| Vorwort | 6 |
| Inhaltsverzeichnis | 8 |
| Teil I Allgemeine undanorganische Chemie | 10 |
| 1 Chemie in Technik und Umwelt | 11 |
| 1.1 Von der Alchemie ins 21. Jahrhundert | 11 |
| 1.2 Chemie im Rohstoffwandel | 12 |
| 1.3 Der Stoffbegriff | 13 |
| 1.4 Chemische und physikalische Vorgänge | 14 |
| 1.5 Aggregatzustände und Eigenschaften der Materie (Stoffe) | 15 |
| 1.6 Gemische (Mischungen) | 15 |
| 1.6.1 Homogene und heterogene Systeme | 15 |
| 1.6.2 Legierungen | 16 |
| 1.6.3 Lösungen | 16 |
| 1.7 Trennung von Stoffgemischen | 17 |
| 1.8 Analyse und Synthese: So funktioniert Chemie! | 19 |
| 1.9 Chemische Experimente die begeistern! | 21 |
| 1.10 Aufgaben mit Lösungen | 22 |
| Literatur zur Allgemeinen und Anorganischen Chemie | 23 |
| 2 Aufbau der Materie (Atomlehre) | 24 |
| 2.1 Vorstellungen vom Atom | 24 |
| 2.2 Aufbau der Atome aus Elementarteilchen | 25 |
| 2.3 Der Atomkern | 26 |
| 2.3.1 RUTHERFORDs Streuversuch | 26 |
| 2.3.2 Elementsymbole und Atommassen | 27 |
| 2.4 Einblick in die Welt der Quanten | 28 |
| 2.5 Optische Linienspektren der Elemente | 29 |
| 2.6 Das BOHR’sche Atommodell | 30 |
| 2.7 Das wellenmechanische Atommodell (Orbitalmodell) | 33 |
| 2.8 Elektronenkonfiguration | 38 |
| 2.9 Aufgaben mit Lösungen | 39 |
| Literatur zur Physikalischen Chemie und Datensammlungen | 39 |
| 3 Periodensystem der Elemente (PSE) | 40 |
| 3.1 Der Elementbegriff | 40 |
| 3.2 Elementnamen und -symbole | 41 |
| 3.3 Vorkommen der Elemente | 41 |
| 3.4 Aufbau des Periodensystems | 43 |
| 3.5 Elektronenkonfiguration der Elemente | 44 |
| 3.6 Periodische Eigenschaften | 47 |
| 3.6.1. Metall- und Nichtmetallcharakter | 47 |
| 3.6.2 Säure- und Basenbildner | 50 |
| 3.6.3. Valenzelektronen und Oktettregel | 50 |
| 3.7 Aufgaben mit Lösungen | 51 |
| 4 Kernchemie und Kernenergie | 53 |
| 4.1 Elementarteilchen | 53 |
| 4.2 Natürliche und künstliche Radioaktivität | 55 |
| 4.3 Isotope und Massendefekt | 57 |
| 4.4 Stabilität der Nuklide | 58 |
| 4.5 Natürliche Zerfallsreihen | 59 |
| 4.6 Radioaktives Zerfallsgesetz | 59 |
| 4.7 Radioaktive Altersbestimmung | 61 |
| 4.8 Dosimetrie und Strahlenschutz | 62 |
| 4.8.1 Biologische Strahlenwirkung | 62 |
| 4.8.2 Dosimetrische Größen | 62 |
| 4.8.3 Dosis- und Strahlenmessgeräte | 64 |
| 4.9 Ionisierende Strahlung, Röntgenspektroskopie und Analytik | 65 |
| 4.10 Kernreaktionen | 68 |
| 4.11 Teilchenbeschleuniger | 70 |
| 4.12 Kernspaltung und Kernenergie | 70 |
| Kernreaktoren | 71 |
| Urananreicherung und Brennstoffkreislauf | 73 |
| 4.13 Kernfusion | 74 |
| 4.14 Aufgaben mit Lösungen | 75 |
| Literatur zur Radiochemie und instrumentellen Analytik | 77 |
| 5 Chemische Bindung und Struktur | 78 |
| 5.1 Ionenbindung | 79 |
| 5.1.1 Ionenwertigkeit | 82 |
| 5.1.2 Koordinationszahl im Ionengitter | 83 |
| 5.1.3 Gitterenergie | 84 |
| 5.1.4 Hydratation | 84 |
| 5.2 Atombindung (kovalente Bindung) | 85 |
| 5.2.1 Strukturformeln nach LEWIS | 85 |
| 5.2.2 Atom- und Molekülorbitale | 86 |
| 5.2.3 Hybridorbitale und Molekülgeometrie | 87 |
| 5.2.4 Hybridorbitale mit d-Elektronen | 88 |
| 5.2.5 Atomgitter | 89 |
| 5.3 Die metallische Bindung | 90 |
| 5.3.1 Kristallstruktur der Elemente | 90 |
| 5.3.2 Halbleiter | 92 |
| 5.4 Koordinationsverbindungen | 94 |
| 5.4.1 Komplexstabilität und Magnetismus | 97 |
| 5.4.2 Ligandenfeldtheorie | 98 |
| 5.5 Zwischenmolekulare Kräfte (Nebenvalenzbindungen) | 100 |
| 5.5.1 Unspezifische Wechselwirkungen | 100 |
| 5.5.2 Spezifische Wechselwirkungen | 101 |
| 5.6 Kristallstruktur und Molekülsymmetrie | 103 |
| 5.6.1 Kristallformen und -systeme | 103 |
| 5.6.2 Symmetrieelemente in Kristallen | 106 |
| 5.6.3 Kristallstrukturanalyse | 106 |
| 5.7 Reale Kristalle, Gefüge und Materialkenngrößen | 107 |
| 5.7.1 Gitterdefekte und Metallografie | 107 |
| 5.7.2 Spannungs-Dehnungs-Diagramm | 109 |
| 5.7.3 Härte | 109 |
| 5.8 Legierungen | 110 |
| 5.8.1 Kristallgemische und Mischkristalle | 110 |
| 5.8.2 Eisen-Kohlenstoff-Legierungen | 111 |
| 5.8.3 Legierung und Behandlung der Stähle | 112 |
| 5.8.4 Nichteisenmetalle | 114 |
| 5.8.5 Sintermetalle | 116 |
| 5.9 Technische Keramik | 117 |
| 5.10 Verbundwerkstoffe (Komposite) | 117 |
| 5.11 Chemische Experimente die begeistern! | 118 |
| 5.12 Aufgaben mit Lösungen | 119 |
| Literatur zur chemischen Bindung und Werkstofftechnik | 123 |
| 6 Chemische Reaktionen und Thermochemie | 124 |
| 6.1 Vom Atom zur chemischen Formel | 124 |
| 6.1.1 Chemische Formeln | 124 |
| 6.1.2 Wertigkeitsbegriffe | 125 |
| 6.1.3 Chemische Gleichungen | 126 |
| 6.2 Chemische Mengenbegriffe | 127 |
| 6.3 Volumenverhältnisse bei chemischen Reaktionen | 129 |
| 6.4 So gelingen stöchiometrische Berechnungen! | 131 |
| 6.5 Energieänderungen bei chemischen Reaktionen | 133 |
| 6.5.1 Exotherme und endotherme Reaktionen | 133 |
| 6.5.2 Freie Enthalpie | 133 |
| 6.5.3 Thermochemische Gesetze | 134 |
| 6.5.4 Verbrennungswärme | 136 |
| 6.5.5 Aktivierungs- und Zündenergie | 137 |
| 6.6 Chemisches Gleichgewicht: Nichts Stabiles! | 138 |
| 6.6.1 Reaktionsgeschwindigkeit | 138 |
| 6.6.2 Massenwirkungsgesetz (MWG) | 139 |
| 6.6.3 LE CHATELIER-Prinzip | 140 |
| 6.7 Katalyse: Wie man Reaktionen Beine macht! | 141 |
| 6.8 Chemische Experimente die begeistern! | 144 |
| 6.9 Aufgaben mit Lösungen | 145 |
| Literatur zur Technischen Chemie, Thermodynamik und Reaktionstechnik | 149 |
| 7 Säuren, Basen, Luftschadstoffe | 150 |
| 7.1 Wie wirken Säuren und Basen? | 150 |
| 7.2 Benennung anorganischer Säuren und Salze leicht gemacht! | 152 |
| 7.3 Säuren in Technik, Umwelt und Lebensmitteln | 154 |
| 7.3.1 Salzsäure | 154 |
| 7.3.2 Chlorsäuren | 155 |
| 7.3.3 Fluorwasserstoffsäure | 155 |
| 7.3.4 Schwefelsäure | 156 |
| 7.3.5 Schweflige Säure | 157 |
| 7.3.6 Salpetersäure | 158 |
| 7.3.7 Salpetrige Säure | 159 |
| 7.3.8 Phosphorsäure | 160 |
| 7.3.9 Kohlensäure | 161 |
| 7.4 Anorganische Basen | 161 |
| 7.5 Wie misst man die Stärke von Säuren und Basen? | 163 |
| 7.5.1 Dissoziationsgrad und Protolyse | 163 |
| 7.5.2 pK-Wert und Ionenprodukt | 164 |
| 7.5.3 Supersäuren | 165 |
| 7.6 Acidität, Basizität und pH-Rechnung | 166 |
| 7.7 Neutralisation, Hydrolyse, Titrationskurven | 168 |
| 7.8 Indikatoren und pH-Puffer | 170 |
| 7.9 Konzentrationsmaße | 171 |
| 7.10 Verdünnen von Säuren und Basen | 174 |
| 7.11 Titrationsformel und Maßanalyse | 174 |
| 7.12 Chemische Experimente die begeistern! | 177 |
| 7.13 Aufgaben mit Lösungen | 178 |
| 8 Lösungen, Fällungsreaktionen, Wasserchemie | 180 |
| 8.1 Löslichkeit und Löslichkeitsprodukt | 180 |
| 8.2 Wann muss man mit Aktivitäten rechnen? | 182 |
| 8.3 Fällungen und Gravimetrie | 184 |
| 8.4 Fremdioneneinfluss auf die Fällung von Niederschlägen | 184 |
| 8.5 Wasser und Abwasser | 186 |
| 8.5.1 Wasserhärte | 186 |
| 8.5.2 Wasservollentsalzung | 187 |
| 8.5.3 Kennwerte der Wasserqualität | 188 |
| 8.5.4 Sauerstoffgehalt und Güteklassen | 189 |
| 8.5.5 Trinkwasseraufbereitung | 190 |
| 8.5.6 Chemie der Abwasserreinigung | 190 |
| 8.6 Aufgaben mit Lösungen | 192 |
| 8.7 Chemische Experimente die begeistern! | 193 |
| Literatur zur Analytischen Chemie und Umweltchemie | 193 |
| 9 Elektrochemie | 194 |
| 9.1 Oxidation, Reduktion, Redoxsysteme | 194 |
| 9.2 Ohne Grenzflächen keine Elektrochemie! | 196 |
| 9.3 Normalpotential und Spannungsreihe | 197 |
| 9.4 Galvanische Elemente und Korrosion | 199 |
| 9.5 Batterien und Akkumulatoren | 202 |
| 9.6 Brennstoffzellen | 204 |
| 9.7 Elektrolyse und Galvanotechnik | 207 |
| 9.7.1 FARADAY'sche Gesetze | 208 |
| 9.7.2 Elektrolytische Stoffgewinnung | 209 |
| 9.7.3 Galvanotechnik | 210 |
| 9.8 Elektrodenvorgänge | 212 |
| 9.9 Elektroanalytik | 213 |
| 9.9.1 Potentiometrische pH-Messung | 213 |
| 9.9.2 Amperometrie und Voltammetrie | 215 |
| 9.9.3 Konduktometrie | 217 |
| 9.9.4 Coulometrie | 217 |
| 9.10 Redoxkatalyse und biologische Energiewandlung | 218 |
| 9.11 Chemische Experimente die begeistern! | 219 |
| 9.12 Aufgaben mit Lösungen | 221 |
| Literatur zur Elektrochemie | 223 |
| Teil II Organische Chemie | 224 |
| 10 Kohlenwasserstoffe | 226 |
| 10.1 Alkane und die Vielfalt des Kohlenstoffs | 226 |
| 10.2 Ungesättigte Kohlenwasserstoffe und Aromaten | 228 |
| 10.3 Reaktionen der Kohlenwasserstoffe | 229 |
| Radikalische Substitution (SR) | 229 |
| Elektrophile Addition (AE) – typisch Alkene! | 230 |
| Elektrophile Substitution (SE) bei Aromaten | 232 |
| 10.4 Aufgaben mit Lösungen | 234 |
| 10.5 Chemische Experimente die begeistern! | 235 |
| Literatur zur Organischen Chemie, Biochemie und Lebensmittelchemie | 235 |
| 11 Stoffklassen, Reaktionen und Anwendungen | 236 |
| 11.1 Funktionelle Gruppen und Nomenklatur | 236 |
| 11.2 Halogenkohlenwasserstoffe | 237 |
| Nucleophile Substitution und Eliminierung | 238 |
| 11.3 Alkohole, Phenole und Ether | 239 |
| 11.4 Aldehyde und Ketone | 242 |
| Nucleophile Addition an CO-Gruppen | 242 |
| Aldoladdition und -kondensation | 244 |
| 11.5 Carbonsäuren und ihre Derivate | 245 |
| Ester, Fette, Seifen, Waschmittel | 247 |
| Aromatische Carbonsäuren und ihre Ester | 248 |
| 11.6 Organische Stickstoffverbindungen | 249 |
| Nitroverbindungen und Explosivstoffe | 249 |
| Amine, Arzneimittel und Azofarbstoffe | 249 |
| Azofarbstoffe | 250 |
| Nitrile, Isocyanate, Urethane | 251 |
| Aminosäuren, Peptide, Proteine | 252 |
| 11.7 Chemische Experimente die begeistern! | 254 |
| 11.8 Aufgaben mit Lösungen | 255 |
| 12 Polymerchemie | 257 |
| 12.1 Thermoplaste, Duroplaste und Elastomere | 257 |
| 12.2 Synthetische Kunststoffe | 259 |
| 12.2.1 Additionspolymerisation I: Kettenreaktionen bei Alkenen | 259 |
| 12.2.2 Additionspolymerisation II: Polyaddition | 260 |
| Polyurethane | 260 |
| Epoxidharze | 261 |
| Polyacetale | 261 |
| 12.2.3 Kondensationspolymerisation bei Carbonylverbindungen | 261 |
| Polyamide | 262 |
| Polyester | 262 |
| Phenoplaste | 263 |
| Aminoplaste | 264 |
| Polycarbonat | 264 |
| Silicone | 264 |
| 12.3 Biopolymere und Naturstoffderivate | 265 |
| Kautschuk – natürliche Polyolefine | 265 |
| Cellulose – Polysaccharide | 265 |
| 12.4 Polymerisationsverfahren und Copolymerisation | 266 |
| 12.5 Polymerstruktur und chemisch-physikalische Eigenschaften | 266 |
| 12.6 Kunststoffadditive | 268 |
| 12.7 Chemische Experimente die begeistern! | 269 |
| 12.8 Aufgaben mit Lösungen | 271 |
| Literatur | 271 |
| 13 Nachhaltige Chemie | 272 |
| 13.1 Atomökonomie und umweltverträgliche Chemikalien | 272 |
| 13.2 Heterogene Katalysatoren und grüne Chemie | 273 |
| Heterogene Katalyse mit Zeolithen | 273 |
| Heterogene Basenkatalysatoren | 274 |
| Heterogene Oxidationskatalysatoren | 275 |
| Heterogene LEWIS-Säure-Katalysatoren | 275 |
| 13.3 Homogene Katalysatoren und asymmetrische Synthese | 275 |
| Phosphinkomplexe | 275 |
| Hydroformylierung (Oxosynthese) | 276 |
| Technische Essigsäure-Synthese | 276 |
| Polymersynthese | 277 |
| EPDM-Elastomere | 278 |
| Phasentransferkatalyse | 279 |
| „Grüne“ LEWIS-Basen | 279 |
| 13.4 Biokonversion: Enzymatische Katalyse | 279 |
| 13.5 Erneuerbare Energien und Rohstoffe | 280 |
| 13.5.1 Energetische Verwertung von Biomasse | 280 |
| 13.5.2 Solarenergie und Fotokatalyse | 281 |
| 13.5.3 Fettsäuren, Tenside und Schmierstoffe | 281 |
| 13.5.4 Polymere aus nachwachsenden Rohstoffen | 282 |
| 13.5.5 Plattform-Chemikalien aus nachwachsenden Rohstoffen | 283 |
| 13.5.6 Synthesegas und Bioraffinerie | 283 |
| 13.6 Alternative Lösungsmittel und Energiequellen | 284 |
| 13.6.1 Überkritische und ionische Fluide | 284 |
| 13.6.2 Mikrowellen- und Sonochemie | 284 |
| 13.7 Aufgaben mit Lösungen | 285 |
| Literatur zur Nachhaltigen Chemie | 285 |
| Teeil III Anorganische Stoffchemie - Gefahrstoffe und Arbeitsschutz | 286 |
| 14 Chemie der Elemente | 287 |
| 14.1 Hauptgruppenelemente | 287 |
| I a Wasserstoff und Alkalimetalle (Gruppe 1 ) | 287 |
| Alkalimetalle (kurz: MI) | 289 |
| II a Erdalkalimetalle (Gruppe 2: MII) | 291 |
| III a Borgruppe (Gruppe 13:Triele, Erdmetalle) | 293 |
| IVa Kohlenstoffgruppe (Gruppe 14: Tetrele) | 295 |
| V a Stickstoffgruppe (Gruppe 15: Pentele, kurz Z) | 297 |
| VI a Chalkogene (Gruppe 16: Sauerstoffgruppe, kurz Y) | 299 |
| VII a Halogene (Gruppe 17: kurz X) | 301 |
| VIII a Edelgase (Gruppe 18) | 303 |
| 14.2 Nebengruppenelemente (Übergangsmetalle) | 304 |
| I b Kupfergruppe (Gruppe 11: Münzmetalle) | 304 |
| II b Zinkgruppe (Gruppe 13) | 306 |
| III b Scandiumgruppe, Seltenerdmetalle, Actinoide (Gruppe 3) | 307 |
| IV b Titangruppe (Gruppe 4) | 309 |
| V b Vanadiumgruppe (Gruppe 5) | 311 |
| VI b Chromgruppe (Gruppe 6) | 312 |
| VII b Mangangruppe (Gruppe 7) | 314 |
| VIII b Eisen- und Platinmetalle (Gruppe 8, d6 bis d8) | 314 |
| 14.3 Aufgaben mit Lösungen | 318 |
| Literatur zur Anorganischen Stoffchemie | 319 |
| 15 Chemikalien am Arbeitsplatz | 319 |
| 15.1 Umgang mit Gefahrstoffen | 319 |
| 15.2 Gefahrensymbole, Gefahrstofftransport, Chemikalienlager | 319 |
| EU-Gefahrensymbole und Risiken | 321 |
| Global Harmonisches System (GHS) und Gefahrguttransport (UN) | 321 |
| 15.3 Arbeitsschutzkennzahlen und Innenraumbelastungen | 324 |
| 15.4 Aufgaben mit Lösungen | 327 |
| Literatur und Internetadressen zu Toxikologie und Arbeitsschutz | 327 |
| Stichwortverzeichnis | 328 |
