Studienbücher Chemie – serie

Die Thermodynamik wurde im 19. Jahrhundert zur Beschreibung von Prozessen in Wärme­ kraftmaschinen entwickelt. In weiterer Folge wurde klar, daß die thermodynamischen Prin­ zipien auch die Beschreibung der Gleichgewichtszustände der Stoffe sowie der Phasen-und Reaktionsgleichgewichte ermöglichen. Diese Erweiterung stellte einen wesentlichen Schritt auf dem Weg der Chemie zu einer exakten Wissenschaft dar. Im Laufe der Zeit ist daraus mit der chemischen Thermodynamik eine selbständige Disziplin entstanden, die heute einen integralen Bestandteil der Ausbildung im Rahmen der Studiengänge der Chemie und des Chemieingenieurwesens an Universitäten und Fachhochschulen bildet. Das vorliegende Buch ist aus der Lehrtätigkeit des Verfassers in Vorlesungen, Übungen und Praktika in physikalischer Chemie im Rahmen dieser Studiengänge an den Universitäten Bochum und Karlsruhe entstanden. Es soll eine Übersicht über Grundlagen, Methoden und Anwendungen der chemischen Thermodynamik geben. Je nach Stoffauswahl kann es so­ wohl Lehrinhalte von Grund- als auch von Fortgeschrittenenvorlesungen vermitteln. Die Kenntnis mathematischer und physikalischer Grundbegriffe, etwa im Rahmen einführender Hochschulvorlesungen, wird vorausgesetzt. Da heute die Thermodynamik auch auf vielen benachbarten Gebieten, wie z. B. in den Materialwissenschaften, der Metallurgie, den Geo­ wissenschaften oder den Biowissenschaften, eine wichtige Rolle spielt, ist das Buch auch für Studierende anderer natur-und ingenieurwissenschaftlicher Disziplinen mit Interesse an thermodynamischen Fragestellungen geeignet.

Chemisches Kurspraktikum für Studierende der Medizin und der Zahnmedizin sowie verwandter Fächer, die eine exemplarische Einführung in die Chemie erfordern. Die Versuche umfassen chemische Umsetzungen und analytische Verfahren, die die Grundlagen biochemischer und physiologischer Laborarbeiten bilden.

((vorläufig))In dem Lehrbuch für Studenten der Chemie werden wichtige Aspekte und Zusammenhänge der Strukturen anorganisch-chemischer Verbindungen dargelegt. Die Strukturmerkmale von Molekülverbindungen wie auch von Festkörpern werden behandelt und an anschaulichen Beispielen erläutert. So weit wie möglich werden diese Strukturen mit einfachen und eingängigen Theorien erklärt (Gillespie-Nyholm-Theorie, Ligandenfeldtheorie, Ionenradienverhältnisse, Pauling-Regeln, (8-N)-Regel u.ä.), es wird aber auch auf die moderne Bindungstheorie eingegangen. Wichtige Festkörperstrukturen werden wiederholte Male und dabei jedes Mal von einem anderen Standpunkt betrachtet. Zusammenhänge zwischen Struktur und  physikalischen Eigenschaften werden herausgearbeitet.

Das Werk gibt eine in sich geschlossene einführende Darstellung der Grundlagen und Methoden zur theoretischen Beschreibung molekularer Strukturen und Prozesse sowie ihrer Anwendung auf Probleme der Chemie. Neben den traditionellen Kerngebieten Quantenchemie und Reaktionsdynamik werden Verfahren zur Modellbildung, praktischen Berechnung bzw. Computersimulation komplexer molekularer Systeme behandelt. Der Umfang ist so gefasst, dass damit der Stoff nicht nur für einen Basiskurs Theoretische Chemie im Rahmen der Chemieausbildung, sondern auch für anschließende vertiefende Studien zur Verfügung steht. Anschlussstellen für den Einstieg in die aktuelle Forschung und für den Einsatz theoretisch-chemischer Methoden in Nachbargebieten (Molekülspektroskopie, Biochemie u. a.) werden aufgezeigt.

Es geht dabei auf ihre Herkunft und ihre chemischen und olfaktorischen Eigenschaften ein. Biologische, chemische, medizinische, technische und kulturelle Bereiche, in denen Geruchsstoffe eine Rolle spielen, werden gleichermaßen behandelt und juristische Aspekte bleiben nicht ausgespart.

Das Verständnis der quantentheoretischen Ursachen der Moleküleigenschaften steht im Mittelpunkt dieser Einführung. Kompakt und verständlich gelingt es dem Autor, den Leser von den mathematischen und physikalischen Grundlagen der Quantenmechanik hin zu einem grundlegenden Verständnis der Moleküleigenschaften zu führen.

In anschaulicher Form – unterstützt durch zahlreiche Abbildungen – wird in diesem aktualisierten Lehrbuch in die Methode der Kristallstrukturbestimmung eingeführt. Die kristallographischen Grundlagen und einzelne praktische Schritte der modernen Kristallstrukturbestimmung werden verständlich und nachvollziehbar erklärt.

Dieses Buch lädt Sie zu einer systematischen Rundreise durch die faszinierende Welt der Kristalle und ihrer Symmetrien ein.

Das Arbeitsbuch bietet in Ergänzung zum Lehrbuch "Physikalische Chemie - Eine Einführung nach neuem Konzept mit zahlreichen Experimenten" die ausgezeichnete Möglichkeit, den erarbeiteten Stoff durch Auseinandersetzung mit konkreten Problemstellungen einzuüben und zu vertiefen.

Fit in Anorganik„Das Lernen allein genügt nicht, hinzukommen müssen Übung und Gewöhnung“.Das wussten schon die alten Griechen – und es stimmt auch nach mehr als 2000 Jahren noch! Aus meiner Lehrerfahrung heraus, dass die Übung oft zu kurz kommt bzw. passendes, hinreichend ausführlich diskutiertes Trainingsmaterial Mangelware zu sein schien, entstanden die Aufgabensammlungen „Fit in Anorganik“, „Fit in Organik“ und „Fit in Biochemie“. Sie sollen Ihnen helfen, sich mit reichlich Übungsmaterial zu allen relevanten grundlegenden Themengebieten der jeweiligen chemischen Teildisziplin solide auf Klausuren vorzubereiten.Inzwischen vielfach bewährt wurde die vorliegende Neuauflage nicht nur deutlich erweitert und dabei mit mehr als 150 neuen Aufgaben versehen, sondern auch um ein zusätzliches Tool ergänzt. Jedem der nun zehn Kapitel mit freien Aufgaben wurde ein „Werkzeugkasten“ vorangestellt, der alle wesentlichen Definitionen und Gleichungen kurz zusammenfasst, die für das jeweilige Kapitel besonders relevant sind. Er dient zum raschen Wiederholen und Nachschlagen. Innerhalb der einzelnen Kapitel sind die Aufgaben thematisch geordnet, so dass sich gezielt ein definiertes Gebiet bearbeiten lässt. Ansonsten wurde das bisherige Konzept beibehalten: mit sehr ausführlich besprochenen Lösungen, insbesondere auch zu den Multiple-Choice-Aufgaben, sowie – wo es angebracht erschien – einigen Hintergrundinformationen zum Inhalt der Aufgabe.

Die Physikalische Chemie wird von vielen Studierenden als schwer und trocken empfunden. Dieses Lehrbuch nach völlig neuem Konzept zeigt, dass das nicht stimmen muss. Anschaulich und leicht verständlich gelingt mit diesem Buch der Einstieg in ein spannendes Gebiet der Chemie. Viele Beispiele aus dem Alltag und über einhundert Experimente verdeutlichen den Lehrstoff und vermitteln oft überraschende Einblicke. Zur Vertiefung des erarbeiteten Stoffes empfiehlt sich das ebenfalls im Springer-Verlag erschienene Arbeitsbuch mit knapp zweihundert Übungsaufgaben und den zugehörigen ausführlichen Lösungen.Der InhaltDas Buch vermittelt die Grundzüge der Stoffdynamik in drei TeilenGrundbegriffe und chemische Gleichgewichte (Statik)Zeitlicher Ablauf von Stoffumbildungen (Kinetik)Mitwirkung elektrischer Felder (Elektrochemie)und gibt damit gleichzeitig einen Überblick über wichtige Teilgebiete der physikalischen Chemie.Die ZielgruppeStudienanfänger mit Chemie im Haupt- und Nebenfach an Universitäten und Fachhochschulen.

Die Katalyse ist als grundlegendes Prinzip zur Überwindung der kinetischen Hemmung chemischer Reaktionen von fundamentaler Bedeutung in der Chemie, und die metallorganische Komplexkatalyse ist ein Eckpfeiler der modernen Chemie. Das trifft gleichermaßen für die Grundlagen- und angewandte Forschung wie für industrielle Anwendungen zu. Ausgehend von den Prinzipien der Katalyse und den katalytisch relevanten metallorganischen Elementarschritten werden wichtige metallkomplexkatalysierte Reaktionen behandelt, wobei das mechanistische Verständnis im Vordergrund steht. Besonderer Wert wird dabei auf aktuelle Entwicklungen gelegt. Asymmetrische Synthesen finden ausführlich Berücksichtigung, und an ausgewählten Beispielen wird die katalytische Wirkung von Metalloenzymen aufgezeigt. Ausführungen zur Aktivierung von Kohlendioxid in der Komplexkatalyse schlagen eine Brücke zur aktuellen Diskussion über CO2 als wichtigstes Treibhausgas. Am Beispiel der Stickstofffixierung werdendie drei großen Gebiete der Katalyse – die homogene, die heterogene und die enzymatische Katalyse – vergleichend betrachtet. Der InhaltGeschichte und Grundlagen der Katalyse – Elementarreaktionen in der metallorganischen Komplexkatalyse – Hydrierung und Hydroformylierung von Olefinen – Carbonylierung von Methanol – Fischer-Tropsch-Synthese und CO-Konvertierung – Aktivierung von Kohlendioxid – Metathese von Olefinen, Alkinen und Alkanen – Oligomerisation und Polymerisation von Olefinen und Butadien – Palladiumkatalysierte C−C-Kupplungsreaktionen – Hydrocyanierungen, -silylierungen und -aminierungen von Olefinen – Oxidation von Olefinen und C−H-Funktionalisierungen von Alkanen – Stickstofffixierung Die ZielgruppenStudierende der Chemie im Vertiefungs-/Masterstudium an Universitäten und Fachhochschulen; Diplomanden und Doktoranden; Chemiker in Forschung und Entwicklung Der AutorProf.Dr. Dirk Steinborn, Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg

Die Physikalische Chemie ist eine Schlüsseldisziplin mit Bedeutung für viele andere Naturwissenschaften. Durch das vorliegende Lehrbuch werden die Leser mit einer ausgewogenen Stoffauswahl an das Studium der Physikalischen Chemie herangeführt. Das Verständnis der Theorie wird durch zahlreiche Übungsaufgaben und die Angabe ihrer Lösungswege erleichtert. Darüber hinaus werden Anregungen für ausgewählte Experimente zu den behandelten Teilgebieten gegeben. In der Durchführung und Auswertung der Experimente können die Studierenden erneut überprüfen, wie gut es gelungen ist, ein Grundverständnis für physikalisch-chemische Zusammenhänge zu entwickeln.Neben der grundlegenden Bedeutung der Gesetzmäßigkeiten der Physikalischen Chemie sind es auch die physikalisch-chemischen Arbeitsmethoden, die heute in allen Naturwissenschaften zum unverzichtbaren Werkzeug bei der Lösung von stoff- und strukturanalytischen Fragestellungen gehören. Für ausgewählte spektroskopische Methoden sind deshalb die Grundlagen in einem separaten Kapitel dargestellt, wiederum einschließlich umfangreicher Übungsaufgaben.Der InhaltChemische Thermodynamik - Reaktionskinetik - Elektrochemie - Grundlagen ausgewählter spektroskopischer Methoden - Lösungen zu den ÜbungsaufgabenDie ZielgruppeStudierende der Fachgebiete Chemie, Biochemie, Biologie, Ernährungswissenschaft, Geoökologie, Geologie/Mineralogie, Lehramt Chemie

„Das Lernen allein genügt nicht, hinzukommen müssen Übung und Gewöhnung“. Das wussten schon die alten Griechen – und es stimmt auch nach mehr als 2000 Jahren noch!

Das ob der Breite und Tiefe der Behandlung des Gebietes gelobte Lehrbuch erscheint nach 15-jähriger Pause in aktualisierter Neuauflage. Ziel dieses Buches ist die Vermittlung gründlicher Kenntnisse der Organometallchemie der Haupt- und Nebengruppenelemente. Wesentliche Fortschritte werden aufgezeigt, noch bestehende Lücken der Erkenntnis aber nicht verschwiegen. Somit eignet sich das Buch für alle, die an einer gründlichen Einführung in das Gebiet interessiert sind, bietet aber auch Fortgeschrittenen Anreize, in Neuland vorzustoßen. Der Stil der Darstellung ist so gewählt, dass sowohl Einsteiger als auch Eingeweihte profitieren können. Vorausgesetzt wird eigentlich nur eine Grundvorlesung in Anorganischer und Allgemeiner Chemie.Kennzeichen der aktuellen Entwicklung des Gebietes ist die Intensität der Forschung im Bereich der Hauptgruppenelementorganyle. Dem trägt die 7. Auflage Rechnung, indem Hauptgruppenelement-Kohlenstoff-Mehrfachbindungen und der Stabilisierung subvalenter Moleküle mittels N-heterocyclischer Carbene viel Raum zugestanden wird. Ein Alleinstellungsmerkmal des Buches, die Behandlung der Organometallchemie der Hauptgruppen- und der Nebengruppenelemente gestattet dabei einen ganzheitlichen Ansatz. Die systematische Chemie – Beschreibung von Synthese und Eigenschaften von Molekülen mit Metall-Kohlenstoff-Bindungen, „Chemie für Chemiker“, – wird komplementiert durch deren Anwendungen auf die Organometallchemie in vivo, die metallorganische Komplexkatalyse und daraus abgeleitete Syntheseverfahren. Letztere werden nur exemplarisch behandelt, da hierfür zahlreiche spezialisierte Monographien existieren. Ähnliches gilt für Struktur und Eigenschaften von Organometallclustern, deren Systematik hier mittels inzwischen schon klassischer Elektronenabzählregeln behandelt wird, die aber zunehmend Gegenstand quantenchemischer Rechnungen geworden sind, deren explizite Behandlung den Rahmen dieses Buches sprengen würde.Unseres Erachtens wichtige Erweiterungen bietet die 7. Auflage in einer ausführlichen Behandlung der Organometallchemie des Kohlendioxids und mit den neuen Kapiteln 19 Oberflächenorganometallchemie und 20 Organometallelektrochemie: Cyclovoltammetrie. Während Kapitel 19 eine Brücke zwischen homogener und heterogener Organometallkatalyse schlägt, zeigt Kapitel 20 auf, wie durch den Transfer eines Elektrons metallorganische Spezies mit neuen Eigenschaften erzeugt und studiert werden können.

„Das Lernen allein genügt nicht, hinzukommen müssen Übung und Gewöhnung“.Das wussten schon die alten Griechen – und es stimmt auch nach mehr als 2000 Jahren noch! Aus meiner Lehrerfahrung heraus, dass die Übung oft zu kurz kommt bzw. passendes, hinreichend ausführlich diskutiertes Trainingsmaterial Mangelware zu sein schien, entstanden die Aufgabensammlungen „Fit in Anorganik“, „Fit in Organik“ und „Fit in Biochemie“. Sie sollen Ihnen helfen, sich mit reichlich Übungsmaterial zu allen relevanten grundlegenden Themengebieten der jeweiligen chemischen Teildisziplin solide auf Klausuren vorzubereiten.Inzwischen vielfach bewährt wurde die vorliegende Neuauflage nochmals erweitert und mit neuen Aufgaben versehen. Beibehalten wurde das in der vorangegangenen Auflage zusätzlich eingeführte Tool: Jedem der zehn Kapitel mit freien Aufgaben ist ein „Werkzeugkasten“ vorangestellt, der alle wesentlichen Definitionen und Gleichungen kurz zusammenfasst, die für das jeweilige Kapitel besonders relevant sind. Er dient so zum raschen Wiederholen und Nachschlagen, kann aber natürlich ein ausführlicheres Lehrbuch nicht ersetzen. Innerhalb der einzelnen Kapitel sind die Aufgaben thematisch geordnet, sodass sich gezielt ein definiertes Gebiet bearbeiten lässt. Ansonsten wurde das bisherige Konzept beibehalten: mit sehr ausführlich besprochenen Lösungen, insbesondere auch zu den Multiple-Choice-Aufgaben, sowie – wo es angebracht erschien – einigen Hintergrundinformationen zum Inhalt der Aufgabe.

Die Aufgabensammlung „Fit in Biochemie“ baut auf den beiden erschienenen Titeln „Fit in Anorganik“ und „Fit in Organik“ auf und bildet den Abschluss dieser Reihe. Das hierbei bewährte Konzept wird beibehalten: im Mittelpunkt stehen die ausführlich ausgearbeiteten und kommentierten Lösungen zu den Aufgaben. Teil I enthält Aufgaben vom Multiple Choice-Typus, wie sie Medizinstudenten im Physikum vorgelegt bekommen. Der zugehörige Lösungsteil begnügt sich nicht mit der Nennung der richtigen Lösung, sondern diskutiert jede einzelne Antwortmöglichkeit. Dadurch kann der Studierende exakt nachvollziehen, warum eine einzelne Antwort richtig oder falsch ist. Anhand der Antworten werden einzelne Sachverhalte wiederholt, prägen sich ins Gedächtnis ein und stehen für die Lösung ähnlicher Aufgaben zur Verfügung.Teil II ist ähnlich gestaltet, nur handelt es sich hier um Multiple-Choice-Aufgaben, bei denen jeweils mehrere Antworten als richtig bzw. falsch zu identifizieren sind. Durch die nicht bekannte Anzahl anzukreuzender Antworten ist es hier erforderlich, jede Antwortalternative genau zu prüfen.Teil III schließlich umfasst Aufgaben, bei denen Antworten frei formuliert werden sollen. Gefordert werden hier Berechnungen, Erklärungen, Reaktionsgleichungen, Reaktionsmechanismen usw. – die Anwendung von Wissen auf praktische Probleme und keine reine Rekapitulation.Im Lösungsteil III wird Wert darauf gelegt, die Antworten so verständlich wie möglich zu gestalten. Neben meist ausführlichen Begründungen spielt der Einsatz von Farbe und Elektronenpfeilen eine wichtige Rolle bei der Veranschaulichung von Reaktionsabläufen. Die Auswahl der Aufgaben im Teil III orientiert sich an typischen Klausuren.