Chemie für Biologen Praktikum und Theorie

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Bibliographische Detailangaben
Hauptverfasser: Follmann, Hartmut 1936-2013 (VerfasserIn), Grahn, Walter 1942-2001 (VerfasserIn)
Format: Buch
Sprache:German
Veröffentlicht: Stuttgart [u.a.] Teubner 1999
Ausgabe:2., durchges. Aufl.
Schriftenreihe:Teubner Studienbücher : Chemie
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adam_text Titel: Chemie für Biologen Autor: Follmann, Hartmut Jahr: 1999 Inhaltsverzeichnis Wozu Chemie für Biologen ? 5 1 Allgemeine Chemie 15 1.1 Arbeiten im Chemischen Laboratorium 15 Sicherheitsvorschriften 15 Entsorgung 18 Laboratoriumspraxis 18 Versuche: 1.1.1 Bunsenbrenner 20 1.1.2 Glasbearbeitung 21 1.2 Stoffe, Lösungen und Mischungen 23 Definition der Stoffinenge und Konzentration 23 Ursache chemischer Reaktionen und Zustandsänderungen 25 Intermolekulare Kräfte 27 Lösungen und Mischungen 30 Löslichkeitsprodukt 34 Verteilungsgleichgewichte 37 Versuche: 1.2.1 Lösen von Salzen unter Wärmeumsatz 31 1.2.2 Umkristallisieren von Kaliumperchlorat 31 1.2.3 Löslichkeit von polaren und unpolaren Substanzen 32 1.2.4 Biomoleküle in Lösung 33 1.2.5 Verschiebimg der Löslichkeit durch gleichionigen Zusatz 36 1.2.6 Kalkgleichgewicht 36 1.2.7 Diffusion und Dialyse 37 1.2.8 Verteilung von Iod zwischen zwei Phasen 38 1.3 Säuren, Basen und Puffer 41 Das Massenwirkungsgesetz 41 Protonenübertragungen 42 Starke und schwache Säuren und Basen 44 Pufferlösungen 46 Säure-Base-Titrationen, Titrationskurven 47 Versuche: 1.3.1 Herstellung und Titration von 1 N NaOH und 1 N Essigsäure 49 1.3.2 Titrationskurve 51 1.3.3 Herstellen von Puffern 51 1.3.4 Abhängigkeit einer Enzymreaktion vom pH-Wert 53 10 Inhaltsverzeichnis 1.4 Redoxreaktionen 55 Oxidationszahlen 56 Aufstellen von Redoxgleichungen 57 Galvanische Elemente und Elektrolyse 58 Spannungsreihe, Standard-Reduktionspotentiale 61 Nernstsche Gleichung 64 Versuche: 1.4.1 Spannungsreihe der Metalle 62 1.4.2 Lokalelement 63 1.4.3 pH-Abhängigkeit des Redoxpotentials 66 1.4.4 Wasserstoflperoxid als redoxamphoteres System 66 1.4.5 Redoxreaktionen in der Maßanalyse: Iodometrie 67 2 Anorganische Chemie 71 Periodensystem der Elemente 70 Biologisches Vorkommen der Elemente 73 2.1 Nichtmetalle 75 Halogene 75 Schwefel 79 Stickstoff 81 Phosphor 84 Kohlenstoff 85 Versuche 2.1.1 Halogenfreisetzung aus Halogeniden 76 2.1.2 Hypochlorit-Bildung durch Disproportionierung 77 2.1.3 Silberhalogenidfällungen 77 2.1.4 Nachweis von Fluorid 78 2.1.5 Analytik der Halogenide nebeneinander 79 2.1.6 Schwefelverbindungen 80 2.1.7 Eigenschanen von Ammoniumsalzen 81 2.1.8 Reaktionen von Nitrat und Nitrit 82 2.1.9 Phosphatnachweis 84 2.1.10 Carbonat und Hydrogencarbonat 85 2.2 Metalle der Hauptgruppen Alkalimetalle 87 Erdalkalimetalle 91 Aluminium 93 Blei 96 Inhaltsverzeichnis 11 Versuche: 2.2.1 Metallisches Natrium und Magnesium 88 2.2.2 Flammenfärbung der Alkali- und Erdalkalimetalle 89 2.2.2 Schwerlösliche Kaliumsalze 90 2.2.4 Schwerlösliche Verbindungen der Erdalkalimetalle 91 2.2.5 Kalk und Gips 92 2.2.6 Löslichkeitsverhalten von Aluminiumverbindungen 94 2.2.7 Aluminium-Nachweis 95 2.2.8 Alaunbildung 96 2.2.9 Fällung von Bleisulfid und Bleifarben 97 2.2.10 Redoxreaktionen von Blei - Prinzip des Bleiakkumulators 98 2.3 Übergangsmetalle und Komplexverbindungen 100 Komplex- oder Koordinationsverbindungen 100 Geometrie und Isomerie von Komplexen 103 Stabilität von Komplexen 109 Chemische Bindung in Komplexen 111 Farbigkeit von Komplexen 114 Chelatkomplexe 114 Weitere Eigenschaften von Übergangsmetallen 118 Versuche: 2.3.1 Komplexe und Reaktionen des Kupfers 104 2.3.2 Komplexe des Eisens 106 2.3.3 Cobaltkomplexe als Feuchtigkeitsindikator 107 2.3.4 Herstellung von Chloropentammincobalt(III)chlorid 108 2.3.5 Acetylaceton als Chelatligand 115 2.3.6 Chlorophyll als Magnesium-Komplex 116 2.3.7 Löslichkeit und Reaktionen von Mangan, Eisen und Zink 119 2.3.8 Reaktionen und Komplexe des Silbers 121 3 Organische Chemie 125 Kohlenstoffgerüste und funktionelle Gruppen 126 Namen organischer Verbindungen 128 Bindungsarten und räumliche Struktur 130 Stereoisomerie in organischen Molekülen 133 Übungsaufgaben 138 3.1 Methoden der Organischen Chemie 141 Destillieren 142 Verhalten von Stoffgemischen 143 Praxis des Destillierens 145 Extrahieren 149 Umkristallisieren 150 12 Inhaltsverzeichnis Versuche: 3.1.1 Destillation von Wein, Bestimmung des Ethanolgehaltes 146 3.1.2 Trocknung und Destillation von Methanol 147 3.1.3 Isolierung von (+)-Limonen aus Apfelsinenschalen 148 3.1.4 Extraktion von Trimyristin aus Muskatnuß 149 3.1.5 Reinigung gefärbter Benzoesäure durch Umkristallisieren 151 3.2 Reaktionskinetik und Katalyse 153 Reaktionskinetik 153 Katalyse 158 Versuche: 3.2.1 Kinetik der alkalischen Esterhydrolyse 155 3.2.2 Säurekatalyse der Esterbildung 159 3.2.3 Stärkeverzuckerung 160 3.2.4 Wasserstoffperoxid-Zersetzung 161 3.2.5 Vergiftung und Reaktivierung eines Enzyms 161 3.3 Reaktionen gesättigter und ungesättigter Verbindungen 164 Substitutionsreaktionen 165 Eliminierung 170 Additionsreaktionen 171 Radikalische Prozesse 173 Versuche: 3.3.1 SN1-Reaktionen. tert-Butyichlorid 166 3.3.2 SN1-Reaktionen. Tri-p-tolylmethanol 167 3.3.3 SN2-Bromid-Alkohol-Austauschreaktionen 168 3.3.4 Alkylierung von Ammoniak und Aminen 169 3.3.5 Cyclohexen durch Dehydratisierung von Cyclohexanol 170 3.3.6 Additionen an Cyclohexen 172 3.3.7 Radikalische Polymerisation von Styrol 173 3.4 Ketone und Aldehyde 176 Derivate und Identifizierung von Aldehyden und Ketonen 177 Kondensationsreaktionen 180 Redoxreaktionen 184 Versuche: 3.4.1 Dintrophenylhydrazone und Semkarbazone 178 3.4.2 Azomethin- (Schiff-Basen-) und Oximbildung 179 3.4.3 Bisulfitaddukt-Bildung 180 3.4.4 Sorbinsäure aus Crotonaldehyd und Malonsäure 181 3.4.5 Darstellung von Acetessigsäureethylester 182 3.4.6 Zimtsäure-Synthesen 182 3.4.7 Dehydrierung und Hydrierung 185 3.4.8 Redoxdisproportionierung durch Cannizzaro-Reaktion 186 3.4.9 Chinon und Hydrochinon 187 Inhaltsverzeichnis________________________________________________13_ 3.5 Aromatische Verbindungen 190 Elektrophile Substitution 192 Gesundheitsgefährdende aromatische Substanzen 192 Versuche: 3.5.1 Bromierung und Nitrierung von Toluol 194 3.5.2 Friedel-Crafts-Acylierung von Anisol 195 3.5.3 Darstellung von Tri-p-tolylchlormethan 196 3.5.4 Pyridin/Dihydropyridin - Ein Coenzymmodell 197 3.6 Organische Säuren und Basen 200 Natürlich vorkommende organische Säuren und Basen 200 Acidität 201 Keto-Enol-Tautomerie 205 Reaktionen der Carbonsäuren: Ester, Anhydride, Decarboxylierung 206 Basizität organischer Verbindungen 213 Versuche: 3.6.1 Löslichkeit organischer Säuren und Basen 202 3.6.2 Säurestärke organischer Verbindungen 203 3.6.3 Bestimmung der Dissoziationskonstanten von p-Nitrophenol 204 3.6.4 Enol- und Komplexbildung bei 1,3-Diketonen 206 3.6.5 Säurechloride und Säureanhydride 206 3.6.6 Darstellung von Estern 207 3.6.7 Fettverseifung 210 3.6.8 Decarboxylierung und oxidative Decarboxylierung 212 3.6.9 Unterscheidung von Aminen als Benzamide 214 3.7 Synthetische und natürliche Farbstoffe 217 Wechselwirkung von Licht mit Molekülen 218 Farbe und Molekülstruktur 220 Lichtabsorption und Spektren als Informationsquelle 222 Versuche: 3.7.1 Synthese eines Trimethincyanins 224 3.7.2 Azofarbstoffe - Synthese des Indikators Methylorange 225 3.7.3 Herstellung von Indigo - Farben von Baumwolle 227 3.7.4 Methylenblau und Leukomethylenblau 229 3.7.5 Isolierung des Polyenfarbstoffs Lycopin aus Tomaten 229 3.7.6 Anthocyane aus Blüten und Früchten 230 3.7.7 Chemilumineszens von Chlorophyll 233 3.7.8 Chromatographie von Lebensmittel-und anderen Farbstoffen 234 3.8 Aminosäuren und Proteine 239 Aminosäuren 240 Isoelektrischer Punkt 241 Peptide und Proteine 244 14 Inhaltsverzeichnis Versuche: 3.8.1 Nachweis von Aminosäuren mit Ninhydrin 240 3.8.2 Titration von Glycin 242 3.8.3 Darstellung von Hippursäure 243 3.8.4 Analyse eines Proteinhydrolysats 245 3.8.S Proteinbestimmung 247 3.8.6 Isoelektrischer Punkt. Löslichkeit von Casein 248 3.8.7 Isolierung von L-Tyrosin aus biologischem Material 250 4 Quantitative Analyse - Chemie in Alltag und Umwelt 253 4.1 Methoden der quantitativen Analyse 253 Gravimetrie und Volumetrie 254 Komplexometrie 254 Ionenaustausch 257 Kolorimetrie, Photometrie 259 Versuche: 4.1.1 Komplexometrische Magnesiumbestimmung 256 4.1.2 Bestimmung des Calciumcarbonatgehaltes von Zahnpasta 256 4.1.3 Konzentrieren einer verdünnten Kupferlösung 258 4.1.4 Bestimmung von NaCl und CaCl2 durch Ionenaustausch 259 4.1.5 Gültigkeit des Lambert-Beerschen Gesetzes 262 4.1.6 Eisenbestimmung mit Phenanthrolin 262 Übungsaufgaben zur Quantitativen Analyse 263 4.2 Chemische Stoffe in Alltag und Umwelt 265 Versuche: 4.2.1 Bleibestimmung in Bodenproben 265 4.2.2 Nitratbestimmung in Wasser 266 4.2.3 Wasserhärte und Enthärtung 268 4.2.4 Phosphat überall. Phosphatbestimmung 270 4.2.5 Ameisensäure als Konservierungsstoff 271 4.2.6 Phenole im Wasser 272 4.2.7 Anionische Tenside im Wasser 275 4.2.8 Chemischer Sauerstoffbedarf 277 5 Anhang 279 Physikalische Konstanten 279 Stoffeigenschaften 280 CIP-Regeln zur Konfigurationsbestimmung 284 Literaturhinweise 285 Sachverzeichnis 287
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