Einführung 21
Über dieses Buch 21
Wie man dieses Buch benutzt 22
Voraussetzungen 22
Wie ist dieses Buch aufgebaut? 23
Teil I: Grundlegende Konzepte der Chemie 23
Teil II: Drum prüfe, wie sich Atome verbinden 23
Teil III: Das Mol: Der beste Freund des Chemikers 24
Teil IV: Chemie im Alltag: Nutzen und Probleme 24
Teil V: Der Top-Ten-Teil 24
Icons, die in diesem Buch verwendet werden 25
Wie geht es von hier aus weiter? 25
Teil IGrundlegende Konzepte Der Chemie 27
Kapitel 1Was ist Chemie und warum sollte man darüber etwas wissen? 29
Was ist genau Chemie? 29
Zweige der Chemie 30
Makroskopische und mikroskopische Perspektive 31
Reine und angewandte Chemie 32
Was macht nun der Chemiker den lieben langen Tag? 32
Und wo arbeiten Chemiker tatsächlich? 34
Kapitel 2Materie und Energie 35
Zustände der Materie: Makroskopische und mikroskopische Sicht 36
Feststoffe 36
Flüssigkeiten 36
Gase 37
Eis am Nordpol, Wasser am Äquator: Materie wechselt den Zustand 37
Ich glaube ich schmelze! Das ist alles deine Schuld! 37
Der Siedepunkt 38
Gefrierpunkt: Das Wunder des Eiswürfels 38
Sublimieren Sie das! 39
Reine Substanzen und Mischungen 39
Reine Substanzen 40
Nun kommen die Mischungen hinzu 41
Das Messen von Materie 42
Das SI-System 42
Das sind ja nette Eigenschaften 42
Wie dicht sind Sie? 43
Das Messen der Dichte 43
Energie (Ach, hätte ich doch mehr davon!) 45
Kinetische Energie immer in Bewegung bleiben 45
Potenzielle Energie sitzen Sie gut? 45
Das Messen von Energie 46
Temperatur und Temperaturskalen 46
Fühlen Sie die Wärme 47
Kapitel 3Kleiner als ein Atom? 49
Subatomare Teilchen: So, das ist also ein Atom 49
Der Kern: Mittelpunkt 51
Wo sind denn nun diese Elektronen? 52
Das Bohrsche Modell Boah, das ist ja gar nicht langweilig! 53
Quantenmechanisches Modell 54
Elektronenkonfigurationen (Das Bett der Elektronen) 59
Das gefürchtete Energieniveaudiagramm 59
Elektronenkonfigurationen: Leicht und Platz sparend 61
Valenzelektronen: Ein Leben auf dem Grat 62
Isotope und Ionen: Einige meiner Lieblingsthemen 63
Isotope isolieren 63
Ein Blick auf Ionen kann sich lohnen 64
Kapitel 4Das Periodensystem Systematik hilft! 67
Wiederholung von Mustern: Periodizität 67
Wie die Elemente im Periodensystem angeordnet sind 68
Metalle, Nichtmetalle und Halbmetalle 70
Gruppen und Perioden 72
Kapitel 5Kernchemie, ohne dass Ihre Gehirnzellen zerfallen 79
Mit dem Atom fängt alles an 79
Radioaktivität und künstlicher radioaktiver Zerfall 80
Natürlicher radioaktiver Zerfall: Wie die Natur vorgeht 81
Alphastrahlung 82
Betastrahlung 83
Gammastrahlung 83
Positronenstrahlung 84
Elektronenaufnahme 84
Halbwertszeiten und radioaktive Altersbestimmung 84
Sichere Handhabung 86
Radioaktive Altersbestimmung 87
Kernspaltung 87
Kettenreaktionen und die kritische Masse 88
Atombomben nicht ganz so laut wie der Urknall, aber immerhin 89
Atomkraftwerke 89
Brutreaktoren: Erzeugung von spaltbarem Material 92
Kernfusion: Die Hoffnung für unsere Energiezukunft 93
Was man im Griff haben muss 93
Was wird die Zukunft bringen? 94
Leuchte ich etwa? Die Wirkungen der Strahlung 95
Teil IIDrum Prüfe, Wie Sich Atome Verbinden 97
Kapitel 6Gegensätze ziehen sich an: Ionenbindungen 99
Die Magie der Ionenbindung: Natrium + Chlor = Kochsalz 99
Die Bestandteile des Salzes 100
Die Reaktion 100
Am Ende kommt die Bindung 102
Positive und negative Ionen: Kationen und Anionen 103
Polyatomare Ionen 105
Ionenbindungen 107
Magnesium und Brom zusammenwerfen 107
Das Verwenden der Kreuzregel 108
Das Benennen von Ionenverbindungen 109
Elektrolyte und Nichtelektrolyte 110
Kapitel 7Kovalente Bindung: Brüderlich teilen 113
Grundlagen der kovalenten Bindung 113
Ein Wasserstoffbeispiel 114
Vergleich der kovalenten Bindung mit anderen Bindungsarten 115
Zum Verständnis der Vielfachbindung 116
Das Benennen binärer kovalenter Verbindungen 117
So viele Formeln, so wenig Zeit 118
Empirische Formeln: Nur die Elemente 119
Summenformeln: Genaue Zahlen 119
Strukturformeln: Neu! Jetzt mit Bindungsmuster! 120
Einige Atome sind einfach anziehender als andere 125
Elektronen anziehen: Elektronegativität 125
Die polar-kovalente Bindung 126
Wasser: Ein wirklich bemerkenswertes Molekül 127
Wie sieht Wasser wirklich aus? Das VSEPR-Modell 130
Kapitel 8Kochen mal anders: Chemische Reaktionen 135
Was Sie haben und was Sie kriegen: Edukte und Produkte 136
Wie kommt es zu Reaktionen? Die Stoßtheorie 137
Ein exothermes Beispiel 138
Ein endothermes Beispiel 139
Was für eine Reaktion bin ich? 140
Kombinationsreaktionen 140
Zerfallsreaktionen 140
Einfache Verdrängungsreaktionen 141
Doppelte Verdrängungsreaktionen (Metathese-Reaktionen) 142
Verbrennungsreaktionen 144
Redox-Reaktionen 144
Wie man chemische Reaktionen ausgleicht 145
Riechen Sie dieses Ammoniak? 145
Zünden Sie Ihr Feuerzeug 147
Das chemische Gleichgewicht 148
Das Prinzip von Le Chatelier 150
Konzentrationsänderung 150
Temperaturänderung 151
Druckänderung 152
Schnelle und langsame Reaktionen: Chemische Kinetik 153
Art der Ausgangsstoffe 153
Partikelgröße der Ausgangsstoffe 154
Konzentration der Ausgangsstoffe 154
Druck von gasförmigen Ausgangsstoffen 154
Temperatur 155
Katalysatoren 156
Kapitel 9Elektrochemie: Von der Batterie bis zum Teekessel 161
Da gehen sie hin, die Elektronen: Redox-Reaktionen 162
Wo habe ich denn jetzt die Elektronen gelassen? Oxidation 162
Guck mal, was ich gefunden habe! Reduktion 163
Des einen Verlust, des anderen Gewinn 164
Zahlenspiel: Oxidationszahlen 165
Das Aufstellen (und Ausgleichen!) von Redox-Gleichungen 166
Einmal Strom zum Mitnehmen, bitte! Elektrochemische Batterien 169
Hübsche Zell, Mister Daniell 170
Es werde Licht: Taschenlampenbatterien 171
Gentlemen, starten Sie Ihre Motoren: Autobatterien 172
Fünf Euro für eine goldene Kette? Elektrogalvanisierung 173
Dies bringt mich zur Weißglut! Verbrennung von Treibstoffen und Nahrung 175
Teil IIIDas Mol, Der Beste Freund Des Chemikers 177
Kapitel 10Das Mol: Atome zum Anfassen 179
Zählen durch Wiegen 179
Paar, Dutzend, Stiege, Mol 180
Avogadros Lieblingszahl 181
Die Anwendung des Mols in der realen Welt 181
Chemische Reaktionen und das Mol 183
Wie viel man braucht, wie viel entsteht: Reaktionsstöchiometrie 185
Wo ist es geblieben? Prozentuale Ausbeute 187
Zu viel oder zu wenig: Limitierende Faktoren 187
Kapitel 11Mischen von Materie: Lösungen 191
Gelöster Stoff, Lösungsmittel und Lösungen 191
Eine Lösungsdiskussion 192
Satte Fakten 192
Konzentration 193
Prozentuale Zusammensetzung 193
Die Nummer 1 heißt Stoffmengenkonzentration 196
Molalität: Eine andere Verwendung für das Mol 198
Teile pro Million: Die Verschmutzungseinheit 199
Kolligative Eigenschaften von Lösungen 200
Dampfdruckerniedrigung 200
Warum verwenden wir im Sommer Frostschutzmittel? Siedepunktserhöhung 201
Wir stellen Eis her: Gefrierpunktserniedrigung 201
So bleiben Blutkörperchen fit: Osmotischer Druck 202
Rauch, Wolken, Schlagsahne und Marshmallows: Kolloide allesamt 205
Kapitel 12Sauer und bitter: Säuren und Basen 207
Eigenschaften von Säuren und Basen, makroskopisch betrachtet 207
Wie sehen Säuren und Basen denn aus? Ein Blick durchs Mikroskop 209
Die Theorie von Arrhenius: Ohne Wasser geht gar nichts 209
Die Brønsted-Lowry-Säure-Base-Theorie: Geben und Nehmen 210
Ätzend oder trinkbar: Starke und schwache Säuren und Basen 211
Starke Säuren 211
Starke Basen 212
Schwache Säuren 213
Schwache Basen 215
Her mit dem Proton: Brønsted-Lowry-Säure-Base-Reaktionen 215
Entscheide dich: Amphoteres Wasser 216
Ein altes Abführmittel und Rotkohl: Säure-Base-Indikatoren 217
Das gute alte Lackmus-Papier 217
Phenolphthalein: Alles geregelt 218
Wie sauer ist mein Kaffee? Die pH-Skala 219
Puffer: Die pH-Controllettis 222
Antazida: Ganz einfache Grundlagenchemie 223
Kapitel 13Ballons, Reifen und Pressluftflaschen: Die wunderbare Welt der Gase 225
Gase unter dem Mikroskop: Die kinetische Gastheorie 226
Druck: Eine Frage der Atmosphäre 228
Ein Messgerät für die Atmosphäre: Das Barometer 228
Ein Messgerät für den Druck eingeschlossener Gase: Das Manometer 230
Auch Gase halten sich an Gesetze Gasgesetze 230
Das Boyle-Mariotte-Gesetz 231
Charlessches Gesetz 232
Gay-Lussacs Gesetz 234
Das kombinierte Gasgesetz 235
Das Gesetz von Avogadro 236
Das ideale Gasgesetz 238
Gasgesetze und Stöchiometrie 238
Die Gesetze von Dalton und Graham 239
Daltons Gesetz 239
Grahams Gesetz 240
Teil IVChemie Im Alltag: Nutzen Und Probleme 243
Kapitel 14Die Chemie des Kohlenstoffs: Organische Chemie 245
Kohlenwasserstoffe: Vom Einfachen zum Komplexen 246
Vom Gasgrill zum Tiger im Tank: Alkane 246
Ungesättigte Kohlenwasserstoffe: Alkene 253
Alkine braucht die Welt 255
Aromatische Verbindungen: Benzol und andere »anrüchige« Verbindungen 255
Funktionelle Gruppen 256
Alkohole (einreiben und einverleiben): ROH 256
Carbonsäuren (kleine Stinker): RCOOH 257
Ester (noch mehr Gerüche, aber diesmal Wohlgerüche): RCOOR 258
Aldehyde und Ketone 259
Ether (Gute Nacht): ROR 259
Amine und Amide: Organische Basen 260
Kapitel 15Erdöl: Chemikalien für Verbrennung und Gestaltung 263
Sei nicht so roh, raffiniert kommt man weiter 263
Trennung ohne Schmerz: Fraktionierte Destillation 264
Aufbruchstimmung: Katalytisches Cracken 266
Schieb mir mal was rüber: Katalytisches Reformieren 267
Die Geschichte des Benzins 267
Wie gut ist Ihr Benzin? Oktanzahlen 268
Additive: Blei rein, Blei raus 270
Kapitel 16Polymere: Gleich zu Gleich gesellt sich gern 273
Natürliche Monomere und Polymere 274
Wie man synthetische Monomere und Polymere klassifiziert 275
Brauchen wir nicht alle Strukturen? 275
Und wenns mal heiß wird? 275
Was mache ich denn damit? 276
Wie wirds gemacht? 276
Kunststoffe reduzieren, wiederverwenden, recyceln 285
Kapitel 17Chemie im Haushalt 287
Chemie in der Waschküche 287
Alles im Reinen: Seife 289
Weg mit dem Schmutzrand in der Wanne: Detergenzien 290
Hach, ist das schön weich: Wasserenthärtung 291
Weißer als weiß: Bleichmittel 293
Küchenchemie 293
Alles sauber: Allzweckreiniger 293
Spüli und Konsorten: Spülmittel 293
Chemie im Badezimmer 294
Auch im Rachen lässt sich was machen: Zahnpasta 294
Puh! Deodorants und Antitranspirants 295
Weich und schön: Die Chemie der Hautpflege 295
Waschen, färben, legen: Die Chemie der Haarpflege 299
Medizinschränkchen-Chemie 303
Die Geschichte des Aspirins 303
Minoxidil und Viagra 303
Kapitel 18Hust! Hust! Keuch! Keuch! 305
Zivilisation und Atmosphäre (oder: Wo der ganze Schlamassel anfängt) 305
Atmen oder nicht atmen: Unsere Atmosphäre 306
Die Troposphäre: Hier bin ich Mensch, hier atme ich ein 306
Die Stratosphäre: Schutzschild Ozonschicht 307
Hände weg von meinem Ozon: Haarspray, FCKWs und das Ozonloch 307
Wie schädigen FCKWs die Ozonschicht? 308
Werden FCKWs immer noch produziert? 309
Ist Ihnen auch so heiß? (Der Treibhauseffekt) 309
Braune Luft? (Photosmog) 310
London-Smog 311
Photosmog 311
»Ich zerrfliiiiiiiiiiiiiieße!« Saurer Regen 313
Aufladen und raus damit: Elektrostatische Filter 315
Spülwasser: Nasse Entschwefelung 316
Kapitel 19Braunes, stinkendes Wasser? Wasserverschmutzung 317
Wo kommt unser Wasser her und wo fließt es hin? 318
Verdunsten, kondensieren, wiederholen 318
Wohin das Wasser fließt 319
Wasser: Eine höchst ungewöhnliche Substanz 319
Igittigitt! Was unser Wasser verschmutzt 321
Das Blei ist noch nicht überall verschwunden: Verunreinigungen durch Schwermetalle 322
Saurer Regen 323
Infektiöse Erreger 323
Deponien 324
Wasserverschmutzung durch Agrarwirtschaft 325
Auch Hitze kann schaden: Thermische Verschmutzung 325
Brauchen Sie Sauerstoff? BSB 326
Das müssen wir erst noch klären: Abwässer 326
Mechanische Abwasserreinigung 326
Biologische Abwasserreinigung 327
Chemische Abwasserreinigung 328
Trinkwasseraufbereitung 328
Teil VDer Top-Ten-Teil 331
Kapitel 20Zehn zufällige Entdeckungen in der Chemie 333
Archimedes: Alles mit Muße 333
Die Vulkanisierung von Gummi 334
Rechts und links drehende Moleküle 334
William Perkin und die Farbe Lila 334
Kekulé: Ein schöner Traum 335
Die Entdeckung der Radioaktivität 335
Eine schlüpfrige Sache: Teflon 335
Nicht nur für Sträflinge: Haftnotizen 336
Lass wachsen 336
Süßer als Zucker 336
Kapitel 21Zehn Koryphäen der Chemie 337
Amedeo Avogadro (17761856) 337
Niels Bohr (18851962) 337
Madame Marie Curie (18671934) 338
John Dalton (17661844) 338
Michael Faraday (17911867) 338
Antoine Lavoisier (17431794) 338
Dimitri Mendelejew (18341907) 339
Linus Pauling (19011994) 339
Ernest Rutherford (18711937) 339
Glenn Seaborg (19121999) 340
Das Mädchen in der dritten Klasse, das mit Essig und Backpulver herumexperimentiert (*?) 340
Kapitel 22Zehn nützliche Chemie-Websites 341
Chemgapedia 341
Naturwissenschaftliches Arbeiten 342
Gefährliche Stoffe 342
Chemieseite 342
Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit 342
ChemPage 343
Experimentalchemie 343
Spektrum Lexikon 343
Chemieonline 343
Deutsches Museum 344
Anhang AWissenschaftliche Einheiten: Das metrische System 345
SI-Präfixe 345
Länge 346
Masse 346
Volumen 346
Temperatur 347
Druck 347
Energie 347
Anhang BWie man mit sehr großen und sehr kleinen Zahlen umgeht 349
Exponentielle Schreibweise 349
Addition und Subtraktion 350
Multiplikation und Division 350
Zahlen potenzieren 350
Rechnen mit dem Taschenrechner 350
Anhang CMethoden zur Umrechnung 353
Anhang DSignifikante Stellen und das Runden 357
Zahlen: Genau und gezählt oder gerundet 357
Bestimmung der signifikanten Stellen einer gemessenen Zahl 358
Die richtige Anzahl signifikanter Stellen angeben 358
Addition und Subtraktion 359
Multiplikation und Division 359
Zahlen runden 359
Lösungen zu den Aufgaben in den Kapiteln 361
Stichwortverzeichnis 373
