Unfallverhütung beim Umgang mit Chemikalien 8
Geräte im chemischen Labor 9
Die Bedeutung der Chemie 10
Chemie - eine Naturwissenschaft 11

1 ALLGEMEINE CHEMIE 12
1.1 Chemische Grundbegriffe 12
1.1.1 Der Stoffbegriff 12
1.1.2 Physikalische und chemische Eigenschaften 13
1.1.3 Einteilung der Stoffe 15
1.1.4 Die chemischen Elemente (Grundstoffe) 18
1.1.5 Abgrenzung chemische Verbindung/Stoffgemisch 19
1.1.6 Atome, Moleküle, Teilchenverbände 20
1.1.7 Chemische Formeln 21
1.1.8 Atomare Vorgänge bei chemischen Reaktionen 22
1.1.9 Reaktionsgleichungen 22
1.1.10 Energie bei chemischen Reaktionen 23
1.2 Die Luft 24
1.2.1 Zusammensetzung, Eigenschaften 24
1.2.2 Sauerstoff 26
1.2.3 Oxidation, Oxide 27
1.2.4 Oxidationsvorgänge in der Technik. 28
1.2.5 Reduktion 29
1.3 Das Wasser 30
1.3.1 Vorkommen und Gewinnung 30
1.3.2 Eigenschaften 30
1.3.3 Chemische Zusammensetzung 31
1.3.4 Wasserstoff 32
1.4 Säuren, Laugen, Salze 33
1.4.1 Säuren 34
1.4.2 Laugen 37
1.4.3 Salze 38
1.5 Gesetzmäßigkeiten bei der Bildung chemischer Verbindungen 41
1.5.1 Massengesetze der Verbindungsbildung 41
1.5.2 Stöchiometrische Wertigkeit 42
1.5.3 Aufstellen chemischer Formeln 43
1.5.4 Summenformeln, Strukturformeln 43
1.5.5 Volumengesetz reagierender Gase 44
1.5.6 Satz von Avogadro 45
1.6 Bau der Atome 46
1.6.1 Moderne Atomvorstellung 46
1.6.2 Atomkern 47
1.6.3 Atomhülle 48
1.6.4 Orbital-Atommodell 49
1.7 Periodensystem der Elemente (PSE) 50
1.7.1 Gekürztes Periodensystem 50
1.7.2 Atombau und Periodensystem 51
1.7.3 Vollständiges Periodensystem 52
1.8 Massen, Stoffmengen, Gehalte 54
1.8.1 Atommasse und Molekülmasse 54
1.8.2 Stoffmengen und ihre Einheit: das Mol 55
1.8.3 Die erweiterte Aussage der chemischen Gleichung 56
1.8.4 Gehaltsangaben von Lösungen 56
1.8.5 Rechnen mit Stoffportionen: Stöchiometrie 57
1.9 Chemische Bindungsarten 58
1.9.1 Ionenbindung 59
1.9.2 Atombindung 60
1.9.3 Polare Atombindung 61
1.9.4 Wasserstoffbrückenbindung 62
1.9.5 Bindungen in Komplexmolekülen 63
1.9.6 Metallbindung 63
1.10 Elektronenvorgänge bei chemischen Reaktionen 64
1.10.1 Oxidation, Reduktion, Redoxreaktionen 64
1.10.2 Oxidationszahl 65
1.11 Ionen: Stoffteilchen mit besonderen Eigenschaften 66
1.11.1 Elektrische Leitfähigkeit wäßriger Lösungen 66
1.11.2 Dissoziation und Hydratation der Salze 67
1.11.3 Elektrische Leitfähigkeit von Salzschmelzen 67
1.11.4 Protolyse 68
1.11.5 Der Begriff Säure-Base-Reaktion 69
1.11.6 Stärke von Säuren und Laugen 70
1.11.7 pH-Wert 70
1.11.8 Ionenreaktionen in Lösungen 71
1.12 Ablauf chemischer Reaktionen 72
1.12.1 Bedingungen für chemische Reaktionen 72
1.12.2 Katalyse 74
1.12.3 Geschwindigkeit chemischer Reaktionen 76
1.12.4 Chemisches Gleichgewicht 77
1.12.5 Massenwirkungsgesetz 79
1.13 Physikalisch-chemische Stoffeigenschaften 80
1.13.1 Wärme - atomistisch betrachtet 80
1.13.2 Aggregatzustände der Stoffe 80
1.13.3 Eigenschaften der Gase 82
1.13.4 Eigenschaften der Flüssigkeiten 83
1.13.5 Eigenschaften der Feststoffe 85
1.14 Kernchemie 86
1.14.1 Natürliche Radioaktivität 86
1.14.2 Kernprozesse 87

2 ANORGANISCHE CHEMIE 88
2.1 I. Hauptgruppe: Wasserstoff und Alkalimetalle 90
2.1.1 Natrium 91
2.1.2 Kalium 93
2.1.3 Ammonium 94
2.2 II. Hauptgruppe: Erdalkalimetalle 95
2.2.1 Beryllium 95
2.2.2 Magnesium 96
2.2.3 Calcium 97
2.2.4 Strontium 99
2.2.5 Barium 99
2.3 III. Hauptgruppe: Erdmetalle 100
2.3.1 Bor 100
2.3.2 Aluminium 101
2.4 IV. Hauptgruppe: Kohlenstoff-Silicium-Gruppe 102
2.4.1 Kohlenstoff 102
2.4.2 Silicium 105
2.4.3 Zinn 106
2.4.4 Blei 107
2.5 V. Hauptgruppe: Stickstoff-Phosphor-Gruppe 108
2.5.1 Stickstoff 108
2.5.2 Phosphor 111
2.6 VI. Hauptgruppe: Sauerstoff-Schwefel-Gruppe 113
2.6.1 Sauerstoff 113
2.6.2 Schwefel 115
2.7 VII. Hauptgruppe: Halogene 118
2.7.1 Fluor 119
2.7.2 Chlor 119
2.7.3 Brom 120
2.7.4 Iod 121
2.8 VIII. Hauptgruppe: Edelgase 122
2.9 Die Nebengruppenelemente 122
2.10 Lanthaniden- und Actinidenelemente 123

3 ANORGANISCHE TECHNOLOGIE 124
3.1 Großtechnische Produktion anorganischer Grundchemikalien 125
3.1.1 Schwefelsäureherstellung nach dem Doppelkontakt-Verfahren 126
3.1.2 Ammoniaksynthese nach dem Haber-Bosch-Verfahren 128
3.1.3 Salpetersäureherstellung nach dem Ostwald-Verfahren 130
3.1.4 Chloralkali-Elektrolyse 131
3.1.5 Salzsäureherstellung 134
3.1.6 Sodaherstellung nach dem Solvay-Verfahren 134
3.2 Chemie und Technologie der Mineraldünger 136
3.2.1 Grundlagen der Pflanzenernährung 136
3.2.2 Mineraldünger und ihre Herstellung 137
3.2.3 Düngung und Umwelt 139
3.3 Chemie und Technologie der Metallwerkstoffe 140
3.3.1 Übersicht und Einteilung 140
3.3.2 Roheisengewinnung 141
3.3.3 Stahlherstellung. 142
3.3.4 Wichtige Eisen/Stahl-Werkstoffe 144
3.3.5 Gefüge und kristalline Struktur 145
3.3.6 Aluminium 146
3.3.7 Kupfer 148
3.3.8 Weitere technisch wichtige Metalle 150
3.4 Chemie und Technologie des Wassers 152
3.4.1 Natürliche Wasserarten und ihre Inhaltsstoffe 152
3.4.2 Trinkwassergewinnung 153
3.4.3 Die Wasserhärte 154
3.4.4 Wasser für technische Verwendungen (Brauchwässer) 155
3.4.5 Wasserenthärtung und Vollentsalzung 156
3.4.6 Reinigung industriell verschmutzter Abwässer 158
3.5 Chemie und Technologie der Baustoffe 160
3.5.1 Kalk 160
3.5.2 Gips 161
3.5.3 Zement 162
3.6 Chemie und Technologie der keramischen Stoffe und Gläser 164
3.6.1 Keramische Stoffe 164
3.6.2 Glas 166

4 ELEKTROCHEMIE UND KORROSION 168
4.1 Elektrochemische Grundlagen 168
4.2 Galvanische Elemente 170
4.3 Technische galvanische Elemente 171
4.4 Bleiakkumulator 173
4.5 Elektrolyse 174
4.6 Schmelzflußelektrolyse 176
4.7 Faradaysche Gesetze 176
4.8 Technische Anwendung der Elektrolyse 177
4.9 Korrosion 180
4.9.1 Elektrochemische Korrosionsarten 180
4.9.2 Chemische Korrosion 182
4.9.3 Erscheinungsformen der Korrosion 182
4.9.4 Korrosionsverhalten der metallischen Werkstoffe 183
4.10 Korrosionsschutzmaßnahmen 184
4.10.1 Chemische Oberflächenbehandlung 184
4.10.2 Organische Korrosionsschutzanstriche. 184
4.10.3 Metallische Überzüge 184
4.10.4 Kathodischer Korrosionsschutz von Stahlbauteilen. 185
4.10.5 Anodisieren von AI-Bauteilen 185
4.10.6 Korrosionsinhibitoren 185

5 ORGANISCHE CHEMIE 186
5.1 Kohlenwasserstoffe 187
5.1.1 Alkane 188
5.1.2 Eigenschaften der Alkane 190
5.1.3 Halogenalkane 191
5.1.4 Ringförmige Alkane: Cycloalkane 192
5.1.5 Alkene 193
5.1.6 Reaktionen der Alkene 195
5.1.7 Alkine 196
5.2 Aromatische Kohlenwasserstoffe 198
5.2.1 Benzol 198
5.2.2 Chemische Reaktionen und Verbindungen 199
5.2.3 Mehrgliedrige Aromaten 200
5.3 Alkohole 201
5.3.1 Die Stoffgruppe 201
5.3.2 Die homologe Reihe der Alkanole 201
5.3.3 Eigenschaften 202
5.3.4 Chemische Reaktionen 202
5.3.5 Wichtige Alkanole 203
5.3.6 Isomerie bei Alkanolen 204
5.3.7 Mehrwertige Alkanole 204
5.4 Aldehyde 205
5.4.1 Die Stoffgruppe 205
5.4.2 Die homologe Reihe der Alkanale 205
5.4.3 Wichtige Aldehyde 206
5.5 Ketone 206
5.6 Carbonsäuren 207
5.6.1 Die Stoffgruppe 207
5.6.2 Die homologe Reihe der Alkansäuren 208
5.6.3 Eigenschaften der Alkansäuren 208
5.6.4 Wichtige Alkansäuren 209
5.6.5 Ungesättigte Carbonsäuren 210
5.6.6 Dicarbonsäuren 210
5.6.7 Hydroxycarbonsäuren 211
5.6.8 Aromatische Carbonsäuren 211
5.7 Ester 211
5.7.1 Die Stoffgruppe 212
5.7.2 Eigenschaften 212
5.7.3 Wichtige Ester 212
5.8 Ether 213
5.9 Stickstoffhaltige organische Verbindungen 214
5.9.1 Amine 214
5.9.2 Aminocarbonsäuren 215
5.9.3 Nitroverbindungen 215
5.9.4 Nitrile (Cyanide) 215
5.10 Schwefelhaltige organische Verbindungen 216
5.11 Heterocylische Verbindungen 216
5.12 Tabellarische Übersicht der organischen Verbindungsklassen 217

6 ORGANISCHE TECHNOLOGIE 218
6.1 Erdöl und Erdgas 219
6.1.1 Entstehung und Gewinnung 219
6.1.2 Fraktionierte Destillation des Erdöls 220
6.1.3 Veredelung der Erdölfraktionen 222
6.2 Kraftstoffe für Verbrennungsmotoren 224
6.2.1 Ottomotoren-Kraftstoffe 224
6.2.2 Dieselmotoren-Kraftstoffe 225
6.3 Petrochemie 226
6.4 Kohle 228
6.4.1 Entstehung und Gewinnung 228
6.4.2 Verwendung der Kohle 229
6.4.3 Neue Kohletechnologien 230
6.5 Kunststoffe (Plaste) 231
6.5.1 Allgemeine Eigenschaften und Verwendung 231
6.5.2 Herstellung und innerer Aufbau 232
6.5.3 Polymerisation 232
6.5.4 Polykondensation 233
6.5.5 Polyaddition 233
6.5.6 Technologische Einteilung 234
6.5.7 Thermoplaste 235
6.5.8 Duroplaste 238
6.5.9 Verarbeitung der Kunststoffe 240
6.5.10 Elastomere 242
6.5.11 Silikone 243
6.6 Farbmittel 244
6.6.1 Grundlagen der Farbwahrnehmung 244
6.6.2 Farbstoffe 245
6.6.3 Pigmente 246
6.7 Reinigungs- und Waschmittel 247
6.7.1 Wirkungsweise waschaktiver Substanzen 247
6.7.2 Waschaktive Substanzen (Tenside) 247
6.7.3 Waschmittelzusatzstoffe 248
6.7.4 Zusammensetzung der Waschmittel 249

7 NATURSTOFFE UND BIOCHEMIE 250
7.1 Fette 250
7.1.1 Chemischer Aufbau 250
7.1.2 Fettgewinnung und Verarbeitung 251
7.1.3 Biologische Bedeutung der Fette 252
7.2 Kohlenhydrate 252
7.2.1 Zuckerarten 252
7.2.2 Stärke 254
7.2.3 Cellulose 254
7.3 Eiweiße (Proteine) 255
7.3.1 Eigenschaften, Nachweise 255
7.3.2 Chemischer Aufbau. 255
7.3.3 Struktur der Eiweiße 256
7.3.4 Biologische Bedeutung 257
7.4 Stoffwechselvorgänge 258
7.4.1 Photosynthese 258
7.4.2 Verwertung der Nahrungsstoffe 258
7.5 Mikroorganismen als Chemieproduzenten 259

8 CHEMIE UND MENSCH 260
8.1 Nutzen der Chemie 260
8.2 Umweltgefährdung durch die Chemie 260
8.3 Chemieproduktion und Umweltschutzbereiche 261
8.4 Umweltschutzbereich Luft 262
8.4.1 Luftverunreinigungen 262
8.4.2 Gesetzliche Bestimmungen 263
8.4.3 Reinigung der Abgase von Verbrennungskraftwerken 264
8.4.4 Entgiftung der Abgase von Benzinmotoren 265
8.4.5 Abgasentgiftung in Industriebetrieben 265
8.5 Umweltschutzbereich Wasser 266
8.5.1 Verschmutzung der Gewässer 266
8.5.2 Gewässergüte 267
8.5.3 Abwasserreinigung 268
8.6 Umweltschutzbereich Erdboden 270
8.6.1 Das Ökosystem Boden 270
8.6.2 Abfallbeseitigung und Entsorgung 270
8.7 Arbeitssicherheit beim Umgang mit Chemikalien 273
8.7.1 Kennzeichnung von Gefahrstoffen. 273
8.7.2 R- und S-Sätze 273
8.7.3 Umweltbelastende und gesundheitsgefährdende Stoffe 275

Sachwortverzeichnis 277

Danksagung, Firmenverzeichnis 287