Chemie (eBook)

Eine Einführung für umwelt-, ingenieur- und agrarwissenschaftliche Studiengänge

Rudolf Huth (Autor)

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2024
479 Seiten
Wiley-VCH (Verlag)
978-3-527-84729-7 (ISBN)

Infos

Dieses neu konzipierte Lehrbuch für Bachelorstudiengänge gibt einen kompakten und leicht verständlichen Überblick über die wichtigsten Grundlagen der Chemie. Es komprimiert die Kenntnisse der jeweiligen Teilgebiete auf die zwingend notwendigen Inhalte, die Absolvierende von umwelt-, ingenieur- und agrarwissenschaftlichen Studiengängen benötigen, um im Berufsleben erfolgreich zu sein.

Fokussiert und anwendungsnah werden die folgenden Themen behandelt:

• Kapitel 1 erklärt allgemeine Konzepte, z.B. die Struktur von Atomkern und Atomhülle, die chemische Bindung, das chemische Gleichgewicht sowie chemische Reaktionstypen.
• In Kapitel 2 Anorganische Chemie werden die für die Umwelt wichtigsten Elemente und deren umweltrelevanten Verbindungen vorgestellt.
• Kapitel 3 gibt einen Überblick über die wichtigsten Stoffgruppen in der Organischen Chemie und führt in die Thematik von Seifen, Waschmitteln und Kunststoffen ein.
• In Kapitel 4 werden die Grundlagen der Physikalischen Chemie, z.B. Gasgesetze, kolligative Eigenschaften, Kinetik, Thermodynamik und Elektrochemie erläutert.
• Das Kapitel 5 Analytische Chemie umfasst Stofftrennungen sowie die qualitative und die quantitative Analytik.
• Kapitel 6 behandelt die Umweltkompartimente sowie die wichtigsten Stoffkreisläufe in den Kompartimenten, anorganische und organische Umweltschadstoffe und enthält eine systematische Auflistung von Prüfverfahren, mit deren Hilfe Umweltschadstoffe in der Praxis analysiert werden können.

Jedes Kapitel schließt mit Verständnisfragen und Lösungen ab. Zusätzlich sind am Ende eines Themenblocks Klausuraufgaben (inkl. Lösungen) zur Prüfungsvorbereitung enthalten.

Das Buch richtet sich in erster Linie an Studierende an Universitäten und Fachhochschulen in Studiengängen mit umweltwissenschaftlichem Schwerpunkt, z.B. Umweltmonitoring, Chemieingenieurwesen, Verfahrenstechnik, Maschinenbau, Lebenswissenschaften, Agrar- und Umwelttechnik, Medizin und Gesundheitswissenschaften.

Rudolf Huth ist emeritierter Professor für Chemie der Hochschule Weihenstephan-Triesdorf. Nach seinem Chemiestudium an der Technischen Hochschule Karlsruhe und der Universität des Saarlandes in Saarbrücken arbeitete er zunächst im Technischen Marketing der Bodenseewerke Perkin Elmer in Überlingen und anschließend in einem Dienstleistungslabor für Umweltanalytik und Altlasten in Nordrhein-Westfalen, bevor er einen Ruf an die Hochschule Weihenstephan-Triesdorf erhielt, wo er 25 Jahre in der Ausbildung von Diplom-, Bachelor- und Master-Studierenden tätig war.

Inhalt

Front Cover 1
Half Title 3
Title Page 5
Copyright Page 6
Danksagung 7
Vorwort 9
Inhaltsverzeichnis 13
Danksagung 7
Vorwort 9
1 Allgemeine Chemie 19
1.1 Historische Entwicklung von Atommodellen 19
1.2 Definitionen und Begriffe 23
1.3 Struktur des Atomkerns 32
1.3.1 Ordnungszahl und Massenzahl 33
1.3.2 Isotope und Nuklide 34
1.3.3 Kernreaktionen und Strahlungsarten 36
1.3.4 Natürliche und künstliche Radionuklide 37
1.3.5 Energiegewinnung durch Kernspaltung und Kernfusion 40
1.4 Struktur der Atomhülle 44
1.4.1 Rutherford’sches Atommodell 45
1.4.2 Quantentheorie von Max Planck 47
1.4.3 Bohr’sches Atommodell 50
1.4.4 Wellenmechanisches Atommodell 53
1.4.5 Periodensystem der Elemente 61
1.4.6 Ionisierungsenergie und Elektronenaffinität 64
1.5 Chemische Bindung 69
1.5.1 Kovalente Bindung 70
1.5.2 Polare Atombindung 72
1.5.2.1 Allgemeines 72
1.5.2.2 Auswirkungen der Wasserstoff-Brückenbindung 75
1.5.3 Ionenbindung 77
1.5.3.1 Allgemeines 77
1.5.3.2 Gitterenergie und Hydratationsenergie 80
1.5.4 Metallbindung 81
1.6 Nomenklatur und Stöchiometrie 84
1.6.1 Benennung chemischer Verbindungen 84
1.6.2 Stöchiometrie 88
1.7 Chemisches Gleichgewicht 90
1.7.1 Massenwirkungsgesetz von Guldberg und Waage 91
1.7.2 Beeinflussung des chemischen Gleichgewichtes 92
1.7.2.1 Änderung der Konzentration 93
1.7.2.2 Änderung des Druckes 94
1.7.2.3 Änderung der Temperatur 94
1.7.3 Technische Umsetzung der Ammoniak-Synthese 95
1.8 Chemische Reaktionstypen 97
1.8.1 Säure/Base-Reaktionen 97
1.8.1.1 Säure/Base-Theorie von Arrhenius 97
1.8.1.2 Säure/Base-Theorie von Brönsted und Lowry 99
1.8.1.3 Säure/Base-Theorie von Lewis 100
1.8.1.4 Quantitative Betrachtung 102
1.8.1.5 pH-Wert-Berechnungen 105
1.8.1.6 Mehrprotonige Säuren 107
1.8.1.7 Pufferlösungen 108
1.8.2 Lösungs- und Fällungsreaktionen 109
1.8.3 Komplexbildungsreaktionen 112
1.8.3.1 Koordinationslehre 114
1.8.3.2 Kristallfeldtheorie 115
1.8.4 Redoxreaktionen 119
1.8.4.1 Oxidationszahlen 120
1.8.4.2 Aufstellen von Redoxreaktionen 122
2 Anorganische Chemie 131
2.1 Kohlenstoff 131
2.1.1 Graphit 131
2.1.2 Diamant 132
2.1.3 Fullerene 133
2.1.4 Verbindungen des Kohlenstoffs 134
2.2 Silicium 137
2.3 Stickstoff 140
2.4 Phosphor 144
2.5 Sauerstoff 146
2.6 Schwefel 149
2.7 Halogene 151
2.8 Edelgase 152
2.9 Wasserstoff 153
2.10 Hauptgruppenmetalle und Halbmetalle in Natur und Technik 156
2.10.1 Alkali- und Erdalkalimetalle 156
2.10.2 Erdmetalle 157
2.10.3 Kohlenstoffgruppe 158
2.10.4 Stickstoffgruppe 158
2.10.5 Sauerstoffgruppe 159
2.11 Nebengruppenmetalle in Natur und Technik 160
2.11.1 Kupfergruppe 160
2.11.2 Zinkgruppe 160
2.11.3 Scandiumgruppe 161
2.11.4 Titangruppe 162
2.11.5 Vanadingruppe 162
2.11.6 Chromgruppe 163
2.11.7 Mangangruppe 163
2.11.8 Eisengruppe 164
2.12 Kritische Rohstoffe 165
3 Organische Chemie 171
3.1 Einleitung 171
3.1.1 Sonderstellung des Kohlenstoffs 172
3.1.2 Summen- und Strukturformel 174
3.1.3 Organische Chemie im täglichen Leben 175
3.2 Kohlenwasserstoffe 176
3.2.1 Alkane 177
3.2.2 Alkene und Alkine 179
3.2.3 Aromaten 181
3.2.4 Erdgas, Erdöl und Kohle 182
3.3 Alkohole, Phenole und Ether 185
3.3.1 Alkohole 185
3.3.1.1 Physikalische Eigenschaften von Alkoholen 186
3.3.1.2 Chemische Eigenschaften von Alkoholen 187
3.3.2 Phenole 189
3.3.3 Ether 190
3.4 Aldehyde und Ketone 192
3.5 Carbonsäuren und ihre Derivate 194
3.6 Amine und Amide 198
3.6.1 Amine 198
3.6.2 Amide 199
3.7 Seifen und Waschmittel 200
3.8 Kunststoffe 204
3.8.1 Allgemeines 204
3.8.2 Polymerisation 205
3.8.3 Polykondensation 206
3.8.4 Polyaddition 207
3.8.5 Einteilung von Kunststoffen nach Verformbarkeit 208
4 Physikalische Chemie 213
4.1 Die empirischen Gasgesetze 213
4.1.1 Das Boyle-Mariott’sche Gesetz 214

Produkt-Details

• Erscheint lt. Verlag: 4.9.2024
• Sprache: deutsch
• Themenwelt: Naturwissenschaften ► Chemie ► Allgemeines / Lexika
• Schlagworte: Bauingenieur- u. Bauwesen • Chemie • Geowissenschaften • Umweltchemie • Umweltforschung • Umwelttechnik • Umweltwissenschaften
• ISBN-10: 3-527-84729-4 / 3527847294
• ISBN-13: 978-3-527-84729-7 / 9783527847297