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Dieser Klassiker bietet einen detaillierten Überblick über die Chemie aller nichtmetallischen Elemente. Eine anspruchsvolle Einführung in die Theorien und Modelle der chemischen Bindung bildet die Basis für die systematischen Behandlungen der Elemente. Synthesen, Strukturen, die anwendungsrelevante Bedeutung der Nichtmetallchemie für die chemische Technik und für den Umweltschutz werden thematisiert. Ideal für Master-Studiengänge.
Inhaltsverzeichnis
1;Teil I: Die chemische Bindung und Moleküleigenschaften;15 2;1 Einführung;17 3;2 Die chemische Bindung;23 3.1;2.1 Die Ionenbindung;24 3.1.1;2.1.1 Einführung;24 3.1.2;2.1.2 Die Ionisierungsenergie;24 3.1.3;2.1.3 Die Elektronenaffinität;26 3.1.4;2.1.4 Ionenkristalle und Ionenradien;28 3.1.5;2.1.5 Gitterenergie und Gitterenthalpie;30 3.1.6;2.1.6 Bestimmung von Gitterenergie und Gitterenthalpie;31 3.1.7;2.1.7 Bedeutung der Gitterenthalpie;33 3.1.8;2.1.8 Polarisation von Anionen durch Kationen;36 3.2;2.2 Moleküle und ihre Geometrie;39 3.2.1;2.2.1 Strukturbestimmungsmethoden;39 3.2.2;2.2.2 Die VSEPR-Methode zur Strukturermittlung;40 3.3;2.3 Molekülsymmetrie und Punktgruppensymbole;50 3.4;2.4 Die kovalente Bindung;55 3.4.1;2.4.1 Das Molekül-Ion [H2]+;56 3.4.2;2.4.2 Das Molekül H2;63 3.4.3;2.4.3 Homonukleare Moleküle mit s- und p-Orbitalen;67 3.4.4;2.4.4 Photoelektronenspektroskopie kleiner Moleküle;73 3.4.5;2.4.5 Heteronukleare zweiatomige Moleküle;76 3.4.6;2.4.6 Dreiatomige Moleküle der Symmetrie D8h;78 3.4.7;2.4.7 Dreiatomige Moleküle der Symmetrie C2v;82 3.4.8;2.4.8 Vieratomige Moleküle der Symmetrie D3h;84 3.4.9;2.4.9 Vieratomige Moleküle der Symmetrie C3v;88 3.4.10;2.4.10 Fünfatomige Moleküle;91 3.5;2.5 Die koordinative Bindung;93 3.6;2.6 Hyperkoordinierte oder hypervalente Verbindungen;97 3.7;2.7 Quantenchemische Berechnung von Struktur und Eigenschaften von Molekülen;104 3.7.1;2.7.1 Physikalische Grundlagen: ab initio-Methoden;104 3.7.2;2.7.2 Näherungen für die Wellenfunktion/Molekülorbitale;105 3.7.3;2.7.3 Ab initio-Methoden: Näherungen für den HAMILTON-Operator;109 3.7.4;2.7.4 Ab initio-Methoden: Das Basissatz- und Korrelations-Limit;112 3.7.5;2.7.5 DFT-Methoden;113 3.7.6;2.7.6 Ablauf einer quantenchemischen Geometrieoptimierung;115 3.7.7;2.7.7 Qualität der Geometrieoptimierung am Beispiel von P4 und S4N4;115 3.7.8;2.7.8 Berechnung physikalischer Messgrößen;117 4;3 Die VAN DER WAALS-Wechselwirkung;119 4.1;3.1 Der Dipoleffekt;119 4.2;3.2 Der Induktionseffekt;121 4
.3;3.3 Der Dispersionseffekt;122 4.4;3.4 VAN DER WAALS-Radien;124 4.5;3.5 VAN DER WAALS-Moleküle;126 5;4 Bindungseigenschaften;129 5.1;4.1 Allgemeines;129 5.2;4.2 Bindungsenthalpie und Dissoziationsenthalpie;130 5.2.1;4.2.1 Zweiatomige Moleküle;130 5.2.2;4.2.2 Mehratomige Moleküle;133 5.2.3;4.2.3 Warum ist Sauerstoff gasförmig und Schwefel fest?;137 5.3;4.3 Der Kernabstand;139 5.4;4.4 Die Valenzkraftkonstante;142 5.4.1;4.4.1 Zweiatomige Moleküle;142 5.4.2;4.4.2 Zweiatomige Gruppen;144 5.4.3;4.4.3 Dreiatomige Moleküle;145 5.5;4.5 Zusammenhänge zwischen den Bindungseigenschaften;147 5.6;4.6 Polarität kovalenter Bindungen und Elektronegativität;149 5.6.1;4.6.1 Allgemeines;149 5.6.2;4.6.2 Elektronegativitäten;150 5.6.3;4.6.3 Das Bindungsmoment;156 5.7;4.7 Elektronendichteverteilung in Molekülen und Kristallen;160 6;Teil II: Chemie der Nichtmetalle;161 7;5 Wasserstoff;163 7.1;5.1 Elementarer Wasserstoff;165 7.2;5.2 Wasserstoff-Ionen H+;170 7.3;5.3 Säuren;173 7.4;5.4 Basen;177 7.5;5.5 Die relative Stärke von Säuren und Basen;178 7.5.1;5.5.1 Verdünnte Lösungen;178 7.5.2;5.5.2 Konzentrierte und wasserfreie Säuren;182 7.6;5.6 Die Wasserstoffbrückenbindung;184 7.6.1;5.6.1 Allgemeines;184 7.6.2;5.6.2 Allgemeine Eigenschaften von Wasserstoffbrücken;185 7.6.3;5.6.3 Experimenteller Nachweis von Wasserstoffbrücken;187 7.6.4;5.6.4 Beispiele für Wasserstoffbrückenbindungen;190 7.6.5;5.6.5 Theorie der Wasserstoffbrückenbindung;200 7.7;5.7 Wasserstoffverbindungen (Hydride);203 7.7.1;5.7.1 Allgemeines;203 7.7.2;5.7.2 Kovalente Hydride;204 7.7.3;5.7.3 H2 als Komplexligand;205 7.7.4;5.7.4 Salzartige Hydride;207 7.7.5;5.7.5 Metall- oder legierungsartige Hydride (Einlagerungshydride);210 8;6 Bor;213 8.1;6.1 Allgemeines;213 8.2;6.2 Bindungsverhältnisse;214 8.2.1;6.2.1 Lewis Acidität und Adduktbildung;214 8.2.2;6.2.2 Koordinationszahlen und Mehrfachbindungen;217 9;6.2.3 Ähnlichkeiten und Unterschiede gegenüber anderen Nichtmetallen;218 9.1;6.3 Elementares Bor;219 9.1.1;6.3.1 Herstellung;220
9.1.2;6.3.2 Kristallstrukturen;221 9.1.3;6.3.3 Bindungsverhältnisse;222 9.2;6.4 Metallboride und Borcarbid;224 9.2.1;6.4.1 Boride;224 9.2.2;6.4.2 Borcarbid;226 9.3;6.5 Borane und Hydroborate;227 9.3.1;6.5.1 Allgemeines;227 9.3.2;6.5.2 Diboran;228 9.3.3;6.5.3 Höhere Borane;230 9.3.4;6.5.4 Hydroborate;233 9.4;6.6 Organoborane;236 9.5;6.7 Carborane;237 9.6;6.8 Borhalogenide;239 9.6.1;6.8.1 Trihalogenide;239 9.6.2;6.8.2 Subhalogenide;241 9.7;6.9 Sauerstoffverbindungen des Bors;243 9.7.1;6.9.1 Allgemeines;243 9.7.2;6.9.2 Bortrioxid und Borsäuren;243 9.7.3;6.9.3 Borate;246 9.8;6.10 Bor-Stickstoff-Verbindungen;248 9.8.1;6.10.1 Bindungsverhältnisse;248 9.8.2;6.10.2 Ammoniak-Boran;250 9.8.3;6.10.3 Borazin;251 9.8.4;6.10.4 Bornitrid;253 9.8.5;6.10.5 Nitridoborate;255 10;7 Kohlenstoff;257 10.1;7.1 Allgemeines;257 10.2;7.2 Bindungsverhältnisse;258 10.3;7.3 Modifikationen des Kohlenstoffs;263 10.3.1;7.3.1 Graphit und Graphen;263 10.3.2;7.3.2 Diamant;266 10.3.3;7.3.3 Fullerene;269 10.3.4;7.3.4 Kohlenstoff-Nanoröhren;273 10.4;7.4 Graphitverbindungen;274 10.4.1;7.4.1 Kovalente Graphitverbindungen;275 10.4.2;7.4.2 Ionische Graphitverbindungen;277 10.5;7.5 Ruß, Kohle und Koks;280 10.6;7.6 Halogenide des Kohlenstoffs;282 10.7;7.7 Chalkogenide des Kohlenstoffs;282 10.7.1;7.7.1 Oxide;282 10.7.2;7.7.2 Sulfide, Selenide, Telluride;286 10.7.3;7.7.3 Kohlensäuren und Carbonate;288 10.8;7.8 Nitride des Kohlenstoffs;292 10.8.1;7.8.1 Hydrogencyanid und Cyanide;292 10.8.2;7.8.2 Binäre Kohlenstoff-Stickstoff-Verbindungen;293 11;8 Silicium und Germanium;295 11.1;8.1 Allgemeines;295 11.2;8.2 Bindungsverhältnisse;296 11.3;8.3 Die Elemente;302 11.4;8.4 Silicide und Germanide;305 11.5;8.5 Hydride von Silicium und Germanium;307 11.5.1;8.5.1 Herstellung der Hydride;308 11.5.2;8.5.2 Reaktion der Silane und Germane;309 11.6;8.6 Halogenide von Silicium und Germanium;310 11.6.1;8.6.1 Fluoride;311 11.6.2;8.6.2 Chloride;312 11.6.3;8.6.3 Sonstige Si-Halogenide;313 11.7;8.7 Oxide von Silicium und Germanium;314
11.7.1;8.7.1 Dioxide;314 11.7.2;8.7.2 Siliciummonoxid;316 11.7.3;8.7.3 Germaniumoxide;316 11.8;8.8 Oxosäuren, Silicate und Germanate;317 11.8.1;8.8.1 Kieselsäuren und Siloxane;317 11.8.2;8.8.2 Silicate;319 11.8.3;8.8.3 Germanate;325 11.9;8.9 Gläser;325 11.10;8.10 Silicium-Stickstoff-Verbindungen;329 11.11;8.11 Organosilicium-Verbindungen;330 11.11.1;8.11.1 Organosilane;330 11.11.2;8.11.2 Ungesättigte Organosilicium- und -germanium-Verbindungen;333 11.11.3;8.11.3 Organosiloxane (Silikone);336 11.12;8.12 Sonstige Si-Verbindungen;338 11.12.1;8.12.1 Siliciumcarbid;338 11.12.2;8.12.2 Siliciumnitrid;339 11.12.3;8.12.3 Siliciumsulfide;340 12;9 Stickstoff;341 12.1;9.1 Elementarer Stickstoff;341 12.2;9.2 N2 als Komplexligand;343 12.3;9.3 Bindungsverhältnisse in Stickstoffverbindungen;346 12.4;9.4 Hydride des Stickstoffs;352 12.4.1;9.4.1 Allgemeines;352 12.4.2;9.4.2 Ammoniak NH3;352 12.4.3;9.4.3 Hydrazin N2H4;356 12.4.4;9.4.4 Diazen (Diimin) N2H2;358 12.4.5;9.4.5 Hydrogenazid HN3 und Azide;359 12.4.6;9.4.6 Tetrazen(2) N4H4;361 12.4.7;9.4.7 Hydroxylamin NH2OH;362 12.4.8;9.4.8 Wasserähnliche Lösungsmittel;363 12.5;9.5 Halogenide und Oxidhalogenide des Stickstoffs;371 12.5.1;9.5.1 Halogenide;371 12.5.2;9.5.2 Oxidhalogenide;374 12.6;9.6 Oxide des Stickstoffs;376 12.6.1;9.6.1 Allgemeines;376 12.6.2;9.6.2 Distickstoffoxid N2O;376 12.6.3;9.6.3 Stickstoffmonoxid NO und Distickstoffdioxid N2O2;377 12.6.4;9.6.4 Distickstofftrioxid N2O3;380 12.6.5;9.6.5 Stickstoffdioxid NO2 und Distickstofftetroxid N2O4;381 12.6.6;9.6.6 Distickstoffpentoxid N2O5;382 12.7;9.7 Sauerstoffsäuren des Stickstoffs;383 12.7.1;9.7.1 Allgemeines;383 12.7.2;9.7.2 Salpetersäure HNO3 bzw. HONO2;384 12.7.3;9.7.3 Peroxosalpetersäure HNO4 bzw. HOONO2;386 12.7.4;9.7.4 Salpetrige Säure HNO2 bzw. HONO;387 12.7.5;9.7.5 Peroxosalpetrige Säure HOONO;388 12.7.6;9.7.6 Hyposalpetrige Säure (HON)2;389 13;10 Phosphor und Arsen;391 13.1;10.1 Allgemeines;391 13.2;10.2 Bindungsverhältnisse in P- und As-Verbindungen;391 13.3;10.3 Die
Elemente Phosphor und Arsen;395 13.3.1;10.3.1 Herstellung der Elemente;395 13.3.2;10.3.2 Modifikationen von Phosphor und Arsen;396 13.4;10.4 Hydride von Phosphor und Arsen;401 13.4.1;10.4.1 Phosphan und Arsan;402 13.4.2;10.4.2 Diphosphan(4);404 13.5;10.5 Phosphide;405 13.6;10.6 Organophosphane;407 13.7;10.7 Diphosphene und Phosphaalkine;409 13.8;10.8 Halogenide des Phosphors und Arsens;411 13.8.1;10.8.1 Trihalogenide EX3;412 13.8.2;10.8.2 Tetrahalogenide E2X4;414 13.8.3;10.8.3 Pentahalogenide EX5;414 13.8.4;10.8.4 Starke LEWIS-Säuren;416 13.9;10.9 Phosphorane und Arsorane;419 13.10;10.10 Oxide des Phosphors und Arsens;420 13.10.1;10.10.1 Phosphor(III)-oxid;421 13.10.2;10.10.2 Phosphor(III/V)-oxid;422 13.10.3;10.10.3 Phosphor(V)-oxid;423 13.10.4;10.10.4 Arsenoxide;424 13.11;10.11 Sulfide des Phosphors und Arsens;424 13.12;10.12 Oxosäuren von Phosphor und Arsen und deren Derivate;427 13.12.1;10.12.1 Oxosäuren mit einem P-Atom;427 13.12.2;10.12.2 Kondensierte Phosphorsäuren;431 13.12.3;10.12.3 Peroxophosphorsäuren;433 13.12.4;10.12.4 Thiophosphorsäuren;433 13.12.5;10.12.5 Halogeno- und Amidophosphorsäuren;434 13.12.6;10.12.6 Oxo- und Thiosäuren des Arsens und ihre Salze;434 13.13;10.13 Phosphor(V)-nitride und Nitridophosphate;435 13.14;10.14 Phosphazene;436 14;11 Sauerstoff;441 14.1;11.1 Elementarer Sauerstoff;441 14.1.1;11.1.1 Molekularer Sauerstoff O2;441 14.1.2;11.1.2 Atomarer Sauerstoff;449 14.1.3;11.1.3 Ozon O3;450 14.2;11.2 Bindungsverhältnisse am Sauerstoffatom in kovalenten und ionischen Verbindungen;455 14.2.1;11.2.1 Oxide;455 14.2.2;11.2.2 Peroxide;458 14.2.3;11.2.3 Superoxide;459 14.2.4;11.2.4 Ozonide;460 14.2.5;11.2.5 Dioxygenylverbindungen;461 14.2.6;11.2.6 Vergleich der Bindungsverhältnisse in den Ionen [O2]+, [O2] und [O2]2;462 14.3;11.3 Hydride des Sauerstoffs und Peroxoverbindungen;463 14.3.1;11.3.1 Allgemeines;463 14.3.2;11.3.2 Wasser;464 14.3.3;11.3.3 Wasserstoffperoxid H2O2;465 14.3.4;11.3.4 Das Hydroxylradikal [OH];469 14.4;11.4 Fluoride des Sauer
stoffs;471 14.4.1;11.4.1 Allgemeines;471 14.4.2;11.4.2 Sauerstoffdifluorid OF2;471 14.4.3;11.4.3 Disauerstoffdifluorid O2F2;472 14.5;11.5 Bindungsverhältnisse in den Hydriden und Fluoriden des Sauerstoffs;472 15;12 Schwefel, Selen und Tellur;475 15.1;12.1 Allgemeines;475 15.2;12.2 Bindungsverhältnisse und Tendenzen in der 16. Gruppe;476 15.3;12.3 Herstellung der Elemente;479 15.3.1;12.3.1 Gewinnung von Schwefel;479 15.3.2;12.3.2 Herstellung von Selen und Tellur;480 15.4;12.4 Modifikationen der Chalkogene;481 15.4.1;12.4.1 Schwefel;481 15.4.2;12.4.2 Modifikationen von Selen und Tellur;489 15.5;12.5 Homoatomare Chalkogen-Kationen;490 15.6;12.6 Kettenaufbau- und -abbau-Reaktionen;493 15.7;12.7 Hydride der Chalkogene;494 15.7.1;12.7.1 Hydride H2E (E = S, Se, Te);494 15.7.2;12.7.2 Polysulfane H2Sn (n>1);496 15.8;12.8 Metallchalkogenide;497 15.9;12.9 Diorganopolysulfane R2Sn (n>1);502 15.10;12.10 Oxide der Chalkogene;503 15.10.1;12.10.1 Dioxide;503 15.10.2;12.10.2 Trioxide;506 15.10.3;12.10.3 Niedere Schwefeloxide;509 15.11;12.11 Oxo-, Thio- und Halogeno-Säuren der Chalkogene;510 15.11.1;12.11.1 Allgemeines;510 15.11.2;12.11.2 Schweflige Säure H2SO3;511 15.11.3;12.11.3 Selenige Säure H2SeO3 und Tellurige Säure H2TeO3;513 15.11.4;12.11.4 Schwefelsäure H2SO4;514 15.11.5;12.11.5 Selensäure H2SeO4 und die Tellursäuren H2TeO4 und Te(OH)6;516 15.11.6;12.11.6 Peroxoschwefelsäuren H2SO5 und H2S2O8;517 15.11.7;12.11.7 Halogenoschwefelsäuren HSnO3nX;517 15.11.8;12.11.8 Thioschwefelsäure H2S2O3 und Sulfandisulfonsäuren H2SnO6;518 15.11.9;12.11.9 Dithionsäure H2S2O6;519 15.11.10;12.11.10 Dithionige Säure H2S2O4;520 15.12;12.12 Halogenide und Oxidhalogenide der Chalkogene;521 15.12.1;12.12.1 Allgemeines;521 15.12.2;12.12.2 Schwefelhalogenide;522 15.12.3;12.12.3 Schwefeloxidhalogenide;526 15.12.4;12.12.4 Selen- und Tellurhalogenide;527 15.13;12.13 Schwefel-Stickstoff-Verbindungen;529 16;13 Die Halogene;535 16.1;13.1 Allgemeines;535 16.2;13.2 Die Elemente Fluor bis Iod;536 16.3;13.3 Bin
dungsverhältnisse;538 16.4;13.4 Fluor;541 16.4.1;13.4.1 Herstellung von Fluor;541 16.4.2;13.4.2 Eigenschaften von Fluor;543 16.4.3;13.4.3 Herstellung von Fluoriden;544 16.4.4;13.4.4 Verwendung von Fluorverbindungen;545 16.4.5;13.4.5 Bindungsverhältnisse in Fluoriden;548 16.4.6;13.4.6 Stabilisierung niedriger Oxidationsstufen;550 16.5;13.5 Chlor, Brom und Iod;552 16.5.1;13.5.1 Herstellung und Eigenschaften der Elemente;552 16.5.2;13.5.2 Halogenide;556 16.5.3;13.5.3 Polyhalogenid-Ionen;558 16.5.4;13.5.4 Positive Halogen-Ionen;561 16.5.5;13.5.5 Interhalogenverbindungen;563 16.5.6;13.5.6 Sauerstoff-Verbindungen von Chlor, Brom und Iod;566 16.6;13.6 Pseudohalogene;578 17;14 Die Edelgase;579 17.1;14.1 Allgemeines;579 17.2;14.2 Vorkommen, Gewinnung und Verwendung;580 17.3;14.3 Xenonverbindungen;581 17.3.1;14.3.1 Xenonfluoride;582 17.3.2;14.3.2 Reaktionen der Xenonfluoride;583 17.3.3;14.3.3 Oxide und Oxosalze des Xenons;586 17.3.4;14.3.4 Oxidfluoride des Xenons;588 17.3.5;14.3.5 Sonstige Xenon-Verbindungen;588 17.4;14.4 Verbindungen der übrigen Edelgase;590 17.5;14.5 Elektronegativitäten der Edelgase;591 17.6;14.6 Bindungsverhältnisse bei Edelgasverbindungen;592 17.6.1;14.6.1 Zweiatomige Moleküle und Ionen;592 17.6.2;14.6.2 Mehratomige Moleküle und Ionen;593 17.6.3;14.6.3 Existenz und Nichtexistenz von Edelgasverbindungen;595 18;Sachregister;597
