Übungsbuch Chemie für Dummies : Übung macht den Meister

ISBN-13: 9783527713066 / Niemiecki / Miękka / 2016 / 408 str.

Peter J. Mikulecky; Katherine Brutlag; Michelle Rose Gilman

Spis treści

Über die Autoren 7

Einleitung 19

Über dieses Buch 19

Konventionen in diesem Buch 20

Törichte Annahmen über den Leser 20

Wie dieses Buch aufgebaut ist 20

Teil I: Mit Zahlen, Atomen und Elementen anbandeln 20

Teil II: Verbindungen aufbauen und erneuern 21

Teil III: Veränderungen auf energetischer Ebene betrachten 21

Teil IV: Ladung wechsle dich 21

Teil V: Jetzt wird′s organisch 21

Teil VI: Der Top–Ten–Teil 22

Symbole in diesem Buch 22

Wie es ab hier weitergeht 23

Teil I Mit Zahlen, Atomen und Elementen anbandeln 25

Kapitel 1 Wissenschaftlich mit Zahlen umgehen 27

Exponentielle und wissenschaftliche Schreibweise zur Interpretation chemischer Messungen anwenden 27

Multiplizieren und Dividieren in der wissenschaftlichen Schreibweise 29

Addieren und Subtrahieren mithilfe der exponentiellen Schreibweise 31

Zwischen Genauigkeit und Präzision unterscheiden 32

Präzision mit signifikanten Stellen ausdrücken 34

Mit signifikanten Stellen rechnen 36

Lösungen zu den Aufgaben rund ums Thema Wissenschaftlich rechnen 38

Kapitel 2 Einheiten benutzen und umrechnen 43

Machen Sie sich mit Grundeinheiten und den Vorsilben des metrischen Systems vertraut 43

Abgeleitete Einheiten aus Grundeinheiten bilden 45

Der mit den Einheiten tanzt: Der Dreisatz 46

Lassen Sie sich von den Einheiten leiten 50

Lösungen zu den Aufgaben rund ums Thema Einheiten 52

Kapitel 3 Materie in Atome und Aggregatzustände einteilen 55

Atome aus subatomaren Teilchen zusammensetzen 55

J. J. Thomson: Nichts als Rosinen im Kopf 57

Ernest Rutherford: Der Goldschütze 57

Niels Bohr: Der nach den Sternen greift 58

Chemische Symbole entziffern: Ordnungs– und Massenzahlen 59

Isotope mithilfe von Massenzahlen erklären 62

Sich zwischen den Aggregatzuständen von Feststoffen, Flüssigkeiten und Gasen bewegen 65

Lösungen zu den Aufgaben rund ums Thema Atome und Aggregatzustände 68

Kapitel 4 Das Periodensystem der Elemente durchstreifen 71

Perioden und Gruppen im Periodensystem ausfindig machen 71

Chemische Eigenschaften anhand von Perioden und Gruppen des Periodensystems ableiten 75

Wie Valenzelektronen durch die Bildung von Ionen zu Stabilität verhelfen 77

Elektronen auf ihre Plätze verweisen: Elektronenkonfigurationen 78

Die Energiemenge (oder das Licht) messen, die ein angeregtes Elektron emittiert 82

Lösungen zu den Aufgaben rund um das Periodensystem der Elemente 83

Teil II Verindungen aufbauen und erneuern 87

Kapitel 5 Bindungen eingehen 89

Ladungspaarung bei Ionenbindungen 90

Elektronen durch kovalente Bindungen teilen 92

Molekülorbitale besetzen und überlappen 97

Tauziehen mit Elektronen: Polarität 100

Moleküle formen: VSEPR–Theorie und Hybridisierung 103

Lösungen zu den Aufgaben rund ums Thema Bindungen 107

Kapitel 6 Verbindungen benennen 113

Viele Wege führen nach Rom: Ionische Verbindungen benennen 113

Wenn nur diese verflixten mehratomigen Ionen nicht wären! 116

Molekularen Verbindungen Spitznamen verpassen 118

Licht am Ende des Tunnels: Ein vereinfachtes Schema zur Benennung von Verbindungen 120

Lösungen zu den Aufgaben rund ums Thema Verbindungen benennen 124

Kapitel 7 Das mächtige Mol beherrschen 129

Teilchen zählen: Das Mol 129

Masse und Volumen auf Mol beziehen 131

Ehre, wem Ehre gebührt: Prozentuale Zusammensetzung 135

Von der prozentualen Zusammensetzung zu empirischen Formeln 137

Von empirischen Formeln zu Summenformeln 139

Lösungen zu den Aufgaben rund ums Mol 140

Kapitel 8 Chemische Gleichungen in den Griff bekommen 147

Chemie in Gleichungen und Symbolen 147

Gleiches mit Gleichem vergelten: Chemische Reaktionen ausgleichen 149

Reaktionen erkennen und Produkte vorhersagen 152

Synthese 153

Zersetzung 153

Einfache Substitution 153

Metathese 155

Verbrennung 155

Gaffen verboten: Netto–Ionengleichungen 157

Lösungen zu den Aufgaben rund ums Thema chemische Gleichungen 159

Kapitel 9 So funktioniert Stöchiometrie 163

Mol/Mol–Umrechnungsfaktoren in ausbilanzierten Gleichungen nutzen 163

Das Mol am Schopf packen: Teilchen, Volumina und Massen umrechnen 166

Den Reaktanten Grenzen setzen 169

Die Küken nach dem Schlüpfen zählen: Prozentuale Ausbeute berechnen 173

Lösungen zu den stöchiometrischen Aufgaben 174

Teil III Veränderungen auf energetischer Ebene betrachten 185

Kapitel 10 Aggregatzustände in Verbindung mit Energie sehen 187

Materiezustände mit der kinetischen Theorie erklären 187

Den nächsten Zug machen: Phasenübergänge und Phasendiagramme 189

Unterschiede zwischen festen Aggregatzuständen wahrnehmen 192

Lösungen zu den Aufgaben rund ums Thema Phasenänderungen 194

Kapitel 11 Gasgesetzen gehorchen 197

Den Nebel lichten: Verdunstung und Dampfdruck 198

Mit Druck und Volumen spielen: Das Boyle sche Gesetz 200

Mit Volumen und Temperatur herumspielen: Gesetz von Charles und absoluter Nullpunkt 201

Und jetzt alle zusammen: Das kombinierte und das ideale Gasgesetz 203

Daltons Gesetz der Partialdrücke ins Spiel bringen 205

Ausbreiten und Verteilen mit Grahams Gesetz 206

Lösungen zu den Aufgaben rund um Gasgesetze 208

Kapitel 12 Sich in Lösung begeben 211

Verschiedene Kräfte bei der Löslichkeit wirken sehen 211

Löslichkeit mithilfe der Temperatur verändern 214

Sich auf Molarität und Prozentangaben konzentrieren 216

Konzentrationen durch die Herstellung von Verdünnungen ändern 219

Lösungen zu den Aufgaben rund ums Thema Lösungen 221

Kapitel 13 Mal heiß, mal kalt: Kolligative Eigenschaften 225

Teilchen portionieren: Molalität und Stoffmengenanteile 225

Vorsicht Verbrennungsgefahr: Siedepunkte erhöhen und berechnen 228

Wie tief können Sie gehen? Gefrierpunkte berechnen und erniedrigen 230

Molekülmassen anhand von Siede– und Gefrierpunkten bestimmen 232

Lösungen zu den Aufgaben rund ums Thema kolligative Eigenschaften 234

Kapitel 14 Geschwindigkeit und Gleichgewicht erforschen 239

Reaktionsgeschwindigkeiten messen 239

Geschwindigkeitsbeeinflussende Faktoren entdecken 244

Gleichgewichte messen 246

Die Gleichgewichtskonstante 247

Freie Enthalpie 248

Störfaktoren des Gleichgewichts kennen lernen 250

Lösungen zu den Aufgaben rund ums Thema Geschwindigkeit und Gleichgewicht 253

Kapitel 15 Aufwärmtraining für die Thermodynamik 257

Die Grundlagen der Thermodynamik 257

Wärme aufnehmen: Wärmekapazität und Kalorimetrie 260

Wärme absorbieren und abgeben: Endotherme und exotherme Reaktionen 262

Wärme mit dem Hess schen Gesetz addieren 264

Lösungen zu den Aufgaben rund ums Thema Thermodynamik 267

Teil IV Ladung, wechsle dich! 271

Kapitel 16 Der Lackmustest für Säuren und Basen 273

Drei komplementäre Methoden zur Definierung von Säuren und Basen 273

Methode 1: Arrhenius hält sich an die Grundlagen 273

Methode 2: Brønsted–Lowry kümmern sich um Basen ohne Hydroxidionen 274

Methode 3: Lewis verlässt sich auf Elektronenpaare 276

Azidität und Basizität messen: pH, pOH und KW 278

Stärke durch Dissoziation bestimmen: KS und KB 280

Lösungen zu den Aufgaben rund ums Thema Säuren und Basen 283

Kapitel 17 Neutralität mit Äquivalenten, Titration und Puffern erreichen 287

Äquivalente und Normalität untersuchen 288

Molarität mithilfe von Titration bestimmen 290

Den pH–Wert mit Puffern einstellen 293

Salzlöslichkeit messen: KL 296

Lösungen zu den Aufgaben rund ums Thema neutralisierende Äquivalente 297

Kapitel 18 Elektronen in Redoxreaktionen nachweisen 301

Elektronen anhand von Oxidationszahlen verfolgen 301

Redoxreaktionen unter sauren Bedingungen ausbilanzieren 304

Redoxreaktionen unter alkalischen Bedingungen ausgleichen 306

Lösungen zu den Aufgaben rund ums Thema Elektronen in Redoxreaktionen 309

Kapitel 19 In der Elektrochemie auf Draht sein 315

Anoden und Kathoden unterscheiden 315

Elektromotorische Kräfte und Standardreduktionspotenziale berechnen 319

Strömungen in der Chemie: Elektrolysezellen 323

Lösungen zu den Aufgaben rund ums Thema Elektrochemie 325

Kapitel 20 Chemie mit Atomkernen 329

Kerne können auf mehrere Arten zerfallen 329

Alphazerfall 329

Betazerfall 330

Gammazerfall 330

Zerfallsgeschwindigkeiten messen: Halbwertszeiten 332

Kerne verschmelzen und aufbrechen: Fusion und Spaltung 333

Lösungen zu den Aufgaben rund ums Thema Kernchemie 335

Teil V Jetzt wird s organisch 337

Kapitel 21 Ketten aus Kohlenstoff 339

In einer Reihe: Kohlenstoffe zu kettenförmigen Alkanen verbinden 339

Die Fühler ausstrecken: Verzweigte Alkane durch Substitution bilden 343

Unersättlich: Alkene und Alkine 346

Einmal im Kreis: Ringförmige Kohlenstoffketten 349

Zyklische aliphatische Kohlenwasserstoffe einkreisen 350

An aromatischen Kohlenwasserstoffen schnüffeln 350

Lösungen zu den Aufgaben rund ums Thema Kohlenstoffketten 352

Kapitel 22 Isomere in Stereo sehen 357

Platzanweisen mit geometrischen Isomeren 358

Alkene: Scharf auf cis–trans–Konfigurationen 358

Nichtoffenkettige Alkane: Eine Ringbindung herstellen 359

Alkine: Kein Platz für Stereoisomere 360

Spieglein, Spieglein an der Wand: Enantiomere und Diastereomere 361

Chiralität begreifen 361

Enantiomere und Diastereomere in Fischer–Projektionen darstellen 362

Lösungen zu den Aufgaben rund ums Thema Stereoisomere 367

Kapitel 23 Durch die bunte Welt der funktionellen Gruppen schlendern 371

Die Bühne der chemischen Akteure betreten 371

Alkohole: Beherbergen eine Hydroxylgruppe 373

Ether: Von Sauerstoff eingenommen 373

Carbonsäuren: –COOH bildet das Schlusslicht 374

Carbonsäureester: Bevorzugen zwei Kohlenstoffketten 374

Aldehyde: Klammern sich an ein Sauerstoffatom 375

Ketone: Einsame Sauerstoffatome pirschen sich in die Mitte 376

Halogenkohlenwasserstoffe: Hallo, Halogen! 376

Amine: Mit Stickstoff auf Du und Du 377

Reaktion durch Substitution und Addition 379

Wie die Chemie in der Biologie funktioniert 380

Kohlenhydrate: Kohlenstoff trifft Wasser 381

Proteine: Bestehen aus Aminosäuren 382

Nucleinsäuren: Das Rückgrat des Lebens 383

Lösungen zu den Aufgaben rund ums Thema Funktionelle Gruppen 386

Teil VI Der Top–Ten–Teil 389

Kapitel 24 Zehn Formeln, die Sie sich ins Gehirn brennen lassen sollten 391

Das kombinierte Gasgesetz 391

Daltons Gesetz der Partialdrücke 392

Die Verdünnungsgleichung 392

Geschwindigkeitsgesetze 392

Die Gleichgewichtskonstante 393

Änderung der Freien Enthalpie 393

Kalorimetrie bei konstantem Druck 394

Das Hess sche Gesetz 394

pH, pOH und KW 395

KS und KB 395

Kapitel 25 Zehn nervige Ausnahmen von den chemischen Regeln 397

Wasserstoff ist kein Alkalimetall 397

Die Oktettregel trifft nicht immer zu 397

Einige Elektronenkonfigurationen ignorieren die Orbitalregeln 398

Vom ständigen Geben und Nehmen von Elektronen

in koordinativen kovalenten Bindungen 399

Alle Hybridorbitale entstehen auf die gleiche Art und Weise 400

Seien Sie vorsichtig bei der Benennung von Verbindungen mit Übergangsmetallen 400

Sie dürfen mehratomige Ionen nicht vergessen 401

Wasser ist dichter als Eis 402

Es gibt keine idealen Gase 402

Bekannte Namen für organische Verbindungen erinnern an alte Zeiten 403

Stichwortverzeichnis 405

O autorze

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.