Über den Autor 7

Einführung 19

Über dieses Buch 19

Törichte Annahmen über den Leser 20

Wie dieses Buch aufgebaut ist 20

Symbole, die in diesem Buch verwendet werden 20

Wie es weitergeht 20

Teil I: Grundlagen - das Wesentliche zum Einstieg 21

Kapitel 1: Materie -woraus wir bestehen und was uns umgibt 23

Materie - Atome und Moleküle füllen den Raum 23

Fest, flüssig, gasförmig - die Aggregatzustände 27

Phasendiagramme -Druck und Temperatur auf einen Blick 30

Gase -unsere unsichtbaren Begleiter 31

Flüssigkeiten - anziehend flexibel 33

Feststoffe - wir halten zusammen 34

Kapitel 2: Atome - unteilbar, aber dennoch spaltbar 35

Das Atom - viel leerer Raum um konzentrierte Masse 35

Isotope - gleicher Ort, aber unterschiedliche Masse 38

Radioaktivität - Gefahren und Nutzen der Strahlung 40

Radioaktivität als Krankmacher 40

Radioaktivität als Helfer 41

Vier fundamentale Kräfte - doch nur eine ist für die Chemie relevant 41

Kapitel 3: Chemische Bindungen -wie Atome zusammenhalten 43

Wie finden sich bindungswillige Partner? 43

Kovalent: Wir teilen fair! 44

Ionisch: Wenn sich Elektronen auf eine Seite schlagen 45

Metallisch: Von einer Elektronenwolke umhüllt 45

Was Atome zusammenhält 46

Die Quantenchemie und die Gesetze im Mikrokosmos 47

Leuchtende Atome - das Atommodell von Bohr 48

Die rettende Gleichung - Orbitale für Elektronen 50

Die Regeln von Hund und Pauli 52

Atomaufbau mit dem Kästchenmodell - einfach, aber effektiv 53

Wir halten Ordnung - das Periodensystem der Elemente 54

Elektronenkonfiguration und chemische Eigenschaften 55

Endlich verständlich - die Größe von Atomen 57

Elektronegativität - was Atome anziehend finden 58

Wasserstoff H2 - das einfachste kovalent gebundene und neutrale Molekül 60

Methan CH4 - Hybridisierung zum perfekten Tetraeder 61

Ammoniak NH3 - die Pyramide mit dem freien Elektronenpaar 63

Wasser H2O - das gewinkelte Lebenselixier mit Dipolmoment 64

Sigma ¿ und Pi ¿ -Symbole für Bindungstypen 65

Lewis-Strukturen (I) -kovalente Moleküle richtig zeichnen 66

Oktettregel und Oktettaufweitung 68

Die Lewis-Strukturen für polare kovalente Moleküle 69

Die Geometrie kovalenter Moleküle 71

Sekundäre Bindungen - auch das ist wichtig für Biomoleküle! 71

Teil II: Allgemeine und Anorganische Chemie 73

Kapitel 4: Stöchiometrie - chemisches Rechnen 75

Praktisch konstant -Masse chemischer Reaktionen 75

Große Zahl für kleine Teilchen 76

Mischen möglich - korrekte Konzentrationsangaben 77

Dreisatz -drei Größen, eine Lösung 78

Kapitel 5: Thermodynamik - heiße und kalte Chemie 79

Hin und Her -Gleichgewichte in Reaktionen 79

Verschiebung von Gleichgewichten 82

Formen von Gleichgewichten 84

Die Hauptsätze der Thermodynamik 85

Kapitel 6: Kinetik - Geschwindigkeit chemischer Reaktionen 89

So schnell kann's gehen - das Geschwindigkeitsgesetz 89

Aktivierungsenergie -mit Schwung über den Berg ... 90

Die Arrhenius-Gleichung - Geschwindigkeit, Temperatur und Aktivierungsenergie 91

Von der Kinetik zum Reaktionsmechanismus 91

Katalysatoren - die Reaktionsbeschleuniger 92

Katalysatoren - Ihre alltäglichen Helfer 92

Enzyme - kein Leben ohne Biokatalysatoren 93

Kapitel 7: Lösungen 95

Was macht ein Lösungsmittel aus? 95

Ohne Wasser geht nichts im Leben 95

Wer löst was? 97

Was geschieht beim Lösungsvorgang? 98

Schwerlöslich - und das ist gut so! 99

Gesättigte Lösung, Löslichkeit und Löslichkeitsprodukt 99

Alle zusammen - Kolligative Phänomene 101

Kapitel 8: Heterogene Gleichgewichte 103

Gleichgewichte zwischen heterogenen Phasen 103

Fest-und Flüssigphasen zum Entgiften und Trennen 105

Fast wie Zauberei - Osmose 105

Schrumpfende Zellen, platzende Kirschen - Osmose im Alltag 107

Sauberes Blut dank Dialyse 107

Das Membranpotenzial - die lebenswichtige Ladungsdifferenz 108

Kapitel 9: Säuren und Basen 111

Wenn Schwefel verbrennt 111

Warum wird Regen sauer? 112

Schwefelsäure - die große Schwester der Schwefligen Säure 113

Basen -die Gegenspieler der Säuren 114

Brønsted - auf die Protonen kommt es an 114

Lewis - Säuren und Lewis -Basen - Elektronen machen den Unterschied 115

Wasser als Säure und als Base 115

Der pH-Wert - negativ und logarithmisch 116

Sauer oder basisch? Alles außer pH 7! 116

Sauer oder basisch - wie stark ist die Verbindung? 117

Wasser nivelliert die maximale Säurestärke 119

Die Berechnung des pH-Werts von Lösungen mit starken Säuren 120

Die pH-Wert Berechnung von Lösungen mit schwachen Säuren 120

Was macht eine Säure so sauer? 120

Von Rotkohl und Blaukraut - pH-Wert- Messungen 121

Kein Leben ohne Puffer - pH-Konstanz ist wichtig! 123

Kapitel 10: Oxidation und Reduktion - wie Elektronen springen können 125

Knallige Redoxreaktion - wie Oxidationsstufen helfen können 125

Einmal pusten, bitte - was Alkohol und Redoxreaktionen verbindet 126

Elektronen hüpfen bergab - das Prinzip von Redoxreaktionen 128

Redox-Disproportionierung von Wasserstoffperoxid - Oxidationsstufen laufen auseinander 129

Redox-Synproportionierung von Ammoniumnitrat - Dünger und Sprengstoff 130

Strom aus der Batterie mittels Redoxchemie 130

Die elektrochemische Reihe - kombinieren Sie Ihre eigene Batterie 131

Spaltung mit Strom - die Elektrolyse 133

Wenn keine Standardbedingungen vorliegen - die Nernst-Gleichung 134

Kapitel 11: Komplexe 135

Komplex, aber nicht kompliziert 135

Koordinative Bindungen - von ionisch bis kovalent 136

Wie stabil ist der Komplex? 138

Metalle in der Zange - der Chelat-Effekt 138

Komplexe, die heilen 139

Teil III: Organische Chemie - einfache Bausteine für großartige Moleküle 141

Kapitel 12: Bindung und Geometrie - die vier Arme des C-Atoms 143

Organisch oder nicht - wo ist denn da der Unterschied? 143

Kohlenstoff - ein ganz besonderes Atom 144

Ordnungsprinzipien im 'Organischen Universum' 145

Der wichtigste Baustein - die tetraedrische sp3-Hybridisierung 145

Die sp2-Hybridisierung - die trigonal-planare Geometrie 147

Die sp-Hybridisierung - geradewegs zur linearen Geometrie 148

Kapitel 13: Kohlenwasserstoffe 151

Kohlenwasserstoffe in aller Vielfalt 151

Isomere und Doppelbindungsäquivalente 153

Alkane - Homologe des Methans 154

Die Nomenklatur der Alkane 155

Methanproduktion und Erderwärmung 155

Wie viel Energie steckt im Alkan? 157

Spannende Ringe - Cycloalkane 158

Cyclohexan - praktisch spannungsfrei 162

Alkene addieren gern ... 163

Diene - durch Konjugation stabilisiert 164

Aromaten - besonders stabil und delokalisiert 165

Aromaten substituieren lieber 166

Das Gift entsteht im Körper - toxische Kohlenwasserstoffe 167

Kapitel 14: Stereochemie 169

Die Chemie in 3D 169

Isomere - unterschiedlich trotz gleicher Summenformel 170

Stereoisomere - der Raum macht den Unterschied 170

Konformere - ganz fix von einem Isomer zum anderen 171

Konfigurationsisomere - planar, ohne Stereozentren 173

Konfigurationsisomere - mit Stereozentren 174

Enantiomere der Milchsäure 176

Fischer-Projektion - die D-und L-Formen der Milchsäure 176

Die R-und S-Formen der Milchsäure - CIP-Nomenklatur 177

Optische Aktivität - rechts-oder linksdrehend 178

Wie unterschiedlich sind Enantiomere? 179

Kapitel 15: Reaktionsmechanismen 183

Die vier Reaktionstypen der (organischen) Chemie 183

Polar oder radikalisch? 184

Die radikalische Substitution - SR zur Synthese der Halogenalkane 185

Die aliphatische Substitution - SN1 mit tert.-Butylbromid 187

SN2 mit Methylbromid - in anderer nukleophiler Substitutionsmechanismus 189

SEAr - die elektrophile aromatische Substitution 191

Kapitel 16: Alkohole und Ether 193

Ethanol und Methanol - alkyliertes Wasser 193

Die Alkylgruppe macht den Unterschied 195

Die Wertigkeit von Alkoholen 195

Erfrischend alkoholisch - Menthol 196

Phenole - wenn Aryl anstatt Alkyl gebunden ist 197

Ein (echt?) scharfes Phenol - Capsaicin 199

Ether - zweifach alkyliertes Wasser 200

Ether als Narkotikum 201

Zyklische, gespannte Ether - reaktiv und toxisch 201

Nitroglycerin - ein explosives Arzneimittel 202

Kapitel 17: Schwefelverbindungen 205

Schwefel-und Sauerstofforganyle - Unterschiede trotz formaler Gemeinsamkeiten 205

Vom Gestank zum Aroma 206

Die biologisch so wichtige Disulfidbrücke 208

Sulfoxide, Sulfonate und Sulfate 209

Weitere nützliche Schwefelverbindungen 211

Kapitel 18: Amine 213

Alkylierter Ammoniak - organische Amine 213

Amine als Basen 214

Amine als Nukleophile 215

Alkaloide und biogene Amine - wunderbare Wirkungen 216

Kapitel 19: Aldehyde und Ketone 217

Der Alleskönner - Die Carbonylfunktion 217

Aldehyde und Ketone durch die Oxidation von Alkoholen 218

Nachweis für Aldehyde -...