Jander/Blasius | Anorganische Chemie I (eBook)

Theoretische Grundlagen und Qualitative Analyse

Eberhard Schweda (Autor)

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2016 | 18., völlig neu bearbeitete Auflage
XVIII, 642 Seiten
Hirzel, S., Verlag
978-3-7776-2567-6 (ISBN)

Infos

Der Klassiker - moderner denn je!

Mit diesem über Jahrzehnte bewährten Lehrbuch der Anorganischen Chemie haben bereits Hunderttausende von Studenten ihre Chemieprüfungen und Praktika erfolgreich gemeistert. Inhalte und Didaktik haben sich über Generationen bewährt, werden aber mit jeder Auflage weiterentwickelt und aktualisiert und um die modernsten Methoden ergänzt.

Band I und Band II zusammen sind vier Bücher in einem und ideal geeignet, den gesamten Bachelor-Studiengang im Fach Anorganische Chemie zu begleiten.

Band I, der 'Rote Jander', behandelt sämtliche theoretischen Inhalte der Allgemeinen und Anorganischen Chemie. Im zweiten Teil finden sich die Eigenschaften der Elemente, wichtige Reaktionen und die Einzelnachweise der Metalle und Nichtmetalle:

Theoretische Grundlagen Chemische Grundgesetze / Aufbau der Atome und Periodensystem / Chemische Bindung / Chemie der wässrigen Lösungen und Ionenlehre / Chemisches Gleichgewicht und Massenwirkungsgesetz / Säuren und Basen / Löslichkeitsprodukt und Löslichkeit / Oxidation/Reduktion und Elektrochemie / Stöchiometrie und Wertigkeitsbegriff / Komplexchemie und Chelatliganden / Kolloide und Grenzflächen / Nomenklatur

Qualitative Analyse Geräte und Arbeitstechniken / Papierchromatographie / Metalle, Nichtmetalle und ihre Verbindungen / Elementsteckbriefe und Einzelnachweise

Systematischer Gang der Analyse & Trennungsgänge Vorproben / Lösen und Aufschließen / Nachweis der Kationen und Anionen / Allgemeine Kationen- und Anionentrennungsgänge

Neu in dieser Auflage: Übungsaufgaben mit Lösungen sowie detaillierte Fotos von Nachweisreaktionen und Kristallbilder zum Überprüfen und Vergleichen im Labor

Kapitel zu Sicherheit und Entsorgung sowie ein umfangreicher Anhang mit vielen Tabellen runden das Buch ab.

Jedem Buch liegt ein innovativer 'Taschenfalter' bei. Das handlich gefaltete Poster für die Kitteltasche enthält ein Übersichtsschema des Trennungsgangs, ein Periodensystem mit wichtigen Daten zu allen chemischen Elementen und eine Formelsammlung.

Eberhard Schweda (geb. 1950) studierte Chemie an der Universität Tübingen und promovierte 1981 im Fach Anorganische Chemie. Danach folgten Auslandsaufenthalte an der University of Sussex (1982) und der Arizona State University (1985-1987). Er hat sich 1992 in Tübingen habilitiert und wurde 1996 zum Professor ernannt, seit 2015 befindet er sich im Ruhestand. Sein Arbeitsgebiet ist die Anorganische Festkörperchemie. Das Interesse an der Tübinger Chemie bezieht sich aber auch auf die geschichtliche Entwicklung ihrer Institute und Gebäude.

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Inhalt

Vorwort 9
Zur Geschichte des „Jander/Blasius“ 11
Abkürzungsverzeichnis 13
Inhaltsverzeichnis 14
A Theoretische Grundlagen 23
1 Einführung in die Allgemeine Chemie 25
1.1 Chemische Grundgesetze – Historischer Rückblick 25
1.2 Aufbau der Atome 27
1.2.1 Atommodell nach Rutherford 27
1.2.2 Bohr'sches Modell des Wasserstoffatoms 28
1.2.3 Bahnradien und Größe des H-Atoms 29
1.2.4 Termenergie 30
1.2.5 Orbitalmodell 31
1.2.6 Aufbau von Mehrelektronensystemen 33
1.3 Periodensystem der Elemente (PSE) 35
1.3.1 Allgemeine Zusammenhänge 35
1.3.2 Periodizität der Eigenschaften 36
1.4 Chemische Bindung 39
1.4.1 Ionenbindung 39
1.4.2 Atombindung oder kovalente Bindung 44
1.4.3 Metallbindung 56
1.4.4 Übergänge zwischen den Bindungstypen 57
1.4.5 Van-der-Waals-Bindungen 59
2 Chemie der wässerigen Lösungen und Ionenlehre 63
2.1 Struktur von Wasser 63
2.2 Wasser als Lösemittel: Elektrolytische Dissoziation 64
2.3 Elektrolytlösungen – Ionenreaktionen 65
2.4 Konzentration von Lösungen 66
2.4.1 Gefrierpunktserniedrigung und Siedepunktserhöhung 66
2.5 Löslichkeit und Kristallwachstum 67
2.5.1 Teilchengröße und übersättigte Lösungen 67
2.5.2 Keimbildung und Kristallwachstum 69
2.5.3 Kristallsysteme 71
2.6 Löslichkeit und chemische Bindung 72
2.6.1 Löslichkeit aufgrund der Hydratisierung 72
2.6.2 Einfluss der Polarisierung der Elektronenhülle auf die Löslichkeit 73
3 Chemisches Gleichgewicht – Massenwirkungsgesetz 75
3.1 Massenwirkungsgesetz 75
3.1.1 Veränderung der Gleichgewichtslage: Das Prinzip von Le Chatelier 77
3.1.2 Heterogene Gleichgewichte 78
3.2 Massenwirkungsgesetz und Ionenlehre 80
3.2.1 Schwache Elektrolyte: Dissoziationskonstante und Dissoziationsgrad 80
3.2.2 Starke Elektrolyte: Aktivitäten und Ionenstärke 81
3.2.3 Nernst'sches Verteilungsgesetz 84
4 Säuren und Basen 87
4.1 Definition nach Brønsted 87
4.2 Definition nach Lewis 88
4.2.1 HSAB-Konzept nach Pearson 89
4.3 Schwache Säuren und Basen: Säurekonstante, Basenkonstante 89
4.3.1 Einwertige Säuren und Basen 89
4.3.2 Mehrwertige Säuren 90
4.4 Wasserstoffionenkonzentration und pH-Wert 90
4.4.1 Dissoziation von Wasser 90
4.4.2 Ionenprodukt von Wasser 91
4.4.3 Definition des pH-Werts 91
4.5 pK-Werte von Säuren und Basen 92
4.5.1 Starke Säuren und starke Basen 92
4.5.2 Schwache Säuren und schwache Basen 93
4.5.3 pH-Indikatoren 94
4.6 Hydrolyse 96
4.6.1 Verdünnung und Temperaturänderung 97
4.6.2 Änderung der Konzentration der Reaktionsprodukte 97
4.7 Pufferlösungen 99
4.8 Ausgewählte Säuren und Basen 101
4.8.1 Eigenschaften höher geladener Kationen in wässeriger Lösung 101
4.8.2 Hydroxide und Sauerstoffsäuren der Elemente 101
4.8.3 Säure- und Basenstärke in Abhängigkeit von der Stellung im PSE 102
4.8.4 Säure- und Basenstärke in Abhängigkeit von der Oxidationsstufe 103
4.8.5 Säuretypen und Nomenklatur 103
4.8.6 Element-Wasserstoff-Verbindungen 104
5 Löslichkeitsprodukt und Löslichkeit schwer löslicher Elektrolyte 107
5.1 Löslichkeitsprodukt 107
5.2 Molare Löslichkeit 108
5.3 Fällung schwer löslicher Elektrolyte 110
5.3.1 Fällungen ohne pH-Änderung 110
5.3.2 Fällungen mit pH-Änderung 111
5.4 Löslichkeit in Abhängigkeit von Fremdionen 117
5.4.1 Bildung von Komplexionen 117
5.4.2 Erniedrigung der Aktivitätskoeffizienten 118
5.5 Auflösung schwer löslicher Elektrolyte 118
6 Elektrochemie 121
6.1 Oxidation und Reduktion 121
6.1.1 Oxidationsstufe 121
6.1.2 Redox-Gleichungen 122
6.2 Redoxpotenziale und Spannungsreihe 124
6.2.1 Standardpotenziale und die Spannungsreihe 125
6.3 Elektrochemische Abscheidung 129
6.3.1 Faraday'sche Gesetze 129
6.3.2 Einfluss der Redoxpotenziale 129
7 Stöchiometrie und Wertigkeitsbegriff 131
7.1 Stöchiometrisches Rechnen 131
7.1.1 Chemische Reaktionsgleichungen 131
7.1.2 Bestimmung von chemischen Bruttoformeln 132
7.2 Wertigkeitsbegriff 134
7.3 Beständigkeit der Oxidationsstufen 135
7.3.1 Maximal mögliche Oxidationsstufen 135
7.3.2 Minimal mögliche Oxidationsstufen 136
7.3.3 Oxidationsstufe und Magnetismus 136
8 Komplexchemie 141
8.1 Eigenschaften von Komplexen 141
8.2 Aufbau der Komplexe 143
8.2.1 Zentralatome und Liganden 143
8.2.2 Isomerie bei Komplexverbindungen 147
8.3 Bildung und Stabilität von Komplexen 148
8.3.1 Komplexbildungskonstante 148
8.3.2 Löslichkeitsprodukt und Komplexbildungskonstante 149
8.3.3 Komplexstabilität 152
8.4 Chemische Bindung in Komplexen 152
8.4.1 Modell der elektrostatischen Bindung 154
8.4.2 Modell der koordinativen Bindung 154
8.4.3 Ligandenfeld-Theorie der Komplexe 156
9 Chemie der Chelatliganden 163
9.1 Komplexliganden 164
9.2 Farblacke 170
9.3 Analytisch wichtige Reaktionen mit organischen Verbindungen 172
10 Kolloidchemie und Chemie an Grenzflächen 177
10.1 Größe und Oberfläche von Partikeln 177
10.2 Nanostrukturen 178
10.2.1 Einfluss der Partikelgröße auf Materialeigenschaften 179
10.2.2 Kohlenstoff-Nanostrukturen 180
10.3 Bildung und Herstellung von Kolloidlösungen 182
10.4 Koagulation und Peptisation 183
10.4.1 Koagulation geladener Teilchen 183
10.4.2 Koagulation ungeladener Teilchen 184
10.4.3 Schutzkolloide und Kern-Schale-Partikel 184
10.5 Alterung von Niederschlägen 185
10.6 Verunreinigung der Niederschläge durch Mitfällung 186
10.6.1 Adsorption 186
10.6.2 Okklusion, Mischkristalle und feste Lösungen 187
10.6.3 Definierte chemische Verbindungen 187
10.6.4 Praktische Folgerungen 188
11 Zur Nomenklatur anorganischer Verbindungen 191
B Qualitative Analyse 197
12 Arbeitstechniken und Methoden in der Analytischen Chemie und in der Qualitativen Analyse 199
12.1 Allgemeine Arbeitsregeln im Labor 199
12.2 Mikroskopieren und Tüpfelreaktion 201
12.2.1 Geräte 201
12.2.2 Mikroskopieren 210
12.2.3 Tüpfelreaktionen 211
12.3 Papierchromatographie 212
12.3.1 Arbeitstechnik und Geräte 212
12.3.2 Grundlagen der papierchromatographischen Trennung 216
12.3.3 Grenzkonzentration und Erfassungsgrenze 218
13 Nichtmetalle und ihre Verbindungen 219
13.1 Wasserstoff 219
13.2 Elemente der 7. Hauptgruppe 222
13.2.1 Fluor 222
13.2.2 Chlor 228
13.2.3 Brom 242
13.2.4 Iod 246
13.3 Elemente der 6. Hauptgruppe 253
13.3.1 Sauerstoff 253
13.3.2 Schwefel 258
13.3.3 Selen 280
13.3.4 Tellur 283
13.4 Elemente der 5. Hauptgruppe 285
13.4.1 Stickstoff 286
13.4.2 Phosphor 297
13.5 Elemente der 4. Hauptgruppe 308
13.5.1 Kohlenstoff 308
13.5.2 Silicium 331
13.6 Elemente der 3. Hauptgruppe 335
13.6.1 Bor 336
14 Metalle und ihre Verbindungen 341
14.1 Salzsäure-Gruppe 342
14.1.1 Silber 342
14.2 Reduktionsgruppe 347
14.2.1 Gold 347
14.2.2 Platin 349
14.2.3 Palladium 352
14.3 Schwefelwasserstoff-Gruppe 354
14.3.1 Quecksilber 355
14.3.2 Blei 362
14.3.3 Bismut 366
14.3.4 Kupfer 371
14.3.5 Cadmium 378
14.3.6 Thallium 381
14.3.7 Arsen 386
14.3.8 Antimon 392
14.3.9 Zinn 397
14.3.10 Germanium 402
14.4 Ammoniumsulfid-Urotropin-Gruppe 405
14.4.1 Nickel 405
14.4.2 Cobalt 408
14.4.3 Mangan 413
14.4.4 Zink 419
14.4.5 Eisen 423
14.4.6 Aluminium 432
14.4.7 Beryllium 439
14.4.8 Chrom 441
14.4.9 Gallium und Indium 449
14.4.10 Lanthan und Cer 456
14.4.11 Thorium 459
14.4.12 Uran 462
14.4.13 Titan 465
14.4.14 Zirconium 468
14.4.15 Vanadium 471
14.4.16 Niob und Tantal 474
14.4.17 Molybdän 478
14.4.18 Wolfram 482
14.5 Ammoniumcarbonat-Gruppe (2. Hauptgruppe des PSE) 484
14.5.1 Calcium 485
14.5.2 Strontium 489
14.5.3 Barium 492
14.6 Lösliche Gruppe (1. Hauptgruppe des PSE) 496
14.6.1 Natrium 496
14.6.2 Kalium 499
14.6.3 Ammonium und Ammoniak 506
14.6.4 Rubidium und Caesium 510
14.6.5 Lithium 513
14.6.6 Magnesium 515
15 Vorproben, Lösen und Aufschließen 521
15.1 Vorproben 521
15.1.1 Spektralanalyse bzw. Flammenfärbung 522
15.1.2 Lötrohrreaktion 524
15.1.3 Phosphorsalz- und Boraxperle 525
15.1.4 Glühröhrchen-Vorprobe 527
15.1.5 Schwefelsäure-Vorprobe 528
15.2 Lösen und Aufschließen 529
15.3 Weitere Aufschlussverfahren 531
15.3.1 Soda-Pottasche-Aufschluss 533
15.3.2 Saurer Aufschluss 534
15.3.3 Oxidationsschmelze 534
15.3.4 Freiberger Aufschluss 535
16 Kationennachweise – Systematik und Trennungsgänge 537
16.1 Säureschwerlösliche und Salzsäure-Gruppe 537
16.1.1 Säureschwerlösliche Gruppe 538
16.1.2 Salzsäure-Gruppe 538
16.2 Reduktionsgruppe 540
16.3 Schwefelwasserstoff-Gruppe 543
16.3.1 Trennungsgang I: Standardtrennungsgang für die Schwefelwasserstoff-Gruppe 544
16.3.2 Trennungsgang II: Erweiterter Trennungsgang für die Schwefelwasserstoff-Gruppe unter Berücksichtigung von "34013D5 , "34013D5 , "34013D5 , "34013D5 und "34013D5 550
16.3.3 Durchführung der H2S -Trennung im HM-Maßstab 551
16.4 Ammoniumsulfid-Urotropin-Gruppe 560
16.4.1 Trennungsgang I: Fällung mit Ammoniumsulfid 562
16.4.2 Trennungsgang II: Fällung mit Urotropin (bei Abwesenheit der selteneren Elemente) 567
16.4.3 Trennung und Nachweis der Urotropin-Gruppe (in Gegenwart der selteneren Elemente) 571
16.4.4 Ammoniumsulfid-Gruppe: Ni(II), Mn(II), Co(II), Zn(II) und Fe(II) 578
16.5 Ammoniumcarbonat-Gruppe 582
16.5.1 Trennungsgang I: Trennung und Nachweis der Ammoniumcarbonat-Gruppe 582
16.5.2 Trennungsgang II: Praktische Durchführung im HM-Maßstab 585
16.6 Lösliche Gruppe 586
16.6.1 Trennung und Nachweis von Na+, K+, NH4+, Li+, Mg2+, Rb+, Cs+ 586
17 Anionennachweise – Systematik und Trennungsgänge 589
17.1 Nachweis der am häufigsten vorkommenden Anionen 589
17.2 Nachweis aller Anionen 590
17.3 Trennungsgang der Anionen 592
Anhang 607
18 Gefährliche Stoffe 609
18.1 Umgang mit gefährlichen Stoffen 609
18.1.1 Einstufung von Chemikalien 610
18.1.2 Kennzeichnung und Verpackung 610
18.2 Technische Regeln für Gefahrstoffe 614
18.2.1 Arbeitsplatzgrenzwerte TRGS 900 614
18.2.2 Betriebsanweisung und Information der Beschäftigten TRGS 555 614
18.3 Entsorgung von Laborabfällen 615
18.3.1 Hinweise auf besondere Entsorgungsmaßnahmen 615
19 Tabellen 619
Antworten zu den Übungsfragen 631
Verzeichnis der Zeichen und Symbole 639
Literaturverzeichnis 641
Bildnachweis 643
Sachregister 644
Personenverzeichnis 659
Der Autor 661
Spektraltafel 663

Produkt-Details

• Erscheint lt. Verlag: 24.8.2016
• Zusatzinfo: 289 farb. Abb., 70 farb. Tab., 90 Formeln
• Sprache: deutsch
• Themenwelt: Naturwissenschaften ► Chemie ► Anorganische Chemie
• Themenwelt: Technik
• Schlagworte: Anorganische Chemie I • Chemie • Jander/Blasius • Qualitative Analyse • Theoretische Grundlagen
• ISBN-10: 3-7776-2567-1 / 3777625671
• ISBN-13: 978-3-7776-2567-6 / 9783777625676