Modellvorstellungen in der Chemie : Eine Einführung in die Allgemeine Chemie

Die Reihe Beihefte zur Zeitschrift für die neutestamentliche Wissenschaft (BZNW) ist eine der renommiertesten internationalen Buchreihen zur neutestamentlichen Wissenschaft. Seit 1923 publiziert sie wegweisende Forschungsarbeiten zum frühen Christentum und angrenzenden Themengebieten. Die Reihe ist historisch-kritisch verankert und steht neuen methodischen Ansätzen, die unser Verständnis des Neuen Testaments befördern, gleichfalls offen gegenüber. Einleitung: Was ist Chemie? Chemie ist ein Teil der Naturwissenschaft Wissenschaftliche Überlegungen benötigen Modelle Ist die wissenschaftliche Methode ein Mythos Chemische Technologie berührt unser aller Leben 1 Atome und Moleküle 1-1 Was ist Materie? 1-2 Mischungen und reine Stoffe 1-3 Verbindungen und Elemente Elementare Atomtheorie 1-4 Chemische Zusammensetzung Methoden zur Bestimmung der chemischen Zusammensetzung Erhaltung der Masse Konstante Zusammensetzung 1-5 Daltons Atomtheorie 1-6 Aufbau der Moleküle 1-7 Modelle Molekülmodelle Die Verwendung von Molekülmodellen zur Voraussage Valenz 1-8 Atommassen und Molekülmassen Relative Molekülmassen Einfachste Formeln und Molekülformeln 1-9 Zusammenfassung 1-10 Nachwort: Die Bedeutung der Molekülstruktur 2 Gase und die Avogadrosche Hypothese 2-1 Die Eigenschaften von Gasen Masse und Volumen Druck Kompressibilität Temperatur Diffusion 2-2 Die quantitativen Beziehungen zwischen Volumen, Temperatur und Druck Das Boylesche Gesetz Volumen und Temperatur Das zusammengefaßte Gasgesetz 2-3 Volumenänderungen bei Gasreaktionen 2-4 Ein Modell für gasförmige Materie Die Avogadrosche Hypothese Das Mol Die molekularkinetische Theorie 2-5 Partialdrücke 2-6 Reale Gase 2-7 Zusammenfassung 2-8 Nachwort: Die Anwendung der Gasgesetze 3 Die Periodizität chemischer Eigenschaften 3-1 Die einfachen Hydride 3-2 Die Zusammensetzung von Fluoriden 3-3 Klassifizierung der Elemente 3-4 Einige Familien der Elemente Die Alkalimetalle Die Erdalkalimetalle Gruppe III Gruppe IV Gruppe V Gruppe VI Gruppe VII: Die Halogene 3-5 Valenz 3-6 Bindungen zwischen Atomen desselben Elements 3-7 Übergangsmetalle 3-8 Das Periodensystem 3-9 Zusammenfassung 3-10 Nachwort: Das Periodensystem-Gesetz, Theorie oder Philosophie? 4 Die Bestandteile der Materie 4-1 Atomtheorie 4-2 Faradays Elektrolyseexperimente 4-3 Kathodenstrahlröhren 4-4 Weitere hochenergetische Strahlungen Radioaktivität 4-5 Charakteristische Einheiten der Strahlung 4-6 Photonen, die Elementarteilchen des Lichts 4-7 Das Rutherfordsche Atommodell 4-8 Die Zusammensetzung der Atomkerne 4-9 Isotope 4-10 Die Wechselwirkung von Licht mit Materie 4-11 Emissionsspektren 4-12 Zusammenfassung 4-13 Nachwort: Gesunder und ungesunder Menschenverstand 5 Die Elektronenstruktur der Atome 5-1 Quantentheorie der Atome 5-2 Moderne Quantentheorie 5-3 Die Quantenzahlen Die Hauptquantenzahl, n Die Bahndrehimpulsquantenzah, I Die magnetische Quantenzahl, m Die Spinquantenzahl, s Die Anwendung der Quantenzahlen 5-4 Elektronenstrukturen von Atomen 5-5 Die schwereren Elemente 5-6 Zusammenfassung 5-7 Nachwort: Analytische und synthetische Wissenschaft 6 Bindungen in Molekülen 6-1 Wasserstoff und Helium 6-2 Fluor und Neon 6-3 Die Hydride und Fluoride 6-4 Bortrihydrid 6-5 Bortrifluorid 6-6 Ionenbindungen 6-7 Elektronegativität 6-8 Das HF-Molekül : Eine kovalente Bindung mit Ionencharakter 6-9 Dipolmomente 6-10 Bindungen zwischen Atomen desselben Elements 6-11 Weitere Übungen im Aufstellen von Lewis-Diagrammen 6-12 Formale Ladungen 6-13 Moleküle mit Doppel- und Dreifachbindungen 6-14 Bindungen mit schwereren Elementen 6-15 Resonanz 6-16 Zusammenfassung 6-17 Nachwort: Modelle und Wirklichkeit 7 Molekülgeometrie und Molekülorbitale 7-1 Elektronenabstoßung und Molekülgeometrie 7-2 Orbitale in Molekülen 7-3 Orbitale des Wasserstoffmoleküls 7-4 Energien der Wasserstoffmolekülorbitale 7-5 Warum gibt es kein He2? 7-6 Fluor und Fluorwasserstoff 7-7 Einfachbindungen in vielatomigen Molekülen 7-8 Atomare Hybridorbitale 7-9 Andere Hybridorbitale 7-10 Bortrifluorid (BF3) und Phosphorpentachlorid (PCl5) 7-11 Fluoride der schwereren Elemente 7-12 Moleküle, die Doppel- und Dreifachbindungen enthalten 7-13 Das Sauerstoffmolekül, O2 7-14 Ungesättigte Kohlenstoffverbindungen 7-15 Zusammenfassung 7-16 Nachwort : Wie wenig können wir an einem klaren Tag sehen? 8 Flüssigkeiten und Festkörper 8-1 Phasenumwandlungen 8-2 Phasendiagramme 8-3 Das Dampf-Flüssig-Gleichgewicht 8-4 Das Fest-Flüssig-Gleichgewicht 8-5 Volumenänderungen bei Phasenumwandlungen 8-6 Umwandlungswärmen 8-7 Der Aufbau der Festkörper Molekulare Festkörper Dipolanziehung Wasserstoff(brücken)bindungen Van der Waals-Kräfte 8-8 Umwandlungswärmen und Umwandlungstemperaturen 8-9 Ionische Festkörper 8-10 Kovalente Festkörper Intermediäre Typen 8-11 Metalle 8-12 Die Struktur von Flüssigkeiten 8-13 Zusammenfassung 8-14 Nachwort: Eiszeiten und Sintfluten 9 Lösungen 9-1 Homogene und heterogene Mischungen 9-2 Definitionen einiger nützlicher Begriffe Molarität Formalität 9-3 Chemische Berechnungen von Lösungen Titrationen 9-4 Löslichkeit und Gleichgewicht Gleichgewicht in gesättigten Lösungen Lösungswärmen 9-5 Beziehungen zwischen Struktur und Löslichkeit Ionenverbindungen in polaren Lösungsmitteln Ionenverbindungen in nichtpolaren Lösungsmitteln Nichtpolare Verbindungen in Lösung Einige allgemeingültige Löslichkeitsbeziehungen 9-6 Zusammenfassung 9-7 Nachwort: Modelle für flüssige Lösungen - Ein Flußpferd in einem Sumpf oder ein Kolibri im Flug? 10 Chemisches Gleichgewicht 10-1 Dynamisches chemisches Gleichgewicht Inerte Mischungen 10-2 Gleichgewichtskonstanten Die Dissoziation des Iods Wie man Gleichungen für die Gleichgewichtskonstanten von Reaktionen aufstellt Die Multiplikation von Ausdrücken für die Gleichgewichtskonstanten 10-3 Das Le Chateliersche Prinzip Volumenänderungen 10-4 Änderungen der Gleichgewichtskonstanten Wärmeinhalt und Standardzustände Temperaturabhängigkeit der Gleichgewichtskonstanten Der Energieerhaltungssatz 10-5 Warum sind Reaktionen reversibel? Entropie Freie Enthalpie 10-6 Gleichgewichtskonstanten und Änderungen der freien Enthalpie 10-7 Zusammenfassung 10-8 Nachwort: Phasengleichgewichte und Wachstumshormone 11 Chemische Reaktionen 11-1 Chemische Gleichungen, die Grundlage für eine Klassifizierung 11-2 Substitutionsreaktionen Reaktionen, an denen Ionen beteiligt sind Säure-Base-Reaktionen; Protonentransfer 11-3 Additionsreaktionen 11-4 Eliminationsreaktionen 11-5 Isomerisationsreaktionen 11-6 Oxidations-Reduktionsreaktionen Oxidationszahlen Das Aufstellen von Redoxgleichungen 11-7 Zusammenfassung 11-8 Nachwort: Chemische Steuerung? 12 Protonensäuren und-basen 12-1 Konjugierte Säuren und Basen 12-2 Starke und schwache Säuren 12-3 Basen 12-4 Die pH-Skala 12-5 Puffer 12-6 Hydrolyse 12-7 Nichtwäßrige Lösungsmittel 12-8 Thermodynamik von Säure-Base-Reaktionen 12-9 Struktur und Acidität 12-10 Zusammenfassung 12-11 Nachwort: pH und gelbe Blätter 13 Raten und Mechanismen von chemischen Reaktionen 13-1 Schnelle und langsame Reaktionen 13-2 Die Kinetik chemischer Reaktionen Terminologie Reaktionen in der Gasphase Reaktionen in nichthomogenen Mischungen 13-3 Reaktionsmechanismen Der Zusammenhang zwischen Kinetik und Mechanismus 13-4 Theorie der elementaren Reaktionsraten Unimolekulare Reaktionen Bimolekulare Reaktionen 13-5 Katalyse Eine Analogie 13-6 Der Zusammenhang zwischen Struktur und Reaktivität Unterschiedliche Raten für Reaktionen mit demselben Mechanismus Unterschiedliche Mechanismen für ähnliche Reaktionen 13-7 Reaktionsraten und chemisches Gleichgewicht 13-8 Zusammenfassung 13-9 Nachwort: Ein Problem der chemischen Dynamik 14 Strukturen und Reaktionen von Verbindungen des Kohlenstoffs und Siliciums 14-1 Klassen von Verbindungen Kohlenwasserstoffe Kohlenwasserstoffderivate 14-2 Nomenklatur 14-3 Reaktionen gesättigter Kohlenwasserstoffe 14-4 Reaktionen ungesättigter Kohlenwasserstoffe 14-5 Liganden-Substitutionsreaktionen 14-6 Addition und Substitution an Carbonylgruppen 14-7 Amide 14-8 Siliciumverbindungen 14-9 Zusammenfassung 14-10 Nachwort: Chemie und der Drogenmißbrauch Anhang 1 Eine Auswahl von Gleichungen, die wichtige physikalische und chemische Zusammenhänge ausdrücken Anhang 2 Nützliche physikalische Konstanten und Umwandlungsfaktoren Anhang 3 Mathematische Hilfsmittel Anhang 4 Logarithmentafel Anhang 5 Sammlung der neuen Begriffe Anhang 6 Molalität, Massenprozent, Molenbruch und Normalität Anhang 7 Lösungen ausgewählter Aufgaben Sachregister