Chemie für Mediziner

544 Pages·2017·12.7 MB·German

by  Zeeck

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9A.u flage
A.Z eecSkG. r anSdC. . Z eeck
ELSEVIER Urb8{aF ni scher
A. Zeeck (Hrsg.)
Chemie für Mediziner
Axel Zeeck (Hrsg.)
A.Zeeck,S.Grond,S.C.Zeeck
Chemfiüer
9.A uflage
ELSEVIER
ELSEVIER
Hackerbrücke 6, 80335 München, Deutschland
Wir freuen uns über Ihr Feedback und Ihre Anregungen an [email protected]
ISBN 978-3-437-42445-8
Alle Rechte vorbehalten
9. Auflage 2017
Elsevier GmbH, Deutschland
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Die Erkenntnisse in der Medizin unterliegen laufendem Wandel durch Forschung und klinische Erfahrungen. Herausgeber
und Autoren dieses Werkes haben große Sorgfalt darauf verwendet, dass die in diesem Werk gemachten therapeutischen
Angaben (insbesondere hinsichtlich Indikation, Dosierung und unerwünschter Wirkungen) dem derzeitigen Wissensstand
entsprechen. Das entbindet den Nutzer dieses Werkes aber nicht von der Verpflichtung, anhand weiterer schriftlicher
lnfonTiationsquellen zu überprüfen, ob die dort gemachten Angaben von denen in diesem Werk abweichen und seine
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deJt.
Bibliografisc:he Information der Deutschen Nationalbibliothek
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17 18 19 20 21 5 4 3 2 1
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Um den Textfluss nicht zu stören, wurde bei Patienten und Berufsbezeichnungen die grammatikalisch maskuline Form
gewählt. Selbstverständlich sind in diesen Fällen immer Frauen und Männer gemeint
Planung: Karolin Dospil
Projektmanagement: Dr. Andrea Beilmann, Cornelia Saint-Paul
Redaktion: Bernd Schlupeck, München
Herstellung: Cornelia Saint Paul
Satz: Kösel Media GmbH, Krugzell
Druck und Bindung: Dimograf Sp. z.o.o., Bielsko-Biata, Polen
Zeichnungen: Dr. Wolfgang Zettlmeier, Barbing; Julia Wagener, Hamburg (Bunso)
Umschlaggestaltung: Spiesz Design, Neu-Ulm
Aktuelle Informationen finden Sie im Internet unter www.elsevier.de und www.elsevier.com
Vorwort zur 9. Auflage
Wenn Sie dieses Buch in die Hand nehmen, dürfen Sie davon ausgehen, dass wir
die Art, wie wir Ihnen die Chemie aufbereiten, schon mehrfach durchdacht und
immer wieder optimiert haben. Sie benötigen keine Vorkenntnisse und wir möch­
ten Sie in Ihrem Studium der Medizin/Zahnmedizin optimal unterstützen. Daraus
ist das Konzept entstanden, Sie langsam, mit Phasen der Wiederholung und so
anschaulich wie möglich an chemische Zusammenhänge heranzuführen. Dabei
bleiben wir jedoch nicht stehen, denn das Erlernen von Fakten reicht nicht aus, um
Ihnen die notwendigen Kompetenzen für Ihren Beruf zu vermitteln.
Es gehört zu Ihren späteren Aufgaben, Patienten verständlich zu erkiären, welche
körperlichen und seelischen Vorgänge bestimmten Beschwerden zugrunde liegen.
Außerdem möchte jeder mündige Patient von Ihnen wissen, mit welchem Ziel Sie
eine Therapie vorschlagen und wie eine Heilung vonstatten gehen soll. Für diesen
Dialog über molekulare Vorgänge im Stoffwechsel oder Medikamentenwechsel­
wirkungen benötigen Sie auch chemische Kenntnisse. Aus diesem Grund verbin­
den wir die Chemie durchgängig mit medizinischen und umweltbezogenen The­
men und helfen Ihnen dabei, das Erlernte in Ihrem Bewusstsein zu einem Ganzen
werden zu lassen. So kommen in den Medizinkästen und im Text Fragen zur Ana­
Ü
mnese und Therapie vor und es gibt Beschreibungen von Krankheitsbildern. ber
Alzheimer, ADHS und Zöliakie können Sie lesen und wir lenken den Blick auch auf
Haschisch und Crystal Meth. Wir geben Ihnen dabei aktuelle Hinweise, wie sich
einzelne Themen in den medizinisch-wissenschaftJichen Kontext einordnen lassen.
In diesem Buch ist der IMPP-Gegenstandskatalog (GK-1 ), so weit er die Chemie
betrifft, vollständig und dem aktuellen Wissensstand entsprechend eingearbeitet
worden, insbesondere gibt es ein neues Kapitel über medizinisch relevante Werk­
stoffe. Die Themen des GK-1 werden jeweils in die medizinischenZ usammenhänge
gestellt. Wichtige Stichworte stehen am Ende eines Kapitels; markierte Merksätze,
Ü
das Glossar und zahlreiche bungsaufgaben helfen beim Wiederholen. Für alle,
die mehr wollen, haben wir das Prüfungstraining Chemie für Mediziner entwickelt.
Damit Sie sich beim Lesen und Lernen auch mal entspannen können, finden Sie in
den Randspalten einen Weggefährten, der auf den Namen Bunso hört und unter­
schiedliche Stimmungen verbreitet. Unsere Designerin hat ihn für diese Auflage in
ein neues Gewand schlüpfen lassen. Viel Spaß!
Wir nehmen Anregungen und Kritik gerne entgegen. Dem Verlag danken wir für
die Bereitschaft, die Ausstattung des Buches weiter zu verbessern und das Farbkon­
zept in den chemischen Formeln konsequent umzusetzen. Geduldige Hilfe haben
.........
wir durch das Lektorat und die Redaktion erhalten, hier sind wir Frau Dr. Andrea
Beilmann und Herrn Bernd Schlupeck besonders dankbar. Das neue Gewand von
Bunso gestaltete dankenswerterweise Frau Julia Wagener, die ihren Bachelor in
Kommunikationsdesign in Hamburg erworben hat.
Göttingen, im März 201 7
I
AxelZeeck Stephanie Grond Sabine C. Zeeck
Aus dem Vorwort zur 8. Auflage
Die Bedeutung der Chemie in der Medizin ist nur allzu offensichtlich. Der ge­
samte Stoffwechsel basiert auf chemischen Prozessen. Ferner sind Diagnose und
Therapie im medizinischen Alltag von chemischen Vorgängen durchdrungen. Nie­
mand wird eine gute Ärztin bzw. ein guter Arzt, der sich nur auf chemische Vor­
gänge beruft, aber ohne ein wissenschaftlich fundiertes chemisches Basiswissen
geht es eben auch nicht. Deshalb folgt dieses Lehrbuch in bewährter Weise der
Idee, die Chemie für Mediziner und Zahnmediziner so aufzubereiten, dass sich
der behandelte Stoff an den Bedürfnissen der zukünftigen Ärztinnen und Ärzte für
ihre Tätigkeit orientiert. Um zu gewährleisten, dass bei jedem Thema ein Bezug zur
Medizin sichtbar wird, haben wir eine Ärztin im Autorenteam.
Göttingen, im Januar 2014 Axel Zeeck et al.
Aus dem Vorwort zur 7. Auflage
Chemie und Leben sind eng miteinander verbunden, ebenso Chemie und Medi­
zin. Um dies zu verdeutlichen, haben wir an vielen Stellen markierte Abschnitte
eingefügt, in denen Medizin- (rot) und Umweltsachverhalte (grün) zur Sprache
kommen. Damit wird dem Wunsch nach einem integrierten Unterricht Rechnung
getragen. Durch diese Öffnung der Chemie zu den Lebenswissenschaften können
auch Studierende der Biologie, Pharmazie und Landwirtschaft sowie Schüler der
gymnasialen Oberstufe dieses Lehrbuch sinnvoll nutzen.
Göttingen, im Oktober 2009 Axel Zeeck et al.
Aus dem Vorwort zur 1. Auflage
Der Naturforscher und Arzt Paracelsus (1493 -1 541 ) prägte die Begriffe Sa/, Sul•
phur und Merrurius, um Prozesse zu beschreiben, die im Menschen wirken. Mit
dem heutigen Wissen erkennt man chemische Substanzklassen, denen eine
bestimmte, für die Eigenschaften verantwortliche Bindungsart zugrunde liegt: im
festen Salz (Sa/) die Ionenbindung, im leicht verdampfbaren Schwefel (Sulphur)
die Atombindung, im flüssigen Quecksilber (Mercurius) die Metallbindung. Para­
celsus wollte seine medizinische Erfahrung jedoch nicht auf ein chemisches Lehr­
gebäude reduzieren. Er sah, dass auch der menschliche Gesamtorganismus Kräf­
ten ausgesetzt ist, die zur Verfestigung führen (Sa/) oder aber zur Auflösung, zur
Verflüchtigung (Sulphur). Dazwischen steht Mercuriu5, es sorgt für den Ausgleich.
Wirken die drei Kräfte richtig zusammen, ist der Mensch gesund. Bei Störungen
hat der Arzt die Aufgabe, durch seine Behandlung die Harmonie der Lebensprozesse
wiederherzustellen. Dies gilt heute wie damals.
Göttingen, im Sommer 1990 Axel Zeeck et al.
Abbildungsnachweis
Der Verweis auf die jeweilige Abbildungsquelle befindet sich bei allen Abbildungen im
Werk am Ende des Legendentextes in eckigen Klammern.
Alle nicht besonders gekennzeichneten Grafiken und Abbildungen: [L 253J © Elsevier GmbH,
München.
GI70 Schartl, Nt., Gessler, M., von Eckardstein, A.: Biochemie und Molekularbiologie
des Nfenschen, 1. Auflage 2009, Elsevier/Urban & Fischer (Abdruck mit freund­
licher Genehmigung des Deutschen Ärzteverlages)
J787 Colourbox.com
1106 Henriette Rintelen, 'Velbert
1253 Dr. \i\/olfgang Zettlmeier, Barbing
M491 Prof. Dr. Axel Zeeck, Georg-August-Universität Göttingen
P309 Prof. Dr. Stephanie Grond, Eberhard-Karls-Universität 1ubingen
i
R316-007 Wicke, L.: Röntgenanatomie, 7. Auflage. Elsevier/Urban & Fscher 2005
S008-3 Kauffmann G., Moser E., Sauer R.: Radiologie, 3. Aufl, Elsevier/Urban & Fi­
scher 2006
Tl85 Prof Dr. DL Schober, Klinik und Poliklinik für Nuklearmedizin, Universität
Münster
T666 Dr. Klaus Aich.er, Racliologiepraxis, Tübingen
T667 Pro( Dr. Claus Detlef Claussen, Universitätsklinikum Ttibingen, Abteilung Radio­
logie
Dr. Unfallklinik
T870 Prof. Ulrich Stöckle, Berufsgenossenschaftliche Tübingen
T871 Martin Konnerth, Institut für Organische Chemie, Eberhard-Karls-Universität
Tübingen
Inhalt (Kurzfassung)
AllgemCehienmei e
1 Atombau 3
2 Periodensystem der Elemente . .. . .. .. . . . .. . .. .. . .. .. . .. .. .. . .. . 15
. . .. . . . .. . . .. . .. . . .. . . . .. . . .. . . . .. . . . .. . . .. . . .. .. .
3 Grundtypen der chemischen Bindung . . .. . . .. . .. .. . .. . . . .. .. . .. . 29
4 Erscheinungsformen der Materie .. . .. .. . .. . .. . . . . .. . . .. . . .. . .. . 51
S Heterogene Gleichgewichte .. .. . .. .. .. . .. .. . .. . .. .. . .. . . .. . . .. 67
6 Chemische Reaktionen . . . .. . .. . .. .. .. . .. .. . .. . .. .. . .. .. .. . .. . 83
7 SalzJösungen . . . . .. .. . .. .. . . . .. . . . . .. .. .. . .. .. . .. . . . . . .. . .. . 101
8 Säuren und Basen .. .. .. . . . . . . .. . .. . .. . . .. . .. .. .. . . . . .. .. . .. . 113
9 Oxidation und Reduktion . . . . .. . .. .. . .. .. .. . .. . . .. . . . .. . . .. .. . 139
10 Metallkomplexe . .. .. . . . . .. . . . . . . .. .. . .. .. . . . . . .. . .. . . . .. . .. . 165
OrganisCchheem ie
11 Einführung und Kohlenwasserstoffe 181
12 Kinetik chemischer Reaktionen ........... ..................... . 221
.... ....................... .
.
13 Verbindungen mit einfachen funktionellen Gruppen . .. ... .. . ...... . 233
14 Aldehyde und Ketone .. ....... ... ..... ............... ....... . 273
15 Chinone ..... ........ ........ ...... ........ ........ ........ 289
16 Carbonsäuren und Carbonsäurederivate . . ....... ........ ........ 295
17 Derivate anorganischer Säuren ... ...... ........ ........ . ...... . 321
18 Stereochemie 333
19 Aminosäuren und Peptide .................................... . 349
.............................................. .
20 Kohlenhydrate ............................................. . 377
r
22 Medizinisch relevante Werkstoffe . .. ..... ........ .. ..... ....... . 419
2, L ocyden ............................................................. .
23 Spektroskopie in Chemie und Medizin .............. ............. 427
Lösungen der Aufgaben . .. . .. . .. .. . .. . . . . .. . . .. . . .. . .. . . . .. . .. .. . . 441
Glossar
Sachverzeichnis 503
. . . .. .. . .. . . .. .. .. . .. . . . .. . .. .. .. . .. .. . . . .. . .. .. . .. .. .. . .. .. .. -489
. . . . ... . .. . . . . .. .. . . .. . . .. . .. .. . .. . .. . . .. . .. . .. .. .. .. .
t
Medizinische relevante Themen
\aiVruimsE tJ clct.rosmogb edenk..l. .i . . c. . h. . ?. . . . 13 CbolesluenArdri tne rio.sk.l..e..r..o.se. 2.4.3. . . . . .
Elemeothäufigkcil im menschlichen Körper . . . . . . . . 21 Inbaolnasünar.ko.l.i.ka. ...........2..4..7. .... . . .
VomZ usammendweiErrl keemne. .n. .t . . e. . . . . . . 22 Benzpyren und Kre.b.. s. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 49
Radioiisndoe tSrot prea hlen..l. . b. . e. . r. . .a . .p . i 2e5 Schewfielm Kn oblau.c.h. . . . . . . .2.5.3 . . . . . . . . . . . . .
Metaalldlsee n tWaelrsekt o.f.. f. . e. . . . . . . . . . . . . . . 31 CatechosliaNnroediu nreo tra.n.s.m..i.l.l2.e5r.8 . . . . . .
Salfüzr dei Gee sund..h. . •e . . i. . t. . . . . . . . . . . . . . . . 36 Nutzcn unSdc haldieendg iecnbh etini aend.er. .2.59. .
SalzkriimOs htfrüar dlelGneJ eichgcwi.c.. .h t 3s6s in.nD ioxiiFnnl eiunsd Echie rn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263
\l\faosb efnhe lmta,c uhntt kerna n..k. . . . . . . . . . . . . 45 Formaildnie Anrn ato.m.ie. . . . . . .2.7.5. . . . . . . . . . . .
Abkühlung durch Schwi.t.. u. . n. . . . . . . . . . . . . . . . 58 Acetiondn eA rt eml.u.f.t. ..............27.6. . . . . . . .
!laZbeenl elie\nn.Ya ess edeitung? . . . . . . . . . . . . . . . . 62 Progesitmwe eriobnl Ziychkeln..u . .s . . . . . . . . . . . . 2 77
'fyoldIlaHe-fkLAiumg .e.. . . . . . . . . • .. . . . . . . . . . . . 63 PAS-Reaktion: \-sVv aerbisirchg dathi nter? . . . . . . . . . 278
.
Tauclheebrgee f'anhr lich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 Chloral..h. . .y . .d . . r. . a. . t. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 81
VetreilungspirmKo özrep.s.e. s.r . e. . . . . . . . . . . . . . 69 Tran..,.amlnasen inde Dri agn.o.s.e . . . .2.8.4. . . . . . . . .
DiLeu nrgeeg udleiGnea rsta us.t.. a. . u. . s. . ch. . . . 70 ChemdieeSs e he..n. . s. . . . . . . • . . • . . . . . . . . . . . . • . 2 84
DiNei ekroen ltlriodeeFrnlt ü sesiitgskha..u. . s. h 7a2l lD iReo lvloeVn f larbocidlne B rl utger.i.n.2n9u.3n. g
T(
Osmodiu..r. . e. . t. . i. . k. . a. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74 Relinfüsr äduaGrse eb i.t.. .o . . . . . . . . . . . . . .... . . 2 97
Warusmi Rnedgn ewasosdeeMrre erwa„gsiftisg"e? r7 5 Urseoodxycuhroeeli,sbn ääer ensGt.araklel en.s3.ä0 u2r e
Nervenerietiuwznailgssd, ta s..?. . . . . . . . . . . . . . . . . 75 ProstagsliaGnneddw ienbes ho.r.mo.n..e.. .3.0..4..
Kandenr M enslcehu cht..e. . n. . .? . . . . . . . . . . . . . . . 89 Aspi® irsistnc hüobne1 r00J aharl.et . . . . .3.09. . . . . . .
DiWea- rmeregulalion Essenllclle Felts.äu.r.e.n. . . . . . .3.1.3 . . . . . . . . . . . . . .
das A und O füWroh lbefinden und Gesundheit . . . . 90 Arlemihsitibl nefMiiao l a.r.. i. . a. . . . . . . . . . . . . . . . 3 15
Gleichgewicht odeFlireß gleichgewicht.: Acetylcholin -ei\nv ichl.iNgeeurr ot:ransm.l.tt.et.3 .1.6 .
\.Yabsr audcehMretn s ch? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
WcrebdiCea.nnnta.binoid-.R.c.z.ep.3L.o1.r8e. n.?. . .
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DaAsu ssavlouPnrno t.cin en . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104 . . .
Pet 11Q 10, eJ.1l ß-i..i. Ctanl ·A nllOiW!..bUlll • . . • . • . • • • . • 319
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SalazlAesb ü fhrmi(lllaexla .n.li.e.n.). .1.0.4. . . . . . . .
AmmoniisaetikZ n e ltl .g.if. . . . . . .3.2.3. . . . . . . . . . . .
Lithiuimdnse r aPlsuy ch.ia.t.r.i..e.. ......1.0.5. . .
Su1f0n.a.mi..d..e.. ...............32.8. ..........
Nieren.s.. t. . e. . .i . . n. . e. . . . . . . . . • . . . . . . . . . . . . . 1 07
Phospihseoti„r na nfeuEernldeemse .n..t.". .3.3.0 . . .
Knochunedn Z-abohi.l..d . . u. . n. . g. . . . . . . . . . . . 1 07
Thalidhoazmtwi 't�düc hte.r. . . . . . .3.46. . . . . . . . . .
IonenwanidmWe unclkanalr ung. . . . . . .1.1.0. . . . . . . .
Esg iebsts enAtmiinoesälurlene . . . . . . . . . . . . . . . . . . 351
Sauren und Laugen rufVeernätz ungen hervor . . . . . . 123
Ilidian-me iMne diabteAoilr l er.gi.e.n. ....3..5.7. .
Lebensbmeietitnelfd leuns sen
IIormdoeSnrce h dirlüd.s.e. . . . . . . . .35.9. . . . . . . . . . .
Säure-Base-lfuushalt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
Nicht nuZru cksecrh mesclaü.ß. . . . . . .3.6.2. . . . . . . . .
Alhvui ieslul n ges.u.nd. . ..............1..2.7. . . . .
Prolin imG lut..e. . n. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 66
Pu1Ierkapa2.ität de.Bsl u.te.s.. ..... . . . .1.36. . . . . . . . . .
\'vfati.hsrt 2u.Arh hcimer-Ei.k.rankung.?. .3.7.2. . . . .
1mN olf_all hilfL eine Plastiktüte . . . . . • . . . . . . . . . . . . . 136
E.in Peprteigdu dleniZ eurctk ersto.f.fw.e.3c7.h5.s e.l.
Desinfeiksutlni voenr z.i..c . . h. . t. . b. . a. . r. . . . . . . 1 42
VitaCm- ieniZ nu c:krcdc.ri.v.a.t. . . .3.87. . . . . . . . . .
Stitcokffisodxmea chKeanr r.i.. e. . r. . e. . . . . . . . . . . 1 48
KaruineSdsa ccha..r. . o. . s. . e. . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 94
StoffwechsadlSctsronm cqurgelile c. . . . . . . . . . . . . . . 151
LactoseiunntGdoa llearkatno..zs. . .ä . .m . . i. . e. . . 3 94
Powfeürrd iZee ll..e. . n. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 62
lier:t.wirk.�a:me Glykoasudised meF inguet.r .h.3.9.5. .
Plaitndie nKr r ebsth..e. . r. . a. . p ..i.. e. . . . . . . . . . 1 68
liyaluruonoHdsep äaur-mrG el yko�aminoglykanc
GiufntBd o tenzsutgolfe.fi. c..h. .... . . .17.6. . . . . . . .
mible sondF.igecorscehanfle n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 398
tv!orbus \I\J"t.lson . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
Gjebste s senMtonioseaclchlarelde ? . . . . . . . . . . . . . . . 401
Paraffine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194
ßeEii sgeineb set i Znu weunniZdgu vi.e.l. .4.0.6. . . .
ChlorcutnHhdaa lno l..h. .a . . n. . . . . . . . . . . . . . . . . 2 02
Nicolin - zwiscPhlleann zenusncKdhr uel.b2s. .4.08. .
OxidalSitv:e.r.r. e. . s. . s. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 03
Sernoitunon Mde latNoancihnt.aa rlbse it
Benziostltrut is.c..h. ....................2..1..4. .D.i abet.es-Risiko? ................... ............ 410
Benzhaot eli Snoen ders.t.e.l.l..u..n.g . .2.17. .Co.f.fm.ea.icnß\.h lt Ui l-.er. ........ . . . .4.1.1. . . . . . . . . .
JedHrtezsy mh asLe ienieg Keinnee ..t. . i. . k. . . . . . . . 2 30 Nucleinsäuren alAsng riffsorte fur Arm' eimiuel . . . . . 414
Unterschiedliche Alkoholwi.r.k.un.g.e.n2 .30. .P.ho.t.o.m.eBt lurtunitesrsucchhuneg en . . . . . . . . . . . . . . 430
Methainscotisl nt arGkiesft. . . . . . . .2.4.1. M.ag.ne.tres.on.anz.-T.om.ogr.aph.ie (MRT) . . . . . . . . . . . . 435
Ethainsgotil f utnimdga cshülc h..t. . i. . g. . . . . . . . . 2 41 Röntgendi.a.g.no..s..t..ik.. .. . . .4.37. . . . . . . . . . . .
X
Inhalt
Allgemeine Chemie
. . . . . . . . . . . -
1 Atombau . . . . . . . . . . ..,,
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . • . . .
1.1 Elementarteilchen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . • . . . . . . . . . . . . . 3
1.2 Aufbau eines Atoms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . • . . . . . . . . . . . . . 4
. . .
1.3 lsotope
5
1.4 Elemente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . • . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.5 Atommasse, Stoffmenge Mol . . . . • . . . . . . . . . . . . . • . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.6 Aufbau d.e.r. E.le.k.t.ro.n.e.n.h.ü.l.le. ...... .... ....• ... .. .. ...... .. .. .. .. .. .. .. •. .... .. .. .. .. .... .... .. .. .. ...... .. ........... . 8
1.6.1 Allgemeines . . . . . . . . . . • . . . . . . . . . . . . .• . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.6.2 Quantenzahlen . . . . . . . • . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.6.3 Elektronenkonfiguration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . • . . . . . . 9
1.6.4 Atomorbitale . . . . • . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . • . . . . . . 11
2 Periodensystem der Elemente 15
2.1 Übersicht und Historisches . . . . . . . . . • . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.2 Beschreibung des Aufbaus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
. . . . . ........... . ................... . ...............
2.3 Elektronenkonfiguration als Wegweiser . . . . _ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.4 Hauptgruppen- und Nebengruppenelemente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
2.5 Biochemisch und medizinisch wichtige Elemente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.6 Radioisotope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
3 Grundtypen der chemischen Bindung 29
3.1 Oktellregel . . . . . . . . . . . . . . . • . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
3.2 Metallische Bindung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
............ ........................ ........ ...
3.3 Ionenbindung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
3.3.1 Kationen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
3.3.2 Anionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
3.3.3 NeJgung zur Ionenbildung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
3.3.4 Atom- und Ionenradien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
3.3.5 Salze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . 34
3.3.6 Namen wichtiger Ionen/Saze, Molberechnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
l
3.4 Atombindung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
3.4.1 Schreibweise und Definitionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
3.4.2 Moleküle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
3.4.3 Bindungslänge und Bindungsenergie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
3.4.4 Molekülorbltale . . . • . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . • . . . . . • . . . . 39
3.4.5 Das Methan-Molekül . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . • . . . . . • . . . . 40
3.4.6 C-C-Einfachbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . • . . . . 41
3.4.7 Mehrfachbindungen . . . . . . . . . . . • . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . • . . . . 42
3.4.8 Die polarisierte Atombindung . . . . . • . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . • . . . . 45
3.4.9 Beispiele für Oipolmoleküle • . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . • . 46
4 Erscheinungsformen der Materie 51
4.1 Aggregatzustände . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . • 51
4.2 Gase . . . . .. • . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
52
................. ... ........... .............. ..... .
4.2.1 Druck und Druckmessung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . •
52
4.22 Gasgesetze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
4. 3 Flüssigkeiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
4.4 Feststoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
55
4.5 Phasenumwandlungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
57
4.6 Eigenschaften von Wasser und SchweJelwasserstoff . . . . . . . . . . . . . . . . . . . • . . . . . . 60
4.7 Rein:stofte und Stoffgemische . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
4.7.1 Unterscheidungsmerkmale . . . . . . • . • . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
4.7.2 Homogen und heterogen . . . . . . . • . • . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
5 Heterogene Gleichgewichte 67
5.1 Gesättigte Lösungen und Lösllchkett . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . 67
Nemst-Verteilungsgesetz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . 69
5.2
..................................... . . ............... .
5.3 Henry-Dalton-Gesetz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
5.4 Adsorption an Oberflächen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . • . . . . . . 71
XI