Erste Hilfe - Chemie und Physik für Mediziner

Keine Angst vor Formeln, Zahlen und Atomen Kann mir endlich mal jemand Mathe, Physik und Chemie so erklären, dass ich es verstehe? Dieses Buch stellt den gesamten Vorlesungsstoff der Chemie und der Physik für Mediziner klar und einfach dar. Dabei holt es Sie von der Schulbank ab und nimmt Sie bis zum Examen an die Hand. Alle Grundlagen werden leicht verständlich erklärt: · Leitfragen mit Antworten, Übungsaufgaben mit Lösungen · Kernpunkte kurz und knapp zusammengefasst · Anhang mit Formelsammlungen und wichtigen Tabellen · Interessante Beispiele und über 500 Abbildungen Das Buch ist von Studenten konzipiert und geschrieben und von zwei erfahrenen Dozenten herausgegeben. So steht in dem Buch das, was Sie wissen müssen, so, wie Sie es auch verstehen. Die Herausgeber Professor Dr. Jürgen Schatz lehrt in Erlangen Organische Chemie Dr. Robert Tammer lehrt in Ulm Physik am Institut für Komplexe Quantensysteme Das Buch für den Aha-Effekt! Vorwort zur 4. Auflage Vorwort zur 1. Auflage Die Herausgeber Die Autoren I Grundlagen Kapitel 1 Mathematische Grundlagen 1.1 Gleichungen 1.1.1 Gleichungsbegriff 1.1.2 Übungsaufgaben 1.2 Vektoren und Skalare 1.2.1 Vektoren 1.2.2 Skalare 1.2.3 Übungsaufgaben 1.3 Trigonometrie 1.3.1 Winkelfunktionen sin, cos, tan 1.3.2 Einheitskreis 1.3.3 Satz des Pythagoras 1.3.4 Schiefe Ebene 1.3.5 Übungsaufgaben 1.4 Potenzen und Potenzfunktionen 1.4.1 Potenzen 1.4.2 Potenzgesetze 1.4.3 Potenzfunktionen 1.4.4 Wachstums- und Zerfallsgesetz 1.4.5 Exponential- und Logarithmusfunktionen 1.4.6 Übungsaufgaben 1.5 Einfache Differenziale und Integrale 1.5.1 Differenzialrechnung 1.5.2 Integrale 1.5.3 Übungsaufgaben 1.6 Messen und Messunsicherheiten – Statistik 1.6.1 Messfehler 1.6.2 Mittelwert, Standardabweichung, Messunsicherheit 1.6.3 Fehlerfortpflanzung 1.6.4 Übungsaufgaben 1.7 Grafische Darstellung von Zusammenhängen 1.7.1 Warum überhaupt Schaubilder und Diagramme? 1.7.2 Gedanken vor dem Zeichnen eines Schaubildes 1.7.3 Material 1.7.4 Grundlagen der Diagrammdarstellung 1.7.5 Messunsicherheiten und Fehlerbalken 1.7.6 Ausgleichskurve 1.7.7 Lineare Zusammenhänge 1.7.8 Übungsaufgaben Kapitel 2 Naturwissenschaftliche Grundlagen 2.1 SI-Einheiten 2.1.1 Angabe physikalische Größen – Messvorgang 2.1.2 Einführung der SI-Einheiten 2.1.3 Abgeleitete und zusammengesetzte Einheiten 2.1.4 SI-Präfixe 2.1.5 »Exotische Einheiten« 2.1.6 Übungsaufgaben 2.2 Atombau, Bohr’sches Atommodell 2.2.1 Atombau 2.2.2 Bohr’sches Atommodell 2.3 Stoffe & Co. 2.3.1 Stoffe 2.3.2 Reinstoffe 2.3.3 Gemische 2.3.4 Was sind eigentlich Ionen? 2.3.5 Übungsaufgaben 2.4 Masse, Stoffmenge, Dichte und Konzentration 2.4.1 Masse 2.4.2 Stoffmenge und Teilchenzahl 2.4.3 Konzentration, Dichten, spezifische und molare ­Größen 2.4.4 Massendichte ρ 2.4.5 Stoffgemische 2.4.6 Übungsaufgaben 2.5 Stöchiometrisches Rechnen 2.5.1 Bedeutung des stöchiometrischen Rechnens 2.5.2 Allgemeine chemische Gesetze 2.5.3 Vorgehen bei stöchiometrischen Berechnungen 2.5.4 Übungsaufgaben II Physik Kapitel 3 Mechanik 3.1 Physik starrer Körper 3.1.1 Grundgrößen der Mechanik: Länge, Zeit und Masse 3.1.2 Bewegungen und Geschwindigkeit 3.1.3 Kräfte 3.1.4 Drehmoment und Hebelgesetze 3.1.5 Periodische Bewegungen 3.1.6 Kreisbewegung 3.1.7 Arbeit, Leistung und Energie 3.1.8 Übungsaufgaben 3.2 Verformbare Körper und Blutkreislauf 3.2.1 Verformung fester Körper – Elastizität 3.2.2 Druck 3.2.3 Kräfte an Grenzflächen 3.2.4 Strömungen in Flüssigkeiten 3.2.5 Übungsaufgaben 3.3 Mechanische Schwingungen und Wellen 3.3.1 Mechanische Schwingungen 3.3.2 Wellen 3.3.3 Schall und Ultraschall 3.3.4 Übungsaufgaben Kapitel 4 Wärmelehre 4.1 Temperatur 4.1.1 Temperatur und Temperaturskalen 4.1.2 Thermische Ausdehnung 4.1.3 Thermometer 4.1.4 Übungsaufgaben 4.2 Wärme 4.2.1 Wärmekapazität 4.2.2 Kalorimeter 4.2.3 Wärmestrom und Wärmeleistung 4.2.4 1. Hauptsatz der Wärmelehre 4.2.5 2. Hauptsatz der Wärmelehre 4.2.6 Übungsaufgaben 4.3 Gaszustand 4.3.1 Thermische Zustandsgrößen 4.3.2 Übungsaufgaben 4.4 Transportphänomene 4.4.1 Phasenübergänge und Umwandlungsenergien 4.4.2 Vier Arten des Wärmetransports 4.4.3 Übungsaufgaben 4.5 Stoffgemische 4.5.1 Gas in einer Flüssigkeit – Absorption 4.5.2 Feststoff in einer Flüssigkeit 4.5.3 Diffusion 4.5.4 Osmose 4.5.5 Übungsaufgaben Kapitel 5 Elektrizitätslehre 5.1 Elektrische Ladung und elektrisches Feld 5.1.1 Elektrische Ladung – Reibungselektrizität 5.1.2 Coulomb-Gesetz 5.1.3 Elektrisches Feld 5.1.4 Influenz 5.1.5 Kondensator 5.1.6 Elektrische Stromstärke 5.1.7 Übungsaufgaben 5.2 Elektrische Spannung und elektrisches Potenzial 5.2.1 Elektrische Spannung 5.2.2 Übungsaufgaben 5.3 Einfache Stromkreise 5.3.1 Widerstand und Leitwert 5.3.2 Spezifischer Widerstand und spezifische Leitfähigkeit 5.3.3 Stromkreismodelle 5.3.4 Elektrische Leistung und Arbeit 5.3.5 Kondensator im Stromkreis 5.3.6 Übungsaufgaben 5.4 Magnetismus, Induktion und elektromagnetische Welle 5.4.1 Magnetismus 5.4.2 Lorentz-Kraft, magnetische Feldkonstante, ­Permeabilitätszahl, magnetische Feldgrößen H und B, magnetischer Fluss 5.4.3 Prinzip des Transformators 5.4.4 Amperemeter, Voltmeter, Ohmmeter 5.4.5 Magnetresonanztomografie (MRT) 5.4.6 Übungsaufgaben 5.5 Wechselspannung, Wechselstrom, biologische ­Wirkung 5.5.1 Wechselstrom 5.5.2 Elektrische Elemente im Wechselstromkreis 5.5.3 Einfache Wechselstromschaltkreise 5.5.4 Menschlicher Körper im elektrischen Stromkreis und Schutzmaßnahmen 5.5.5 Übungsaufgaben 5.6 Elektrizitätsleitung – Leitungsmechanismen 5.6.1 Elektrizitätsleitung in Festkörpern 5.6.2 Elektrizitätsleitung in Flüssigkeiten 5.6.3 Elektrizitätsleitung in Gasen 5.6.4 Elektrizitätsleitung im Vakuum 5.6.5 Übungsaufgaben Kapitel 6 Optik 6.1 Licht 6.1.1 Licht ist eine elektromagnetische Welle 6.1.2 Licht besteht aus einzelnen Photonen 6.1.3 Lichtquellen 6.1.4 Lichtmessung 6.1.5 Übungsaufgaben 6.2 Geometrische Optik 6.2.1 Lichtbündel, Lichtstrahl 6.2.2 Lichtausbreitung, Brechzahl, Stoffabhängigkeit der Lichtgeschwindigkeit 6.2.3 Anwendung der Brechung: Formen der Abbildung 6.2.4 Bildentstehung 6.2.5 Reelle und virtuelle Bilder 6.2.6 Linsensystem 6.2.7 Linsenarten 6.2.8 Linsenfehler oder Abbildungsfehler 6.2.9 Auge des Menschen 6.2.10 Fehlsichtigkeiten und ihre Korrektur 6.2.11 Übungsaufgaben 6.3 Wellenoptik 6.3.1 Huygens-Prinzip 6.3.2 Beugung 6.3.3 Polarisation des Lichts 6.3.4 Übungsaufgaben 6.4 Optische Instrumente 6.4.1 Lupe 6.4.2 Mikroskop 6.4.3 Fotometrie und Spektroskopie 6.4.4 Polarimeter 6.4.5 Übungsaufgaben Kapitel 7 Ionisierende Strahlung 7.1 Radioaktivität 7.1.1 Aufbau eines Atoms 7.1.2 Definition der Radioaktivität 7.1.3 Arten und Eigenschaften radioaktiver Strahlung 7.1.4 Verschiebungsgesetze 7.1.5 Zerfallsreihen und Nuklidtafel 7.1.6 Zerfallsgesetz 7.2 Röntgenstrahlung 7.2.1 Aufbau und Funktionsprinzip einer Röntgenröhre 7.2.2 Strahlungsleistung 7.2.3 Bildentstehung und Absorptionsgesetz 7.2.4 Wechselwirkung zwischen Gammastrahlung und Materie 7.2.5 CT, SPECT und PET 7.3 Wirkung ionisierender Strahlung 7.3.1 Methoden zum Nachweis und zur Messung ­radioaktiver Strahlung 7.3.2 Energiebegriffe 7.3.3 Biologische Strahlenwirkung 7.3.4 Strahlenschutz 7.3.5 Übungsaufgaben III Chemie Kapitel 8 Allgemeine Chemie 8.1 Einführung 8.2 Chemische Bindungen 8.2.1 Grundlagen zum Verständnis chemischer ­Verbindungen 8.2.2 Ionenbindung 8.2.3 Atombindung 8.2.4 Atom- und Molekülorbitale 8.2.5 Metallische Bindung 8.2.6 Übungsaufgaben 8.3 Chemisches Gleichgewicht 8.3.1 Massenwirkungsgesetz 8.3.2 Säuren und Basen 8.3.3 pH-Wert 8.3.4 Löslichkeitsprodukt 8.3.5 Übungsaufgaben 8.4 Oxidation, Reduktion, Redoxreaktion 8.4.1 Einleitung 8.4.2 Was ist eine Oxidation, was eine Reduktion? 8.4.3 Oxidationszahlen 8.4.4 Aufstellen einer Redoxgleichung 8.4.5 Redoxreihe 8.4.6 Galvanisches Element 8.4.7 Nernst-Potenzial 8.4.8 Batterie 8.4.9 Elektrolyse 8.4.10 Übungsaufgaben 8.5 Chemische Reaktionsenergetik und -kinetik 8.5.1 Begriffsklärung 8.5.2 Energetik 8.5.3 Reaktionskinetik 8.5.4 Energieprofile 8.5.5 Übungsaufgaben Kapitel 9 Anorganische Chemie 9.1 Periodensystem (PSE) 9.1.1 Historische Entwicklung 9.1.2 Beschriftung der Elemente im PSE 9.1.3 Aufbau des PSE 9.1.4 Tendenzen innerhalb des PSE 9.2 Exemplarische Abhandlung der Chemie wichtiger Elemente 9.2.1 Einordnung der Elemente im Hinblick auf ihre biologische Bedeutung 9.2.2 Wichtige chemische Elemente und ihre Bedeutung für den menschlichen Körper 9.2.3 Übungsaufgaben Kapitel 10 Organische Chemie 10.1 Kohlenwasserstoffe 10.1.1 »Short history of« – Organische Chemie 10.1.2 Alkane 10.1.3 Alkene 10.1.4 Alkine 10.1.5 Formen der Isomerie: Konstitution, Konformation, Konfiguration 10.1.6 Aromaten und Heteroaromaten 10.1.7 Zusammenfassung der Kohlenwasserstoffe 10.1.8 Übungsaufgaben 10.2 Organische Verbindungen mit Heteroatomen 10.2.1 Einführung Heteroatome 10.2.2 Verbindungen mit Halogenen 10.2.3 Verbindungen mit Sauerstoff 10.2.4 Verbindungen mit Schwefel 10.2.5 Verbindungen mit Stickstoff 10.2.6 Übungsaufgaben 10.3 Grundlegende Reaktionstypen und -mechanismen der organischen Chemie 10.3.1 Von Radikalen, Nucleophilen und Elektrophilen 10.3.2 Elementare Reaktionstypen 10.3.3 Wichtige Reaktionsmechanismen 10.3.4 Zusammensetzung von Elementarschritten: ­komplexere Mechanismen 10.3.5 Übungsaufgaben 10.4 Einführung in die Naturstoffe: Kohlenhydrate, Fette und Aminosäuren 10.4.1 Chemie der Kohlenhydrate 10.4.2 Chemie der Lipide 10.4.3 Chemie der Aminosäuren 10.4.4 Übungsaufgaben Kapitel 11 Komplexchemie 11.1 Einleitung 11.2 Genereller Aufbau 11.3 Struktur und Geometrie 11.4 Chelatkomplexe 11.5 Stabilität 11.6 Isomerie 11.6.1 Konstitutionsisomerie 11.6.2 Konfigurationsisomerie 11.7 Bindungstheorien 11.7.1 Übungsaufgaben Kapitel 12 Nomenklatur in der Chemie 12.1 Einleitung 12.2 Anorganische Stoffe 12.2.1 Stoffe des Periodensystems 12.2.2 Ionen und Salze 12.2.3 Phosphate, Sulfate, Nitrate, Nitrite 12.3 Funktionelle Gruppen und Ausnahmen 12.4 Organische Stoffe 12.4.1 Alkane, Alkene, Alkine 12.4.2 Alkohole und Carbonyle 12.4.3 Carbonsäuren 12.5 Komplexnomenklatur 12.5.1 Übungsaufgaben Kapitel 13 Spektroskopie 13.1 Einleitung 13.2 Infrarot-Spektroskopie 13.3 UV/vis-Spektroskopie 13.4 Kristallstrukturanalyse 13.5 Magnetresonanz-Spektroskopie (NMR-Spektroskopie) 13.6 Massenspektrometrie 13.6.1 Übungsaufgabe Kapitel 14 Medizinisch relevante ­Werkstoffe und Biomaterialien 14.1 Einleitung 14.2 Metalle und Legierungen 14.3 Keramische Materialien 14.4 Polymere 14.4.1 Übungsaufgaben Anhang A1 Formelsammlung und wichtige Tabellen A1.1 Mathematik – Kurzübersicht A1.2 Physik A1.3 Chemie A2 Stichwortverzeichnis