Chemie verstehen (eBook)

Einleitung 1
1 Aufbau der Materie 5
1.1 Atome 6
1.2 Massezahl, Ordnungszahl, Isotope 7
1.3 Radioaktivität 9
1.4 Atommasse 11
1.5 Bohrsches Atommodell 14
1.6 Periodensystem 16
1.7 Ionisierungsenergie, Elektronenaffinität 20
Über Sinn und Unsinn unserer Vorstellungen von der Welt 24
Übungen 25
2 Chemische Bindungen 27
2.1 Ionenbindung, Ionengitter 28
2.2 Kovalente Bindung (Atombindung) 30
2.3 Metallische Bindung, Metallgitter 31
Metalle und Legierungen 32
2.4 Polare Bindung 33
2.5 Koordinative Bindung 36
2.6 Komplexe 37
2.7 Wasserstoffbrücken 38
Molekül oder nicht Molekül 40
2.8 Bindungen zwischen Molekülen 40
Übungen 42
3 Grundlagen der Stöchiometrie 45
3.1 Relative Molekülmassen, Mol 45
3.2 Chemische Formeln 47
3.3 Reaktionsgleichungen 51
3.4 Maßsysteme, Maßeinheiten 54
3.5 Chemisches Rechnen 57
3.5.1 Stoffmengen, Mol als Rechengröße 57
Es geht einfacher mit Proportionen 59
3.5.2 Konzentrationsberechnungen 59
Eine Eselsbrücke 63
3.5.3 Lösen, Mischen, Verdünnen 64
Noch ein paar Rechentricks 66
Übungen 67
4 Chemische Kinetik 69
4.1 Reaktionsgeschwindigkeit 69
4.2 Reaktionsfolgen 72
4.3 Reaktionsordnung 73
Radioaktiver Zerfall 76
4.4 Molekularität von Reaktionen 77
4.5 Reaktionskinetik und Energie 78
Sprengstoffe 80
4.6 Katalyse 81
Übungen 83
5 Thermodynamik 85
5.1 Grundlagen 85
5.2 Energie und Enthalpie 87
5.3 Entropie 90
Die unterschätzte Wahrscheinlichkeit 91
Entropie und Information 94
Entropie und Universum 95
5.4 Freie Enthalpie 96
Entropie und Leben 99
5.5 Chemisches Gleichgewicht 100
5.5.1 Kinetische Überlegungen zum Gleichgewicht 102
5.5.2 Gleichgewicht als Energiezustand 103
5.6 Massenwirkungsgesetz 106
5.6.1 Massenwirkungsgesetz und Konzentration 108
5.7 Reaktionsketten 113
Übungen 114
6 Zustandsformen der Materie 117
6.1 Gase 117
Gasgesetze 118
6.2 Phasen 120
6.2.1 Phasenumwandlungen 123
Anomalie des Wassers 124
Eigenschaften von Lösungen 126
6.3 Verteilung und Diffusion 127
6.4 Osmose 130
6.5 Kolloide 132
6.6 Adsorption 133
6.7 Oberflächenspannung 134
Übungen 136
7 Elektrolyte 139
7.1 Säuren und Basen 140
7.1.1 Protolyse 142
Säuren und Basen in der chemischen Schreibweise 145
7.1.2 Korrespondierende Säure-/Basepaare 146
7.1.3 Säurestärke 147
7.1.4 Anwendung des Massenwirkungsgesetzes auf Säuren und Basen 149
7.1.5 Mehrwertige (mehrprotonige) Säuren und Basen 152
7.2 Dissoziation des Wassers 153
7.2.1 Ionenprodukt 154
7.2.2 pH-Wert 155
7.2.3 Berechnung von pH-Werten 157
7.2.4 Ampholyte 160
7.2.5 Neutralisation 161
Behandlung von Verletzungen mit Säuren oder Basen 164
7.3 Salze 165
7.3.1 Namen von Salzen, Kationen und Anionen 166
7.3.2 Entstehung von Salzen 168
7.3.3 pH-Werte von Salzlösungen 169
7.3.4 Löslichkeit, Löslichkeitsprodukt 172
7.3.5 Einfluss des pH-Wertes auf die Löslichkeit 175
Einige Regeln für Eigenschaften von Säuren und ihrer Anionen 176
7.4 Puffer 181
7.4.1 Berechnung des pH-Wertes 183
7.4.2 Pufferkapazität und Pufferbereich 185
7.4.3 Puffertypen, praktische Herstellung 187
7.5 Volumetrie 190
Beispiel einer Titration 191
7.5.1 Titrationskurven starker Elektrolyte 193
7.5.2 Titrationskurven schwacher Elektrolyte 196
pH-Wert einer schwachen Säure 197
pH-Wert eines hydrolysierenden Salzes 197
7.5.3 Titrationskurven mehrwertiger Säuren 202
7.5.4 Berechnungen 205
Andere Beispiele für Titrationen 207
7.5.5 Indikatoren 209
Übungen 212
8 Oxidation und Reduktion 217
8.1 Korrespondierende Redox-Paare 218
8.2 Oxidationsmittel, Reduktionsmittel 219
Vergleich zwischen Protolyse und Redox-Reaktion 220
8.3 Stöchiometrie und Redox-Paare 221
8.4 Oxidationszahl 223
Ungewöhnliche Oxidationszahlen 226
Übungen 227
9 Elektrochemie 229
Einige elektrische Grundbegriffe 229
9.1 Halbzellen 233
9.2 Normalpotentiale 236
9.3 Konzentrationsabhängigkeit von Potentialen 241
9.4 Konzentrationsketten am Beispiel der Wasserstoffelektrode 242
9.5 Ionenselektive Elektroden 245
9.6 Weitere Anwendungen der Elektrochemie 248
Übungen 251
Anhang 253