Taschenbuch der Chemie von Karl Schwister 4., aktualisierte Auflage
Hanser München 2010 Verlag C.H. Beck im Internet: www.beck.de ISBN 978 3 446 42211 7
Zu Leseprobe schnell und portofrei erhältlich bei beck-shop.de DIE FACHBUCHHANDLUNG
Inhaltsverzeichnis Taschenbuch der Chemie Herausgegeben von Karl Schwister ISBN: 978-3-446-42211-7
Weitere Informationen oder Bestellungen unter http://www.hanser.de/978-3-446-42211-7 sowie im Buchhandel.
© Carl Hanser Verlag, München
Inhaltsverzeichnis
ALLGEMEINE CHEMIE 1
Aufbau der Atome . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
1.1 1.2
Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Bausteine der Atome . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2.1 Elementarteilchen, Kernbausteine, Atomhülle . . . . . 1.2.2 Chemische Elemente, Isotope, Atommassen . . . . . 1.2.3 Massendefekt, Äquivalenz von Masse und Energie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Kernreaktionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3.1 Radioaktivität . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3.2 Anwendungen der Kernreaktionen und der Isotope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3.3 Künstliche Nuklide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Elektronenkonfigurationen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.4.1 BOHR’sches Modell des Wasserstoffatoms . . . . . . . 1.4.2 Deutung des Wasserstoffspektrums . . . . . . . . . . . . 1.4.3 Moderne Quantentheorie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.4.4 Atomorbitale und Quantenzahlen des Wasserstoffatoms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.4.5 Aufbauprinzip von Mehrelektronensystemen . . . . .
1.3
1.4
22 24 24 27 32 34 35 41 43 46 46 50 53 56 63
2
Periodensystem der Elemente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
2.1 2.2 2.3
Ordnungsprinzipien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Darstellung des Periodensystems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Periodizität einiger Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3.1 Ionisierungsenergie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3.2 Elektronenaffinität . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3.3 Atom- und Ionenradien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
66 67 71 71 73 74
3
Chemische Bindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
3.1
Ionenbindung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.1.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.1.2 Ionenradien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.1.3 Charakteristische Strukturen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.1.4 Gitterenergie von Ionenkristallen . . . . . . . . . . . . . . .
78 78 81 82 88
8
3.2
3.3 3.4
Inhaltsverzeichnis
Atombindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 3.2.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 3.2.2 Bindungsbegriffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 3.2.3 Valenzbindungstheorie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 3.2.4 Hybridisierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100 3.2.5 Mehrfachbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104 3.2.6 Polare Atombindung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 Metallische Bindung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110 3.3.1 Elektronengas-Modell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110 3.3.2 Energiebänder-Modell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112 Zwischenmolekulare Bindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114 3.4.1 VAN-DER-WAALS-Bindung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114 3.4.2 Dipol-Dipol-Wechselwirkung . . . . . . . . . . . . . . . . . 115 3.4.3 Wasserstoffbrückenbindung . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
4
Zustandsformen der Materie . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
4.1 4.2
Aggregatzustände, Phasen, Dispersität . . . . . . . . . . . . . . . . Gasförmiger Zustand . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.2.1 Ideale Gase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.2.2 Reale Gase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Fester Zustand . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.3.1 Struktur und Bindungscharakter . . . . . . . . . . . . . . 4.3.2 Kristallgitter und Kristallsysteme . . . . . . . . . . . . . . 4.3.3 Methoden zur Ermittlung der Festkörperstruktur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Flüssiger Zustand . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Phasenübergang und Phasengleichgewicht . . . . . . . . . . . .
4.3
4.4 4.5
118 121 122 128 131 131 133 136 138 141
5
Thermodynamik chemischer Reaktionen . . . . . . . 145
5.1 5.2
Allgemeines zum Ablauf chemischer Reaktionen . . . . . . . . Erster Hauptsatz der Thermodynamik . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.2.1 Anwendung auf chemische Reaktionen . . . . . . . . 5.2.2 Energieformen bei chemischen Reaktionen . . . . . Zweiter Hauptsatz der Thermodynamik . . . . . . . . . . . . . . . . 5.3.1 Freie Enthalpie und Entropie . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.3.2 GIBBS-HELMHOLTZ’sche Gleichung . . . . . . . . . . . .
5.3
6 6.1
145 147 150 155 157 157 160
Mehrstoffsysteme und Lösungen . . . . . . . . . . . . . 165 Eigenschaften und Grundgesetze von Lösungen . . . . . . . . 165 6.1.1 Zusammensetzung einer Lösung . . . . . . . . . . . . . 165 6.1.2 Regeln der Löslichkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
Inhaltsverzeichnis
6.2
6.3
Lösungsvorgänge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.2.1 Solvatation und Solvathüllen . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.2.2 Solvatations- bzw. Hydratationsenthalpie . . . . . . . 6.2.3 Löslichkeit von Stoffgruppen des PSE . . . . . . . . . Kolligative Eigenschaften von Lösungen . . . . . . . . . . . . . . . 6.3.1 Dampfdruckerniedrigung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.3.2 Molmassebestimmung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.3.3 Osmose und osmotischer Druck . . . . . . . . . . . . . .
9
173 173 176 177 178 179 180 181
7
Allgemeine Reaktionsbegriffe . . . . . . . . . . . . . . . . 184
7.1 7.2
Symbole und Formeln . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Quantitative Eigenschaften von Formeln und Gleichungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Chemisches Gleichgewicht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.3.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.3.2 Massenwirkungsgesetz (MWG) . . . . . . . . . . . . . . . 7.3.3 Prinzip von LE CHATELIER . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.3
184 188 191 191 193 196
8
Säuren und Basen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200
8.1
Autoprotolyse des Wassers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.1.1 Eigenschaften und Struktur des Oxoniumions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.1.2 Dissoziationsgleichgewicht des Wassers und pH-Wert . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Säure-Base-Reaktionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.2.1 Theorie von ARRHENIUS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.2.2 Theorie von BRØNSTED . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.2.3 Relative Säure- und Basestärke . . . . . . . . . . . . . . Protolysegleichgewichte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.3.1 pKs-Wert und Berechnung des pH-Wertes von Säuren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.3.2 Protolysegrad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.3.3 pH-Berechnungen von Basen und Salzlösungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.3.4 Puffersysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Elektronentheorie der Säuren und Basen nach LEWIS . . . . .
8.2
8.3
8.4
200 200 201 203 203 204 206 207 207 210 211 214 217
9
Redox-Systeme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218
9.1 9.2 9.3
Oxidations- und Reduktionsreaktionen . . . . . . . . . . . . . . . . Aufstellen von Redoxgleichungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Elektronenaustausch an der Phasengrenze . . . . . . . . . . . . 9.3.1 Galvanische Ketten (DANIELL-Element) . . . . . . . . . 9.3.2 Normal-Wasserstoffelektrode . . . . . . . . . . . . . . . .
218 221 223 223 225
10
Inhaltsverzeichnis
9.4 9.5
9.3.3 Elektrochemische Spannungsreihe . . . . . . . . . . . . 9.3.4 NERNST-Gleichung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Konzentrationsketten und Elektrodenarten . . . . . . . . . . . . . Elektrochemische Spannungsquellen . . . . . . . . . . . . . . . . .
10
Gleichgewichte in Mehrphasensystemen . . . . . . 235
10.1 Gleichgewichte unter Beteiligung einer festen Phase . . . . . 10.1.1 Adsorption an Oberflächen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.1.2 Löslichkeit und Löslichkeitsprodukt . . . . . . . . . . . . 10.2 Verteilung von Stoffen zwischen zwei flüssigen Phasen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.3 Gleichgewichte an Membranen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.3.1 Dialyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.3.2 DONNAN-Gleichgewicht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11
226 228 230 233 235 235 238 241 242 242 243
Kinetik chemischer Reaktionen . . . . . . . . . . . . . . 245
11.1 Reaktionsgeschwindigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.1.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.1.2 Reaktionsordnung und Molekularität . . . . . . . . . . . 11.1.3 Rückreaktion und dynamisches Gleichgewicht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.2 Theorie der Reaktionsgeschwindigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . 11.2.1 Temperaturabhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.2.2 Aktivierungsenergie und -entropie . . . . . . . . . . . . . 11.2.3 Das Reaktions-Energie-Diagramm . . . . . . . . . . . . 11.3 Beschleunigung einer Reaktion durch Katalyse . . . . . . . . . 11.4 Kinetische Reaktionstypen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
245 245 247 252 254 254 257 260 262 264
ANORGANISCHE CHEMIE 12
Wasserstoff und die Chemie wichtiger Säuren und Basen . . . . . . . . . . . . . . . . . 268
12.1 Wasserstoff . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.1.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.1.2 Elementarer Wasserstoff . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.1.3 Wasserstoffverbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.1.4 Wasser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.1.5 Wasserstoffperoxid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
268 268 268 270 271 272
Inhaltsverzeichnis
12.2 Ausgewählte anorganische Säuren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.2.1 Sauerstoffsäuren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.2.2 Halogenwasserstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.3 Ausgewählte anorganische Basen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.3.1 Ammoniak . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.3.2 Oxide und Hydroxide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
13
11
273 273 277 279 279 282
Hauptgruppenelemente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 286
13.1 Elemente der 1. Gruppe (I. Hauptgruppe) . . . . . . . . . . . . . . 13.1.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.1.2 Lithium und Lithiumverbindungen . . . . . . . . . . . . 13.1.3 Natrium und Natriumverbindungen . . . . . . . . . . . . 13.1.4 Kalium und Kaliumverbindungen . . . . . . . . . . . . . . 13.1.5 Rubidium, Cäsium, Francium und ihre Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.2 Elemente der 2. Gruppe (II. Hauptgruppe) . . . . . . . . . . . . . 13.2.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.2.2 Beryllium und Berylliumverbindungen . . . . . . . . . . 13.2.3 Magnesium und Magnesiumverbindungen . . . . . . 13.2.4 Calcium und Calciumverbindungen . . . . . . . . . . . . 13.2.5 Strontium, Barium, Radium und ihre Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.3 Elemente der 13. Gruppe (III. Hauptgruppe) . . . . . . . . . . . . 13.3.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.3.2 Bor und Borverbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.3.3 Aluminium und Aluminiumverbindungen . . . . . . . . 13.3.4 Gallium, Indium, Thallium und ihre Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.4 Elemente der 14. Gruppe (IV. Hauptgruppe) . . . . . . . . . . . . 13.4.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.4.2 Kohlenstoff und Kohlenstoffverbindungen . . . . . . . 13.4.3 Silicium und Siliciumverbindungen . . . . . . . . . . . . 13.4.4 Germanium und Germaniumverbindungen . . . . . . 13.4.5 Zinn und Zinnverbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.4.6 Blei und Bleiverbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.5 Elemente der 15. Gruppe (V. Hauptgruppe) . . . . . . . . . . . . 13.5.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.5.2 Stickstoff und Stickstoffverbindungen . . . . . . . . . . 13.5.3 Phosphor und Phosphorverbindungen . . . . . . . . . 13.5.4 Arsen, Antimon, Bismut und ihre Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
286 286 288 289 293 295 296 296 298 299 301 306 307 307 309 312 316 317 317 319 323 328 329 330 333 333 334 338 341
12
Inhaltsverzeichnis
13.6 Elemente der 16. Gruppe (VI. Hauptgruppe) . . . . . . . . . . . . 13.6.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.6.2 Sauerstoff und Sauerstoffverbindungen . . . . . . . . 13.6.3 Schwefel und Schwefelverbindungen . . . . . . . . . . 13.6.4 Selen, Tellur, Polonium und ihre Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.7 Elemente der 17. Gruppe (VII. Hauptgruppe) . . . . . . . . . . . 13.7.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.7.2 Fluor und Fluorverbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . 13.7.3 Chlor und Chlorverbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . 13.7.4 Brom, Iod, Astat und ihre Verbindungen . . . . . . . . 13.8 Elemente der 18. Gruppe (VIII. Hauptgruppe) . . . . . . . . . . .
14
344 344 345 347 351 353 353 354 356 358 360
Nebengruppenelemente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 363
14.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.2 Elemente der 3. Gruppe (III. Nebengruppe) . . . . . . . . . . . . 14.3 Elemente der 4. Gruppe (IV. Nebengruppe) . . . . . . . . . . . . 14.3.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.3.2 Titan und Titanverbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.3.3 Zirkonium, Hafnium, Rutherfordium und ihre Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.3.4 Rutherfordium (Element 104) . . . . . . . . . . . . . . . . 14.4 Elemente der 5. Gruppe (V. Nebengruppe) . . . . . . . . . . . . . 14.5 Elemente der 6. Gruppe (VI. Nebengruppe) . . . . . . . . . . . . 14.5.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.5.2 Chrom und Chromverbindungen . . . . . . . . . . . . . . 14.5.3 Molybdän, Wolfram, Seaborgium und ihre Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.5.4 Seaborgium (Element 106) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.6 Elemente der 7. Gruppe (VII. Nebengruppe) . . . . . . . . . . . . 14.6.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.6.2 Mangan und Manganverbindungen . . . . . . . . . . . . 14.6.3 Technetium, Rhenium, Bohrium und ihre Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.6.4 Bohrium (Element 107) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.7 Elemente der 8. Gruppe (Eisengruppe) . . . . . . . . . . . . . . . . 14.7.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.7.2 Eisen und Eisenverbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . 14.7.3 Ruthenium, Osmium und ihre Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.7.4 Hassium (Element 108) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
363 364 366 366 367 369 371 371 375 375 376 378 381 381 381 382 384 385 385 385 387 391 393
Inhaltsverzeichnis
14.8 Elemente der 9. Gruppe (Cobaltgruppe) . . . . . . . . . . . . . . . 14.8.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.8.2 Cobalt und Cobaltverbindungen . . . . . . . . . . . . . . 14.8.3 Rhodium, Iridium und ihre Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.8.4 Meitnerium (Element 109) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.9 Elemente der 10. Gruppe (Nickelgruppe) . . . . . . . . . . . . . . 14.9.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.9.2 Nickel und Nickelverbindungen . . . . . . . . . . . . . . . 14.9.3 Palladium, Platin und ihre Verbindungen . . . . . . . 14.9.4 Darmstadtium (Element 110) . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.10 Elemente der 11. Gruppe (I. Nebengruppe) . . . . . . . . . . . . 14.10.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.10.2 Kupfer und Kupferverbindungen . . . . . . . . . . . . . . 14.10.3 Silber, Gold und ihre Verbindungen . . . . . . . . . . . 14.11 Elemente der 12. Gruppe (II. Nebengruppe) . . . . . . . . . . . . 14.11.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.11.2 Zink und Zinkverbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.11.3 Cadmium, Quecksilber und ihre Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
13
393 393 394 396 397 397 397 398 400 401 402 402 403 405 408 408 409 411
15 Lanthanoide und Actinoide . . . . . . . . . . . . . . . . . 415 15.1 Lanthanoide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 415 15.2 Actinoide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 419 16
Metallcarbonyle und Organometallverbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . 422
16.1 Metallcarbonyle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 422 16.2 Organometallverbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 425
ORGANISCHE CHEMIE 17
Aufbau und Reaktionstypen organischer Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 430
17.1 Bindungsverhältnisse in Kohlenwasserstoffen . . . . . . . . . . . 17.2 Reaktionsprinzipien und reaktive Teilchen . . . . . . . . . . . . . 17.2.1 Bindungslösung und Bindungsneuknüpfung . . . . . 17.2.2 Reaktionstypen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17.2.3 Molekularität der Reaktionen . . . . . . . . . . . . . . . . .
430 434 434 436 441
14
Inhaltsverzeichnis
17.3 Nomenklatur organischer Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . 442 17.3.1 Trivialnamen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 442 17.3.2 Systematische Nomenklatur . . . . . . . . . . . . . . . . . 443
18
Alkane und Cycloalkane
18.1 18.2 18.3 18.4 18.5 18.6
Konstitution der Alkane . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Nomenklatur und IUPAC-Regeln für Alkane . . . . . . . . . . . . Physikalische Eigenschaften der Alkane . . . . . . . . . . . . . . . Konformation der Alkane . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Cycloalkane – Nomenklatur und Konformation . . . . . . . . . . Reaktionen der Alkane . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18.6.1 Oxidation und Verbrennung . . . . . . . . . . . . . . . . . 18.6.2 Umsetzung mit Halogenen . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 447 447 448 449 451 453 455 455 456
19
Alkene und Alkine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 459
19.1 19.2 19.3 19.4 19.5 19.6 19.7 19.8
Definition und Klassifizierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Nomenklatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . cis-trans-Isomerie bei Alkenen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Mechanismus der elektrophilen Addition . . . . . . . . . . . . . . . Reaktionen der Alkene . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Regel von MARKOWNIKOW . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1,4-Addition an konjugierte Diene . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Alkine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19.8.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19.8.2 Additionsreaktionen der Alkine . . . . . . . . . . . . . . .
459 460 461 462 463 465 467 469 469 469
20
Aromatische Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 471
20.1 20.2 20.3 20.4
Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Nomenklatur aromatischer Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . Elektrophile aromatische Substitution . . . . . . . . . . . . . . . . . Dirigierende Wirkung von Substituenten bei der Zweitsubstitution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
21
Heterocyclen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 483
21.1 Struktur und Nomenklatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21.2 Heterocycloaliphaten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21.3 Heteroaromaten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21.3.1 Fünfgliedrige Ringsysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21.3.2 Sechsgliedrige Ringsysteme . . . . . . . . . . . . . . . . .
471 474 476 479
483 484 484 484 486
Inhaltsverzeichnis
15
22
Stereoisomere . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 488
22.1 22.2 22.3 22.4 22.5
Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Chiralität und Molekülsymmetrie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Einteilung der Isomere . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Nomenklatur der Stereoisomere . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Moleküle mit mehreren Chiralitätszentren . . . . . . . . . . . . . .
23
Amine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 498
23.1 23.2 23.3 23.4
Klassifizierung und Nomenklatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Eigenschaften der Amine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Herstellung von Aminen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Reaktionen von Aminen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23.4.1 Elektrophile Reaktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23.4.2 Umsetzung mit salpetriger Säure . . . . . . . . . . . . . 23.4.3 Aromatische Diazoniumverbindungen . . . . . . . . . . 23.5 Herstellung von Azofarbstoffen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
24
488 488 491 492 496
498 499 501 503 503 503 505 506
Alkohole und Phenole . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 508
24.1 24.2 24.3 24.4
Klassifizierung und Nomenklatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Eigenschaften von Alkoholen und Phenolen . . . . . . . . . . . . Herstellung von Alkoholen und Phenolen . . . . . . . . . . . . . . Reaktionen von Alkoholen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24.4.1 Dehydratisierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24.4.2 Umsetzungen mit Halogenwasserstoffen . . . . . . . 24.4.3 Anorganische Ester . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24.4.4 Redoxreaktionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24.5 Reaktionen von Phenolen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24.5.1 Oxidation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24.5.2 Aromatische Substitution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
508 510 513 516 516 517 518 520 521 521 522
25
Ether und Epoxide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 524
25.1 25.2 25.3 25.4
Klassifizierung und Nomenklatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Physikalische Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Herstellung von Ethern und Epoxiden . . . . . . . . . . . . . . . . . Reaktionen von Ethern und Epoxiden . . . . . . . . . . . . . . . . .
26
524 525 525 526
Aldehyde und Ketone . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 529 26.1 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 529 26.2 Nomenklatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 529 26.3 Nucleophile Addition an Carbonylverbindungen . . . . . . . . . 530
16
Inhaltsverzeichnis
26.4 Umsetzungen von Aldehyden und Ketonen . . . . . . . . . . . . . 26.4.1 Bildung von Acetalen und Ketalen . . . . . . . . . . . . 26.4.2 Addition von Wasser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26.4.3 Addition von Blausäure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26.4.4 Addition von N-Nucleophilen . . . . . . . . . . . . . . . . . 26.4.5 Oxidations- und Reduktionsreaktionen . . . . . . . . . 26.5 Keto-Enol-Tautomerie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26.6 Aldol-Reaktionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
27
27.1 27.2 27.3 27.4 27.5
28
533 533 534 535 535 537 540 540
Carbonsäuren und ihre Derivate . . . . . . . . . . . . . . 543
Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Nomenklatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Physikalische Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Carbonylaktivität . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Herstellung und Umsetzungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27.5.1 Carbonsäuren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27.5.2 Carbonsäurehalogenide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27.5.3 Carbonsäureanhydride . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27.5.4 Carbonsäureester . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27.5.5 Carbonsäureamide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
543 543 545 546 547 547 549 550 551 553
Bifunktionelle Säuren, Fette und Tenside . . . . . . 554
28.1 28.2 28.3 28.4 28.5
Dicarbonsäuren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hydroxycarbonsäuren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ketocarbonsäuren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Fette, Öle und Lipide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Tenside . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
29
Kohlenhydrate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 564
30
Aminosäuren, Peptide und Proteine . . . . . . . . . . . . . 575
29.1 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29.2 Monosaccharide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29.2.1 Konfiguration und Klassifizierung . . . . . . . . . . . . . 29.2.2 Cyclische Strukturen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29.2.3 Reaktionen der Monosaccharide . . . . . . . . . . . . . . 29.3 Disaccharide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29.4 Polysaccharide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30.1 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30.2 Proteinogene Aminosäuren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30.2.1 Struktur und Klassifizierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30.2.2 Säure-Base-Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30.2.3 Charakteristische Reaktionen . . . . . . . . . . . . . . . .
554 556 558 559 561
564 565 565 566 568 570 572
575 575 575 578 580
Inhaltsverzeichnis
17
30.3 Peptide und Proteine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30.3.1 Definition, Einteilung und Nomenklatur . . . . . . . . . 30.3.2 Primärstruktur von Proteinen . . . . . . . . . . . . . . . . . 30.3.3 Raumstruktur von Proteinen . . . . . . . . . . . . . . . . .
582 582 584 585
31
588 588 588 589 589 590 591 593 596 598 598 602 606 608 609 613 616 622 622 625 629 630 631 631 634 635 635 638 640 641 641
Kunststoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.1 Einteilung der Kunststoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.1.1 Thermoplaste . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.1.2 Elastomere . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.1.3 Duromere . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.2 Mechanismen der Polymerisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.2.1 Radikalkettenpolymerisation . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.2.2 Ionenkettenpolymerisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.2.3 Polymerisationsmethoden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.3 Polymerisationsverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.3.1 Polyolefine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.3.2 Halogenhaltige Polymerisate . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.3.3 Acrylpolymerisate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.4 Polykondensationsverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.4.1 Polyester . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.4.2 Polyamide, PA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.4.3 Polykondensationsharze mit Formaldehyd . . . . . . 31.5 Polyadditionsverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.5.1 Epoxidharzkunststoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.5.2 Polyurethane . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.6 Elastomere . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.6.1 Natürliche Polyisoprene . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.6.2 Synthetische Polydiene . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.6.3 Polymerisation der Diene . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.6.4 Vulkanisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.7 Kunststoffe aus Cellulose . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.7.1 Veresterung der Cellulose . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.7.2 Celluloseether . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.8 Temperaturbeständige Polymere . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.8.1 Fluorpolymere . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.8.2 Polyaryle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.8.3 Heterocyclische Polymere und Leiterpolymere . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.8.4 Kohlenstoffpolymere . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.9 Silicone . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.9.1 Herstellung der Ausgangsmaterialien . . . . . . . . . . 31.9.2 Herstellung höhermolekularer Silicone . . . . . . . . . 31.9.3 Technische Siliconprodukte . . . . . . . . . . . . . . . . .
642 644 645 645 646 648
18
Inhaltsverzeichnis
ANALYTISCHE CHEMIE 32
Grundlagen der Analytik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 652
32.1 32.2 32.3 32.4
Analytischer Prozess . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Probenahme und Probevorbereitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . Messung und Auswertung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Analytische Kenngrößen und statistische Bewertung . . . . .
33
Qualitative Analyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 661
34
Klassische quantitative Analyse . . . . . . . . . . . . . 689
33.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33.1.1 Reaktionstypen der qualitativen Analyse . . . . . . . 33.1.2 Empfindlichkeit einer Nachweisreaktion . . . . . . . . 33.1.3 Durchführung einer quantitativen Analyse . . . . . . 33.2 Vorproben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33.2.1 Flammenfärbung und Spektralanalyse . . . . . . . . . 33.2.2 Borax- und Phosphorsalzperle . . . . . . . . . . . . . . . 33.2.3 Oxidationsschmelze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33.2.4 Erhitzen im Glühröhrchen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33.2.5 Erhitzen mit Schwefelsäure . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33.2.6 Weitere Vorproben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33.3 Lösen und Aufschließen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33.3.1 Saurer Aufschluss mit Kaliumhydrogensulfat . . . . 33.3.2 Alkalischer Aufschluss mit Soda/Pottasche . . . . . . 33.3.3 Freiberger Aufschluss . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33.3.4 Oxidationsaufschluss . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33.4 Anionenanalytik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33.4.1 Nachweise aus der Analysesubstanz . . . . . . . . . . 33.4.2 Nachweise aus dem Sodaauszug . . . . . . . . . . . . . 33.5 Kationentrennungsgang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33.5.1 HCl-Gruppe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33.5.2 H2S-Gruppe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33.5.3 (NH4)2S-Gruppe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33.5.4 (NH4)2CO3- und lösliche Gruppe . . . . . . . . . . . . . . 34.1 Grundlagen der Gravimetrie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34.1.1 Fällungsform und Wägeform . . . . . . . . . . . . . . . . . 34.1.2 Lösen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34.1.3 Fällung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34.1.4 Behandlung des Niederschlages . . . . . . . . . . . . . . 34.1.5 Anwendungsbeispiele . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
652 654 656 657
661 662 664 664 665 666 667 668 669 670 671 673 674 674 675 675 676 676 677 679 680 682 684 686 689 689 690 692 693 694
Inhaltsverzeichnis
34.2 Grundlagen der Maßanalyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34.2.1 Grundbegriffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34.2.2 Maßlösungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34.2.3 Titration und Indikatoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34.2.4 Titrationskurven . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34.3 Säure-Base-Titration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34.3.1 Titration starker Protolyte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34.3.2 Titration schwacher Protolyte . . . . . . . . . . . . . . . . 34.3.3 Indikatoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34.4 Redoxtitration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34.4.1 Titrationskurven . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34.4.2 Indikation der Titration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34.5 Komplexometrische Titration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34.5.1 Grundlagen der Komplexbildung . . . . . . . . . . . . . . 34.5.2 Analytische Anwendung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34.5.3 Titrationsverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34.5.4 Titrationsendpunkt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
35
19
696 696 698 700 701 703 703 704 706 708 708 710 710 711 714 715 716
Chromatographische Methoden . . . . . . . . . . . . . 717
35.1 Physikalisch-chemische Vorgänge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35.1.1 Adsorption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35.1.2 Verteilung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35.1.3 Ionenaustausch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35.1.4 Ausschluss . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35.2 Chromatographische Kenngrößen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35.3 Dünnschichtchromatographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35.3.1 Stationäre Phase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35.3.2 Mobile Phase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35.3.3 Detektion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35.3.4 Methoden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35.4 Gaschromatographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35.4.1 Trägergas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35.4.2 Probeaufgabe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35.4.3 Injektor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35.4.4 Trennsäulen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35.4.5 Detektoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35.5 HPLC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35.5.1 Mobile Phase (Eluent) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35.5.2 Pumpe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35.5.3 Injektor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35.5.4 Trennsäule . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35.5.5 Detektor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
718 718 718 719 719 719 721 723 723 723 724 724 725 725 726 727 728 731 732 732 733 733 734
20
Inhaltsverzeichnis
35.6 Elektrophoretische Trennverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35.6.1 Trägerfreie Elektrophorese . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35.6.2 Träger-Elektrophorese . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35.6.3 Isoelektrische Fokussierung . . . . . . . . . . . . . . . . . 35.6.4 Kapillarelektrophorese (CE) . . . . . . . . . . . . . . . . .
36
Spektrometrische Methoden . . . . . . . . . . . . . . . . 738
36.1 Grundlagen der Spektrometrie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36.1.1 Elektromagnetisches Spektrum . . . . . . . . . . . . . . . 36.1.2 Energieabsorption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36.1.3 Energieemission . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36.1.4 LAMBERT-BEER’sches Gesetz . . . . . . . . . . . . . . . . 36.2 Brechungs- und Beugungsmethoden . . . . . . . . . . . . . . . . . 36.2.1 Refraktometrie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36.2.2 Polarimetrie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36.2.3 Nephelometrie und Turbidimetrie . . . . . . . . . . . . . 36.3 Molekülspektrometrie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36.3.1 Spektrometrie im UV/VIS-Bereich . . . . . . . . . . . . . 36.3.2 IR- und RAMAN-Spektrometrie . . . . . . . . . . . . . . . . 36.3.3 Kernresonanzspektrometrie . . . . . . . . . . . . . . . . . 36.4 Atom- und Ionenspektrometrie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36.4.1 Atomemissionsspektrometrie . . . . . . . . . . . . . . . . 36.4.2 Atomabsorptionsspektrometrie . . . . . . . . . . . . . . . 36.4.3 Röntgenspektrometrie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36.4.4 Massenspektrometrie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
37
37.1 37.2 37.3 37.4
735 735 736 736 736 738 739 743 743 744 747 747 748 750 752 752 755 758 760 760 761 763 765
Elektrochemische Methoden . . . . . . . . . . . . . . . . 769
Elektrolyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Konduktometrie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Potenziometrie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Polarographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
770 772 775 781
Literaturverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 784 Anhang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 788 Tabelle A-1: Tabelle A-2:
Ausgewählte Eigenschaften der chemischen Elemente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 788 Elektronenkonfigurationen der Elemente . . . . . . . 795
Sachwortverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 800