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Über dieses Buch

Acetylierung? TCDD? Nachwachsende Rohstoffe? Dieses Lehr- und Übungsbuch führt in der 8. Auflage durch die Grundlagen der Chemie und ihre technischen Anwendungen in kompakter und prägnanter Form. Es kann auch als Nachschlagewerk – besonders im Schul- und Hochschulbereich (Chemie als Nebenfach) – gut genutzt werden.

Die Autoren haben großen Wert darauf gelegt, das chemische Wissen mit wichtigen Teilbereichen der Technik zu vernetzen. Sie gehen deshalb z. B. auf Korrosionsschutz, Kunststoffe, Werkstofftechnik, erneuerbare Energien, Katalysatoren, Batterien, Akkumulatoren, Brennstoffzellen, Lebensmittel, Umweltschutz, Trinkwasser, Abwasser, Gefahrstoffe und Arbeitsschutz ein. Die achte aktualisierte und überarbeitete Auflage enthält völlig neue Kapitel zur Polymerchemie und Nachhaltigen Chemie.

Am Ende der Kapitel befinden sich Aufgaben mit Lösungen. Das Stichwortregister mit 2100 Einträgen führt zielsicher zur Information.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

Allgemeine und anorganische Chemie

Frontmatter

1. Chemie in Technik und Umwelt

Zusammenfassung
Niemand will heute mehr ernsthaft Quecksilber in Gold verwandeln und Textilien mit ausgequetschten Purpurschnecken färben oder Säure durch Erhitzen von Ameisen herstellen. ROBERT BOYLEs Buch „Der skeptische Chemiker“ (1661) wies den Weg von der Alchemie zur Naturwissenschaft: Genaues Beobachten und kritisches Auswerten von Experimenten ersetzten die Mystik der einstmals „schwarzen Kunst“ (arab. alchimia'). Zwischen 1800 und 1900 stieg die mittlere Lebenserwartung von 30 auf 60 Jahre. Glas, Seife, Porzellan und Textilien eroberten die zivilisierte Welt. Nachdem es gelungen war, der englischen Kohle die flüchtigen Bestandteile zu entziehen, verdrängte Koks die Holzkohle. Der erste Hochofen am schottischen Fluss Carron erzeugte 1760 hochwertiges Eisen für militärisches Gerät.
Peter Kurzweil, Paul Scheipers

2. Aufbau der Materie (Atomlehre)

Zusammenfassung
In der Atomlehre liegt der Schlüssel für ein tieferes Verständnis chemischer Vorgänge. Atome bilden die kleinsten, mit chemischen Mitteln nicht mehr teilbaren Bausteine der Materie. Sie bestehen aus Elementarteilchen, von denen Elektron und Proton in der Chemie besonders wichtig sind. Atommodelle veranschaulichen Aussagen über Atome und atomare Vorgänge in vereinfachter Form.
Peter Kurzweil, Paul Scheipers

3. Periodensystem der Elemente (PSE)

Zusammenfassung
Der Elementbegriff löste sich im 18. Jahrhundert von philosophischen Ideen und definierte die moderne Chemie als die Lehre von den Elementen und ihren Verbindungen. LAVOISIER beschrieb 33 chemische Elemente:
  • „einfache Stoffe“ wie Sauerstoff, Wasserstoff, Stickstoff,
  • „einfache nichtmetallische oxydable und acidifiable Substanzen“ wie Schwefel, Phosphor, Kohlenstoff,
  • „einfache metallische oxydable“ und in Salze überführbare Substanzen wie Kupfer, Eisen, Silber.
Jeder Stoff ist als Element anzusehen, solange er mit den bekannten Verfahren nicht weiter zerlegt werden kann.
Peter Kurzweil, Paul Scheipers

4. Kernchemie und Kernenergie

Zusammenfassung
In der kosmischen Strahlung und bei Kernreaktionen wurde ein „Zoo“ von Teilchen, stets kleiner und leichter als Atome, entdeckt. Ihre komplizierten Wechselwirkungen werfen mittlerweile die Frage nach einer einheitlichen Feldtheorie für Gravitation, Elektromagnetismus, radioaktiven Zerfall und die Kernkräfte auf.
Peter Kurzweil, Paul Scheipers

5. Chemische Bindung und Struktur

Zusammenfassung
Warum baut man Brücken aus Stahlbeton, Flugzeuge aus Titanlegierungen, Schneidwerkzeuge aus gehärtetem Stahl und chemikalienbeständige Dichtungen aus Fluorpolymeren? Die Struktur der Materie erklärt diese Fragen.
Peter Kurzweil, Paul Scheipers

6. Chemische Reaktionen und Thermochemie

Zusammenfassung
Jetzt geht es ums chemische Rechnen! Stöchiometrie ist die Lehre von der Zusammensetzung chemischer Verbindungen und den Massenverhältnissen bei chemischen Reaktionen. Die Einführung der Analysenwaage begründete die moderne Chemie. Befreit vom Zauber der Alchimie erkannte man Verbrennungen als Umsetzung mit Sauerstoff – und Hitze und Licht als physikalische Begleiterscheinungen (Energieänderungen).
Peter Kurzweil, Paul Scheipers

7. Säuren, Basen, Luftschadstoffe

Zusammenfassung
Dass Ameisensäure auf der Haut brennt, weiß jedes Kind. Verätzungen mit Säuren und Basen (Laugen) sollen durch Arbeitsschutzmaßnahmen verhindert werden.
LIEBIG erkannte: Schüttet man Säuren und Basen zusammen, neutralisieren sie einander und es entstehen Salze.
Peter Kurzweil, Paul Scheipers

8. Lösungen, Fällungsreaktionen, Wasserchemie

Zusammenfassung
Lösungen im engeren Sinn sind homogene Gemenge aus einem flüssigen Lösungsmittel (Dispersionsmittel) und einem gelösten Stoff (disperse Phase), der fest, flüssig oder gasförmig, molekular oder salzartig sein kann.
Peter Kurzweil, Paul Scheipers

9. Elektrochemie

Zusammenfassung
Die Alchemisten suchten vergeblich Phlogiston, den Feuerstoff, der bei Verbrennungen entweichen sollte. LAVOISIER erkannte die Oxidation als Vereinigung mit Sauerstoff und die Reduktion als Entzug von Sauerstoff.
Peter Kurzweil, Paul Scheipers

Organische Chemie

Frontmatter

10. Kohlenwasserstoffe

Zusammenfassung
Kohlenstoff bildet ketten- und ringförmige Moleküle mit Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff, Schwefel, Phosphor, Halogenen und einigen Metallen. Je nach Hybridisierung gehen die Kohlenstoffatome C–C-Einfach-, C=C-Doppeloder C=C-Dreifachbindungen ein.
Peter Kurzweil, Paul Scheipers

11. Stoffklassen, Reaktionen und Anwendungen

Zusammenfassung
Funktionelle Gruppen bestimmen als „aktive Stellen“ im Molekül die chemischen Eigenschaften, während sich das Kohlenwasserstoffgerüst reaktionsträge verhält. Organische Verbindungen werden nach dem Stammkohlenwasserstoff benannt und die funktionellen Gruppen und Seitenketten alphabetisch voran gestellt. Die höchstwertige funktionelle Gruppe bestimmt die Stoffklasse.
Peter Kurzweil, Paul Scheipers

12. Polymerchemie

Zusammenfassung
Die makromolekulare Chemie und Kunststofftechnik (Polymer Engineering) umfasst die Gewinnung, Verarbeitung, Nutzung und Entsorgung von Kunststoffen.
Peter Kurzweil, Paul Scheipers

13. Nachhaltige Chemie

Zusammenfassung
Abfallvermeidung ist das grundsätzliche Ziel einer nachhaltigen Chemie. Bei atomökonomischen Reaktionen finden sich möglichst viele Atome der Edukte im Endprodukt wieder und münden nicht in ungenutzte Nebenprodukte. Der Atomnutzungsgrad (atom economy) ist das Verhältnis aus der molaren Masse des Zielprodukts und der molaren Masse aller Edukte.
Peter Kurzweil, Paul Scheipers

Gefahrstoffe und Arbeitsschutz

Frontmatter

14. Chemikalien am Arbeitsplatz

Zusammenfassung
Die Verordnungen der Europäischen Gemeinschaft gelten in den Mitgliedsstaaten unmittelbar. Auf der Richtlinie 67/548/EWG basiert das deutsche Chemikaliengesetz.
Peter Kurzweil, Paul Scheipers

Backmatter

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