Einführung 21

Über dieses Buch 21

Wie man dieses Buch benutzt 22

Voraussetzungen 22

Wie ist dieses Buch aufgebaut? 23

Teil I: Grundlegende Konzepte der Chemie 23

Teil II: Drum prüfe, wie sich Atome verbinden 23

Teil III: Das Mol: Der beste Freund des Chemikers 24

Teil IV: Chemie im Alltag: Nutzen und Probleme 24

Teil V: Der Top-Ten-Teil 24

Icons, die in diesem Buch verwendet werden 25

Wie geht es von hier aus weiter? 25

Teil I Grundlegende Konzepte Der Chemie 27

Kapitel 1 Was ist Chemie und warum sollte man darüber etwas wissen? 29

Was ist genau Chemie? 29

Zweige der Chemie 30

Makroskopische und mikroskopische Perspektive 31

Reine und angewandte Chemie 32

Was macht nun der Chemiker den lieben langen Tag? 32

Und wo arbeiten Chemiker tatsächlich? 34

Kapitel 2 Materie und Energie 35

Zustände der Materie: Makroskopische und mikroskopische Sicht 36

Feststoffe 36

Flüssigkeiten 36

Gase 37

Eis am Nordpol, Wasser am Äquator: Materie wechselt den Zustand 37

Ich glaube ich schmelze! Das ist alles deine Schuld! 37

Der Siedepunkt 38

Gefrierpunkt: Das Wunder des Eiswürfels 38

Sublimieren Sie das! 39

Reine Substanzen und Mischungen 39

Reine Substanzen 40

Nun kommen die Mischungen hinzu 41

Das Messen von Materie 42

Das SI-System 42

Das sind ja nette Eigenschaften 42

Wie dicht sind Sie? 43

Das Messen der Dichte 43

Energie (Ach, hätte ich doch mehr davon!) 45

Kinetische Energie - immer in Bewegung bleiben 45

Potenzielle Energie - sitzen Sie gut? 45

Das Messen von Energie 46

Temperatur und Temperaturskalen 46

Fühlen Sie die Wärme 47

Kapitel 3 Kleiner als ein Atom? 49

Subatomare Teilchen: So, das ist also ein Atom 49

Der Kern: Mittelpunkt 51

Wo sind denn nun diese Elektronen? 52

Das Bohr'sche Modell - Boah, das ist ja gar nicht langweilig! 53

Quantenmechanisches Modell 54

Elektronenkonfigurationen (Das Bett der Elektronen) 59

Das gefürchtete Energieniveaudiagramm 59

Elektronenkonfigurationen: Leicht und Platz sparend 61

Valenzelektronen: Ein Leben auf dem Grat 62

Isotope und Ionen: Einige meiner Lieblingsthemen 63

Isotope isolieren 63

Ein Blick auf Ionen kann sich lohnen 64

Kapitel 4 Das Periodensystem - Systematik hilft! 67

Wiederholung von Mustern: Periodizität 67

Wie die Elemente im Periodensystem angeordnet sind 68

Metalle, Nichtmetalle und Halbmetalle 70

Gruppen und Perioden 72

Kapitel 5 Kernchemie, ohne dass Ihre Gehirnzellen zerfallen 79

Mit dem Atom fängt alles an 79

Radioaktivität und künstlicher radioaktiver Zerfall 80

Natürlicher radioaktiver Zerfall: Wie die Natur vorgeht 81

Alphastrahlung 82

Betastrahlung 83

Gammastrahlung 83

Positronenstrahlung 84

Elektronenaufnahme 84

Halbwertszeiten und radioaktive Altersbestimmung 84

Sichere Handhabung 86

Radioaktive Altersbestimmung 87

Kernspaltung 87

Kettenreaktionen und die kritische Masse 88

Atombomben - nicht ganz so laut wie der Urknall, aber immerhin 89

Atomkraftwerke 89

Brutreaktoren: Erzeugung von spaltbarem Material 92

Kernfusion: Die Hoffnung für unsere Energiezukunft 93

Was man im Griff haben muss 93

Was wird die Zukunft bringen? 94

Leuchte ich etwa? Die Wirkungen der Strahlung 95

Teil II Drum Prüfe, Wie Sich Atome Verbinden 97

Kapitel 6 Gegensätze ziehen sich an: Ionenbindungen 99

Die Magie der Ionenbindung: Natrium + Chlor = Kochsalz 99

Die Bestandteile des Salzes 100

Die Reaktion 100

Am Ende kommt die Bindung 102

Positive und negative Ionen: Kationen und Anionen 103

Polyatomare Ionen 105

Ionenbindungen 107

Magnesium und Brom zusammenwerfen 107

Das Verwenden der Kreuzregel 108

Das Benennen von Ionenverbindungen 109

Elektrolyte und Nichtelektrolyte 110

Kapitel 7 Kovalente Bindung: Brüderlich teilen 113

Grundlagen der kovalenten Bindung 113

Ein Wasserstoffbeispiel 114

Vergleich der kovalenten Bindung mit anderen Bindungsarten 115

Zum Verständnis der Vielfachbindung 116

Das Benennen binärer kovalenter Verbindungen 117

So viele Formeln, so wenig Zeit 118

Empirische Formeln: Nur die Elemente 119

Summenformeln: Genaue Zahlen 119

Strukturformeln: Neu! Jetzt mit Bindungsmuster! 120

Einige Atome sind einfach anziehender als andere 125

Elektronen anziehen: Elektronegativität 125

Die polar-kovalente Bindung 126

Wasser: Ein wirklich bemerkenswertes Molekül 127

Wie sieht Wasser wirklich aus? Das VSEPR-Modell 130

Kapitel 8 Kochen mal anders: Chemische Reaktionen 135

Was Sie haben und was Sie kriegen: Edukte und Produkte 136

Wie kommt es zu Reaktionen? Die Stoßtheorie 137

Ein exothermes Beispiel 138

Ein endothermes Beispiel 139

Was für eine Reaktion bin ich? 140

Kombinationsreaktionen 140

Zerfallsreaktionen 140

Einfache Verdrängungsreaktionen 141

Doppelte Verdrängungsreaktionen (Metathese-Reaktionen) 142

Verbrennungsreaktionen 144

Redox-Reaktionen 144

Wie man chemische Reaktionen ausgleicht 145

Riechen Sie dieses Ammoniak? 145

Zünden Sie Ihr Feuerzeug 147

Das chemische Gleichgewicht 148

Das Prinzip von Le Chatelier 150

Konzentrationsänderung 150

Temperaturänderung 151

Druckänderung 152

Schnelle und langsame Reaktionen: Chemische Kinetik 153

Art der Ausgangsstoffe 153

Partikelgröße der Ausgangsstoffe 154

Konzentration der Ausgangsstoffe 154

Druck von gasförmigen Ausgangsstoffen 154

Temperatur 155

Katalysatoren 156

Kapitel 9 Elektrochemie: Von der Batterie bis zum Teekessel 161

Da gehen sie hin, die Elektronen: Redox-Reaktionen 162

Wo habe ich denn jetzt die Elektronen gelassen? Oxidation 162

Guck mal, was ich gefunden habe! Reduktion 163

Des einen Verlust, des anderen Gewinn 164

Zahlenspiel: Oxidationszahlen 165

Das Aufstellen (und Ausgleichen!) von Redox-Gleichungen 166

Einmal Strom zum Mitnehmen, bitte! - Elektrochemische Batterien 169

Hübsche Zell', Mister Daniell 170

Es werde Licht: Taschenlampenbatterien 171

Gentlemen, starten Sie Ihre Motoren: Autobatterien 172

Fünf Euro für eine goldene Kette? Elektrogalvanisierung 173

Dies bringt mich zur Weißglut! Verbrennung von Treibstoffen und Nahrung 175

Teil III Das Mol, Der Beste Freund Des Chemikers 177

Kapitel 10 Das Mol: Atome zum Anfassen 179

Zählen durch Wiegen 179

Paar, Dutzend, Stiege, Mol 180

Avogadros Lieblingszahl 181

Die Anwendung des Mols in der realen Welt 181

Chemische Reaktionen und das Mol 183

Wie viel man braucht, wie viel entsteht: Reaktionsstöchiometrie 185

Wo ist es geblieben? Prozentuale Ausbeute 187

Zu viel oder zu wenig: Limitierende Faktoren 187

Kapitel 11 Mischen von Materie: Lösungen 191

Gelöster Stoff, Lösungsmittel und Lösungen 191

Eine Lösungsdiskussion 192

Satte Fakten 192

Konzentration 193

Prozentuale Zusammensetzung 193

Die Nummer 1 heißt Stoffmengenkonzentration 196

Molalität: Eine andere Verwendung für das Mol 198

Teile pro Million: Die Verschmutzungseinheit 199

Kolligative Eigenschaften von Lösungen 200

Dampfdruckerniedrigung 200

Warum verwenden wir im Sommer Frostschutzmittel? Siedepunktserhöhung 201

Wir stellen Eis her: Gefrierpunktserniedrigung 201

So bleiben Blutkörperchen fit: Osmotischer Druck 202

Rauch, Wolken, Schlagsahne und Marshmallows: Kolloide allesamt 205

Kapitel 12 Sauer und bitter: Säuren und Basen 207

Eigenschaften von Säuren und Basen, makroskopisch betrachtet 207

Wie sehen Säuren und Basen denn aus? - Ein Blick durchs Mikroskop 209

Die Theorie von Arrhenius: Ohne Wasser geht gar nichts 209

Die Brønsted-Lowry-Säure-Base-Theorie: Geben und Nehmen 210

Ätzend oder trinkbar: Starke und schwache Säuren und Basen 211

Starke Säuren 211

Starke Basen 212

Schwache Säuren 213

Schwache Basen 215

Her mit dem Proton: Brønsted-Lowry-Säure-Base-Reaktionen 215

Entscheide dich: Amphoteres Wasser 216

Ein altes Abführmittel und Rotkohl: Säure-Base-Indikatoren 217

Das gute alte Lackmus-Papier 217

Phenolphthalein: Alles geregelt 218

Wie sauer ist mein Kaffee? Die pH-Skala 219

Puffer: Die pH-Controllettis 222

Antazida: Ganz einfache Grundlagenchemie 223

Kapitel 13 Ballons, Reifen und Pressluftflaschen: Die wunderbare Welt der Gase 225

Gase unter dem Mikroskop: Die kinetische Gastheorie 226

Druck: Eine Frage der Atmosphäre 228

Ein Messgerät für die Atmosphäre: Das Barometer 228

Ein Messgerät für den Druck eingeschlossener Gase: Das Manometer 230

Auch Gase halten sich an Gesetze - Gasgesetze 230

Das Boyle-Mariotte-Gesetz 231

Charles'sches Gesetz 232

Gay-Lussacs Gesetz 234

Das kombinierte Gasgesetz 235

Das Gesetz von Avogadro 236

Das ideale Gasgesetz 238

Gasgesetze und Stöchiometrie 238

Die Gesetze von Dalton und Graham 239

Daltons Gesetz 239