Übungsbuch Chemie für Dummies

Peter J. Mikulecky ist promovierter Chemiker und Dozent an der Fusion Academy. Auch seine Mitautoren Katherine Brutlag, Michelle Rose Gilman und Brian Peterson lehren dort Naturwissenschaften.

• Über die Autoren 7 Einleitung 19Über dieses Buch 19Konventionen in diesem Buch 20Törichte Annahmen über den Leser 20Wie dieses Buch aufgebaut ist 20Teil I: Mit Zahlen, Atomen und Elementen anbandeln 20Teil II: Verbindungen aufbauen und erneuern 21Teil III: Veränderungen auf energetischer Ebene betrachten 21Teil IV: Ladung wechsle dich 21Teil V: Jetzt wird's organisch 21Teil VI: Der Top-Ten-Teil 22Symbole in diesem Buch 22Wie es ab hier weitergeht 23Teil I Mit Zahlen, Atomen und Elementen anbandeln 25Kapitel 1 Wissenschaftlich mit Zahlen umgehen 27Exponentielle und wissenschaftliche Schreibweise zur Interpretation chemischer Messungen anwenden 27Multiplizieren und Dividieren in der wissenschaftlichen Schreibweise 29Addieren und Subtrahieren mithilfe der exponentiellen Schreibweise 31Zwischen Genauigkeit und Präzision unterscheiden 32Präzision mit signifikanten Stellen ausdrücken 34Mit signifikanten Stellen rechnen 36Lösungen zu den Aufgaben rund ums Thema Wissenschaftlich rechnen 38Kapitel 2 Einheiten benutzen und umrechnen 43Machen Sie sich mit Grundeinheiten und den Vorsilben des metrischen Systems vertraut 43Abgeleitete Einheiten aus Grundeinheiten bilden 45Der mit den Einheiten tanzt: Der Dreisatz 46Lassen Sie sich von den Einheiten leiten 50Lösungen zu den Aufgaben rund ums Thema Einheiten 52Kapitel 3 Materie in Atome und Aggregatzustände einteilen 55Atome aus subatomaren Teilchen zusammensetzen 55J. J. Thomson: Nichts als Rosinen im Kopf 57Ernest Rutherford: Der Goldschütze 57Niels Bohr: Der nach den Sternen greift 58Chemische Symbole entziffern: Ordnungs- und Massenzahlen 59Isotope mithilfe von Massenzahlen erklären 62Sich zwischen den Aggregatzuständen von Feststoffen, Flüssigkeiten und Gasen bewegen 65Lösungen zu den Aufgaben rund ums Thema Atome und Aggregatzustände 68Kapitel 4 Das Periodensystem der Elemente durchstreifen 71Perioden und Gruppen im Periodensystem ausfindig machen 71Chemische Eigenschaften anhand von Perioden und Gruppen des Periodensystems ableiten 75Wie Valenzelektronen durch die Bildung von Ionen zu Stabilität verhelfen 77Elektronen auf ihre Plätze verweisen: Elektronenkonfigurationen 78Die Energiemenge (oder das Licht) messen, die ein angeregtes Elektron emittiert 82Lösungen zu den Aufgaben rund um das Periodensystem der Elemente 83Teil II Verindungen aufbauen und erneuern 87Kapitel 5 Bindungen eingehen 89Ladungspaarung bei Ionenbindungen 90Elektronen durch kovalente Bindungen teilen 92Molekülorbitale besetzen und überlappen 97Tauziehen mit Elektronen: Polarität 100Moleküle formen: VSEPR-Theorie und Hybridisierung 103Lösungen zu den Aufgaben rund ums Thema Bindungen 107Kapitel 6 Verbindungen benennen 113Viele Wege führen nach Rom: Ionische Verbindungen benennen 113Wenn nur diese verflixten mehratomigen Ionen nicht wären! 116Molekularen Verbindungen Spitznamen verpassen 118Licht am Ende des Tunnels: Ein vereinfachtes Schema zur Benennung von Verbindungen 120Lösungen zu den Aufgaben rund ums Thema Verbindungen benennen 124Kapitel 7 Das mächtige Mol beherrschen 129Teilchen zählen: Das Mol 129Masse und Volumen auf Mol beziehen 131Ehre, wem Ehre gebührt: Prozentuale Zusammensetzung 135Von der prozentualen Zusammensetzung zu empirischen Formeln 137Von empirischen Formeln zu Summenformeln 139Lösungen zu den Aufgaben rund ums Mol 140Kapitel 8 Chemische Gleichungen in den Griff bekommen 147Chemie in Gleichungen und Symbolen 147Gleiches mit Gleichem vergelten: Chemische Reaktionen ausgleichen 149Reaktionen erkennen und Produkte vorhersagen 152Synthese 153Zersetzung 153Einfache Substitution 153Metathese 155Verbrennung 155Gaffen verboten: Netto-Ionengleichungen 157Lösungen zu den Aufgaben rund ums Thema chemische Gleichungen 159Kapitel 9 So funktioniert Stöchiometrie 163Mol/Mol-Umrechnungsfaktoren in ausbilanzierten Gleichungen nutzen 163Das Mol am Schopf packen: Teilchen, Volumina und Massen umrechnen 166Den Reaktanten Grenzen setzen 169Die Küken nach dem Schlüpfen zählen: Prozentuale Ausbeute berechnen 173Lösungen zu den stöchiometrischen Aufgaben 174Teil III Veränderungen auf energetischer Ebene betrachten 185Kapitel 10 Aggregatzustände in Verbindung mit Energie sehen 187Materiezustände mit der kinetischen Theorie erklären 187Den nächsten Zug machen: Phasenübergänge und Phasendiagramme 189Unterschiede zwischen festen Aggregatzuständen wahrnehmen 192Lösungen zu den Aufgaben rund ums Thema Phasenänderungen 194Kapitel 11 Gasgesetzen gehorchen 197Den Nebel lichten: Verdunstung und Dampfdruck 198Mit Druck und Volumen spielen: Das Boyle’sche Gesetz 200Mit Volumen und Temperatur herumspielen: Gesetz von Charles und absoluter Nullpunkt 201Und jetzt alle zusammen: Das kombinierte und das ideale Gasgesetz 203Daltons Gesetz der Partialdrücke ins Spiel bringen 205Ausbreiten und Verteilen mit Grahams Gesetz 206Lösungen zu den Aufgaben rund um Gasgesetze 208Kapitel 12 Sich in Lösung begeben 211Verschiedene Kräfte bei der Löslichkeit wirken sehen 211Löslichkeit mithilfe der Temperatur verändern 214Sich auf Molarität und Prozentangaben konzentrieren 216Konzentrationen durch die Herstellung von Verdünnungen ändern 219Lösungen zu den Aufgaben rund ums Thema Lösungen 221Kapitel 13 Mal heiß, mal kalt: Kolligative Eigenschaften 225Teilchen portionieren: Molalität und Stoffmengenanteile 225Vorsicht Verbrennungsgefahr: Siedepunkte erhöhen und berechnen 228Wie tief können Sie gehen? Gefrierpunkte berechnen und erniedrigen 230Molekülmassen anhand von Siede- und Gefrierpunkten bestimmen 232Lösungen zu den Aufgaben rund ums Thema kolligative Eigenschaften 234Kapitel 14 Geschwindigkeit und Gleichgewicht erforschen 239Reaktionsgeschwindigkeiten messen 239Geschwindigkeitsbeeinflussende Faktoren entdecken 244Gleichgewichte messen 246Die Gleichgewichtskonstante 247Freie Enthalpie 248Störfaktoren des Gleichgewichts kennen lernen 250Lösungen zu den Aufgaben rund ums Thema Geschwindigkeit und Gleichgewicht 253Kapitel 15 Aufwärmtraining für die Thermodynamik 257Die Grundlagen der Thermodynamik 257Wärme aufnehmen: Wärmekapazität und Kalorimetrie 260Wärme absorbieren und abgeben: Endotherme und exotherme Reaktionen 262Wärme mit dem Hess’schen Gesetz addieren 264Lösungen zu den Aufgaben rund ums Thema Thermodynamik 267Teil IV Ladung, wechsle dich! 271Kapitel 16 Der Lackmustest für Säuren und Basen 273Drei komplementäre Methoden zur Definierung von Säuren und Basen 273Methode 1: Arrhenius hält sich an die Grundlagen 273Methode 2: Brønsted-Lowry kümmern sich um Basen ohne Hydroxidionen 274Methode 3: Lewis verlässt sich auf Elektronenpaare 276Azidität und Basizität messen: pH, pOH und KW 278Stärke durch Dissoziation bestimmen: KS und KB 280Lösungen zu den Aufgaben rund ums Thema Säuren und Basen 283Kapitel 17 Neutralität mit Äquivalenten, Titration und Puffern erreichen 287Äquivalente und Normalität untersuchen 288Molarität mithilfe von Titration bestimmen 290Den pH-Wert mit Puffern einstellen 293Salzlöslichkeit messen: KL 296Lösungen zu den Aufgaben rund ums Thema neutralisierende Äquivalente 297Kapitel 18 Elektronen in Redoxreaktionen nachweisen 301Elektronen anhand von Oxidationszahlen verfolgen 301Redoxreaktionen unter sauren Bedingungen ausbilanzieren 304Redoxreaktionen unter alkalischen Bedingungen ausgleichen 306Lösungen zu den Aufgaben rund ums Thema Elektronen in Redoxreaktionen 309Kapitel 19 In der Elektrochemie auf Draht sein 315Anoden und Kathoden unterscheiden 315Elektromotorische Kräfte und Standardreduktionspotenziale berechnen 319Strömungen in der Chemie: Elektrolysezellen 323Lösungen zu den Aufgaben rund ums Thema Elektrochemie 325Kapitel 20 Chemie mit Atomkernen 329Kerne können auf mehrere Arten zerfallen 329Alphazerfall 329Betazerfall 330Gammazerfall 330Zerfallsgeschwindigkeiten messen: Halbwertszeiten 332Kerne verschmelzen und aufbrechen: Fusion und Spaltung 333Lösungen zu den Aufgaben rund ums Thema Kernchemie 335Teil V Jetzt wird’s organisch 337Kapitel 21 Ketten aus Kohlenstoff 339In einer Reihe: Kohlenstoffe zu kettenförmigen Alkanen verbinden 339Die Fühler ausstrecken: Verzweigte Alkane durch Substitution bilden 343Unersättlich: Alkene und Alkine 346Einmal im Kreis: Ringförmige Kohlenstoffketten 349Zyklische aliphatische Kohlenwasserstoffe einkreisen 350An aromatischen Kohlenwasserstoffen schnüffeln 350Lösungen zu den Aufgaben rund ums Thema Kohlenstoffketten 352Kapitel 22 Isomere in Stereo sehen 357Platzanweisen mit geometrischen Isomeren 358Alkene: Scharf auf cis-trans-Konfigurationen 358Nichtoffenkettige Alkane: Eine Ringbindung herstellen 359Alkine: Kein Platz für Stereoisomere 360Spieglein, Spieglein an der Wand: Enantiomere und Diastereomere 361Chiralität begreifen 361Enantiomere und Diastereomere in Fischer-Projektionen darstellen 362Lösungen zu den Aufgaben rund ums Thema Stereoisomere 367Kapitel 23 Durch die bunte Welt der funktionellen Gruppen schlendern 371Die Bühne der chemischen Akteure betreten 371Alkohole: Beherbergen eine Hydroxylgruppe 373Ether: Von Sauerstoff eingenommen 373Carbonsäuren: -COOH bildet das Schlusslicht 374Carbonsäureester: Bevorzugen zwei Kohlenstoffketten 374Aldehyde: Klammern sich an ein Sauerstoffatom 375Ketone: Einsame Sauerstoffatome pirschen sich in die Mitte 376Halogenkohlenwasserstoffe: Hallo, Halogen! 376Amine: Mit Stickstoff auf Du und Du 377Reaktion durch Substitution und Addition 379Wie die Chemie in der Biologie funktioniert 380Kohlenhydrate: Kohlenstoff trifft Wasser 381Proteine: Bestehen aus Aminosäuren 382Nucleinsäuren: Das Rückgrat des Lebens 383Lösungen zu den Aufgaben rund ums Thema Funktionelle Gruppen 386Teil VI Der Top-Ten-Teil 389Kapitel 24 Zehn Formeln, die Sie sich ins Gehirn brennen lassen sollten 391Das kombinierte Gasgesetz 391Daltons Gesetz der Partialdrücke 392Die Verdünnungsgleichung 392Geschwindigkeitsgesetze 392Die Gleichgewichtskonstante 393Änderung der Freien Enthalpie 393Kalorimetrie bei konstantem Druck 394Das Hess’sche Gesetz 394pH, pOH und KW 395KS und KB 395Kapitel 25 Zehn nervige Ausnahmen von den chemischen Regeln 397Wasserstoff ist kein Alkalimetall 397Die Oktettregel trifft nicht immer zu 397Einige Elektronenkonfigurationen ignorieren die Orbitalregeln 398Vom ständigen Geben und Nehmen von Elektronenin koordinativen kovalenten Bindungen 399Alle Hybridorbitale entstehen auf die gleiche Art und Weise 400Seien Sie vorsichtig bei der Benennung von Verbindungen mit Übergangsmetallen 400Sie dürfen mehratomige Ionen nicht vergessen 401Wasser ist dichter als Eis 402Es gibt keine idealen Gase 402Bekannte Namen für organische Verbindungen erinnern an alte Zeiten 403Stichwortverzeichnis 405