Einführung15

Über dieses Buch 16

Icons, die in diesem Buch verwendet werden 16

Teil I: Grundlegende Konzepte der Chemie 17

Kapitel 1 Was ist Chemie und warum sollte man darüber etwas wissen?19

Was ist genau Chemie? 19

Zweige der Chemie 20

Makroskopische und mikroskopische Perspektive 21

Kapitel 2 Materie und Energie23

Zustände der Materie: makroskopische und mikroskopische Sicht 24

Festkörper 24

Flüssigkeiten 25

Gase 25

Eis in Alaska, Wasser in Texas: Materie wechselt den Zustand 25

Ich löse mich auf! Oh, was für eine Welt! 25

Die Siedetemperatur 26

Gefrierpunkt: das Wunder des Eiswürfels 27

Sublimieren Sie das! 27

Reine Substanzen und Mischungen 28

Reine Substanzen 28

Elementar, lieber Leser 29

Das Verbinden des Problems 29

Nun kommen die Mischungen hinzu 29

Sie haben ja nette Eigenschaften bekommen 30

Energie (Ach, hätte ich doch mehr davon!) 30

Kinetische Energie ist Bewegung 31

Potenzielle Energie sitzen Sie gut? 31

Temperatur und Temperaturskalen 32

Fühlen Sie die Wärme 32

Kapitel 3 Kleiner als ein Atom? Die Struktur des Atoms35

Subatomare Teilchen: So, das ist also ein Atom 35

Der Kern: Mittelpunkt 37

Wo sind nun diese Elektronen? 39

Das bohrsche Modell überhaupt nicht langweilig 39

Quantenmechanisches Modell 41

Elektronenkonfigurationen (das Bett der Elektronen) 41

Elektronenkonfigurationen: leicht und platzsparend 42

Valenzelektronen: ein Leben auf dem Grat 42

Isotope und Ionen: Dies sind einige meiner Lieblingsthemen 43

Das Isolieren eines Isotops 43

Ein Blick auf die Ionen 44

Kapitel 4 Das Periodensystem47

Das Wiederholen von Mustern der Periodizität 47

Wie die Elemente im Periodensystem angeordnet sind 48

Metalle, Nichtmetalle und Halbmetalle im PSE 49

Familien und Perioden 50

Teil II: Drum prüfe, wie sich Atome verbinden 53

Kapitel 5 Gegensätze ziehen sich an: Ionenbindungen55

Die Magie der Ionenbindung: Natrium + Chlor = Tafelsalz 56

Die Bestandteile des Salzes 56

Die Reaktion 56

Am Ende kommt die Bindung 58

Positiv und negativ geladen: Kationen und Anionen 59

Polyatomare Ionen 61

Ionenbindungen 62

Formeln aufstellen nach der Kreuzregel 63

Das Benennen von Ionenverbindungen 64

Elektrolyte und Nichtelektrolyte 66

Kapitel 6 Kovalente Bindung: brüderlich teilen67

Grundlagen der kovalenten Bindung 67

Ein Wasserstoffbeispiel 68

Vergleich der kovalenten Bindung mit anderen Bindungsarten 70

Zum Verständnis der Vielfachbindung 70

Das Benennen von binären kovalenten Verbindungen 71

So viele Formeln, so wenig Zeit 72

Empirische Formel: nur Elemente 72

Molekulare oder wirkliche Formel: das »Innere« der Zahlen 73

Strukturierte Formeln: Fügen Sie das Bindungsmuster hinzu 74

Einige Atome sind attraktiver als andere 78

Das Anziehen von Elektronen: Elektronegativitäten 78

Polarkovalente Bindung 81

Wasser: ein wirklich fremdartiges Molekül 82

Wie sieht Wasser wirklich aus? 86

Kapitel 7 Chemisches Kochen: chemische Reaktionen 89

Was Sie haben und was Sie kriegen: Ausgangsstoffe und Produkte 90

Wie treten Reaktionen auf? Die Kollisionstheorie 91

Ein exothermes Beispiel 92

Ein endothermes Beispiel 93

Was für eine Reaktion bin ich? 94

Fällungsreaktionen 94

Neutralisationsreaktionen 95

Redox-Reaktionen 96

Die Bilanz chemischer Reaktionen 96

Riechen Sie dieses Ammoniak? 97

Zünden Sie Ihr Feuerzeug 98

Chemisches Gleichgewicht 99

Das Prinzip von Le Chatelier 102

Konzentrationsänderung 102

Temperaturänderung 103

Druckänderung 104

Schnelle und langsame Reaktionen: chemische Kinetik 105

Natur der Ausgangsstoffe 106

Partikelgröße der Ausgangsstoffe 106

Konzentration der Ausgangsstoffe 106

Druck von gasförmigen Ausgangsstoffen 107

Temperatur 107

Katalysatoren 109

Kapitel 8 Elektrochemie: Batterien für Teekannen113

Da gehen sie hin, die Elektronen: Redoxreaktionen 114

Wo habe ich jetzt die Elektronen gelassen? Oxidation 114

Gucken Sie mal, was ich gefunden habe! Reduktion 115

Des einen Verlust ist des anderen Gewinn 116

Zahlenspiel: Oxidationszahlen 117

Das Abwägen von Redoxgleichungen 119

Strom an und los: elektrochemische Batterien 123

Hübsche Zelle, Daniell 124

Es werde Licht: Taschenlampenbatterien 125

Gentlemen, starten Sie Ihre Motoren: Autobatterien 126

Teil III: Das Mol, der beste Freund des Chemikers 129

Kapitel 9 Das Mol: Atome zum Anfassen131

Das Zählen durch Wiegen 131

Paare, Dutzende, alte Riese und Mole 132

Avogadros Nummer: steht nicht im Telefonbuch 133

Die Anwendung des Mols in der realen Welt 133

Chemische Reaktionen und das Mol 135

Wie viel man für wie viel braucht: Reaktionsstöchiometrie 138

Kapitel 10 Sauer und bitter: Säuren und Basen141

Eigenschaften von Säuren und Basen, makroskopisch betrachtet 142

Wie sehen Säuren und Basen aus? Ein Blick durchs Mikroskop 143

Die Theorie von Arrhenius: Ohne Wasser geht gar nichts 143

Die Brönsted-Lowry-Säure-Base-Theorie: Geben und Nehmen 144

Ätzend oder trinkbar: starke und schwache Säuren und Basen 145

Starke Säuren 145

Starke Basen 147

Schwache Säuren 147

Schwache Basen 149

Her mit dem Proton: Brönsted-Lowry-Säure-Base Reaktionen 149

Entscheide dich: amphoteres Wasser 150

Ein altes Abführmittel und Rotkohl: Säure-Base-Indikatoren 151

Phenolphthalein: alles geregelt 152

Wie sauer ist mein Kaffee? Die pH-Skala 153

Puffer: die pH-Controllettis 156

Kapitel 11 Ballons, Reifen und Pressluftflaschen: die wunderbare Welt der Gase 159

Auch Gase halten sich an Gesetze: Gasgesetze 159

Boyles Gesetz 160

Charles Gesetz 162

Gay-Lussacs Gesetz 164

Das kombinierte Gasgesetz 165

Avogadros Gesetz 166

Die Gleichung des »idealen Gasgesetzes« 168

Kapitel 12 Kohlenstoff: organische Chemie171

Kohlenwasserstoffe: vom Einfachen zum Komplexen 172

Vom Gasgrill zum Tiger im Tank: Alkane 172

Ungesättigte Kohlenwasserstoffe: Alkene 178

Alkine braucht die Welt 179

Aromatische Verbindungen: Benzol und andere »anrüchige«Verbindungen 179

Funktionelle Gruppen 180

Alkohole (einreiben und einverleiben): R-OH 181

Carbonsäuren (kleine Stinker): R-COOH 182

Ester (noch mehr Gerüche, aber diesmal Wohlgerüche): R-COOR 183

Aldehyde und Ketone 183

Amine und Amide: organische Basen 184

Teil IV: Chemie im Alltag: Nutzen und Probleme 185

Kapitel 13 Erdöl: Chemikalien für Verbrennung und Gestaltung187

Sei nicht so roh, raffiniert kommt man weiter 187

Trennung ohne Schmerz: fraktionierte Destillation 188

Aufbruchstimmung: katalytisches Cracken 190

Schieb mir mal was rüber: katalytisches Reformieren 191

Wie gut ist Ihr Benzin? Oktanzahlen 191

Kapitel 14 Polymere: Gleich und Gleich gesellt sich gern195

Natürliche Monomere und Polymere 195

Wie man synthetische Monomere und Polymere klassifiziert 197

Und wenns mal heiß wird? 197

Was mache ich denn damit? 197

Wie wirds gemacht? 198

Kapitel 15 Hust! Hust! Keuch! Keuch! Luftverschmutzung207

Zivilisation und Atmosphäre (oder: Wo der ganze Schlamassel anfängt) 207

Atmen oder nicht atmen: unsere Atmosphäre 208

Die Troposphäre: Hier bin ich Mensch, hier atme ich ein 208

Die Stratosphäre: Schutzschild Ozonschicht 209

Hände weg von meinem Ozon: Haarspray, FCKWs und das Ozonloch 210

Wie schädigen FCKWs die Ozonschicht? 211

Werden FCKWs immer noch produziert? 211

Ist Ihnen auch so heiß? Der Treibhauseffekt 212

Braune Luft? Fotochemischer Smog 213

London-Smog 214

Fotochemischer Smog 214

»Ich zerrfliiiiiiiiiiiiiieße!« Saurer Regen 216

Aufladen und raus damit: elektrostatische Filter 219

Spülwasser: nasse Entschwefelung 220

Teil V: Der Top-Ten-Teil 221

Kapitel 16 Zehn zufällige Entdeckungen in der Chemie223

Archimedes: alles mit Muße 223

Die Vulkanisierung von Gummi 224

Rechts und links drehende Moleküle 224

William Perkin und die Farbe Lila 224

Kekulé: ein schöner Traum 225

Die Entdeckung der Radioaktivität 225

Eine schlüpfrige Sache: Teflon 226

Nicht nur für Sträflinge: Haftnotizen 226

Lass wachsen 226

Süßer als Zucker 227

Stichwortverzeichnis 229