Artikel werden geladen
Verlag:
Vogel Business Media Weitere Titel dieses Verlages anzeigen
| Inhaltsverzeichnis | ||
| Vorwort des Herausgebers | 7 | |
| Vorwort der Autoren | 9 | |
| 1 | Umgang mit dem Buch | 19 |
| 1.1 | Mathematikvortest | 20 |
| 1.2 | Umgang mit Größengleichungen | 21 |
| 2 | Vereinigen von Stoffsystemen | 25 |
| 2.1 | Neutralisation - eine chemische Reaktion | 25 |
| 2.2 | Chemische Formelsprache | 27 |
| 2.3 | Grundlagen der Stöchiometrie | 33 |
| 2.3.1 Aufstellung einer einfachen Reaktionsgleichung | ||
| (Neutralisation) | 34 | |
| 2.3.2 | Berechnung der Reaktionsverhältnisse | 36 |
| 2.4 | Berechnung von Konzentrationsangaben bei Lösungen | 40 |
| 2.5 | Mischen von Lösungen | 49 |
| 2.6 | Chemische Reaktionen mit verdünnten Eduktlösungen | 52 |
| 2.7 | pFfWert | 58 |
| 3 | Trennen von Stoffsystemen | 67 |
| 3.1 | Trennen durch Aggregatzustandsänderungen | 69 |
| 3.1.1 | Gasförmiger (gasiger) Zustand | 71 |
| 3.1.2 Flüssiger Aggregatzustand und der Übergang | ||
| zum gasförmigen Zustand | 77 | |
| 3.1.3 | Gasverflüssigung durch Druckerhöhung | 91 |
| 3.1.4 | Fester Aggregatzustand | 92 |
| 3.1.5 | Phasendiagramm der Aggregatzustände | 97 |
| 3.2 | Reinigung durch Löslichkeitsprozesse | 100 |
| 3.2.1 | Feststoffextraktion | 100 |
| 3.2.2 | Abhängigkeit der Löslichkeit von der Temperatur | 102 |
| 3.2.3 Abhängigkeit der Löslichkeit von der Struktur des | ||
| Lösemittels und der des Stoffes | 105 | |
| 3.2.4 | Reinigung durch Flüssig-Flüssig-Extraktion | 107 |
| 3.3 | Aufkonzentrierung durch Osmose | 114 |
| 4 | Struktur und Eigenschaften von Stoffen | 117 |
| 4.1 | Atombau | 118 |
| 4.1.1 | Atommodell nach Rutherford | 118 |
| 4.1.2 | Atomkern | 118 |
| 4.1.3 | Isotope | 120 |
| 4.1.4 | Radioaktivität | 121 |
| 4.1.5 | Atommodell nach Bohr | 123 |
| 4.1.6 | Orbitalmodell | 124 |
| 4.2 | Periodensystem der Elemente (PSE) | 130 |
| 4.2.1 | Metalle, Nichtmetalle und Halbmetalle | 132 |
| 4.2.2 | Nebengruppenelemente | 133 |
| 4.2.3 Ableitung von Stoffeigenschaften anhand | ||
| der Stellung im PSE | 136 | |
| 4.2.4 Elektronenkonfiguration der Haupt- und | ||
| Nebengruppenelemente | 138 | |
| 4.3 | Chemische Bindung | 142 |
| 4.3.1 | lonenbindung | 144 |
| 4.3.2 | Unpolare Atombindung | 146 |
| 4.3.3 | Polare Atombindung | 148 |
| 4.3.4 | Elektronegativität | 149 |
| 4.3.5 | Wasserstoffbrückenbindung | 151 |
| 4.3.6 | Van-der-Waals-Kräfte | 151 |
| 4.3.7 | lonen-Dipol-Bindung durch Hydratation | 152 |
| 4.3.8 | Komplexbindung | 154 |
| 4.3.9 | Metallbindung | 157 |
| 4.4 | Elektronenvorgänge bei chemischen Reaktionen | 159 |
| 4.4.1 Oxidation, Reduktion, Oxidationsmittel, | ||
| Reduktionsmittel | 159 | |
| 4.4.2 | Redoxreaktion | 160 |
| 4.4.3 | Oxidationszahl | 161 |
| 4.4.4 | Aufstellen von Redoxgleichungen | 163 |
| 4.4.5 | Disproportionierung und Komproportionierung | 167 |
| 4.4.5.1 | Disproportionierung | 167 |
| 4.4.5.2 | Komproportionierung | 169 |
| 4.5 | Säuren-und Basensysteme | 170 |
| 4.5.1 | Protolyse | 170 |
| 4.5.1.1 Definitionen der Säuren und Basen | ||
| nach Arrhenius und Brönsted | 170 | |
| 4.5.1.2 | Autoprotolyse des Wassers | 173 |
| 4.5.1.3 Stärke von Brönsted-Säuren | ||
| und Brönsted-Basen | 174 | |
| 4.5.2 | Definitionen der Säuren und Basen nach Lewis | 176 |
| 4.5 | 3 Salze als Säuren und Basen | 177 |
| 4.5.4 | Wichtige anorganische Säuren | 180 |
| 4.5.5 | Saure und basische Oxide | 183 |
| 5 Physikalisch-chemische Grundlagen analytischer und | ||
| synthetischer Arbeiten | 185 | |
| 5.1 | Grundlagen von Gleichgewichtsreaktionen | 187 |
| 5.1.1 | Massenwirkungsgesetz (MWG) | 188 |
| 5.1.2 | Quantitativer Verlauf von Gleichgewichtsreaktionen | 190 |
| 5.1.3 | Beurteilung der Gleichgewichtslage | 195 |
| 5.1.4 | Reaktionsbeeinflussung von Gleichgewichtszuständen | 196 |
| 5.1.4.1 Beeinflussung der Gleichgewichtslage durch | ||
| Konzentrationsänderung | 196 | |
| 5.1.4.2 Beeinflussung der Gleichgewichtslage durch | ||
| Druckveränderung | 198 | |
| 5.1.4.3 Beeinflussung der Gleichgewichtslage durch | ||
| Temperaturveränderung | 199 | |
| 5.1.4.4 | Projektplanung einer Veresterung | 200 |
| 5.2 | Anwendungen des Massenwirkungsgesetzes MWG | 202 |
| 5.2.1 | Anwendungen des MWG auf das Protolysegleichgewicht | 203 |
| 5.2.2 Abhängigkeit des Protolysegrades avon der Konzentration | ||
| schwacher Elektrolyte | 208 | |
| 5.2.3 Anwendung des Protolysegleichgewichtes auf | ||
| die Hydrolyse | 209 | |
| 5.2.4 Auswirkung des Protolysegleichgewichtes auf | ||
| Puffersysteme | 210 | |
| 5.2.5 Anwendung des Massenwirkungsgesetzes auf das | ||
| Löslichkeitsprodukt Lp | 214 | |
| 5.3 | Reaktionskinetik | 218 |
| 5.3.1 Einfluss der Konzentration auf die | ||
| Reaktionsgeschwindigkeit r | 220 | |
| 5.3.1.1 | Reaktionen 1. Ordnung | 221 |
| 5.3.1.2 | Reaktionen 2. Ordnung | 223 |
| 5.3.2 | Einfluss der Temperatur auf die Reaktionsgeschwindigkeit r | 224 |
| 5.3.3 | Einfluss der Katalyse auf die Reaktionsgeschwindigkeit r | 225 |
| 5.4 | Reaktionsenthalpie | 229 |
| 5.5 | Entropie | 234 |
| Grundlagen der organischen Synthesechemie | 237 | |
| 6.1 | Besonderheit des Kohlenstoffs | 237 |
| 6.2 | Differenzierung zwischen anorganischer und organischer Chemie | 238 |
| 6.3 | Kohlenstoffbindung | 239 |
| 6.4 | Gesättigte Kohlenwasserstoffe | 241 |
| 6.4.1 | Schreibweisen für organische Verbindungen | 242 |
| 6.4.2 | Nomenklatur von Alkanen | 245 |
| 6.4.3 | Isomerie | 246 |
| 6.5 | Radikalische Substitution 5R von Alkanen | 249 |
| 6.5.1 | Eigenschaften von Halogenalkanen | 251 |
| 6.5.1.1 | Nomenklatur der Halogenalkane | 252 |
| 6.6 | Reaktionsmechanismus einer Eliminierung | 253 |
| 6.6.1 | E1- und E2-Reaktion | 254 |
| 6.6.2 | Konkurrenzsituation zur Substitutionsreaktion | 255 |
| 6.6.3 | Bindungsverhältnisse im Alken | 256 |
| 6.6.4 | Eigenschaften von Alkenen | 257 |
| 6.6.4.1 | Nomenklatur von Alkenen | 257 |
| 6.6.4.2 | Isomerie bei Alkenen | 258 |
| 6.7 | Reaktionsmechanismus der elektrophilen Addition | 259 |
| 6.7.1 | Markownikow-Regel | 260 |
| 6.7.2 | Elektrophile Addition an Diene | 261 |
| 6.8 | Wurtz-Synthese | 262 |
| 6.8.1 | Wurtz-Fittig-Reaktion | 263 |
| 6.9 | Williamson'sche Ethersynthese | 264 |
| 6.9.1 | Eigenschaften von Ethern | 265 |
| 6.9.2 | Nomenklatur von Ethern | 266 |
| 6.10 | Mechanismus der nucleophilen Substitution | 267 |
| 6.10.1 | SN1 und Sn2 | 268 |
| 6.10.2 | Konkurrenz zur Eliminierung | 269 |
| 6.10.3 | Eigenschaften von Alkoholen | 269 |
| 6.10.3.1 | Primäre, sekundäre und tertiäre Alkohole | 270 |
| 6.10.3.2 | Mehrwertige Alkohole | 270 |
| 6.10.3.3 | Nomenklatur von Alkoholen | 270 |
| 6.10.3.4 | Keto-Enol-Tautomerie | 271 |
| 6.11 | Oxidation von Alkoholen | 272 |
| 6.11.1 | Oxidation eines primären Alkohols | 272 |
| 6.11.2 Bestimmung von Oxidationszahlen in | ||
| organischen Verbindungen | 272 | |
| 6.11.3 | Oxidation eines sekundären Alkohols | 274 |
| 6.11.4 | Oxidation von tertiären Alkoholen | 274 |
| 6.11.5 | Weitere charakteristische Reaktionen der Alkohole | 275 |
| 6.12 | Eigenschaften von Aldehyden und Ketonen | 276 |
| 6.12.1 | Nomenklatur von Aldehyden und Ketonen | 276 |
| 6.12.2 | Reaktionen der Aldehyde und Ketone | 277 |
| 6.12.2.1 | Aldol-Reaktion | 277 |
| 6.12.2.2 | Cannizzaro-Reaktion | 278 |
| 6.13 | Eigenschaften von Carbonsäuren | 278 |
| 6.13.1 | Nomenklatur von Carbonsäuren | 279 |
| 6.13.2 | Acidität von Carbonsäuren | 280 |
| 6.14 | Reaktionsschema der säurekatalysierten Veresterung | 281 |
| 6.14.1 | Eigenschaften von Estern | 282 |
| 6.14.1.1 | Nomenklatur von Estern | 282 |
| 6.15 | Reaktionsmechanismus der alkalischen Verseifung | 283 |
| 6.16 | Reaktion von Carbonsäuren zum Säurechlorid | 284 |
| 6.16.1 | Weitere Carbonsäurederivate | 285 |
| 6.16.1.1 | Säureamide | 285 |
| 6.16.1.2 | Säureanhydride | 285 |
| 6.16.1.3 | Nitrile | 286 |
| 6.16.1.4 | Halogensäuren | 286 |
| 6.16.1.5 | Hydroxycarbonsäuren | 288 |
| 6.16.1.6 | Aminosäuren | 288 |
| 6.17 | Metallorganische Verbindungen | 290 |
| 6.17.1 | Grignard-Verbindungen | 290 |
| 6.17.1.1 | Eigenschaften von Grignard-Verbindungen | 291 |
| 6.17.1.2 | Herstellung von Grignard-Verbindungen | 291 |
| 6.17.1.3 | Reaktionen der Grignard-Verbindungen | 291 |
| 6.18 | Reaktion von Methan zu Ethin | 294 |
| 6.18.1 | Bindungsverhältnisse im Alkin | 295 |
| 6.18.1.1 | Eigenschaften von Alkinen | 295 |
| 6.18.1.2 | Nomenklatur von Alkinen | 296 |
| 6.19 | Reppe-Synthesen | 296 |
| 6.19.1 | Vinylierung | 296 |
| 6.19.2 | Ethinylierung | 297 |
| 6.19.3 | Carbonylierung | 297 |
| 6.19.4 | Cyclisierung | 298 |
| 6.19.4.1 | Bindungsverhältnisse in Aromaten | 298 |
| 6.19.4.2 | Unterscheidung Aromat/Nichtaromat | 299 |
| 6.19.4.3 | Eigenschaften von Benzol | 300 |
| 6.19.4.4 | Nomenklatur aromatischer Verbindungen | 300 |
| 6.20 | Reaktion der Hydrierung bzw. Reduktion von Benzol | 302 |
| 6.20.1 | Eigenschaften der Cydoalkane | 302 |
| 6.20.2 | Nomenklatur der Cycloalkane | 303 |
| 6.21 Mechanismus der elektrophilen Substitution 5E | ||
| am Aromaten (Kernsubstitution) | 304 | |
| 6.21.1 | Halogenierung von Aromaten | 306 |
| 6.21.2 | Nitrierung von Aromaten | 307 |
| 6.21.3 | Sulfonierung von Aromaten | 308 |
| 6.21.4 | Friedel-Crafts-Acylierung | 309 |
| 6.22 | Polymerisation | 310 |
| 6.23 | Mechanismus der elektrophilen Zweitsubstitution | 313 |
| 6.23.1 Einfluss der Erstsubstituenten auf den Eintritt eines | ||
| Zweitsubstituenten | 313 | |
| 6.24 | Seitenkettensubstitution bei Benzolderivaten | 316 |
| 6.24.1 | Chlorierung von Toluol | 316 |
| 6.24.2 | Acetylierung an der Seitenkette | 317 |
| 6.24.3 | Diazotierung / Kupplung | 317 |
| 7 | Quantifizierung durch nasschemische Analysen | 321 |
| 7.1 | Quantifizierung | 321 |
| 7.2 | Untersuchung der Gültigkeit einer analytischen Methode (Validierung) | 322 |
| 7.2.1 | Validierungsparameter Präzision | 325 |
| 7.2.2 | Validierungsparameter «Richtigkeit» | 328 |
| 7.2.3 | Validierungsparameter «Robustheit» | 329 |
| 7.3 Quantifizierung des Gesamtsulfats mit Hilfe einer | ||
| gravimetrischen Analyse | 330 | |
| 7.3.1 | Schwerlöslichkeit und das Löslichkeitsprodukt Lp | 333 |
| 7.4 | Volumetrische Analyse (Maßanalyse) | 335 |
| 7.4.1 | Neutralisationsvolumetrie | 336 |
| 7.4.1.1 | Prinzip der Neutralisationsvolumetrie | 336 |
| 7.4.1.2 | Herstellung einer Natronlaugemaßlösung | 338 |
| 7.4.1.3 | Maßanalytische Quantifizierung | 341 |
| 7.4.1.4 Verwendung von ungenauer Maßlösung | ||
| bei der Titration | 343 | |
| 7.4.2 | Redox-Titrationen | 347 |
| 7.4.2.1 | Permanganometrische Titrationen | 347 |
| 7.4.2.2 Ansetzen der Maßlösung und Bestimmung | ||
| des Titers | 348 | |
| 7.4.2.3 | Titration des Prozesswassers von P1KAP7 | 351 |
| 7.4.3 | lodometrische Titrationen | 353 |
| 7.4.4 | Komplexometrische Titration | 359 |
| 7.5 | Potenziometrische Analysen | 364 |
| 7.5.1 | Arbeiten mit Bezugszellen (Bezugselektroden) | 367 |
| 7.5.2 | Glaselektroden | 369 |
| 7.5.3 | Potenziometrische Titration | 370 |
| 7.6 | Konduktometrische Titration | 379 |
| 7.6.1 | Verlauf der konduktometrischen Titration | 383 |
| 7.7 | Elektrogravimetrie | 386 |
| 7.8 Diskussion der Methoden zur Analyse des | ||
| Prozesswassers P1KAP7 | 390 | |
| 8 | Fotometrische und chromatografische Methoden | 391 |
| 8.1 | Chromatografische Wechselwirkungen | 391 |
| 8.1.1 | Verteilungschromatografie | 392 |
| 8.1.2 | Adsorptionschromatografie | 393 |
| 8.2 | Auswertung von Chromatogrammen | 393 |
| 8.2.1 | Parameter eines Chromatogramms (Auswahl) | 394 |
| 8.2.1.1 | Zeitparameter eines Chromatogramms | 394 |
| 8.2.1.2 Konzentrationsabhängige Parameter im | ||
| Chromatogramm | 395 | |
| 8.3 | Methode der Dünnschichtchromatografie (DC) | 396 |
| 8.3.1 | Prinzip der DC | 396 |
| 8.3.2 | Stationäre Phase in der DC | 397 |
| 8.3.3 | Probenauftrag auf die DC-Platte | 398 |
| 8.3.4 | Auswahl des Fließmittels | 399 |
| 8.3.5 | Entwicklung der DC-Platte | 400 |
| 8.3.6 | Detektion der Analyt- und Vergleichsflecken | 401 |
| 8.3.7 | Kenngrößen zur DC-Trennung | 402 |
| 8.3.8 | DC-Lauf von Prozess P1KAP8 | 403 |
| 8.4 | Einführung in die Spektroskopie | 404 |
| 8.4.1 | Elektromagnetische Strahlung und Spektrum | 405 |
| 8.4.2 | Wellenlänge, Frequenz und Energie | 407 |
| 8.4.3 | Absorption und Emission elektromagnetischer Strahlung | 409 |
| 8.5 | UV/Vis-Spektroskopie | 410 |
| 8.5.1 | Chromophore und auxochrome Gruppen | 412 |
| 8.5.2 | UV/Vis-Spektralfotometer (Zweistrahlmessgerät) | 412 |
| 8.5.2.1 | Strahlungsquellen | 413 |
| 8.5.2.2 | Monochromatoren | 413 |
| 8.5.2.3 Aufteilung eines Lichtstrahls in einen Proben- und | ||
| einen Vergleichsstrahl | 413 | |
| 8.5.2.4 | Küvetten für die UV/Vis-Spektroskopie | 414 |
| 8.5.2.5 | Detektoren | 414 |
| 8.5.3 | Lösemittel für die UV/Vis-Spektroskopie | 415 |
| 8.5.4 | Bestimmungen mit der UV/Vis-Spektroskopie | 415 |
| 8.5.5 | Kalibrierung und Quantifizierung | 416 |
| 8.5.6 | Quantifizierung des Farbstoffs im Prozess P1_KAP8 | 416 |
| 8.6 | Methode der Hochleistungsflüssigkeitschromatografie (HPLC) | 418 |
| 8.6.1 | Prinzip der HPLC | 418 |
| 8.6.2 | Materialien und Geräte der HPLC | 419 |
| 8.6.2.1 | HPLC-Eluenten (mobile Phase) | 421 |
| 8.6.2.2 | HPLC-Pumpen | 421 |
| 8.6.2.3 | HPLC-Injektionssystem | 423 |
| 8.6.2.4 | HPLC-Säule | 424 |
| 8.6.2.5 | Stationäre Phase der HPLC | 425 |
| 8.6.2.6 | Detektoren der HPLC | 427 |
| 8.6.3 | Auswahl der mobilen Phase der HPLC | 429 |
| 8.6.4 | Qualitative Auswertung von HPLC-Chromatogrammen | 430 |
| 8.6.5 | Quantitative Auswertung von HPLC-Chromatogrammen | 431 |
| 8.6.6 | HPLC-Analyse im Prozess P1_KAP8 | 431 |
| 8.7 | Methode der Gaschromatografie (GC) | 433 |
| 8.7.1 | Prinzip der GC | 434 |
| 8.7.2 | Materialien und Geräte der GC | 434 |
| 8.7.2.1 | Trägergase | 434 |
| 8.7.2.2 | Injektoren der GC | 434 |
| 8.7.2.3 | GC-Trennsäulen | 437 |
| 8.7.2.4 | Detektoren der GC | 442 |
| 8.7.3 Headspace-GC mit der Auswertemethode | ||
| «innerer Standard» | 444 | |
| 8.7.4 | Quantitative Bestimmung von Ethanol im Prozess P1KAP8 | 445 |
| 9 | Großtechnische Verfahren | 449 |
| 9.1 | Erdölverarbeitung, Herstellung des Grundstoffes Benzol | 450 |
| 9.2 | Chloralkali-Elektrolyse | 453 |
| 9.2.1 | Amalgam-Verfahren (Quecksilberverfahren) | 454 |
| 9.2.2 | Diaphragma-Verfahren | 456 |
| 9.2.3 | Membran-Verfahren | 457 |
| 9.2.4 | Allgemeiner Vergleich der 3 Verfahren | 459 |
| 9.3 | Ammoniak-Synthese nach dem Haber-Bosch-Verfahren | 460 |
| 9.3.1 | Herstellung des Ausgangsgemisches | 461 |
| 9.3.2 | Chemische Grundlagen des Haber-Bosch-Verfahrens | 461 |
| 9.3.3 | Ammoniaksynthese in der Praxis | 462 |
| 9.4 | Salpetersäureherstellung nach dem Ostwald-Verfahren | 463 |
| 9.4.1 | Grundlagen der Salpetersäureherstellung | 464 |
| 9.4.2 | Chemische Reaktion | 464 |
| 9.5 | Schwefelsäureherstellung | 466 |
| 9.5.1 | Übersicht der Schwefelsäureherstellung | 466 |
| 9.5.2 | Technische Durchführung der Schwefelsäureherstellung | 468 |
| 9.6 | Methanolsynthese | 470 |
| 9.6.1 | Grundlagen der Methanolsynthese | 471 |
| 9.6.2 | Technische Durchführung der Methanolsynthese | 471 |
| Weiterführende Literatur | 475 | |
| 477 | ||
| Stichwortverzeichnis | ||
