Chemie für Dummies. Das Lehrbuch

Chemie ist viel einfacher, als es häufig heißt. Dieses Buch soll dazu beitragen, ihr Interesse an diesem Fach zu wecken oder zu vertiefen. Alle grundlegenden Prinzipien der Chemie werden nachvollziehbar dargestellt. Querbezüge und Zusammenhänge zwischen den verschiedenen Fachgebieten werden gezeigt. Sie werden keine Formel finden, deren Herleitung Sie nicht nachvollziehen können. Am Ende fast jeden Kapitels gibt es Übungsaufgaben. Ausführliche Lösungen gibt es natürlich auch. Das sollte nicht nur für die Prüfungen der ersten Semester reichen, sondern Ihnen auch ein sicheres Fundament für Ihr weiteres Studium bieten.

Autorentext
Stefanie Ortanderl ist Professorin für Technische Chemie an der Hochschule Bonn-Rhein-Sieg. Vorher arbeitete sie zehn Jahre in der Verfahrens- und Produktentwicklung in der chemischen Industrie. Ulf Ritgen ist Dozent an der Hochschule Bonn-Rhein-Sieg mit den Themenschwerpunkten Allgemeine und Analytische Chemie.

Inhalt

Über die Autoren 7

Einführung 29

Törichte Annahmen über den Leser 31

Zu diesem Buch 31

Wie Sie dieses Buch einsetzen 32

Symbole in diesem Buch 34

Was Sie nicht lesenmüssen 35

Wie dieses Buch aufgebaut ist 36

Wie es weitergeht 39

Teil I Ausrüstung Für die Chemische Expedition 41

Kapitel 1 Denken wie die Naturwissenschaftler 43

Von der Beobachtung zur Theorie 43

Je nach Bedarf - Modelle und ihre Grenzen 49

Kapitel 2 Kauderwelsch? - Fachchinesisch gehört dazu 53

Grundgrößen 54

Alles festgeklopft: die SI-Einheiten 55

Normal ist das nicht 57

Was ist denn ein Quadratliter? - In welchen Dimensionen denken wir eigentlich? 58

Chemiker mögen's extrem: sehr kleine und sehr große Zahlen 61

Kapitel 3 Erkenntnisse über die Materie 65

Gesetzmäßigkeiten 67

Einteilung der Stoffe 68

Die Natur hat ihren eigenen Kopf 70

Kapitel 4 Definitionssachen 73

Hier geht es um ein Atom 73

Hier geht es um viele Atome 79

Was ist eine empirische Formel? 84

Kapitel 5 Energetische Betrachtungen 89

Was ist überhaupt Energie? 89

Wie viel Energie ist das? 91

Wundersame Verwandlungen 92

Prozesse ohne Stoffveränderung - das ist Physik 94

Prozesse mit Stoffumwandlung - das ist Chemie 96

Kapitel 6 Damit müssen Sie rechnen 101

Dreisatz 101

Potenzen 103

Logarithmus 104

Achtung: Signifikanz 106

Infinitesimalrechnung 108

Nur für Streber: Unlösbares lösbar machen 113

Teil II Atome und Periodensystem - das Brot Für Den Chemiker 119

Kapitel 7 Das Atom steht Modell 121

DEMOKRIT 122

DALTON 122

THOMSON 123

LENARD 124

RUTHERFORD 125

BOHR 127

SOMMERFELD 127

SCHRÖDINGER 128

KIMBALL 129

Kapitel 8 Das BOHR'sche Atommodell 131

Moment! Was ist denn überhaupt ein 'Quant'? 132

Das klassische Atom 132

BOHR'sche Postulate 135

Das Spektrum des Wasserstoffs 136

Kapitel 9 Elektronen beim Wellenreiten 143

Was haben Licht, Wasser und Elektronen gemeinsam? 144

Wie ist das mit SCHRÖDINGERs Katze? 151

Quantenzahlen 154

Orbitale 156

Kapitel 10 Das Periodensystem der Elemente 163

Die sonderbare Ordnung der Elemente 163

Wer zuerst kommt, besetzt die besten Plätze 166

Was ist denn hier periodisch? 176

Teil III Chemische Bindungen - Oder: Was Machen die Atome Den Ganzen Tag? 191

Kapitel 11 Ionenbindungen - berührungsfreier Zusammenhalt 193

Oktettregel - was wird hier geregelt? 194

Die Bausteine 195

Bis hierher und nicht weiter 198

Die Gitterenergie ist entscheidend 199

Gitterwelten 204

Kapitel 12 Kovalente Bindung - hier entstehen Moleküle 213

Einfach, aber praktisch - die LEWIS-Schreibweise 214

So viele Formeln! 216

3D-Konstruktionen mithilfe des VSEPR-Modells 217

Und die Orbitale? - Das VB-Modellmacht vieles anschaulich 223

Warum gibt es überhaupt Moleküle? - die MO-Theorie weiß die Antwort 234

Kein Modell kann alles leisten: VB trifft MO 249

Nur für Streber: Symmetrie in der Chemie, Teil 1 - Moleküle 249

Kapitel 13 Koordinative Bindung - Geschenke werden gerne genommen 261

Koordinative Bindungen in einfachen Molekülen 262

Hier bekommen Sie Komplexe 262

Komplexe Bindungen 268

Nicht kaputt zu kriegen? 280

Alles so schön bunt hier 284

Isomerie 287

Kapitel 14 Hart im Nehmen - die Metalle 295

Metallische Eigenschaften 296

Kristallstrukturen 298

Wie hält das eigentlich zusammen? 309

Nur für Streber: EINSTEIN ist überall 317

Kapitel 15 Intermolekulare Wechselwirkungen - Bedürfnis nach Gesellschaft 323

Kräftevergleich 324

Teil IV Thermodynamische Grundlagen - Was Geht Überhaupt? 331

Kapitel 16 die Grammatik der Thermodynamik 333

Thermodynamisches Vokabular 334

Die Hauptsätze 346

Was treibt die Chemie an? 354

Nur für Streber: Woher kommt das Massenwirkungsgesetz? 358

Kapitel 17 Hier bekommen Sie (noch mehr) Zustände 363

Auf den Unterschied kommt es an 363

Wer verursacht einen Zustand? 366

Zustandsdiagramme 367

Teil V Zustandsformen der Materie 377

Kapitel 18 Gase 379

Gase machen Druck 380

Das ideale Gasgesetz 384

Nur für Streber: Gase genauer betrachtet - die kinetische Gastheorie 386

Kapitel 19 Flüssigkeiten 389

Erkennungsmerkmale 389

Kapitel 20 Lösungen 401

Eine Lösung wird gesucht 402

Lösungswärme 404

Die Löslichkeit ist beeinflussbar 406

Dies hängt von der Konzentration ab 409

Nur für Streber: Immer diese Thermodynamik 415

Kapitel 21 Feststoffe 419

Sind wir jetzt ordentlich oder nicht? - Kristallin oder amorph 419

Gitter für Fortgeschrittene 420

Polymorphie - Festkörper-Lego® 430

Nur für Streber: Symmetrie in der Chemie, Teil 2 - im Gitter 433

Teil VI Chemische Reaktionen und Alles, Was Dazugehört 441

Kapitel 22 Stöchiometrie - wie viel reagiert denn da? 443

Warum Reaktionsgleichungen? 444

Lohnt sich das überhaupt? 448

Kapitel 23 die Zeit läuft - wie schnell ist eine Reaktion? 453

Was ist überhaupt Reaktionsgeschwindigkeit? 454

Erledigung der Formalitäten - Ordnung muss sein 456

Geht's nicht schneller? 459

Nur für Streber: Reaktionsgeschwindigkeit mit Quantität 463

Kapitel 24 Ein ewiges Hin und Her - das chemische Gleichgewicht 469

Von wegen Ruhe - hier ist alles dynamisch 469

Der Weg zum Massenwirkungsgesetz (MWG) 472

Chemie - keine Kämpfernatur: Rückzug garantiert 476

Gesättigte Lösungen - das Löslichkeitsprodukt 481

Kapitel 25 Geben und nehmen - Säure/Base-Gleichgewichte 487

Für alles gibt es Konzepte 488

Wenn Wasser sonst nichts zu tun hat 493

Der *p*H-Wert 495

Lebenslang verheiratet - die Säure/Base-Paare 496

*p*H-Wert-Berechnung 504

Titrationskurven - alle Facetten 516

Kartoffelpuffer können so etwas nicht 524

Kapitel 26 Chemie unter Strom - Elektrochemie 533

Auch hier im Doppelpack 534

Nützliche Oxidationszahlen 535

Wie wird eine Redox-Gleichung aufgestellt? 538

Hat durchaus Potential 541

Was Redox-Paare sonst noch so können 550

Batterien? - Kenne ich! 550

Wenn Gewalt im Spiel ist - die Elektrolyse 556

Was ist denn nun eine Batterie? 560

Teil VII Stoffchemie - Jetzt Wird Es Konkret 563

Kapitel 27 -id, -it, -at - wie denn nun? 565

Das Kind bekommt einen Namen 565

Spitznamen - gar nicht trivial 570

Kapitel 28 Elemente allein zu Haus 573

Allotropie - Polymorphie für Einzelgänger 573

Mit uns spielt ja keiner - oder doch? die Edelgase 583

Kapitel 29 Wenn Salzbildner keine Salze bilden - die Chemie der Halogene 589

Unter Ihresgleichen 590

Salzsäure und Co. - die Halogenwasserstoffe HX 592

Sauer mit Sauerstoff 593

Halogene und der Rest des Periodensystems 596

Kapitel 30 Mehr als nur Atemluft - Sauerstoff & Co 599

Wa…