
4.6.2 Folgen der Polarisierung 175
4.7 Schlussfolgerung 179
Aufgaben 179
5 Bindungsmodelle der Anorganischen Chemie, Teil 2: Die kovalente Bindung 185
5.1 Lewis-Strukturen 185
5.2 Bindungstheorien 186
5.3 Die Valence-Bond-Theorie 187
5.3.1 Resonanz zwischen Grenzstrukturen 190
5.3.2 Formale Ladungen 194
5.3.3 Hybridisierung von Atomorbitalen 196
5.3.4 Hybridisierung und Überlappung 201
5.4 Die Molekülorbital-Theorie 201
5.4.1 Das Wasserstoff-Molekülion und das H2-Molekül 201
5.4.2 Symmetrie und Überlappung 206
5.4.3 Die Symmetrie von Molekülorbitalen 207
5.4.4 Molekülorbitale in homonuklearen zweiatomigen Molekülen 207
5.4.5 Energieaufteilungsanalyse unpolarer Moleküle 216
5.4.6 Molekülorbitale von heteronuklearen zweiatomigen Molekülen 219
5.4.7 Molekülorbitale von dreiatomigen Molekülen und Ionen 224
5.4.8 Molekülorbitale von fünfatomigen Molekülen und Ionen 227
5.5 Elektronegativität 229
5.5.1 Die Elektronegativität nach Pauling 229
5.5.2 Elektronegativitäten nach Mulliken 231
5.5.3 Andere Methoden zur Ermittlung von Elektronegativitäten 239
5.5.4 Neuere Entwicklungen in der Theorie der Elektronegativität 240
5.5.5 Veränderlichkeit der Elektronegativität 242
5.5.6 Wahl des Elektronegativitätssystems 243
5.5.7 Gruppenelektronegativitäten 243
5.5.8 Methoden zur Ermittlung von Ladungen: Elektronegativitätsausgleich in Molekülen 245
Aufgaben 248
6 Struktur und Reaktivität von Molekülen 253
6.1 Das Modell der Abstoßung zwischen den Elektronenpaaren der Valenzschale (VSEPR-Modell) 253
6.1.1 Einfache Moleküle vom Typ AXn 253
6.1.2 Strukturen von Molekülen mit nichtbindenden Elektronenpaaren 257
6.1.3 Strukturen von Molekülen mit verschiedenen Substituenten 262
6.1.4 Strukturen von Molekülen mit Mehrfachbindungen 263
6.1.5 Strukturen von Molekülen mit sieben oder acht Substituenten 265
6.1.6 Zusammenfassung der VSEPR-Regeln und Grenzen des Modells 269
6.1.7 Die Elektronen-Lokalisierungsfunktion (ELF) 270
6.2 Molekülorbitale und Molekülstruktur 272
6.3 Molekülstruktur und Hybridisierung 274
6.3.1 Hybridisierung und Hybridisierungsenergie 278
6.3.2 Beeinflussung der Molekülstruktur durch die Abstoßung der Substituenten (nichtbindende Wechselwirkungen) 281
6.3.3 Gebogene Bindungen 283
6.4 Kernabstände und Bindungsgrade 285
6.5 Experimentelle Bestimmung von Molekülstrukturen 287
6.5.1 Röntgen- und Neutronenbeugung 287
6.5.2 Methoden, die auf der Molekülsymmetrie beruhen 289
6.6 Einfache Reaktionen kovalent gebundener Moleküle 294
6.6.1 Molekülinversion 294
6.6.2 Berry-Pseudorotation 295
6.6.3 Nukleophile Substitution 299
6.6.4 Mechanismen mit freien Radikalen und Spinerhaltung 300
Aufgaben 303
7 Der feste Zustand 309
7.1 Chemische Bindung im Festkörper 309
7.2 Der metallische Zustand 314
7.3 Molekül- und Ionenkristalle 318
7.4 Intrinsische Halbleiter 319
7.5 Dotierte Halbleiter 322
7.6 Supraleiter 324
7.7 Kristallfehler 331
7.8 Leitfähigkeit von Ionenkristallen 334
7.8.1 Leitfähigkeit durch Ionenwanderung 334
7.8.2 Feste Ionenleiter 335
Aufgaben 339
8 Chemische Kräfte 341
8.1 Kernabstände und Atomradien 341
8.1.1 van der Waals-Radien 341
8.1.2 Ionenradien 342
8.1.3 Kovalenzradien 344
8.2 Die verschiedenen Arten chemischer Kräfte 348
8.2.1 Die kovalente Bindung 348
8.2.2 Die Ionenbindung 352
8.2.3 Kräfte zwischen Ionen und Dipolen 353
8.2.4 Dipol-Dipol-Wechselwirkungen 355
8.2.5 Wechselwirkungen mit induzierten Dipolen 355
8.2.6 Wechselwirkungen zwischen momentan auftretenden und induzierten Dipolen 356
8.2.7 Abstoßungskräfte 357
8.2.8 Zusammenfassung 358
8.3 Die Wasserstoffbrückenbindung 358
8.3.1 Hydrate und Clathrate 365
8.4 Auswirkungen chemischer Kräfte 369
8.4.1 Schmelz- und Siedepunkte 369
8.4.2 Löslichkeit 373
Aufgaben 380
9 Säure-Base-Chemie 385
9.1 Säure-Base-Konzepte 385
9.1.1 Definition von Brønsted und Lowry 385
9.1.2 Definition von Lux und Flood 386
9.1.3 Definition von Lewis 388
9.1.4 Lösungsmittel als Säure-Base-Systeme 389
9.1.5 Ein verallgemeinertes Säure-Base-Konzept 391
9.2 Die Stärke von Protonensäuren und den korrespondierenden Basen 395
9.2.1 Gasphasen-Basizitäten: Protonenaffinitäten 395
9.2.2 Gasphasen-Aciditäten: Protonenabgabe 399
9.2.3 Brønsted-Supersäuren in Lösung 400
9.2.4 Brønsted-Superbasen in Lösung: Protonenschwämme 402
9.3 Lewis-Aciditäten und Lewis-Basizitäten 403
9.3.1 Gasphasen-Aciditäten: Elektronenaffinitäten 403
9.3.2 Lewis-Aciditäten: Fluoridionenaffinitäten 403
9.3.3 Gasphasen-Basizitäten: HOMO-Energien 404
9.3.4 Bindungstheorie für Lewis-Säure-Base-Wechselwirkungen 406
9.3.5 Sterische Einflüsse bei Lewis-Säure-Base-Wechselwirkungen 408
9.3.6 Lewis-Wechselwirkungen in unpolaren Lösungsmitteln 411
9.3.7 Empirische Systematik der Lewis-Säure-Base-Wechselwirkungen 413
9.3.8 Solvatationseffekte und Säure-Base-Anomalien 417
9.4 Harte und weiche Säuren und Basen 418
9.4.1 Klassifizierung von Säuren und Basen als „hart“ oder „weich“ 419
9.4.2 Beziehung zwischen der Stärke von Säuren und Basen und ihrer Härte bzw. Weichheit 420
9.4.3 Theoretische Grundlagen für die Begriffe „hart“ und „weich“ 424
9.4.4 Zusammenhang zwischen Elektronegativität und hartem bzw. weichem Verhalten 425
Aufgaben 428
10 Chemie in wässrigen und nichtwässrigen Lösungen 433
10.1 Wasser 434
10.2 Nichtwässrige Lösungsmittel 434
10.2.1 Flüssiges Ammoniak 434
10.2.2 Lösungen von Metallen in Ammoniak 437
10.2.3 Schwefelsäure 440
10.2.4 Zusammenfassender Überblick über Protonen-haltige Lösungsmittel 442
10.3 Protonen-freie (aprotische) Lösungsmittel 445
10.4 Salzschmelzen 449
10.4.1 Solvenseigenschaften 449
10.4.2 Salzschmelzen bei Raumtemperatur: ionische Flüssigkeiten 450
10.4.3 Reaktionsträgheit geschmolzener Salze 452
10.4.4 Lösungen von Metallen in Salzschmelzen 453
10.4.5 Komplexbildung 454
10.4.6 Feste saure und basische Katalysatoren 454
10.5 Elektrodenpotentiale und elektromotorische Kräfte 455
10.5.1 Elektrochemie in nichtwässrigen Lösungen 459
10.5.2 Hydrometallurgie 460
Aufgaben 462
11 Koordinationsverbindungen: Bindungstheorie, Spektren und Magnetismus 467
11.1 Bindungsverhältnisse in Koordinationsverbindungen 471
11.2 Valence-Bond-Theorie 472
11.3 Elektroneutralitätsprinzip und Rückbindung 473
11.4 Kristallfeld-Theorie 475
11.4.1 Ligandenfeld-Effekte: Oktaedersymmetrie 477
11.4.2 Ligandenfeld-Stabilisierungsenergie (LFSE) 481
11.4.3 Ligandenfeld-Effekte: Tetraeder-Symmetrie 483
11.4.4 Tetragonale Symmetrie und planar-quadratische Komplexe 485
11.4.5 Orbitalaufspaltung in Feldern anderer Symmetrie 486
11.4.6 Faktoren, die die Größe der LFSE beeinflussen 487
11.4.7 Anwendungen der Kristallfeld-Theorie 491
11.5 Molekülorbital-Theorie 497
11.5.1 Oktaedrische Komplexe 498
11.5.2 Tetraedrische und quadratische Komplexe 503
11.5.3 p-Bindungen und Molekülorbital-Theorie 505
11.5.4 Experimentelle Beweise für p-Bindungen 511
11.6 Elektronenspektren von Komplexen 518
11.6.1 Tanabe-Sugano-Diagramme 529
11.6.2 Tetragonale Abweichungen von der Oktaedersymmetrie 535
11.6.3 Charge-Transfer-Spektren 544
11.6.4 Magnetische Eigenschaften von Komplexen 548
Aufgaben 558
12 Koordinationsverbindungen: Struktur 563
12.1 Koordinationszahl 1 564
12.2 Koordinationszahl 2 564
12.3 Koordinationszahl 3 565
12.4 Koordinationszahl 4 567
12.4.1 Tetraedrische Komplexe 567
12.4.2 Quadratisch-planare Komplexe 569
12.5 Koordinationszahl 5 572
12.5.1 Bevorzugung bestimmter Positionen in trigonal-bipyramidalen-Komplexen 576
12.5.2 Bevorzugung bestimmter Positionen in quadratisch-pyramidalen Komplexen 578
12.5.3 Magnetische und spektroskopische Eigenschaften 579
12.5.4 Isomerie fünffach koordinierter Komplexe 580
12.6 Koordinationszahl 6 583
12.6.1 Verzerrungen des idealen Oktaeders 583
12.6.2 Trigonales Prisma 584
12.6.3 Geometrische Isomerie bei oktaedrischen Komplexen 586
12.6.4 Optische Isomerie bei oktaedrischen Komplexen 587
12.6.5 Trennung optisch aktiver Komplexe (Racemattrennung) 590
12.6.6 Die absolute Konfiguration von Komplexen 590
12.6.7 Spektroskopische Methoden 593
12.6.8 Stereoselektivität und die Konformation von Chelatringen 596
12.6.9 Katalyse asymmetrischer Synthesen durch Koordinationsverbindungen 599
12.7 Koordinationszahl 7 601
12.8 Koordinationszahl 8 605
12.9 Höhere Koordinationszahlen 608
12.10 Allgemeines über Koordinationszahlen 608
12.11 Bindungsisomerie 610
12.11.1 Elektronische Effekte 613
12.11.2 Sterische Effekte 614
12.11.3 Symbiose 616
12.11.4 Berliner Blau und verwandte Strukturen 617
12.12 Andere Isomerie-Arten 619
12.12.1 Ligandenisomerie 619
12.12.2 Ionisationsisomerie 620
12.12.3 Hydratations-(Solvatations)-isomerie 620
12.12.4 Koordinationsisomerie 620
12.13 Der Chelat-Effekt 621
12.13.1 Makrocyclen 623
Aufgaben 630
13 Koordinationsverbindungen: Reaktionen, Kinetik und Mechanismen 635
13.1 Substitutionsreaktionen bei quadratisch-planaren Komplexen 636
13.1.1 Das Geschwindigkeitsgesetz für nukleophile Substitutionen bei quadratischplanaren Komplexen 638
13.1.2 Der trans-Effekt 642
13.1.3 Mechanismus der nukleophilen Substitution bei quadratisch-planaren Komplexen 645
13.1.4 Thermodynamische und kinetische Stabilität 647
13.2 Kinetik der Substitutionsreaktionen bei oktaedrischen Komplexen 649
13.2.1 Ligandenfeldeffekte und Reaktionsgeschwindigkeiten 651
13.2.2 Mechanismen der Substitutionsreaktionen bei oktaedrischen Komplexen 652
13.2.3 Einfluss von Säuren und Basen auf die Reaktionsgeschwindigkeiten 656
13.2.4 Racemisierung und Isomerisierung 657
13.2.5 Mechanismen von Redoxreaktionen 660
13.2.6 Elektronenübergang über die äußere Sphäre: outer-sphere-Mechanismus 661
13.2.7 Outer-sphere-Elektronenübergänge unter Beteiligung elektronisch angeregter Komplexe 666
13.2.8 Elektronenübertragung in der inneren Sphäre: inner-sphere-Mechanismus 670
13.2.9 Gemischtvalenzkomplexe 673
Aufgaben 676
14 Chemie der Übergangsmetalle 681
14.1 Allgemeine Tendenzen innerhalb der Perioden 682
14.2 Die verschiedenen Oxidationsstufen der Übergangsmetalle 684
14.2.1 Niedrige positive und negative Oxidationsstufen 684
14.2.2 Bereich der Oxidationsstufen 684
14.2.3 Vergleich von Eigenschaften anhand der Oxidationsstufen 686
14.3 Die Elemente Kalium bis Zink: Vergleich der Eigenschaften anhand der Elektronenkonfiguration 687
14.3.1 Die Konfiguration 3d0 687
14.3.2 Die Konfiguration 3d1 688
14.3.3 Die Konfiguration 3d2 689
14.3.4 Die Konfiguration 3d3 689
14.3.5 Die Konfiguration 3d4 689
14.3.6 Die Konfiguration 3d5 690
14.3.7 Die Konfiguration 3d6 690
14.3.8 Die Konfiguration 3d7 691
14.3.9 Die Konfiguration 3d8 691
14.3.10 Die Konfiguration 3d9 692
14.3.11 Die Konfiguration 3d10 693
14.4 Die 4d- und 5d-Metalle 693
14.5 Oxidationsstufen und Standard-Reduktionspotentiale der Übergangsmetalle 695
14.5.1 Stabilität von Oxidationsstufen 695
14.5.2 Der Einfluss der Konzentration auf die Stabilität 697
14.5.3 Erste Gruppe 701
14.5.4 Zweite Gruppe 702
14.5.5 Dritte Gruppe 702
14.5.6 Vierte Gruppe 702
14.5.7 Fünfte Gruppe 703
14.5.8 Sechste Gruppe 703
14.5.9 Siebente Gruppe 704
14.5.10 Achte bis zehnte Gruppe 704
14.5.11 Elfte Gruppe 706
14.5.12 Zwölfte Gruppe 707
14.6 Die Lanthanoide, Actinoide und Transactinoid-Elemente 708
14.6.1 Stabile Oxidationsstufen 708
14.6.2 Die Lanthanoiden- und Actinoiden-Kontraktion 711
14.7 Die f-Orbitale 712
14.7.1 Unterschiede zwischen 4f- und 5f-Orbitalen 714
14.7.2 Absorptionsspektren der Lanthanoid- und Actinoid-Ionen 714
14.7.3 Magnetische Eigenschaften der Lanthanoide und Actinoide 716
14.8 Koordinationsverbindungen 717
14.8.1 Vergleich zwischen inneren Übergangselementen und Übergangsmetallen 717
14.8.2 Trennung der Seltenerd-Metalle und der Actinoide 719
14.8.3 Lanthanoid-Chelate 720
14.9 Die Transactinoid-Elemente 723
14.9.1 Periodizität bei den Translawrencium-Elementen 724
Aufgaben 726
15 Organometallverbindungen 731
15.1 Die 18-Elektronen-Regel 732
15.1.1 Molekülorbital-Theorie und 18-Elektronen-Regel 732
15.1.2 Abzählung der Elektronen in Komplexen 734
15.2 Metallcarbonyle und verwandte Verbindungen 738
15.2.1 Metallcarbonyle 738
15.2.2 Carbonyl-Kationen 746
15.2.3 Carbonylat-Anionen 749
15.2.4 Parallelen zur Nichtmetallchemie: Isolobale Fragmente 752
15.2.5 Carbonylhydrido- und Diwasserstoffkomplexe 755
15.3 Mit CO vergleichbare Liganden 760
15.3.1 Nitrosylkomplexe 761
15.3.2 Distickstoffkomplexe 765
15.3.3 Phosphane als Liganden 771
15.4 Metall-Kohlenstoff-Einfach- und -Mehrfachbindungssysteme 776
15.4.1 Metall-Kohlenstoff-s-Bindungen: Alkyl- und Arylkomplexe 776
15.4.2 Metall-Kohlenstoff-Doppel- und -Dreifachbindungen: Carben- und Carbinkomplexe 787
15.4.3 N-Heterocyclische Carbene 796
15.5 Nichtaromatische Alken- und Alkinkomplexe 799
15.5.1 Alkenkomplexe 799
15.5.2 Alkinkomplexe 805
15.5.3 Allylkomplexe 808
15.6 Komplexe mit cyclischen p-Liganden 811
15.6.1 Cyclopentadienylkomplexe 811
15.6.2 Andere p-Liganden 832
15.7 Reaktionen von Organometallverbindungen 836
15.7.1 Substitutionsreaktionen 836
15.7.2 Oxidative Addition und Reduktive Eliminierung 844
15.7.3 Einschiebungs- und Eliminierungsreaktionen 858
15.7.4 Nukleophiler und elektrophiler Angriff auf Liganden 863
15.8 Metallorganische Verbindungen als Katalysatoren 869
15.8.1 Hydrierung von Alkenen 870
15.8.2 Die Hydroformylierung 875
15.8.3 Das Monsanto-Essigsäureverfahren 877
15.8.4 Das Wacker-Verfahren 879
15.8.5 Hydrocyanierung 883
15.8.6 Hydrosilylierung 886
15.8.7 Kupplungsreaktionen 891
15.8.8 Olefinmetathese 894
15.8.9 Olefinpolymerisationen 899
15.8.10 Immobilisierte homogene Katalysatoren 904
15.9 Schlussbemerkungen 909
Aufgaben 909
16 Anorganische Ketten, Ringe, Käfige und Cluster 915
6.1 Ketten 915
16.1.1 Homoatomare Ketten 915
16.1.2 Heteroatomare Ketten 920
16.1.3 Silicat-Mineralien 921
16.1.4 Einlagerungsverbindungen und Graphen 930
16.1.5 Eindimensionale elektrische Leiter 936
16.2 Polyoxo-Ionen von Metallen 939
16.2.1 Isopolyoxometallate 939
16.2.2 Heteropolyoxometallate 946
16.2.3 Polyoxokationen 954
16.2.4 Neuere Entwicklungen 956
16.3 Ringmoleküle der Nichtmetalle 957
16.3.1 Homocyclische Verbindungen 957
16.3.2 Borazine 964
16.3.3 Phosphazene 969
16.3.4 Phosphazen-Polymere 971
16.3.5 Andere anorganische Heterocyclen 973
16.4 Fullerene und Kohlenstoff-Nanoröhren (CNTs) 978
16.4.1 Fullerene 978
16.4.2 Endohedrale Fullerenkomplexe 979
16.4.3 Kohlenstoff-Nanoröhren 980
16.5 Käfig-Verbindungen von Phosphor, Arsen, Silicium und Germanium 981
16.6 Bor-Verbindungen mit Käfigstruktur 988
16.6.1 Borane 988
16.6.2 Carborane 1000
16.6.3 Metallacarborane 1001
16.6.4 Strukturvorhersagen bei Heteroboranen und metallorganischen Clustern 1003
16.7 Metallatomcluster 1008
16.7.1 Zweikernige Verbindungen 1010
16.7.2 Dreikernige Cluster 1016
16.7.3 Vierkernige Cluster 1017
16.7.4 Sechskernige Cluster 1018
16.7.5 Chevrel-Phasen 1019
16.7.6 Kondensierte Metallcluster 1020
16.7.7 Elementcluster und Zintl-Anionen 1022
Aufgaben 1025
17 Die Chemie der Halogene und der Edelgase 1031
17.1 Halogene und Halogenide 1032
17.1.1 Physikalische Eigenschaften der Halogenatome 1032
17.1.2 Die Elemente 1032
17.1.3 Die Sonderstellung von Fluor 1034
17.1.4 Polyhalogenid-Ionen 1036
17.2 Halogene in positiven Oxidationsstufen 1040
17.2.1 Homoatomare Halogen-Kationen 1040
17.2.2 Interhalogenverbindungen 1041
17.3 Sauerstoffverbindungen der Halogene 1043
17.3.1 Fluor-Sauerstoff-Verbindungen 1043
17.3.2 Oxosäuren von Chlor, Brom und Iod 1046
17.3.3 Halogenoxide und -oxidfluoride 1047
17.4 Astat 1049
17.5 Elektrochemie der Halogene 1049
17.6 Pseudohalogene 1051
17.7 Die Chemie der Edelgase 1052
17.7.1 Entdeckung der Edelgase 1052
17.7.2 Erste Kenntnisse von einer Chemie der Edelgase 1053
17.7.3 Entdeckung isolierbarer Edelgas-Verbindungen 1055
17.7.4 Fluoride der Edelgase 1056
17.7.5 Bindungsverhältnisse in Edelgasfluoriden 1058
17.7.6 Strukturen isoelektronischer Halogenide mit 14 Valenzelektronen 1060
17.7.7 Weitere Verbindungen von Xenon 1061
17.7.8 Die Chemie von Krypton 1065
17.7.9 Die Chemie von Radon 1066
Aufgaben 1066
18 Periodizität und fortgeschrittene Aspekte der chemischen Bindung 1069
18.1 Grundsätzliche Tendenzen 1069
18.2 Anomalien aufgrund fehlender radialer Knoten 1070
18.2.1 Die 1s-Schale als Valenzschale: Besonderheiten von H und He 1070
18.2.2 Die 2p-Schale als Valenzschale: Besonderheiten der zweiten Periode 1071
18.2.3 Die 3d-Schale: Besonderheiten der ersten Übergangsmetallreihe 1096
18.2.4 Die 4f-Schale: Besonderheiten der Lanthanoide 1099
18.3 Anomalien aufgrund unvollständiger Abschirmung der Kernladung durch vorhergehende Schalen 1100
18.3.1 Ist Lithium oder Natrium elektronegativer? 1100
18.3.2 Konsequenzen der Scandid-Kontraktion 1101
18.3.3 Konsequenzen der Lanthanoid- und der Actinoid-Kontraktion 1103
18.4 Anomalien aufgrund relativistischer Effekte 1104
18.4.1 Einführung in die relativistischen Effekte 1104
18.4.2 Auswirkungen relativistischer Effekte auf periodische Trends 1108
18.4.3 Metallophile Wechselwirkungen 1115
18.5 Valenzorbitale und Hybridisierung der d-Elemente 1116
18.5.1 Die Rolle der äußeren p-Orbitale bei den Übergangsmetallen 1116
18.5.2 „Nicht-VSEPR-Strukturen“ von d0-d2-Systemen 1118
18.6 Abschließende Bemerkungen 1120
Aufgaben 1121
19 Bioanorganische Chemie 1125
19.1 Einführung 1125
19.2 Relative Häufigkeit und Bioverfügbarkeit der Elemente 1126
19.3 Biologische Funktion der Elemente 1128
19.4 Biomoleküle als Liganden 1129
19.5 Strukturgebende Funktion von anorganischen Verbindungen in der Natur 1134
19.6 Informationsübertragung 1135
19.7 Bioanorganische Chemie von Zink 1136
19.8 Bioanorganische Chemie von Kupfer 1145
19.9 Bioanorganische Chemie von Eisen 1150
19.9.1 Häm-Proteine 1152
19.9.2 Eisen-Schwefel-Proteine 1155
19.9.3 Andere Nicht-Häm-Proteine 1156
19.10 Bioanorganische Chemie von Cobalt 1164
19.11 Bioanorganische Chemie von Nickel 1168
19.12 Bioanorganische Chemie von Molybdän und Wolfram 1178
19.13 Bindung und Transport von Disauerstoff 1181
19.13.1 Bindung von Disauerstoff an Myoglobin 1181
19.13.2 Struktur und Funktion von Hämoglobin 1182
19.13.3 Physiologie von Myoglobin und Hämoglobin 1184
19.13.4 Andere biologische Disauerstoff-Überträger 1186
19.14 Photosynthese 1187
19.15 Stickstoff-Fixierung 1193
19.16 Medizinische anorganische Chemie 1198
19.16.1 Einführung 1198
19.16.2 Therapeutische Anwendungen von Metallkomplexen 1199
19.16.3 Diagnostische Anwendungen von Metallkomplexen 1203
Aufgaben 1205
Anhang A Tabelle der Elemente 1209
Anhang B Einheiten und Umrechnungsfaktoren 1213
Anhang C Atomare Energiezustände und Termsymbole 1217
Anhang D Charaktertafeln 1225
Anhang E Standard-Reduktionspotentiale 1235
Anhang F Tanabe-Sugano-Diagramme 1237
Anhang G IUPAC – Empfehlungen zur Nomenklatur in der anorganischen Chemie 1241
Curricula Vitae 1287
Index 1289

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"Für die Zielgruppen, Studierende der Chemie in Bachelor- und Master-Studiengängen, wie auch weiterer Fachrichtungen mit Studien- Inhalten wie Organometallverbindungen und Bioanorganische Chemie wird dieses ansprechend gestaltete empfehlenswerte Lehrbuch von eheblichem Nutzen sein."
Dieter Holzner in: Chemie in Labor und Biotechnik 10/2012