Chemistry Books

Book SynopsisDiese vollständig überarbeitete und aktualisierte Neuauflage des klassischen Lehrbuches beinhaltet neben den Grundlagen der NMR-Spektroskopie auch die der Spektreninterpretation. Ohne viel Mathematik bietet der Text eine Einleitung und deckt somit auch den Lehrstoff von Hochschulkursen ab. Der Hauptanteil des Buches ist nach wie vor der NMR-Spektroskopie an Lösungen gewidmet, doch wurden auch verstärkt Untersuchungen an Festkörpern und die Analyse von Biopolymeren berücksichtigt. Zum Schluss werden einige Einsatzmöglichkeiten der Kernspintomographie und der Kombination von Tomographie und Spektroskopie besprochen. Ergänzt wurde jedes Kapitel um Aufgaben, deren Lösungsvorschläge im Anschluss an Kapitel 14 zu finden sind. Mit seiner übersichtlichen Darstellung ist dieses Buch ein Muss für Studenten, Dozenten und Anwender der NMR-Spektroskopie in der Chemie, Biochemie und Pharmazie.Trade Review"Der 'Friebolin' ist ein 'Klassiker' und ein hervorragendes Buch, in dem in sehr anschaulicher Form wichtige Aspekte der NMR-Spektroskopie erläutert werden. Chemiker schätzen vor allem auch, daß außer elementarer Mathematik keine 'unanschaulichen' Formeln enthalten sind - diese wirken erfahrungsgemäß immer abschreckend. In die Neuauflage 2013 sind einige wichtige Ergänzungen und Korrekturen eingeflossen, was sehr begrüßenswert ist?." Prof. Dr. Walter Bauer, Universität Erlangen-Nürnberg (04/2013) "Die ausgiebige Benutzung dieses Buches kann jedem angehenden Spektroskopiker empfohlen werden. Auf diese Weise wird er fit für die Praxis und dazu in der Lage sein, die Aussagekraft hochauflösender NMR-Spektren zu erkennen. Ebenso ist es ein wichtiger Leitfaden für Dozenten und Assistenten in der Lehre. Dieses Standardwerk sollte auf jeden Fall in den Fundus einer gut bestückten Lehrbuchsammlung aufgenommen werden." Mitteilungen der FG Umweltchemie und Ökotoxikologie - GDChTable of Contents1 Physikalische Grundlagen der NMR-Spektroskopie 1 1.1 EinfÅhrung 1 1.2 Kerndrehimpuls und magnetisches Moment 2 1.3 Kerne im statischen Magnetfeld 4 1.3.1 Richtungsquantelung 4 1.3.2 Energie der Kerne im Magnetfeld 5 1.3.3 Besetzung der Energieniveaus 6 1.3.4 Makroskopische Magnetisierung 7 1.4 Grundlagen des Kernresonanz-Experimentes 7 1.4.1 Resonanzbedingung 7 1.4.2 Messprinzip 9 1.5 Impuls-Verfahren 10 1.5.1 Impuls (Angelschsisch: pulse) 10 1.5.2 Impulswinkel 10 1.5.3 Relaxation 13 1.5.4 Zeit- und Frequenzdomne; Fourier Transformation 15 1.5.5 Spektrenakkumulation 17 1.5.6 Impulsspektrometer 19 1.6 Spektrale Parameter im berblick 23 1.6.1 Chemische Verschiebung 23 1.6.1.1 Abschirmung 23 1.6.1.2 Referenzsubstanz und d-Skala 25 1.6.2 Spin-Spin-Kopplung 27 1.6.2.1 Indirekte Spin-Spin-Kopplung 27 1.6.2.2 Kopplung mit einem Nachbarkern (AX-Spinsystem) 28 1.6.2.3 Kopplung mit zwei quivalenten Nachbarkernen (AX2-Spinsystem) 30 1.6.2.4 Kopplung mit mehreren quivalenten Nachbarkernen (AXn-Spinsystem) 31 1.6.2.5 Multiplizittsregeln 31 1.6.2.6 Kopplungen zwischen drei nicht-quivalenten Kernen (AMX-Spinsystem) 32 1.6.2.7 Kopplungen zwischen quivalenten Kernen (An-Spinsystem) 33 1.6.2.8 Ordnung eines Spektrums 34 1.6.2.9 Kopplungen von Protonen mit anderen Kernen und 13C-Satelliten-Spektren 34 1.6.3 Intensitten der Resonanzsignale 35 1.6.3.1 1H-NMR-Spektroskopie 35 1.6.3.2 13C-NMR-Spektroskopie 36 1.6.4 Zusammenfassung 39 1.7 „Andere“ Kerne 40 1.7.1 Kerne mit Kernspin I = 1/2 41 1.7.2 Kerne mit Kernspin I i 1/2 41 1.8 Aufgaben 43 1.9 Literatur zu Kapitel 1 44 2 Chemische Verschiebung 45 2.1 EinfÅhrung 45 2.1.1 Einfluss der Ladungsdichte auf die Abschirmung 47 2.1.2 Nachbargruppeneffekte 48 2.1.2.1 Magnetische Anisotropie von Nachbargruppen 49 2.1.2.2 Ringstromeffekt 51 2.1.2.3 Elektrischer Feldeffekt 52 2.1.2.4 Intermolekulare Wechselwirkungen – WasserstoffbrÅcken und LÇsungsmitteleffekte 52 2.1.2.5 Isotopieeffekt 53 2.1.3 Zusammenfassung 54 2.2 1H-chemische Verschiebungen organischer Verbindungen 55 2.2.1 Alkane und Cycloalkane 55 2.2.2 Alkene 57 2.2.3 Aromaten 58 2.2.4 Alkine 59 2.2.5 Aldehyde 60 2.2.6 OH, SH, NH 61 2.3 13C-Chemische Verschiebungen organischer Verbindungen 62 2.3.1 Alkane und Cycloalkane 63 2.3.2 Alkene 64 2.3.3 Aromaten 66 2.3.4 Alkine 68 2.3.5 Allene 68 2.3.6 Carbonyl- und Carboxyverbindungen 68 2.3.6.1 Aldehyde und Ketone 69 2.3.6.2 Carbonsuren und Derivate 70 2.4 Spektrum und MolekÅlstruktur 72 2.4.1 quivalenz, Symmetrie und Chiralitt 72 2.4.2 Homotope, enantiotope und diastereotope Gruppen 74 2.4.3 Zusammenfassung 79 2.5 Chemische Verschiebung „anderer“ Kerne 79 2.6 Aufgaben 84 2.7 Literatur zu Kapitel 2 85 3 Indirekte Spin-Spin-Kopplung 87 3.1 EinfÅhrung 87 3.2 H,H-Kopplungskonstanten und chemische Struktur 89 3.2.1 Geminale Kopplungen (2J(H,H)) 89 3.2.1.1 Abhngigkeit vom Bindungswinkel 89 3.2.1.2 Substituenteneffekte 90 3.2.1.3 Abhngigkeit von benachbarten p-Elektronen 90 3.2.2 Vicinale H,H-Kopplungen (3J(H,H)) 91 3.2.2.1 Abhngigkeit vom Torsionswinkel 92 3.2.2.2 Substituenteneffekte 96 3.2.3 H,H-Kopplungen in aromatischen Verbindungen 97 3.2.4 Weitreichende Kopplungen (Fernkopplungen) 98 3.3 C,H-Kopplungskonstanten und chemische Struktur 99 3.3.1 C,H-Kopplungen Åber eine Bindung (1J(C,H)) 99 3.3.1.1 Abhngigkeit vom s-Anteil 99 3.3.1.2 Substituenteneffekte 99 3.3.2 C,H-Kopplungen Åber zwei und mehr Bindungen 100 3.3.2.1 Geminale Kopplungen (2J(C,H): H–C–13C) 100 3.3.2.2 Vicinale Kopplungen (3J(C,H): H–C–C–13C) 100 3.3.2.3 Weitreichende Kopplungen (3+nJ(C,H)) 101 3.3.3 C,H-Kopplungen in Benzolderivaten 101 3.4 C,C-Kopplungskonstanten und chemische Struktur 102 3.5 Korrelation von C,H- und H,H-Kopplungskonstanten 102 3.6 Kopplungsmechanismen 104 3.6.1 Kern-Elektron-Wechselwirkung 104 3.6.2 H,D-Kopplung 106 3.6.3 Kopplung und Lebensdauer eines Spin-Zustandes 107 3.6.4 Kopplungen durch den Raum 107 3.7 Kopplung „anderer“ Kerne; Heterokopplungen 108 3.8 Aufgaben 110 3.9 Literatur zu Kapitel 3 111 4 Analyse und Berechnung von Spektren 113 4.1 EinfÅhrung 113 4.2 Nomenklatur 116 4.2.1 Systematische Kennzeichnung der Spinsysteme 116 4.2.2 Chemische und magnetische quivalenz 117 4.3 Zweispinsysteme 118 4.3.1 AX-Spinsystem 118 4.3.2 AB-Spinsystem 121 4.4 Dreispinsysteme 122 4.4.1 AX2-, AK2-, AB2- und A3-Spinsysteme 122 4.4.2 AMX- und ABX-Spinsystem 124 4.5 Vierspinsysteme 126 4.5.1 A2X2- und A2B2-Spinsysteme 126 4.5.2 AAlXXl- und AAlBBl-Spinsysteme 126 4.6 Spektren-Simulation und Spektren-Iteration 128 4.7 Analyse von 13C-NMR-Spektren 128 4.8 Aufgaben 129 4.9 Literatur zu Kapitel 4 130 5 Doppelresonanz-Experimente 131 5.1 EinfÅhrung 131 5.2 Spin-Entkopplung in der 1H-NMR-Spektroskopie 132 5.2.1 Vereinfachung von Spektren durch selektive Spin-Entkopplung 132 5.2.2 UnterdrÅckung des LÇsungsmittelsignals 135 5.3 Spin-Entkopplung in der 13C-NMR-Spektroskopie 136 5.3.1 1H-Breitband(BB)-Entkopplung 136 5.3.2 Gated-Decoupling-Experiment 137 5.3.3 1H-Off-Resonance-Entkopplung 138 5.3.4 Selektive Entkopplung in der 13C-NMR-Spektroskopie 139 5.4 Aufgaben 140 5.5 Literatur zu Kapitel 5 141 6 Zuordnung der 1H- und 13C-NMR-Signale 143 6.1 EinfÅhrung 143 6.2 1H-NMR-Spektroskopie 144 6.2.1 Problemstellung 144 6.2.2 Empirische Korrelationen zur Abschtzung chemischer Verschiebungen 145 6.2.2.1 Alkane (Regel von Shoolery) 145 6.2.2.2 Alkene 146 6.2.2.3 Benzolderivate 147 6.2.3 Entkopplungs-Experimente 148 6.2.4 Chemische Vernderung der Substanzen 149 6.2.5 LÇsungsmittel- und Temperatureffekte 150 6.2.6 Verschiebungsreagenzien 150 6.2.6.1 Lanthanoiden-Shift-Reagenzien (LSR) 150 6.2.6.2 Chirale Lanthanoiden-Shift-Reagenzien 154 6.3 13C-NMR-Spektroskopie 156 6.3.1 Problemstellung 156 6.3.2 Empirische Korrelationen zur Abschtzung chemischer Verschiebungen 158 6.3.2.1 Alkane 158 6.3.2.2 Alkene 161 6.3.2.3 Benzolderivate 162 6.3.3 Entkopplungsexperimente 163 6.3.4 T1-Messungen 163 6.3.5 Chemische Vernderung der Substanzen 163 6.3.6 LÇsungsmittel- und Temperatureffekte sowie Verschiebungsreagenzien 164 6.4 RechnerunterstÅtzte Spektrenzuordnung in der 1H- und 13C-NMR-Spektroskopie 165 6.4.1 Suche nach identischen und hnlichen Verbindungen 165 6.4.2 Spektrenabschtzung 166 6.5 Aufgaben 168 6.6 Literatur zu Kapitel 6 168 7 Relaxation 171 7.1 EinfÅhrung 171 7.2 Spin-Gitter-Relaxation der 13C-Kerne (T1) 172 7.2.1 Relaxationsmechanismen 172 7.2.2 Experimentelle Bestimmung von T1; Inversion-Recovery-Experiment 174 7.2.3 T1 und chemische Struktur 178 7.2.3.1 Einfluss der Protonen in CH-, CH2- und CH3-Gruppen 178 7.2.3.2 Einfluss der MolekÅlgrÇße 179 7.2.3.3 Segmentbeweglichkeiten 180 7.2.3.4 Anisotrope molekulare Beweglichkeit 180 7.2.4 UnterdrÅckung des Wassersignals 180 7.3 Spin-Spin-Relaxation (T2) 181 7.3.1 Relaxationsmechanismen 181 7.3.2 Experimentelle Bestimmung von T2; Spin-Echo-Experiment 183 7.3.3 Linienbreiten der Resonanzsignale 187 7.4 Aufgaben 189 7.5 Literatur zu Kapitel 7 189 8 Eindimensionale NMR-Experimente mit komplexen Impulsfolgen 191 8.1 EinfÅhrung 191 8.2 Grundlegende Experimente mit Impulsen und gepulsten Feldgradienten 192 8.2.1 Einfluss der Impulse auf die longitudinale Magnetisierung (Mz) 193 8.2.2 Einfluss der Impulse auf die transversalen Magnetisierungen (Mxl, Myl) 194 8.2.3 Spin-Locking 198 8.2.4 Einfluss von gepulsten Feldgradienten auf die transversalen Magnetisierungen 199 8.3 J-moduliertes Spin-Echo-Experiment 203 8.4 Spin-Echo-Experiment mit gepulsten Feldgradienten 212 8.5 Intensittsgewinn durch Polarisationstransfer 215 8.5.1 SPI-Experiment 215 8.5.2 INEPT-Experiment 218 8.5.3 Inverses, protonendetektiertes INEPT-Experiment 226 8.6 DEPT-Experiment 231 8.7 Selektives TOCSY-Experiment 236 8.8 Eindimensionales INADEQUATE-Experiment 238 8.9 Aufgaben 242 8.10 Literatur zu Kapitel 8 242 9 Zweidimensionale NMR-Spektroskopie 245 9.1 EinfÅhrung 245 9.2 Zweidimensionales NMR-Experiment 246 9.2.1 Prparation, Evolution und Mischung, Detektion 246 9.2.2 Graphische Darstellung 250 9.3 Zweidimensionale J-aufgelÇste NMR-Spektroskopie 252 9.3.1 Heteronukleare zweidimensionale J-aufgelÇste 13C-NMR-Spektroskopie 252 9.3.2 Homonukleare zweidimensionale J-aufgelÇste 1H-NMR-Spektroskopie 256 9.4 Zweidimensionale korrelierte NMR-Spektroskopie 261 9.4.1 Zweidimensionale heteronuklear (C,H)-korrelierte NMR-Spektroskopie (HETCOR oder C,H-COSY) 262 9.4.2 Zweidimensionale homonuklear (H,H)-korrelierte NMR-Spektroskopie (H,H-COSY; Long-Range COSY) 271 9.4.3 Inverse zweidimensionale heteronukleare (H,C)-korrelierte NMR-Spektroskopie (HSQC; HMQC) 279 9.4.4 (gs-)HMBC-Experiment 285 9.4.5 TOCSY-Experiment 290 9.4.6 Zweidimensionale Austausch-NMR-Spektroskopie: Die Experimente NOESY, ROESY und EXSY 292 9.5 Zweidimensionales INADEQUATE-Experiment 297 9.6 Zusammenfassung der Kapitel 8 und 9 301 9.7 Aufgaben 301 9.8 Literatur zu Kapitel 9 303 10 Kern-Overhauser-Effekt 305 10.1 EinfÅhrung 305 10.2 Theoretische Grundlagen 306 10.2.1 Zweispinsystem 306 10.2.2 Verstrkungsfaktor 309 10.2.3 Mehrspinsysteme 310 10.2.4 Von den ein- zu den zweidimensionalen Experimenten NOESY und ROESY 311 10.3 Experimentelle Aspekte 313 10.4 Anwendungen 314 10.5 Aufgaben 319 10.6 Literatur zu Kapitel 10 320 11 Dynamische NMR-Spektroskopie (DNMR) 321 11.1 EinfÅhrung 321 11.2 Quantitative Auswertung 325 11.2.1 Vollstndige Linienformanalyse 325 11.2.2 Koaleszenztemperatur TC und Geschwindigkeitskonstante kC 327 11.2.3 Aktivierungsparameter 329 11.2.3.1 Arrheniussche Aktivierungsenergie EA 329 11.2.3.2 Freie Aktivierungsenthalpie DG‡ 329 11.2.3.3 Fehlerbetrachtung 330 11.2.4 Geschwindigkeitskonstanten fÅr Reaktionen mit Zwischenstufen 331 11.2.5 Intermolekulare Austauschprozesse 332 11.3 Anwendungen 333 11.3.1 Rotation um C,C-Einfachbindungen 333 11.3.1.1 C (sp3) – (sp3)-Bindungen 334 11.3.1.2 C (sp2)– (sp3)-Bindungen 334 11.3.1.3 C (sp2)– (sp2)-Bindungen 334 11.3.2 Rotation um partielle Doppelbindungen 335 11.3.3 Inversion am Stickstoff und Phosphor 336 11.3.4 Ringinversion 337 11.3.5 Valenztautomerie 341 11.3.6 Keto-Enol-Tautomerie 341 11.3.7 Intermolekularer Protonenaustausch 343 11.3.8 Reaktionen und quilibrierungen 345 11.4 Aufgaben 348 11.5 Literatur zu Kapitel 11 348 12 Synthetische Polymere 351 12.1 EinfÅhrung 351 12.2 Taktizitt von Polymeren 351 12.3 Polymerisation von Dienen 355 12.4 Copolymere 356 12.5 FestkÇrper NMR an Polymeren 357 12.6 Aufgaben 360 12.7 Literatur zu Kapitel 12 360 13 NMR-Spektroskopie und Biochemie 363 13.1 EinfÅhrung 363 13.2 Aufklrung von Reaktionswegen in der Biochemie 364 13.2.1 Synthesen mit einfach 13C-markierten Vorlufern 364 13.2.1.1 Schwache 13C-Anreicherung 364 13.2.1.2 Starke 13C-Anreicherung 365 13.2.2 Synthesen mit doppelt 13C-markierten Vorlufern 366 13.3 BiomakromolekÅle 368 13.3.1 Peptide, Proteine 369 13.3.1.1 Sequenzanalyse 370 13.3.1.2 Dreidimensionale Struktur von Proteinen 372 13.3.2 Polynucleotide 373 13.3.3 Oligo-, Polysaccharide 375 13.4 Sttigungs-Transfer-Differenz-NMR (STD) (Saturation-Transfer-Difference NMR) 378 13.5 Aufgaben 380 13.6 Literatur zu Kapitel 13 380 14 In vivo-NMR-Spektroskopie in Biochemie und Medizin 383 14.1 EinfÅhrung 383 14.2 HochauflÇsende in vivo-NMR-Spektroskopie 384 14.2.1 Problemstellung 384 14.2.2 31P-NMR-Untersuchungen 385 14.2.3 1H- und 13C-NMR-Untersuchungen 388 14.3 Magnetische Resonanz-Tomographie 389 14.3.1 Grundlagen, experimentelle Aspekte 390 14.3.2 Anwendungen 396 14.4 Magnetische Resonanz-Spektroskopie, 1H-MRS 400 14.5 Aufgaben 402 14.6 Literatur zu Kapitel 14 402 LÇsungsvorschlge 405 Sachregister 419

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Book SynopsisJoghurtbecher, Frischhaltefolien, Plastikbeutel, Parkbänke, Wärmedämmungs- und Verpackungsmaterialien und, und, und ... ohne Kunststoffe geht es in unserem Alltag nicht! Georg Schwedt, erfolgreicher Sach- und Lehrbuchautor, präsentiert ein neues und in seiner Thematik einzigartiges Experimente-Buch. Seit mehreren Jahrzehnten wirbt Georg Schwedt für die Chemie. Den Aufbau und Betrieb mehrerer Mitmachlabors hat er maßgeblich initiiert und mitgestaltet - die daraus gewonnene Erfahrung fließt auch in die Gestaltung jedes der mehr als 70 Experimente ein. Wie in seinen anderen Experimentierbüchern sind die Materialien - die Palette reicht von Biopolymeren bis zu vollsynthetischen Kunststoffen - problemlos zu besorgen und die Untersuchungen sind ungefährlich und einfach nachzuvollziehen. Wie kann man das Material eines Joghurtbechers von dem eines Zahnputzbechers unterscheiden? Was kann man mit dem Superabsorber einer Babywindel so alles Sinnvolles anstellen? Nach der Lektüre dieses Buches wissen Sie mehr! Und den Spaß beim lehrreichen Experimentieren gibt es kostenlos dazu! Ein Buch für Lehrer und Schüler der Mittel- und Oberstufe, Dozenten, Studenten und überhaupt für Alle an Chemie Interessierte.Trade Review"Alles in allem kann dieses Buch jedoch allen Lehrenden und Lernenden als Anregung empfohlen werden, um entsprechende Kenntnisse zur Thematik Kunststoffe zu vertiefen und zu erweitern." Lebensmittelchemiker-Mitteilungen (01.03.2014) "Das in seiner Thematik einzigartige Buch richtet sich an Lehrer und Schüler der Mittel- bis Oberstufe, Dozenten, Studenten und überhaupt an alle Chemieinteressierten." DG-Kunststoffgeschichte.de (17.02.2014) ?Die Einführung beim jeweiligen Kunststoff, mit historischen Hintergründen, sowie Informationen über die Herstellung, Eigenschaften und Verwendung ist kompakt, jedoch sehr informativ gestaltet.? Chemie & Schule (01.02.2014) "Und den Spaß beim Experimentieren gibt es, wie immer bei Georg Schwedts Büchern gratis dazu." Metall (12.12.2013) "Ein einzigartiges Lehrbuch" Konstruktion (01.11.2013) "Dieses Buch ist für jede Lehrkraft [...] ein Muss." Unterricht Chemie (6/2013, 30.11.2013) "ein einzigartiges Lehrbuch" Konstruktion (11-12/2013, 27.11.2013) "interessante Exkurse zur Geschichte der Kunststoff- und Kunststoffprodukte-Herstellung" Kunststoffe (7/2013, 01.07.2013) "Gleichsam lehrreich und unterhaltend!" ekz Bibliotheksservice (29.07.2013)Table of ContentsVorwort Vorwort IX 1 Einführung 1 1.1 Ausgewählte Daten aus der Geschichte der Kunststoffe 1 Exkurs: Kunststoffgeschichte im Museum für Stadt- und Industriemuseum in Troisdorf 2 1.2 Zur Systematik der Kunststoffe, deren Strukturen sowie Eigenschaften 5 1.3 Materialien für die Experimente 9 2 Allgemeine physikalisch-chemische Eigenschaften 11 2.1 Dichte 12 EXPERIMENT: Dichte-Vergleich von Kunststoffmaterialien 13 2.2 Lösemittel-Beständigkeit 14 EXPERIMENT: Verhalten verschiedener Kunststoffe beim Kontakt mit Lösemitteln 14 2.3 Wärmeleitfähigkeit 15 EXPERIMENT: Versuche zur Wärmeleitfähigkeit 17 2.4 Kunststoffe im Heißluftstrom 18 EXPERIMENT: Versuche mit der Heißluftpistole 20 2.5 Brennbarkeit 21 EXPERIMENT: Untersuchung verschiedener Kunststoffe auf Brennbarkeit 21 2.6 Saugfähigkeit spezieller Polymere 23 EXPERIMENT: Untersuchung der Saugfähigkeit einiger Kunststoffe 23 3 Experimente mit speziellen Biokunststoffen 25 3.1 Modifizierte Biopolymere – Pergamentpapier und Cellophan 25 EXPERIMENT: Prüfung auf Wasserdichtigkeit bzw. Veränderungen durch Wasser – im Vergleich zu Polyethylen 29 EXPERIMENT: Prüfung auf Fettdichtigkeit bzw. Verhalten gegenüber Öl 30 EXPERIMENT: Spezielle Versuche mit dem Cellophan 31 3.2 Galalith aus Magermilch 32 EXPERIMENT: Galalith, Variante 1 – Aus Milch wird Plastik 34 EXPERIMENT: Galalith, Variante 2 – Ein Bio-Kunststoff 35 EXPERIMENT: Galalith, Variante 3: „Knöpfe aus Milch“ 36 EXPERIMENT: Galalith, Variante 4a: „Kunststoff aus Milch“ 38 EXPERIMENT: Galalith, Variante 4b 38 EXPERIMENT: Untersuchung von Knöpfen oder Stricknadeln auf Galalith 39 3.3 Stärkopor und Folien aus Stärke 40 EXPERIMENT: Stärkopor 41 EXPERIMENT: Folien aus Stärke, Variante 1 42 EXPERIMENT: Folien aus Stärke, Variante 2 42 EXPERIMENT: Geschäumte Stärke 43 3.4 Polyester aus Sorbit und Citronensäure 44 EXPERIMENT: Polymer aus Sorbit und Citronensäure 44 EXPERIMENT: Biopolymer-Blend 45 3.5 Gummi – aus Kautschuk oder synthetisch? 46 3.5.1 Radiergummis 47 EXPERIMENT: Experimente mit Radiergummis 48 3.5.2 Gummiringe 49 EXPERIMENT: Eigenschaften eines roten Gummibands (-rings) 50 3.5.3 Gummihandschuhe 51 EXPERIMENT: Eigenschaften von Gummihandschuhen 51 3.5.4 Luftballon 52 EXPERIMENT: Nachweis von Proteinen im Luftballon 53 EXPERIMENT: Brennprobe bei Luftballons 53 3.5.5 Gummistiefel 54 EXPERIMENT: Eigenschaften eines Gummistiefels 55 3.5.6 Kaugummi 56 EXPERIMENT: Versuche mit Kaugummi 57 3.6 Schwämme aus Viskose 58 EXPERIMENT: Vergleich der Saugfähigkeit von Schwämmen 60 EXPERIMENT: Brennprobe bei Schwämmen 60 4 Experimente mit vollsynthetischen Kunststoffen 63 4.1 Massen-Kunststoffe – Überblick und Synthesen 63 4.1.1 Polyethylen und Polyproylen 63 Exkurs: Polyethylen und Polypropylen aus Wesseling am Rhein 66 4.1.2 Polyvinylchlorid (PVC) 71 4.1.3 Polyethylenterephthalat (PET) 71 4.1.4 Polystyrol, Polycarbonate, Polyurethane, Polyamide und Polymethylmethacrylate 72 4.2 Verfahren der Kunststoff-Verarbeitung 74 4.3 Massen-Kunststoffe: PE/PP, PET, PVC und PS 77 4.3.1 Allgemeine Untersuchungen 77 EXPERIMENT: Dichte von Massen-Kunststoffen 77 EXPERIMENT: Thermisches Verhalten von Massen-Kunststoffen 79 EXPERIMENT: Brennbarkeit von Massen-Kunststoffen 79 EXPERIMENT: Lösemittel-Beständigkeit von Massen-Kunststoffen 80 4.3.2 PS (Polystyrol) 80 EXPERIMENT: Thermische Stabilität von Polystyrol 81 EXPERIMENT: Lösemittel-Beständigkeit von Polystyrol 82 EXPERIMENT: Expandiertes Polystyrol schäumen 83 EXPERIMENT: Expandiertes Polystyrol in siedendem Wasser 84 EXPERIMENT: Eigenschaften von Schaum-Polystyrol 86 4.3.3 PVC (Polyvinylchlorid) 87 EXPERIMENT: Brennprobe an PVC-Stäbchen 88 EXPERIMENT: Erwärmen von PVC-Stäbchen im heißen Wasser 88 EXPERIMENT: Erhitzen von PVC-Stäbchen im Heißluftstrom 89 EXPERIMENT: Zersetzung von PVC-Stäbchen 90 EXPERIMENT: Lösemittelbeständigkeit von PVC-Stäbchen 90 4.4 Technische Kunststoffe 91 4.4.1 PA (Polyamide) 91 EXPERIMENT: Thermisches Verhalten von Polyamiden 91 4.4.2 PMMA (Plexiglas) 93 EXPERIMENT: Thermische Stabilität von Plexiglas 94 EXPERIMENT: Lösemittelbeständigkeit von Plexiglas 95 5 Experimente mit speziellen Kunststoff-Produkten 97 5.1 Superabsorber 97 EXPERIMENT: Saugfähigkeit einer Babywindel 99 EXPERIMENT: Absorption von Leitungswasser durch Superabsorber 100 EXPERIMENT: Versuchsreihe zur Absorption von destilliertem und salzhaltigem Wasser durch Superabsorber 101 5.2 Joghurtbecher 103 EXPERIMENT: Vergleich durchsichtiger (klarer) und weißer Joghurtbecher 104 EXPERIMENT: Thermische Stabilität der Polyethylen-Varianten 106 5.3 Tischtennisball 107 EXPERIMENT: Eigenschaften eines Tischtennisballs 109 EXPERIMENT: Verhalten von Celluloid in heißem Wasser 113 EXPERIMENT: Brennbarkeit von Celluloid 114 5.4 Basotect®-Schmutzradierer 115 EXPERIMENT: Basiseigenschaften von Basotect® in Wasser 115 EXPERIMENT: Versuchsreihe zur Saugfähigkeit von Basotect® 117 EXPERIMENT: Trocknen eines Basotect®-Schwammes 118 EXPERIMENT: Basotect® und die Spiritusflamme 119 EXPERIMENT: Der „Schaumeffekt“ im Experiment 120 EXPERIMENT: Verwendung als Wasser-Radiergummi 121 5.5 Folien 122 EXPERIMENT: Versuche mit Folien 123 5.6 PET-Flaschen 124 EXPERIMENT: PET-Flasche im Heißluftstrom 125 EXPERIMENT: Brennprobe mit PET 125 EXPERIMENT: Lösemittel-Beständigkeit von PET 126 5.7 Kunststoffkorken und andere Flaschenverschlüsse 127 EXPERIMENT: Korken in soda-alkalischer Lösung 129 EXPERIMENT: Korken in Spiritus 129 EXPERIMENT: Nachweis von Chlor in PVC- bzw. PVdC-Dichtungen 130 EXPERIMENT: Kunststoffstopfen im Heißluftstrom 131 EXPERIMENT: Brennprobe mit Korken 131 5.8 Phenolharze: Proben aus dem Bakelit-Museum Kierspe 132 EXPERIMENT: Thermisches Verhalten von Phenolharz 136 5.9 Plastik-Geschirr für das Picknick 137 EXPERIMENT: Versuche mit Plastikgeschirr 140 5.10 SAN: Messbecher für die Küche 141 EXPERIMENT: Vergleich zweier Messbecher aus PS und SAN 142 5.11 Die CD und ihre Hülle 143 EXPERIMENT: Thermisches Verhalten der CD und ihrer Hülle 144 5.12 Perlmutt-Imitate für Knöpfe und Plektren für Zupfinstrumente 146 EXPERIMENT: Knöpfe aus echtem oder synthetischem Perlmutt? 147 5.13 Kunststoffmaterialien aus dem Baumarkt 148 EXPERIMENT: Identifizierung von Kunststoffmaterialien 150 Literatur 153 Index 155

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Book SynopsisDer Taschenatlas der Biotechnologie und Gentechnik hat seit dem ersten Erscheinen 2001 bereits etliche Jahrgänge von Studenten und Schülern und interessierte Quereinsteiger in die Grundlagen diese wegweisenden Zukunftstechnologien eingeführt und sich als anschaulicher und unersetzlicher Begleiter etabliert. Biotechnologie und Gentechnik gelten als Schlüsseltechnologien des 21. Jahrhunderts. Sie sind Motor für die Erforschung und Entwicklung neuer Arzneimittel und Therapieformen, von Nutzpflanzen und Lebensmittel sowie von modernen Umwelttechnologien und innovativen industriellen Verfahren. Diese neue Auflage wurde grundlegend aktualisiert sowie um die Themen Tissue Engineering, Protein Design und Proteomics erweitert. Der neue Atlas wird damit weiterhin seiner Rolle als reichhaltige und aktuelle Quelle zu den spannendsten Themen innerhalb dieses wichtigen Forschungszweiges gerecht. aus einer Rezension der 1. Auflage: "... Der Atlas ist Studenten der Naturwissenschaften und der Medizin ebenso zu empfehlen wie allen, die einen Überblick über Produkte, Methoden, Anwendungen sowie wirtschaftliche und rechtliche Rahmenbedingungen der Bio- und Gentechnologie suchen." Chemie in unserer ZeitTrade Review"Das handliche Buch beeindruckt durch seine Datenfülle und die didaktisch überwiegend professionellen Illustrationen." Krankenhauspharmazie (04/2018) "Zu jedem Eintrag gehört eine allgemeine Einführung, die in den meisten Fällen sehr hilfreich zum Verständnis der nachfolgenden Ausführungen ist. Die Texte werden hervorragend ergänzt durch sehr anschauliche und gut ausgewählte Abbildungen. Natürlich kann das Buch viele Themen aufgrund des Umfangs des Gebietes und der begrenzten Kapazität nur anreißen. (...) Ein hervorragender Einstieg für alle, die sich für zukünftige Entwicklungen in den Bereichen Lebensmittelchemie, Lebensmitteltechnologie und Ernährungswissenschaften interessieren." DLR (07.03.2017) "Der Autor bietet mit seinem Buch einen sehr guten Überblick über verschiedenste Bereiche der zellulären und molekularen Biologie, von dem selbst erfahrene Biologen profitieren können. Jedes Thema bezieht sich dabei auf die wesentlichen Sachen, wobei der Leser bei jedem Thema einen super Überblick über das Thema bekommt. Ich empfehle das Buch ausnahmslos für alle Studenten der Biologie und der Medizin, sowie für alle an der Molekularbiologie interessierten Personen." Fachschaft Biowissenschaften LMU München (29.12.2016) "Das empfehlenswerte Kompendium und Nachschlagewerk ist für Studium und Praxis gedacht; Interessierten mit entsprechender Vorbildung kann das anspruchsvolle Taschenbuch einen aktuellen Einblick in die Thematik ermöglichen." ekz.Bibliotheksservice (12/2016) "Mit seinem ansprechenden Layout mit Farbabbildungen und erklärendem Text ist das Buch (...) die ideale Kombination aus schnellem visuellem Lernen gepaart mit detaillierter Textinformation." GIT Labor (11/2016) "Eigentlich gedacht als Begleiter für Studium und Prüfungsvorbereitung bietet das Buch (...) auch im Beruf Gelegenheit, sich einzelne Aspekte anzulesen, ohne sich durch große Lehrbücher kämpfen zu müssen." (Arzneimitteltherapie (10/2016) "Dieser Taschenatlas wendet sich in erster Linie an Studierende der Biologie, der Biochemie und der Bioverfahrenstechnik. Aufgrund der großen Vielfalt an Eintragungen und der einprägsamen Strukturierung ist dieser empfehlenswerten Neuauflage weite Verbreitung zu wünschen." Chemie in Labor und Biotechnik (16.09.2016) "Der Aufbau des Buches ist sehr übersichtlich. (...) Die einzelnen Themen bauen nicht aufeinander auf, sodass sich das Buch gut zum Nachschlagen eignet. Das ansprechende Design lädt aber auch zum Stöbern ein und man kann Einblicke in unterschiedlichsten Themen gewinnen." Fachschaft Medizin Münster (15.08.2016) "Das Buch ist (...) ein wertvolles, weil ausführliches Nachschlagewerk zu definierten Fragen rund um biotechnologische Anwendungen." Pharmakon (12.08.2016) "Der Taschenatlas ist der ideale Einstieg ins Thema und vielgenutztes Nachschlage- und Lernwerk für Informationen auf einen Blick. Dass an einer übersichtlicheren Struktur gearbeitet wurde, die den modernen Entwicklungen in der Biotechnologie und Gentechnik entspricht, macht das Werk schneller zugänglich und präziser." Lebensmittel Industrie (Juli 2016) "Die Einführung in die Biotechnologie von Rolf D. Schmid gehört zu den erfolgreichsten Werken dieser Art." LVT - Lebensmittel Industrie/LVT-Web.de (29.05.2016) "Der Taschenatlas ist für Studierende und Praktiker der Biologie, Biochemie, Pharmazie und Medizin, Technische Assistenten oder Ingenieure für Verfahrenstechnik der ideale Einstieg ins Thema und das viel genutzte Nachschlage- und Lehrwerk für Informationen auf einen Blick." CHEManager (25.05.2016) "Der Taschenatlas ist für alle der ideale Einstieg ins Thema und das viel genutzte Nachschlage- und Lehrwerk für das Studium, Prüfungsvorbereitungen und den Berufsalltag." Laborpraxis (Mail 2016) "Übersichtlich und anschaulich stellt dieser Taschenatlas in präzisen Texten und Grafiken den aktuellen Stand der Biotechnologie und Gentechnik dar." BioRegioN-Newsletter "Die knappen und präzisen Texte werden durch ausgezeichnet gestaltete, klare Farbtafeln veranschaulicht. Komplettiert wird das Buch durch ein sorgfältiges Sachverzeichnis und eine aktuelle, gut gegliederte Literaturübersicht samt einschlägigen Internetadressen, die einen Einstieg in vertieftes Studium ermöglicht. Was mir besonders gut gefallen hat, ist die Diskussion von Fragen der Ökoeffizienz, wo Prozesse unter dem Gesichtspunkt der Nachhaltigkeit betrachtet werden." labmed "Handliches Nachschlagewerk, das für Schüler, Studenten und alle an der Biotechnologie interessierten konzipiert ist." transkript "Auch der neue Taschenatlas ist rundherum gelungen und absolut empfehlenswert!" Pharmazie in unserer Zeit "Neue Forschungsgebiete wie Proteomik und Metabolik waren Anlässe für eine Neuauflage dieses kompakten Nachschlagewerks. Zur roten und grünen ist die weiße Biotechnologie hinzugekommen, die sich als Fachbegriff für die Anwendung biotechnologischer Verfahren in den Umweltwissenschaften durchgesetzt hat. Das Buch des an der Universität Stuttgart lehrenden Autors überzeugt neben Aktualität durch viele Grafiken und ein schönes Layout." Die P.T.ATable of ContentsAbkürzungen U2 Einführung 1 Einleitung Frühe Entwicklungen 2 Biotechnologie heute 4 Mikrobiologie Viren 6 Bakteriophagen 8 Mikroorganismen 10 Bakterien 12 Hefen 14 Pilze 16 Algen 18 Einige biotechnologisch wichtige Bakterien 20 Mikroorganismen: Isolierung, Stammhaltung, Sicherheit 22 Stammverbesserung von Mikroorganismen 24 Biochemie Biochemie 26 Aminosäuren, Peptide, Proteine 28 Enzyme: Aufbau, Funktion, Kinetik 30 Zucker, Glykoside, Polysaccharide 32 Lipide, Membranen, Membran-Proteine 34 Stoffwechsel 36 Gentechnik DNA: Aufbau und Struktur 38 DNA: Funktion 40 RNA 42 Gentechnik: Allgemeine Arbeitsschritte 44 Präparation von DNA 46 Weitere Enzyme zur Bearbeitung von DNA 48 PCR: allgemeine Methode und praktische Anwendungen 50 PCR: Labormethoden 52 DNA: Synthese und Größenbestimmung 54 DNA: Sequenzierung 56 Einführung von DNA in lebende Zellen (Transformation) 58 Klonierung und Identifizierung von Genen 60 Genexpression 62 Abschalten von Genen 64 Epigenetik 66 Genbanken und Genkartierung 68 Genome von Prokaryoten 70 Genome von Eukaryoten 72 Metagenom 74 Zellbiologie Zellbiologie 76 Stammzellen 78 Blutzellen und Immunsystem 80 Antikörper 82 Reporter-Gruppen 84 Oberflächen-Fermentation 86 Mikroorganismen: Anzucht 88 Wachstumskinetik und Produktbildung 90 Zulauf-, kontinuierliche und Hochzelldichte-Fermentationen 92 Fermentationstechnik 94 Fermentationstechnik: Maßstabsvergrößerung 96 Kultivierung tierischer Zellen 98 Kultivierung tierischer Zellen im größeren Maßstab 100 Enzym- und Zellreaktoren 102 Aufarbeitung von Bioprodukten 104 Aufarbeitung von Bioprodukten: Chromatographie 106 Ökonomische Gesichtspunkte bei industriellen Verfahren 108 Alkoholische Getränke 110 Bier 112 Fermentierte Lebensmittel 114 Lebensmittel und Milchsäure-Gärung 116 Präbiotika und Probiotika 118 Backhefe und Futterhefen 120 Futterhefen aus Chemie-Rohstoffen, Einzelleröl 122 Aminosäuren 124 L-Glutaminsäure 126 d,L-Methionin, L-Lysin und L-Threonin 128 Aspartam™, L-Phenyl-alanin und L-Asparaginsäure 130 L- und D-Aminosäuren durch enzymatische Transformation 132 Vitamine 134 Nucleoside und Nucleotide 136 Industrieprodukte Bio-Ethanol 138 Butanol 140 Höhere Alkohole und Alkene 142 Essigsäure 144 Citronensäure 146 Milchsäure, 3-Hydroxy-Propionsäure 148 Gluconsäure und andere „grüne“ Zucker-Bausteine 150 Dicarbonsäuren 152 Biopolymere: Polyester 154 Biopolymere: Polyamide 156 Polysaccharide 158 Biotenside 160 Fettsäuren und Ester 162 Enzymtechnologie Biotransformation 164 Enzyme in der Technik 166 Angewandte Enzymkatalyse 168 Regio- und enantioselektive enzymatische Synthesen 170 Enzyme als Verarbeitungs- Hilfsmittel 172 Enzyme und Waschmittel 174 Enzyme zum Stärkeabbau 176 Enzymatische Stärkehydrolyse 178 Enzyme und Süßkraft 180 Enzyme zum Abbau von Cellulose und Polyosen 182 Enzymatische Verfahren bei der Zellstoff- und Papierherstellung 184 Pektinasen 186 Enzyme und Milchprodukte 188 Enzyme zur Bearbeitung von Backwaren und Fleisch. 190 Neue Enzyme für Lebensmittel und Tierfutter 192 Enzyme zur Leder- und Textilbehandlung 194 Neue Wege zu technischen Enzymen 196 Protein Design 198 Antibiotika Antibiotika: Vorkommen und Anwendungen 200 Antibiotika: Screening, Herstellung und Wirkungs mechanismus 202 Antibiotika-Resistenz 204 β-Lactam-Antibiotika: Struktur, Biosynthese und Wirkungsmechanismus 206 β-Lactam-Antibiotika: Herstellung 208 Aminosäure- und Peptid-Antibiotika 210 Glykopeptid-, Lipopeptid-, Polyether- und Nucleosid-Antibiotika 212 Aminoglykosid-Antibiotika 214 Tetracycline, Fluorochinolone, andere aromatische Antibiotika 216 Polyketid-Antibiotika 218 Neue Wege zu 220 Medikamente und Medizintechnik Insulin 222 Wachstumshormon und andere Hormone 224 Hämoglobin, Serumalbumin, Lactoferrin 226 Gerinnungsfaktoren 228 Antikoagulanzien und Thrombolytika 230 Enzym-Inhibitoren 232 Interferone 234 Interleukine 236 Erythropoietin und andere Wachstumsfaktoren 238 Andere therapeutische Proteine 240 Monoklonale Antikörper 242 Rekombinante Antikörper 244 Therapeutische Antikörper 246 Vakzine 248 Rekombinante Vakzine 250 Steroid-Biotransformationen 252 Enzyme für die Analytik 254 Enzym-Tests 256 Biosensoren 258 Immunanalytik 260 Glykobiologie 262 Landwirtschaft und Umwelt Tierzucht 264 Embryotransfer, geklonte Tiere 266 Genkartierung 268 Transgene Tiere 270 Züchtung, gene pharming und Xenotransplantation 272 Pflanzenzucht 274 Pflanzliche Zellkulturen: Oberflächen-Kulturen 276 Pflanzliche Zellkulturen: Suspensionskulturen 278 Transgene Pflanzen: Methoden 280 Transgene Pflanzen: Resistenz 282 Transgene Pflanzen: Wertstoffe 284 Aerobe Abwasserbehandlung 286 Anaerobe Abwasser- und Schlammbehandlung 288 Biologische Reinigung von Abluft 290 Biologische Reinigung von Böden 292 Mikrobielle Erzlaugung (Biolaugung) und Biokorrosion 294 Megatrends Human-Genom 296 Funktionsanalyse des Humangenoms 298 Pharmakogenomik, Nutrigenomics 300 DNA-Analytik 302 Gentherapie 304 Induzierte pluripotente Stammzellen (iPS) 306 Tissue Engineering 308 Wirkstoff-Screening 310 Hochdurchsatz-Sequenzierung 312 Proteomics 314 DNA- und Protein-Arrays 316 Metabolomics und Metabolic Engineering 318 Synthetische Biologie 320 Systembiologie 322 Bioinformatik: Sequenz- und Struktur-Datenbanken 324 Bioinformatik: Funktionsanalysen 326 C-Quellen 328 Bioraffinerien 330 Sicherheit und Ethik Sicherheit in der Gentechnik 332 Zulassung bio- und gentechnischer Produkte 334 Ethik und Akzeptanz 336 Patente in der Biotechnologie 338 Biotechnologie im internationalen Leistungsvergleich 340 Literatur 343 Sachverzeichnis 376 Bildquellen 405

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Book SynopsisEin schneller Einstieg in die Umweltchemie, fachlich fundiert und mit Praxisbezug? Die vorliegende Übersetzung des amerikanischen Bestsellers Elements of Environmental Chemistry macht es möglich. Hier werden die Schwerpunkte der Umweltchemie auf den Punkt gebracht: Welche Faktoren verursachen die Klimaerwärmung? Wo nützt Ozon und wo schadet es? Wie verhalten sich schwer abbaubare Substanzen, wenn sie in die Umwelt gelangen? Ergänzt um aktuelle Beispiele aus Deutschland und Europa vermittelt das einführende Lehrbuch Grundlagen und Anwendungen des chemischen Verhaltens von Stoffen in der Umwelt. Zahlreiche Beispielrechnungen trainieren den Umgang mit chemischen Größen. Den Bezug zur Praxis stellen die über 120 Übungsaufgaben her, und der Lernerfolg kann gleich im Lösungsteil überprüft werden. Ein Grundlagenbuch und ein Werkzeugkasten, der Bachelor-Studenten mit dem notwendigen Wissen ausrüstet. Das ideale Einsteigerbuch für Studierende aller Fachrichtungen.Trade Review"Das Buch bietet zahlreiche Übungen und Beispiele zu aktuellen Themen. Schwerpunkte wie z. B. Klimaerwärmung, Ozon und die Ökotoxikologie von schwer abbaubaren organischen Substanzen werden ausführlich behandelt und bilden die Grundlage für Übungen zur Vertiefung." Allgemeines Ministerialblatt der Bayerischen Staatsregierung (30.05.2018) "Ein schneller Einstieg in die Umweltchemie, fachlich fundiert und mit Praxisbezug? Dieser Band macht es möglich. Hier werden die Schwerpunkte der Umweltchemie auf den Punkt gebracht?" Metall - Fachzeitschrift für Metallurgie (04/2018) "Empfohlen für Studierende der Chemie im Haupt- und Nebenfach sowie in Auswahl auch für Schüler der Sekundarstufe II mit Chemie-Leistungskurs." Ekz.Bibliotheksservice (18.12.2017) "Das ansonsten um aktuelle Beispiele aus Deutschland und Europa ergänzte Lehrbuch ist ein Werkzeugkasten der Umweltchemie und ganz besonders geeignet für an ökologischer Nachhaltigkeit interessierte, sich in den Naturwissenschaften fortbildende Menschen, ein ideales Einsteigerbuch für Studierende aller Fachrichtungen. Sehr empfehlenswert!" Umwelt & Gesundheit (01.12.2017) "Erstmals seit Einführung der Bachelor/Master-Studiengänge steht damit ein modernes Lehrbuch der Umweltchemie zur Verfügung. Aktuelle Schwerpunkte der Umweltchemie wie Klimaerwärmung, Ozon und die Ökotoxikologie von schwer abbaubaren organischen Substanzen werden ausführlich behandelt und bilden die Grundlage für die Übungen, die das gerade gelernte vertiefen." altlastenSpektrum (01.10.2017) Table of ContentsVorwort zur englischen Originalausgabe ix Vorwort zur deutschen Ausgabe xi 1 Einfache Werkzeuge oder: Was man weiß – was man wissen sollte 1 1.1 Umrechnung von Einheiten 1 1.2 Schätzung 3 1.3 Das ideale Gasgesetz 5 1.4 Stöchiometrie 9 1.5 Übungsaufgaben 10 2 Massebilanz und chemische Kinetik 13 2.1 Quasistationäre Massebilanz 13 2.1.1 Durchsatz, Beladung und Verweilzeiten 13 2.1.2 Die Berücksichtigung mehrerer Flüsse 19 2.1.3 Fluss und Flussdichte 21 2.2 Massebilanz im nicht stationären Zustand 24 2.2.1 Die Produktbildung 25 2.2.2 Verbrauch der Edukte 28 2.2.3 Arbeiten mit realen Messdaten 30 2.3 Chemische Kinetik 35 2.3.1 Reaktionen erster Ordnung 35 2.3.2 Reaktionen zweiter Ordnung 36 2.3.3 Michaelis-Menten-Kinetik 38 2.4 Übungsaufgaben 41 Literatur 45 3 Chemie der Atmosphäre 47 3.1 Struktur und Aufbau der Atmosphäre 47 3.2 Licht und Fotochemie 49 3.3 Oxidantien in der Atmosphäre 53 3.4 Kinetik der Reaktionen in der Atmosphäre 54 3.4.1 Das Quasistationaritätsprinzip 54 3.4.2 Die Arrhenius-Gleichung 56 3.5 Ozon in der Stratosphäre 56 3.5.1 Bildung und Abbau von Ozon in der Atmosphäre 56 3.5.2 Der NO/NO2 -Zyklus 57 3.5.3 Der OH/OOH-Zyklus 58 3.5.4 Der Cl/OCl-Zyklus 58 3.5.5 Die Kinetik der Chapman-Reaktionen 61 3.6 Smog 64 3.7 Übungsaufgaben 69 Literatur 74 4 DerKlimawandel 75 4.1 Historischer Zusammenhang 75 4.2 Strahlung eines schwarzen Körpers und die Oberflächentemperatur der Erde 77 4.3 Absorption von Infrarotstrahlung 80 4.4 Treibhauseffekt 81 4.5 Strahlungsbilanz der Erde 82 4.5.1 Treibhausgase 82 4.5.2 Albedo 84 4.5.3 Solarkonstante 84 4.5.4 Kombinierte Wirkung 85 4.6 Aerosole und Wolken 85 4.7 Strahlungsantrieb 87 4.8 Treibhauspotenzial 88 4.9 Schlussbemerkung 90 4.10 Übungsaufgaben 91 Literatur 95 5 CO2 –Gleichgewichte 97 5.1 Reiner Regen 98 5.2 Verschmutzter Regen 101 5.3 Oberflächengewässer 106 5.4 Die Versauerung der Meere 109 5.5 Übungsaufgaben 113 Literatur 117 6 Pestizide, Quecksilber und Blei 119 6.1 Pestizide 120 6.1.1 Diphenylmethananaloga 121 6.1.2 Hexachlorcyclohexan 122 6.1.3 Hexachlorcyclopentadien (HCCPD) 123 6.1.4 Phosphorbasierte Insektizide 126 6.1.5 Carbamate 128 6.1.6 Analoga natürlicher Substanzen 129 6.1.7 Phenoxyessigsäuren 130 6.1.8 Nitroaniline 131 6.1.9 Triazine 132 6.1.10 Chloracetamide 133 6.1.11 Fungizide 134 6.2 Quecksilber 135 6.3 Blei 138 6.4 Übungsaufgaben 140 Literatur 144 7 Organische Verbindungen und ihr Abbau in der Umwelt 145 7.1 Dampfdruck 146 7.2 Wasserlöslichkeit 147 7.3 Henry-Konstante 148 7.4 Verteilungskoeffizienten 148 7.5 Lipophilie 149 7.6 Bioakkumulation 150 7.7 Adsorption 151 7.8 Phasenübergang Wasser-Luft 152 7.9 Reaktiver Abbau organischer Substanzen 156 7.10 Verteilung und Persistenz 157 7.11 Übungsaufgaben 160 Literatur 166 8 PCB, Dioxine und Flammschutzmittel 167 8.1 Polychlorierte Biphenyle (PCB) 167 8.1.1 Nomenklatur der PCBs 168 8.1.2 Herstellung und Verwendung 169 8.1.3 PCBs im Hudson River 170 8.1.4 PCBs in Bloomington, Indiana 173 8.1.5 Die Yushō- und Yu-Cheng-Krankheit 175 8.1.6 Der Envio-PCB-Skandal 177 8.1.7 Schlussfolgerungen 178 8.2 Polychlorierte Dibenzo-p-Dioxine und Dibenzofurane 179 8.2.1 Nomenklatur der Dioxine 179 8.2.2 Die Ödemkrankheit bei Hühnerküken 180 8.2.3 Agent Orange 181 8.2.4 Der Times Beach-Skandal in Missouri 183 8.2.5 Der Störfall von Seveso, Italien 185 8.2.6 Kieselrot 188 8.2.7 Verbrennungsprozesse als Quelle von Dioxinen 189 8.2.8 Dioxin – Neubeurteilung 191 8.2.9 Dioxin – Schlussfolgerungen 191 8.3 Bromierte Flammschutzmittel 192 8.3.1 Polybromierte Biphenyle 192 8.3.2 Polybromierte Diphenylether 194 8.4 Lehren 196 Literatur 197 Anhang A Eine kurze Einführung in die Struktur und Nomenklatur organischer Verbindungen 199 Anhang B Lösungen zu den Übungsaufgaben 213 Anhang C Periodensystem der Elemente 217 Stichwortverzeichnis 221

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Book SynopsisMit diesem Arbeitsbuch lernt der Anwender numerische Methoden in Excel-VBA kennen und zur Lösung von Problemen und Aufgabenstellungen aus Chemie und Verfahrenstechnik einzusetzen. Dabei steht die Anwendung auf einfache, grundlegende verfahrenstechnische Berechnungsmethoden im Vordergrund. Nach einer kurzen Einführung in Excel, Makros und die VBA-Programmierung, werden mathematische Methoden behandelt, die zur Berechnung verfahrenstechnischer und chemischer Problemstellungen erforderlich sind. Das Kernstück dieses Bandes ist die Anwendung des Gelernten auf reale Probleme aus dem Laboralltag, z.B. Gasgleichungen, Verbrennungs- und Polymerisationsrechnung.Trade Review"Da es insbesondere für Ingenieure interessanter ist, erst die Praxis und dann die Theorie kennenzulernen, folgt der Band konsequent dieser Linie: Mit den ausführlichen Beispielen in Excel-VBA kann der Leser sofort selbst arbeiten - und erzielt einen optimalen Lerneffekt Dank 'Learning by doing'!" Chemie Ingenieur Technik. CIT-Journal (04/2018) "Dieses Arbeits- und Lehrbuch bietet Chemieingenieuren und Verfahrenstechnikern (?) in Studium und Praxis eine wertvolle Hilfe bei der Berechnung verfahrenstechnischer Probleme." ekz. Bibliotheksservice (26.05.2015)Table of Contents1 Funktionen für Excel und VBA 1 1.1 Erstellen einer VBA Funktion 1 1.2 Makros, aufnehmen und bearbeiten 9 1.3 Einführung in die VBA Programmierung 17 1.3.1 Daten in Tabellen und in VBA verbinden 17 1.4 Eigenes Programm schreiben 34 1.5 Berechnungen in eigener Benutzeroberfläche ausführen 36 1.6 Menüs programmieren 49 1.7 Grafische Darstellungen in 3D 54 1.8 Dreiecksdiagramme 64 1.9 Datenaustausch mit Dateien 74 2 Mathematische Methoden 84 2.1 Funktionen und ihre grafische Darstellung 84 2.2 Berechnen von Reihen 92 2.3 Steigung und Minimum einer Funktion 100 2.4 Nullstellensuche 110 2.5 Lösen von kubischen Gleichungen, die Cardanische Formel 114 2.6 Lösen von Gleichungssystemen, die Gauß-Jordan Methode 128 2.7 Numerische Integration nach Simpson 135 2.8 Numerische Lösung von Differentialgleichungen, die Runge-Kutta-Methode 142 2.9 Partielle Differentialgleichungen 147 2.10 Lineare Regression 155 3 Anwendungen in Chemie und Verfahrenstechnik 165 3.1 Maßeinheiten und deren Umrechnung 165 3.2 Berechnung von Gemischen 173 3.3 Molgewicht eines Moleküls aus der Summenformel 182 3.4 Füllstandsberechnung von Behältern 188 3.5 Reale Gasgleichung nach van der Waals und Soave-Redlich-Kwong 198 3.6 Kompression und Expansion eines Gases 216 3.7 Kompression realer Gase 229 3.8 Die barometrische Höhenformel der Atmosphäre 230 3.9 Molekularpotentiale nach Coulomb 232 3.10 Chemisches Gleichgewicht nach van´t Hoff und Gibbs 253 3.11 Methanisierung-Shift nach van t’Hoff 264 3.12 Reaktion nach Gibbs 287 3.13 Chemische kinetische Reaktion nach Arrhenius 291 3.14 Verbrennungsrechnung 302 3.15 Polymerisation 315 3.16 Elektrochemische Reaktion, Brennstoffzelle 321 3.17 Wärme- und Stoffaustausch, stationär und instationär 330 3.17.1 Wärmeaustausch 330 3.17.2 Stoffaustausch 339 3.18 Dampf-Flüssiggleichgewicht, McCabe-Thiele-Diagramm 346 3.19 Flüssig-Flüssiggleichgewicht 356 3.20 Fest-Flüssiggleichgewicht 373 3.21 Batchdestillation nach Rayleigh und Schlünder 383 3.22 Das Biot-Savart-Gesetz und dessen Anwendung 399 4 Anhang 412 4.1 Auswahlmenü in Excel 412 4.2 Kopieren von Excel Tabellen 414 4.3 Inhaltsverzeichnis 421 4.3.1 Querverweis Literaturverzeichnis 428 4.3.2 Bildunterschriften 430 4.4 Formelnummerierung 433 4.4.1 Stichwortverzeichnis 437 4.5 Tastenkombination 440 5 Literaturverzeichnis 443 Index 446

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Book SynopsisLehrbuch "Chemie für Ingenieure" plus Aufgabensammlung: die Erfolgskombination zum Lernen, Verstehen, Vertiefen - und zum Bestehen der Prüfung!Table of ContentsAtombau und Periodensystem Die chemische Bindung Die Aggregatzustände Chemische Reaktionen Chemische Gleichgewichte Die Elemente Anorganische Verbindungen Organische Verbindungen Kunststoffe Elektrochemie Spektren und ihre Anwendung Biochemie und Biotechnologie Umweltschutztechnik Chemische Literatur Anhang

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Book SynopsisBatterien Für die Mobilität und Energieversorgung der Zukunft: Kompakte und praxisnahe Wissensvermittlung aller wichtigen Batteriegrundlagen und -systeme Batterien sind in vielen Fällen die bevorzugte Lösung zur technischen und wirtschaftlichen Optimierung von Fahrzeugen und Energieversorgungsystemen und ermöglichen es, Emissionen zu verringern und die Abhängigkeit von Erdöl und Erdgas zu reduzieren. In der Summe aller Eigenschaften erfüllen Blei-Säure-Batterien und Lithium-Ionen-Batterien die Anforderungen der verschiedensten Anwendungen am besten und dominieren deshalb den Markt. Lithium-Ionen-Batterien dringen in immer weitere Anwendungsgebiete vor, bzgl. Wert und Produktionsmenge in MWh dominieren aber immer noch Blei-Säure-Batterien. Aus Sicht der Autoren sind Kenntnisse beider Batterietechnologien wichtig, um das Verständnis für Batteriesysteme zu vertiefen und sie in den seltenen Fällen, in denen diese beiden Batterietechnologien technische oder wirtschaftliche Alternativen sind, gegeneinander abzuwägen. Die Anforderungen an Batteriesysteme sind hoch. Sie müssen leicht und häufig ladbar sein und müssen thermisch, elektrisch und mechanisch stabil sein. In der Batterieforschung kommt materialwissenschaftliches, elektrochemisches und Ingenieurwissen zusammen. Die Autoren Alexander Börger und Heinz Wenzl geben mit diesem Buch einen umfassenden und kompakten Überblick zu den Grundlagen, Systemen und Anwendungen der Batterietechnik. Es werden Hintergründe zum Aufbau von Batterien und grundlegende Prozesse anschaulich erläutert. Anhand vieler Beispiele wird gezeigt, wie das Wissen in die Praxis umgesetzt wird. Klarer Fokus: Das Buch legt den Schwerpunkt auf Batteriesysteme, ihre Eigenschaften im Betrieb und Anwendungen. Das Buch ist als Begleitlektüre zum Studium verwendbar. Wachstumsmarkt: Das Interesse an Elektromobilität und Batteriespeichern in der Stromversorgung wächst und damit auch der Bedarf an Batteriesystemen. Anwendungsnah: Fallbeispiele aus der aktuellen Batterieentwicklung setzen die Theorie in die Praxis um. Expertenwissen: Die Autoren verfügen über langjährige Erfahrung auf dem Gebiet der Batterietechnik. Batterien: Grundlagen, Systeme, Anwendungen richtet sich an Ingenieurinnen und Ingenieure zur Einarbeitung in die Materie und als Nachschlagewerk sowie an Studierende als Begleitlektüre zu Vorlesungen.Table of Contentsvorwort v Symbolverzeichnis xxiii 1 Einführung 1 1.1 Energieversorgung allgemein 1 1.2 Elektrochemische und nicht-elektrochemische Energiespeichertechnologien 3 1.3 Grundlegende Eigenschaften von Batterien, Gemeinsamkeiten und Unterschiede 5 1.4 Überbrückungszeit 7 1.5 Vergleich von Batterietechnologien 9 1.6 Anwendungen und Einordnung von Batterien in Gesamtsysteme 10 Literatur 12 Aufgaben 12 2 Elektrochemische Grundlagen 15 2.1 Elektrochemische Grundbegriffe 16 2.1.1 Einige Definitionen 16 2.1.2 Spannung und Ladungsträgerverteilung 17 2.1.3 Die spannungsbildenden Reaktionen – Hauptreaktionen 18 2.1.4 Doppelschichtkondensator und Austauschstromdichte 20 2.1.5 Faradaysche Zahl 21 2.1.6 Theoretische spezifische Kapazität von Elektroden oder Zellen 21 2.2 Elektrochemische Thermodynamik 22 2.2.1 Energiebilanz und Gleichgewichtsspannung 22 2.2.2 Konzentrationsabhängigkeit der Gleichgewichtsspannung (Nernst-Spannung) 23 2.2.3 Temperaturabhängigkeit der Gleichgewichtsspannung 24 2.2.4 Entropieterm und Wärmetönung – reversible Wärme 24 2.2.5 Elektrochemische Spannungsreihe 24 2.2.6 Grenzen thermodynamischer Betrachtungen 25 2.2.7 Theoretische spezifische Energie 26 2.2.8 Referenzelektrode 26 2.3 Elektrochemische Kinetik 27 2.3.1 Überspannungsarten 27 2.3.2 Ladungsträgerdurchtrittsspannung 28 2.3.3 Butler-Volmer-Gleichung 28 2.3.4 Abhängigkeit der BV-Gleichung von wichtigen Systemparametern 33 2.3.5 Widerstandsverluste bei der Stromleitung – ohmsche Erwärmung 37 2.3.6 Auswirkungen der Temperatur 37 2.3.7 U-I-Kennlinie von elektrochemischen Systemen 40 2.4 Ersatzschaltbilder 41 2.4.1 Grundlagen elektrochemischer Ersatzschaltbilder 41 2.4.2 Grundlegende Ersatzschaltbilder einer Elektrode und einer Zelle 42 2.4.3 Ersatzschaltbild bei konstantem Strom 44 2.5 Nebenreaktionen 45 Literatur 47 Aufgaben 47 3 Laden und Entladen von Zellen und Batterien 51 3.1 Begriffsbestimmungen Kapazität und Innenwiderstand 52 3.1.1 Kapazität 52 3.1.2 Innenwiderstand 54 3.2 Begriffsbestimmung Laden und Entladen von Batterien 54 3.2.1 Entladen 55 3.2.2 Laden 55 3.2.3 Ladefaktor und Wirkungsgrad 58 3.3 Entladen und Laden von Elektroden einer Zelle 59 3.3.1 Bedeutung der BV-Gleichung für den Verlauf von Strom und Spannung 59 3.3.2 Entladen und Laden mit konstantem Strom 61 3.3.3 Laden mit konstantem Strom 62 3.3.4 Strom- und Spannungsverlauf von Batterien 64 3.4 Reihenschaltung von Elektrodenwechselwirkungen von Elektroden aufeinander 65 3.5 Entladen und Laden von Elektroden in einer Zelle 66 3.5.1 Bedeutung von Nebenreaktionen bei Reihenschaltung 67 3.5.2 Entladen von Zellen ohne Nebenreaktionen in Reihenschaltung 68 3.5.3 Entladen von Zellen mit Nebenreaktionen in Reihenschaltung 69 3.5.4 Laden von Zellen mit Nebenreaktionen in Reihenschaltung 72 3.5.5 Laden von Zellen ohne Nebenreaktionen in Reihe 75 3.6 Auswirkungen eines Kurzschlusses einer Zelle bei Reihenschaltung 76 3.7 Fehlerpropagation, parallele Batteriestränge und Weiteres 77 Literatur 77 Aufgaben 77 4 Aufbau von Elektroden, Zellen und kompletten Batteriesystemen 81 4.1 Elektrochemische Anforderungen an die Struktur von Aktivmassen 82 4.1.1 Allgemeine Anforderungen 82 4.1.2 Verfügbarkeit von Reaktanten 84 4.1.3 Ionische und elektronische Leitfähigkeit von Elektroden und Zellen 85 4.1.4 Mechanische Beanspruchung der Elektroden 86 4.2 Aufbau von Zellen 87 4.2.1 Allgemeine Hinweise 87 4.2.2 Bipolarplattenaufbau 88 4.2.3 Stapelzellen und gewickelte Zellen 88 4.3 Kombinierte Ionen- und Elektronenleitfähigkeit der Elektroden 94 4.4 Zellgehäuse und Batteriesysteme 95 4.4.1 Allgemeine Anforderungen 95 4.4.2 Spezifische Energie von Zellen, Modulen und Batteriesystemen 96 Literatur 97 Aufgaben 97 5 Thermische Eigenschaften von Zellen und Batterien 99 5.1 Inhomogene Wärmekapazität und anisotrope Wärmeleitung 100 5.2 Wärmequelldichte 101 5.2.1 Wärmequellen 101 5.2.2 Widerstandsverluste bei der Stromleitung – ohmsche Erwärmung 102 5.2.3 Ladungsträgerdurchtritt 103 5.2.4 Reversible Wärme der Reaktion 104 5.2.5 Chemische Reaktionen 105 5.2.6 Vergleich der Wärmeerzeugungsterme 105 5.3 Wärmeaustausch mit der Umgebung 106 5.3.1 Wärmeleitung 106 5.3.2 Konvektion 107 5.3.3 Strahlung 107 5.4 Wärmebilanz 107 5.5 Temperaturauswirkungen 108 5.6 Bestimmung thermischer Kenngrößen 110 Literatur 110 Aufgabe 110 6 Alterungseigenschaften von Batterien und Zellen 111 6.1 Klassifikation von Alterungsprozessen 112 6.2 Lebensdauer 113 6.2.1 Definition Lebensdauerende 113 6.2.2 Bestimmung des Lebensdauerendes 116 6.2.3 Veränderungen der Eigenschaften während der Nutzung 117 6.3 Grenzen der Lebensdauer 119 6.3.1 Grundsätzliche Begrenzung der Lebensdauer 119 6.3.2 Herstellerangaben über die zu erwartende Lebensdauer 119 6.4 Verfahren zur Lebensdauerprognose 120 6.4.1 Gewichtete Amperestundendurchsatzverfahren 120 6.4.2 Ereignisbasierte Lebensdauerprognoseverfahren 121 6.4.3 Prognose des Kapazitäts- und Innenwiderstandsverlaufs 122 Literatur 123 Aufgaben 124 7 Zustandsbestimmung von Zellen und Batterien 125 7.1 Motivation 126 7.2 Ladezustand und Entladetiefe 127 7.2.1 Strenge Definition des Ladezustands 127 7.2.2 Hauptreaktionsstrom 128 7.2.3 Messung des Batteriestroms 129 7.2.4 Yazami-Theorem 131 7.2.5 Experimentelle Bestimmung des Ladezustands 131 7.2.6 Entladetiefe 132 7.2.7 State of energy 132 7.3 State of health und state of function 133 7.3.1 Begriffe 133 7.3.2 Abgrenzung und Diskussion der Begriffe state of function und state of health 133 7.3.3 Messung von SoH und SoF 135 7.4 State of safety 136 Literatur 136 Aufgabe 137 8 Batteriemodelle 139 8.1 Klassifikation, Einsatz und Grenzen von Modellen 139 8.1.1 Zum Begriff des Batteriemodells 139 8.1.2 Nutzung von Modellen 140 8.1.3 Einsatzgrenzen 141 8.2 Ersatzschaltbildmodelle 141 8.2.1 Grundsätzliches 141 8.2.2 Aufbau von Ersatzschaltbildmodellen 142 8.2.3 Elektrolytkondensatoreigenschaften einer Batterie 144 8.2.4 Berücksichtigung von zeitlichen Prozessen, Massentransport und Temperatur 145 8.2.5 Örtlich aufgelöste Ersatzschaltbildmodelle 145 8.2.6 Relaxationsprozesse 146 8.3 Modelle mit ladezustandsunabhängigen Parametern: das Shepherd-Modell 147 8.4 Modelle mit ladezustandsabhängigen Parametern 149 8.4.1 Thévenet-Modell 149 8.4.2 Randles-Modell 149 8.5 Ablauf von Simulationen 150 8.6 Vergleich von Modellen 152 8.7 Modellbildung bei größeren Systemen 152 Literatur 154 Aufgaben 154 9 Parameterbestimmung 155 9.1 Begriffsbestimmung 155 9.2 Bestimmung durch physikochemische Methoden 156 9.2.1 Experimentelle Bestimmung 156 9.2.2 Kapazitätsbestimmung 158 9.2.3 Temperatur- und Stromabhängigkeit der Kapazität 158 9.2.4 Kältekapazität und Kälteprüfstrom 159 9.2.5 Überbrückungszeiten mit konstanter Leistung 159 9.3 Ruhespannungskurve 160 9.4 Innenwiderstandsbestimmung mit Strom- bzw. Spannungspulsen 160 9.5 Kurzschlussstrom 163 9.6 Parametrisierung für das Randles-Modell aus Pulsbelastungen (Messung im Zeitbereich) 164 9.7 Parameterbestimmung durch Messung des Impedanzspektrums (Messung im Frequenzbereich) 164 9.8 Messung des Wechselstrominnenwiderstands 166 9.9 Parametrisierung des Randles-Modells über alle Betriebszustände 167 Literatur 168 Aufgaben 169 10 Batterieanalytik 171 10.1 Methodenüberblick 171 10.2 Bewertung der Veränderungen elektrischer Kenngrößen 172 10.3 Elektrochemische Analyseverfahren 173 10.3.1 Stationäre elektrochemische Analyseverfahren 174 10.3.2 Quasistationäre elektrochemische Analyseverfahren 174 10.3.3 Nicht-stationäre Verfahren 176 10.4 Chemische und spektroskopische Verfahren – Post-mortem-Analyseverfahren 178 10.4.1 Allgemeines 178 10.4.2 Chemische Techniken inkl. Trennverfahren und Charakterisierungsverfahren für Oberflächen und Korngrößen 178 10.4.3 Mikroskopische Techniken 179 10.4.4 Spektroskopische Techniken 181 10.4.5 Diffraktometrische Techniken 183 10.5 In-situ-Analyseverfahren 184 10.6 Zusammenfassung 185 Literatur 185 Aufgaben 186 11 Übersicht über Batteriesysteme 187 11.1 Physikochemische Daten und Charakteristika 187 11.2 Investitions- und Betriebskosten 191 11.3 Marktstruktur 192 11.4 Verfügbarkeit von Informationen 192 11.5 Normungsdichte 193 Weiterführende Literatur 194 12 Blei-Säure-Batterien 195 12.1 Einführung und wirtschaftliche Bedeutung 196 12.2 Elektrochemie 196 12.2.1 Übersicht über aktive Komponenten 197 12.2.2 Übersicht über die wichtigsten Reaktionen an der positiven und negativen Elektrode 198 12.2.3 Beschreibung der Hauptreaktionen 200 12.2.4 Überentladereaktionen beim Entladen 201 12.2.5 Nebenreaktionen der positiven und negativen Elektrode beim Überladen 203 12.2.6 Nebenreaktionen und Selbstentladung im Ruhezustand 205 12.2.7 Laden und Entladen von Zellen in Reihe 206 12.3 Weitere elektrochemische Reaktionen 207 12.3.1 Batterien mit internem Sauerstoffkreislauf (verschlossene Batterien, VRLA) 208 12.3.2 Elektrochemie 208 12.4 Aktivmaterialien 213 12.4.1 Elektrische Leitfähigkeit der Aktivmassen 214 12.4.2 Effektive Oberfläche und Mikrostruktur der Aktivmassen 216 12.4.3 Bleisulfat 217 12.4.4 Spannungssack zu Beginn der Entladung 218 12.4.5 Herstellungsverfahren 220 12.5 Elektrolyt 220 12.6 Stromkollektoren, Gitter 222 12.6.1 Korrosionsbeständigkeit 224 12.6.2 Elektrischer Widerstand 224 12.6.3 Mechanische Stabilität 225 12.6.4 Elektrischer Kontakt zwischen Gittern und Aktivmassen 226 12.7 Herstellungsverfahren und weitere Komponenten zur Herstellung von Zellen oder Blöcken 226 12.7.1 Herstellung von Stromkollektoren und Elektroden (Platten) 226 12.7.2 Separator 227 12.7.3 Herstellung von Plattensätzen 228 12.7.4 Batteriegehäuse und Deckel 229 12.7.5 Zellverbinder 230 12.8 Strominhomogenität 230 12.9 Säureschichtung 232 12.10 Auslegung und konstruktive Unterschiede bei verschiedenen Anwendungen 235 12.10.1 Auslegung von Zellen 235 12.10.2 Starterbatterien 236 12.10.3 Traktionsbatterien für Flurförderzeuge und Semitraktionsbatterien 237 12.10.4 Batterien für stationäre bzw. ortsfeste Anlagen 238 12.10.5 Eigenschaften 239 12.10.6 Entladeverhalten und Kapazität 239 12.10.7 Überwachungsanforderungen beim Entladen 246 12.11 Leistungsabgabe und Innenwiderstand 246 12.12 Laden und Ladekennlinien 248 12.12.1 Grundlegendes zum Laden von Blei-Säure-Batterien 248 12.12.2 IU-Ladekennlinie 249 12.12.3 IUoU-Ladekennlinie 251 12.12.4 Weitere Ladekennlinien 252 12.12.5 Bewertung der Ladekennlinien 255 12.12.6 Vollladekriterien 257 12.13 Alterungseffekte 258 12.13.1 Übersicht zu Alterungseffekten 258 12.13.2 Verminderung der Oberfläche der aktiven Massen 260 12.13.3 Sulfatierung 260 12.13.4 Premature capacity loss (PLC) 261 12.13.5 Abschlammen der Aktivmasse 261 12.13.6 Korrosion des Separators 262 12.13.7 Austrocknen des Elektrolyts (verschlossene Batterien) 262 12.13.8 Dendritenbildung 263 12.13.9 Sauerstoffverzehr und Entstehung von Unterdruck in verschlossenen Batterien 263 12.14 Korrosion des positiven Gitters, positiven Kopfbleis, negativer Pole und Interzellverbinder 263 12.14.1 Korrosion des positiven Gitters 263 12.14.2 Auswirkungen der Gitterkorrosion 265 12.14.3 Korrosion der positiven Pole und Polbrücken (Kopfblei) 267 12.14.4 Korrosion der negativen Gitter, Pole und Polbrücken 269 12.14.5 Explosionsrisiko 270 12.15 Korrosion der Interzellverbinder 270 12.16 Betriebsstrategien und konstruktive Auswirkungen für Blei-Säure-Batterien 272 12.17 Zustandsbestimmung 274 12.17.1 Ladezustand 274 12.17.2 Kapazität bzw. State of Health 276 12.18 Sicherheit 277 12.18.1 Explosionsrisiko durch Knallgas 277 12.18.2 Wässrige Schwefelsäure 278 12.18.3 Umgang mit Blei 279 12.19 Batterieprobleme 279 Literatur 280 Aufgaben 283 13 Lithium-Ionen-Batterien 287 13.1 Einführung und wirtschaftliche Bedeutung 288 13.2 Elektrochemie 288 13.2.1 Grundprinzip 288 13.2.2 Übersicht über aktive Komponenten 290 13.2.3 Übersicht über die wichtigsten Reaktionen an der positiven und negativen Elektrode 291 13.2.4 Nebenreaktionen 293 13.2.5 Überlade- und Überentladereaktionen 294 13.3 Aktivmaterialien 294 13.3.1 Kathodenmaterialien 294 13.3.2 Anodenmaterialien 297 13.3.3 Ionenleitfähigkeit der Aktivmassen 301 13.4 Elektrolyt 301 13.4.1 Grundsätzliches 301 13.4.2 Organische Lösungsmittel 302 13.4.3 Weitere Bestandteile 303 13.5 Solid-electrolyte interface (SEI) und die Bedeutung für die Lithium-Ionen-Batterie 305 13.6 Stromkollektoren 307 13.7 Produktion von Elektroden 308 13.8 Separatoren 309 13.9 Sicherheitsmaßnahmen 310 13.10 Bauformen von Lithium-Ionen-Batterien 312 13.10.1 Aufbau von Zellen 312 13.10.2 Aufbau von Modulen und Batterien 315 13.11 Auslegung und konstruktive Unterschiede bei verschiedenen Anwendungen 316 13.11.1 Auslegung von Zellen 316 13.11.2 Elektrotraktionsbatterien 318 13.11.3 Starterbatterien 318 13.11.4 Batterien für stationäre bzw. ortsfeste Anlagen 319 13.11.5 Consumer-Batterien 320 13.12 Eigenschaften 321 13.12.1 Entladeverhalten und Kapazität 321 13.12.2 Kapazitätsangabe und Kapazitätsmessung 322 13.12.3 Überwachungsanforderungen 322 13.13 Innenwiderstandsmessung 323 13.14 Laden und Ladekennlinien 323 13.14.1 Ladekennlinien 323 13.14.2 Vollladung 324 13.14.3 Festkörperdiffusion beim Entladen und Laden 324 13.14.4 Laden bei tiefen Temperaturen 325 13.14.5 Schnellladen 325 13.15 Alterungseffekte 325 13.15.1 Alterungseffekte allgemein 325 13.15.2 Alterung der Kathode 326 13.15.3 Alterung der Anode 327 13.15.4 Alterung im Elektrolyt 330 13.15.5 Korrosion des Separators 331 13.15.6 Sonstige Alterungseffekte 331 13.16 Einfluss kalendarischer und zyklischer Alterung und Modellierung 331 13.16.1 Alterung und die Notwendigkeit ihrer Modellierung 331 13.16.2 Modellierung und Simulation von Alterung 332 13.16.3 Quantitative Modellansätze zur Beschreibung von Alterung 335 13.17 Batteriemanagementsysteme und Batteriebetriebsstrategien 336 13.17.1 Generelles 336 13.17.2 Technische Realisierungen von Batteriemanagementsystemen für Lithium-Ionen-Batterien 337 13.17.3 Balancing 339 13.17.4 Datenanalyse und Fehlererkennung 340 13.17.5 Integration von Kühlung und Heizung 341 13.18 Zustands- und Parameterbestimmung 341 13.18.1 Ladezustand 341 13.18.2 Kapazität, Innenwiderstand bzw. State of Health 342 13.19 Sicherheit 343 13.19.1 Allgemeine Sicherheitsaspekte 343 13.19.2 Missbrauchstests 344 13.20 State of Safety 346 13.20.1 Generelle Situation 346 13.20.2 Gefährdungs- und Sicherheitsstufen 346 13.20.3 Sicherheitsgrenzen 348 13.20.4 Definitionsversuche 349 13.21 Interne Kurzschlüsse 350 13.22 Thermal Runaway und thermische Propagation 351 13.22.1 Problematik und Feldsituation 351 13.22.2 Thermal runaway 353 13.22.3 Thermische Propagation 357 13.23 Sicherheitsengineering 361 13.24 Batterieprobleme 362 Literatur 365 Aufgaben 367 14 Andere Batterietechnologien 369 14.1 Alkalische Nickel-Batterien 370 14.1.1 Generelles 370 14.1.2 Physikalisch-chemische Grundlagen 370 14.1.3 Zellaufbau 372 14.1.4 Batterieeigenschaften 374 14.1.5 Alterungsverhalten 374 14.1.6 Sicherheitsaspekte 376 14.1.7 Optimaler Betrieb 377 14.1.8 Ausblick 377 14.2 Zink-Luft-Batterien 378 14.2.1 Generelles 378 14.2.2 Physikalisch-chemische Grundlagen 378 14.2.3 Zellaufbau 379 14.2.4 Eigenschaften 379 14.2.5 Alterungsverhalten 379 14.2.6 Optimaler Betrieb 380 14.2.7 Sicherheitseigenschaften 380 14.2.8 Ausblick 380 14.3 Redox-Flow-Batterien 380 14.3.1 Generelles und physikalisch-chemische Grundlagen 380 14.3.2 Ausblick 381 14.4 Hochtemperaturbatterien 382 14.4.1 Generelles 382 14.4.2 Physikalisch-chemische Grundlagen 382 14.4.3 Zellaufbau 383 14.4.4 Eigenschaften 383 14.4.5 Alterungserscheinungen 383 14.4.6 Sicherheitseigenschaften 383 14.4.7 Optimaler Betrieb 383 14.4.8 Ausblick 384 14.5 Lithium-Feststoffelektrolyt-Batterien 384 14.5.1 Generelles 384 14.5.2 Physikalisch-chemische Grundlagen 385 14.5.3 Ausblick 385 14.6 Lithium-Schwefel-Batterien 386 14.6.1 Generelles 386 14.6.2 Physikalisch-chemische Grundlagen 387 14.6.3 Ausblick 387 14.7 Lithium-Luft-Batterien 388 14.7.1 Generelles 388 14.7.2 Physikalisch-chemische Grundlagen 389 14.7.3 Aktueller Stand 389 14.8 Natrium-Luft-Batterien 390 14.8.1 Generelles 390 14.8.2 Physikalisch-chemische Grundlagen 390 14.8.3 Ausblick 390 14.9 Ultrakondensatoren und Hybridbatterien 390 14.9.1 Generelles 390 14.9.2 Physikalisch-chemische Grundlagen 391 14.9.3 Hybride Batteriekonzepte 392 Literatur 392 Aufgaben 393 15 Übersicht über Anwendungen 395 15.1 Allgemeine Bemerkungen 396 15.2 Leistungsverlauf 397 15.2.1 Gleichzeitige Verbindung von Batterien mit Ladegerät und Lasten 397 15.2.2 Zeitlich getrennte Verbindung von Batterien mit Ladegerät und Last 400 15.3 Ladezustand und Restkapazität 400 15.4 Wirkungsgrad 400 15.4.1 Wirkungsgrad bei zyklischer Belastung 401 15.4.2 Stand-by-Verluste 402 15.4.3 Relevanz des Wirkungsgrades der Batterie 402 15.5 Sicherheit und umweltverträglicher Umgang mit Batterien 403 15.6 Unterteilung in Anwendungsbereiche 403 15.6.1 Starterbatterien für Fahrzeuge (starting, lighting, ignition, SLI) 404 15.6.2 Batterien für die Elektromobilität 404 15.6.3 Batterien für Flurförderzeuge für den innerbetrieblichen Transport 404 15.6.4 Stationäre Anwendungen 405 15.6.5 Batterien für portable Geräte (Werkzeuge, Kommunikationsendgeräte etc.) 405 Literatur 405 Aufgaben 406 16 Starterbatterien für Fahrzeuge (starting, lighting, ignition, SLI) 407 16.1 Begriffsbestimmung 407 16.2 Anforderungen an die Batterie 408 16.3 Wahl der Batterietechnologie 412 16.4 Auslegung und Betrieb 414 16.5 Überwachung der Batterie 416 16.6 Sonstiges 417 Literatur 417 Aufgaben 417 17 Batterien für die Elektromobilität 419 17.1 Begriffsbestimmung 419 17.2 Anforderungen an die Batterie 421 17.3 Wahl der Batterietechnologie 424 17.4 Aufbau des Batteriesystems 425 17.5 Auslegung und Betrieb 426 17.6 Überwachung der Batterie 430 17.7 Sonstiges 431 Literatur 432 Aufgaben 433 18 Traktionsbatterien für den innerbetrieblichen Transport 435 18.1 Flurförderzeuge für den innerbetrieblichen Transport 435 18.1.1 Anforderungen 436 18.1.2 Wahl der Batterietechnologie 436 18.1.3 Betrieb 438 18.1.4 Überwachung von Batterien 444 18.2 Kleintraktionsbatterien 444 18.2.1 Anforderungen 445 18.2.2 Wahl der Batterietechnologie 445 18.2.3 Betrieb 445 Literatur 445 19 Stationäre Anwendungen von Batterien 447 19.1 Bereitschaftsparallelbetrieb für Netzersatz- und USV-Anlagen 448 19.1.1 Begriffsklärung 448 19.1.2 Anforderungen 450 19.1.3 Wahl der Batterietechnologie 451 19.1.4 Auslegung 452 19.1.5 Betrieb 453 19.1.6 Überwachung der Batterie 454 19.1.7 Sonstige Informationen 460 19.2 Dieselstart bei Netzersatzanlagen 460 19.2.1 Anforderungen 461 19.2.2 Wahl der Batterietechnologie 462 19.2.3 Wartung und Fehlerdiagnose 463 19.3 Batterien für den zeitlichen Ausgleich von Stromnachfrage und -angebot 463 19.3.1 Anwendungsgruppen 463 19.3.2 Anforderungen 465 19.3.3 Wahl der Batterietechnologie 466 19.3.4 Auslegung 467 19.3.5 Betriebsstrategie 469 19.3.6 Überwachung 470 19.4 Batterien für die Stabilisierung des Energieversorgungssystems 470 19.4.1 Beispiele für große Batteriespeicher auf der Welt und Bewertung 470 19.4.2 Anforderungen 471 19.4.3 Wahl der Batterietechnologie 472 19.4.4 Sonstiges 472 Literatur 473 Aufgaben 473 20 Batterien für portable Anwendungen 477 20.1 Begriffsbestimmung 477 20.2 Anforderungen an die Batterie 478 20.3 Wahl der Batterietechnologie 479 20.4 Auslegung und Betrieb 480 20.5 Überwachung der Batterien 481 20.6 Sonstiges 481 Literatur 482 Aufgaben 482 Anhang A Übersicht über Begriffe 483 Anhang B Sicherer und umweltverträglicher Umgang mit Batterien 495 B.1 Generelles 495 B.2 Elektrische Sicherheit 496 B.3 Brandschutz 499 B.4 Explosionsschutz 500 B.4.1 Explosionsschutz bei Blei-Säure-Batterien 501 B.4.2 Explosionsschutz bei Lithium-Ionen-Batterien 504 B.5 Bauliche Maßnahmen und Transport 504 B.6 Umweltbelastung und Entsorgung 505 Literatur 505 Anhang C Normenübersicht 507 Anhang D Elektrochemische Impedanzspektroskopie (EIS) 513 D.1 Begriffsübersicht 513 D.2 Ergebnisdarstellung 515 D.3 Bestimmung von Zellparametern mittels Impedanzspektroskopie 516 D.4 Qualität der Parameterbestimmung 522 Literatur 524 Anhang E Säureschichtung 525 Literatur 529 Stichwortverzeichnis 531

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Book SynopsisKüche und Chemie - passt das zusammen? Ja, wie Georg Schwedt in der dritten Auflage seines Experimentierbuchs zum Kochen, Braten und Backen eindrücklich demonstriert. Von der Molekular- zur Suppenküche, von unterschiedliche Garverfahren bis zur analytischen Erfassung von Nährstoffverlusten beim Kochen: Mit zahlreichen Versuchen und Rezepten werden physikalisch-chemische Vorgänge beim Kochen, Braten und Backen verständlich, erfahr- und sogar genießbar!Trade Review"Dieses Buch ist auf jeden Fall etwas für den vielseitig-interessierten Chemie-Nerd." FRS Chemie Universität Leipzig (01.03.2016) "Also wer nicht nur den Festbraten zubereiten und genießen, sondern auch etwas über die Küchenhistorie erfahren und die physikalisch-chemischen Vorgänge besser verstehen möchte, dem sei dieses Buch, das ein gewisses chemisches Grundwissen voraussetzt, empfohlen." Materials and Corrosion / matcorr.com (66/Nr.12/2015) "Dieses Buch mit der dritten aktualisierten und erweiterten Auflage (...) versetzte mich ins Staunen. Alle 10 Hauptthemen sind hervorragend ausgearbeitet und mit Abbildungen, Zeichnungen, Tabellen, Skizzen und alten fotografierten Kupferstichen versehen, die von heute bis ins 15. Jahrhundert reichen. (...) Meine Empfehlung, jeder der mit Kochen beginnt, sollte eine solche Lektüre besitzen und man bekommt so ein sehr gutes Hintergrundwissen." Amazon.de; Bücher.de; Bol-Kundenrezension; (Kundenrezension) (23.10.2015) "Zusammenfassend bildet das Buch eine unterhaltsame und gleichzeitig interessante Alternative zum alltäglichen Lernstress im Unialltag mit Experimenten, die teilweise selbst auch zuhause durchgeführt werden können." Fachschaftsrat BCE / Universität Potsdam (08.10.2015) "Das Werk richtet sich an alle Köche und Hobby-Köche die genau wissen wollen, was eigentlich abläuft, wenn sie mit ihren Töpfen, Zutaten und Flüssigkeiten hantieren. Ich kann das Buch als Wissenserweiterung und unterhaltsame Reise durch die Welt der Chemie in der eigenen Küche nur empfehlen." Grandgourmand.de (24.08.2015) "Schwendts Buch ist somit nicht weniger als der praxistauglichste Chemiebaukasten der Gegenwart." CarpeGusta.de (24.08.2015) Table of ContentsVorwort zur 3. Auflage VII Vorwort zur 2. Auflage IX Vorwort zur 1. Auflage XI 1 Von der Kochkunst zur Lebensmittelchemie 1 1.1 Die Küche – ein chemisches Laboratorium 1 1.2 Die Schlossküche von Sanssouci 5 1.3 Feinschmecker über die Kochkunst 8 1.4 Chemiker, Physiker und Apotheker über das Kochen, Braten und Backen 23 1.5 Entwicklungen bis zur Lebensmittelchemie heute 33 2 Sieben Parameter für Versuche in der Küche 35 2.1 pH-Werte 35 2.2 Mineralstoffe 36 2.3 Eiweißstoffe (Proteine) 41 2.4 Stärkeprodukte 43 2.5 Reduzierende Stoffe 44 2.6 Phenolische Stoffe 45 2.7 Gerbstoffe (Polyphenole) 46 3 Garungsarten und -verfahren imÜberblick 47 3.1 Definitionen und Systematik 47 3.2 Garverfahren und Lebensmittelgruppen 56 4 Garen inWasser 75 4.1 Kochen 75 4.2 Blanchieren 106 4.3 Dünsten 110 4.4 Dämpfen 113 4.5 Garziehen lassen: Pochieren 114 4.6 Garen in der Mikrowelle 117 5 GareninFett 123 5.1 Braten 123 5.2 Anschwitzen 131 5.3 Schmoren 132 5.4 Frittieren 136 6 Garen in trockener Hitze 139 6.1 Backen 139 6.2 Grillen 154 6.3 Rösten 156 6.4 Toasten 164 7 Garen ohne Hitze 167 7.1 Salzgaren 167 7.2 Essiggaren 170 8 Suppenchemie – Fertigsuppen und ihre Inhaltsstoffe 173 8.1 Aus der Historie 173 8.2 Fertigsuppen-Technologie heute 178 8.3 Inhaltsstoffe von Fertigsuppen 181 9 Molekularküche 187 9.1 Die Väter der Molekularküche 187 9.2 Die Verfahren der Molekularküche 190 9.3 Rezeptbeispiele 191 10 Nährstoffverluste beim Kochen von Gemüse – analytisch mit Teststäbchen erfasst 195 10.1 Einleitung – mit Beschreibung der eingesetzten Teststäbchen 195 10.2 Knollengemüse 198 10.3 Wurzelgemüse 200 10.4 Hülsenfrüchte 201 10.5 Fruchtgemüse 205 10.6 Kohlgemüse 207 Literatur 211 Sachverzeichnis 215

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Book SynopsisDer "Klassiker" zur präparativen organischen Chemie beinhaltet alles, was für das Arbeiten im Labor wichtig ist – von theoretischen Grundlagen, Arbeitstechniken und Synthesplanung, Arbeitsvorschriften zu wichtigen Reaktionen und Produkten bis zu spektroskopischen Daten sowie Gefahren- und Sicherheitshinweisen. Für die 24. Auflage wurde das Buch gründlich überarbeitet und enthält u.a.: Neue und zeitgemäße Arbeitsvorschriften im organisch-präparativen Teil: —übergangsmetallkatalysierte und übergangsmetallvermittelte C-C- und C-N-Bindungsknüpfung —Baeyer-Villiger-Oxidation —Parikh-Doering-Reaktion —Birch-Reduktion —Organokatalyse. Das Einstufungs- und Kennzeichnungssystem für Chemikalien nach GHS. H- und P-Sätze im Reagenzienanhang. CLP-Verordnung im Gefahrstoffanhang. Neue Entwicklungen in der NMR-Spektroskopie, der Massenspektrometrie und der Röntgenstrukturanalyse. Aktuelle Literaturhinweise zu jedem Kapitel. Für jeden Chemiker, ob Anfänger oder Fortgeschrittener, ob Student oder Chemiker in der Forschung oder Industrie, ist das Organikum nach wie vor ein unentbehrliches Nachschlagewerk mit wertvollen Tipps und Informationen für die erfolgreiche Labor-arbeit.Trade ReviewZusammenfassend kann gesagt werden, dass dieses grundlegende Lehrbuch auch 54 Jahre nach seiner Erstausgabe nichts an seiner Nützlichkeit für das Chemiestudium eingebüßt hat. Entsprechende Passagen wurden überarbeitet und dem aktuellen Wissens- und Ausrüstungsstand angepasst. Es sollte in keinem Bücherregal eines Chemikers fehlen, egal ob Anfänger oder Fortgeschrittener, ob Student oder in der Forschung oder Industrie tätig, liefert es doch hervorragende Anleitungen und ein hilfreiches Nachschlagewerk. Materials and Corrosion (08.03.2017) "Dem Anspruch des hohen Wertes dieses Buches sowohl für die praktische Ausbildung im Chemiestudium als auch für den in der Forschung tätigen Industriechemiker wird das 'Organikum' auch in seiner 24. Auflage perfekt gerecht." Chemie in unserer Zeit (17.08.2016) "Fazit: ein Muss für jeden Organiker." FRS Chemie Universität Leipzig (01.03.2016) "Die vielen Literaturhinweise, Recherchetipps und Hilfestellungen zur Protokollführung machen das Organikum zu einem sehr guten Lehrbuch für jeden Chemiestudenten, der sich, gerade bei uns, auf POC oder VOC vorbereiten möchte." Fachschaft Chemie der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (22.02.2016) "Das Organikum, nun schon in der 24. Auflage erschienen, ist das Standardwerk der organischen Chemie und bietet als eine Art Allrounder viele hilfreiche Tipps und Tricks, besonders für Praktika." fschemie.hhu.derrezensionen (01.12.2015) "Diese sehr empfehlenswerte Neuauflage des Organikum wird nicht nur als Praktikumsbuch, sondern auch als Lehrbuch und Nachschlagewerk für alle eingangs genannten Zielgruppen, insbesondere für Chemie-Studenten, von großem Nutzen sein." Chemie in Labor und Biotechnik (Heft 11-12/2015) "Was dieses Buch auszeichnet: die sehr gut ausgearbeiteten Versuchsvorschriften zu Experimenten, die wirklich funktionieren. Ebenso die gelungene Darstellung der chemischen Literatur und die Hinweise zu Literatursuche und zur Protokollierung von Experimenten. (...) kaufen, lesen und an einer gut zuganglichen Stelle im Labor aufbewahren und auch nach dem Studium wertschätzen." BioSpektrum (05.09.2015) "Sollten Sie in dem Fach Organische Chemie im Labor stehen (müssen), sollten Sie sich dieses Buch unbedingt als Anleitung aber auch als Nachschlagwerk zulegen." Die Chemieseite (April 2015) "Das Organikum ist ein Klassiker der präparativen organischen Chemie. Seit dem ersten Erscheinen im Jahr 1962 hat es sich zum Standartwerk für organische Chemiker entwickelt." LaborPraxis (Juni 2015) "Zusammenfassend ist dieses Buch eine sehr umfangreiche und gelungene Mischung, da es die für Studenten im Praktikum relevanten Informationen zu Reaktionen und Spektroskopie, aber auch sicheres und kontrolliertes Arbeiten im Labor prägnant und übersichtlich zusammenfasst." www.amazon.de (Kundenrezension) (28.05.2015) "Nach wie vor der Klassiker der organischen Praktikumschemie, angereichert mit aktuellen Entwicklungen." Prof. Dr. Holger Butenschön, Leipniz Universität Hannover (04/2015)Table of ContentsA Einführung in die Laboratoriumstechnik A.1. Hilfsmittel und Methoden zur Durchführung organisch-chemischer Reaktionen 1 A.1.1. Glassorten und -verbindungen 1 A.1.2. Arbeitsgefäße 3 A.1.3. Kühler. 3 A.1.4. Standardapparaturen für organisch-chemische Reaktionen 5 A.1.5. Rühren und Schütteln 8 A.1.5.1. Rührertypen 8 A.1.5.2. Führungen und Abdichtungen 9 A.1.5.3. Antrieb 10 A.1.5.4. Schütteln 11 A.1.6. Dosieren und Einleiten von Gasen 11 A.1.7. Heizen und Kühlen. 14 A.1.7.1. Wärmequellen, Wärmeübertragung, Wärmebäder 14 A.1.7.2. Erhitzen brennbarer Flüssigkeiten 15 A.1.7.3. Kühlmittel 16 A.1.8. Arbeiten unter Druck 17 A.1.8.1. Bombenrohre 17 A.1.8.2. Autoklaven 18 A.1.8.3. Druckgasflaschen 19 A.1.9. Arbeiten unter vermindertem Druck 21 A.1.9.1. Vakuumerzeugung 21 A.1.9.2. Vakuummessung 22 A.1.9.3. Arbeiten unter Vakuum 23 A.1.10. Trocknen 24 A.1.10.1. Trocknen von Gasen 25 A.1.10.2. Trocknen von Flüssigkeiten 26 A.1.10.3. Trocknen von Feststoffen 27 A.1.10.4. Gebräuchliche Trockenmittel 29 A.2. Trennverfahren 29 A.2.1. Filtrieren und Zentrifugieren. 29 A.2.2. Kristallisieren 32 A.2.2.1. Wahl des Lösungsmittels 32 A.2.2.2. Umkristallisieren 33 A.2.2.3. Kristallisation aus der Schmelze 33 A.2.3. Destillation und Rektifikation 34 A.2.3.1. Abhängigkeit der Siedetemperatur vom Druck 34 A.2.3.2. Einfache Destillation 35 A.2.3.2.1. Physikalische Grundlagen des Trennvorgangs 35 A.2.3.2.2. Durchführung einer einfachen Destillation 37 A.2.3.2.3. Abdestillieren von Lösungsmitteln 40 A.2.3.2.4. Kurzwegdestillation. Kugelrohrdestillation 42 A.2.3.3. Rektifikation 42 A.2.3.3.1. Physikalische Grundlagen der Rektifikation 42 A.2.3.3.2. Durchführung der Rektifikation 45 A.2.3.4. Wasserdampfdestillation 48 A.2.3.5. Azeotrope Destillation 50 A.2.4. Sublimation 52 A.2.5. Extraktion und Verteilung 53 A.2.5.1. Extraktion von Feststoffen 53 A.2.5.1.1. Einmalige einfache Extraktion 53 A.2.5.1.2. Wiederholte einfache Extraktion 54 A.2.5.2. Extraktion von Flüssigkeiten 54 A.2.5.2.1. Ausschütteln von Lösungen bzw. Suspensionen 55 A.2.5.2.2. Perforation 56 A.2.6. Adsorption 57 A.2.6.1. Entfärben von Lösungen 58 A.2.7. Chromatographie 59 A.2.7.1. Dünnschichtchromatographie (DC) 60 A.2.7.2. Säulenflüssigchromatographie 63 A.2.7.3. Hochdruckflüssigchromatographie (HPLC) 66 A.2.7.4. Gaschromatographie 68 A.3. Arbeiten im Mikromaßstab 70 A.3.1. Apparaturen und Techniken 71 A.4. Bestimmung physikalischer Eigenschaften organischer Verbindungen 75 A.4.1. Schmelztemperatur 75 A.4.1.1. Bestimmung der Schmelztemperatur in der Kapillare 76 A.4.1.2. Mikroschmelztemperaturbestimmung auf dem Heiztisch 77 A.4.2. Siedetemperatur 78 A.4.3. Refraktometrie 79 A.4.4. Polarimetrie 80 A.4.5. Optische Spektroskopie 81 A.4.5.1. UV-VIS-Spektroskopie 83 A.4.5.2. Infrarotspektroskopie 88 A.4.6. Kernmagnetische Resonanzspektroskopie 93 A.4.6.1. 1H-NMR-Spektroskopie 97 A.4.6.2. 13C-NMR-Spektroskopie 102 A.4.7. Massenspektrometrie 108 A.4.8. Hinweise zur Strukturaufklärung mit Hilfe spektroskopischer Methoden 114 A.4.9. Röntgen-Strukturanalyse 115 A.5. Aufbewahrung von Chemikalien, Entsorgung gefährlicher Abfälle 116 A.5.1. Aufbewahrung von Chemikalien 116 A.5.2. Abfälle und ihre Entsorgung 118 A.6. Die erste Ausrüstung 119 A.7. Literaturhinweise 121 B Organisch-chemische Literatur. Protokollführung B.1. Originalliteratur 127 B.1.1. Fachzeitschriften 127 B.1.2. Patentschriften 128 B.2. Zusammenfassungen und Übersichten 129 B.3. Referierende Literatur 131 B.3.1. Beilsteins Handbuch der Organischen Chemie 131 B.3.2. Referateorgane 132 B.3.3. Schnellreferatedienste 134 B.4. Tabellenbücher 134 B.5. Nomenklaturrichtlinien 136 B.6. Durchführung einer Recherche 137 B.6.1. Recherche über eine definierte chemische Verbindung 137 B.6.1.1. Vollständige Literaturrecherche 137 B.6.1.2. Suche nach einer günstigen Darstellungsmöglichkeit 138 B.6.1.3. Recherche über Verbindungsklassen 138 B.6.2. Computergestützte Recherche 139 B.6.2.1. SciFinder Scholar 140 B.6.2.2. Reaxys 145 B.7. Protokollführung 146 B.8. Literaturhinweise 147 C Einige allgemeine Grundlagen C.1. Klassifizierung organisch-chemischer Reaktionen 148 C.2. Energieänderungen bei chemischen Reaktionen 149 C.3. Zum zeitlichen Ablauf organisch-chemischer Reaktionen 153 C.3.1. Folgereaktionen 153 C.3.2. Konkurrenzreaktionen 154 C.3.3. Einfluss von Lösungsmitteln auf die Reaktivität. 155 C.3.4. Katalyse 156 C.4. Säure-Base-Reaktionen 157 C.5. Einflüsse von Substituenten auf die Elektronendichteverteilung und die Reaktivität organischer Moleküle 160 C.5.1. Polare Effekte von Substituenten 160 C.5.2. Quantitative Behandlung von polaren Substituenteneffekten. Hammett-Gleichung 164 C.5.3. Sterische Effekte 166 C.6. Zur störungstheoretischen Behandlung der chemischen Reaktivität 167 C.7. Stereoisomerie 170 C.7.1. Konformation 170 C.7.2. cis-trans-Isomerie 173 C.7.3. Chiralität und Stereoisomerie 174 C.7.3.1. Enantiomerie 174 C.7.3.2. Diastereomerie 176 C.7.3.3. Synthese chiraler Verbindungen 177 C.7.3.3.1. Racematspaltung 178 C.7.3.3.2. Stereoselektive Synthese 179 C.8. Syntheseplanung 181 C.8.1. Retrosynthese 181 C.8.2. Schutzgruppen 183 C.9. Literaturhinweise 185 D Organisch-präparativer Teil Zur Benutzung der Arbeitsvorschriften und Tabellen 189 D.1. Radikalische Substitution 191 D.1.1. Erzeugung und Stabilität von Radikalen 192 D.1.2. Reaktionen und Lebensdauer von Radikalen. Radikalkettenreaktionen 194 D.1.3. Reaktivität und Selektivität bei radikalischen Substitutionen 196 D.1.4. Radikalische Halogenierungen 200 D.1.4.1. Chlorierung 200 D.1.4.2. Bromierung 206 D.1.5. Peroxygenierung 209 D.1.6. Weitere radikalische Substitutionsreaktionen 211 D.1.7. Literaturhinweise 213 D.2. Nucleophile Substitution am gesättigten Kohlenstoffatom 214 D.2.1. Allgemeiner Verlauf und Mechanismus der Reaktion 214 D.2.1.1. Monomolekulare nucleophile Substitution (S N 1) 216 D.2.1.2. Bimolekulare nucleophile Substitution (S N 2) 217 D.2.2. Faktoren, die den Verlauf nucleophiler Substitutionen beeinflussen 218 D.2.2.1. Reaktivität des Substrates RX 218 D.2.2.2. Nucleophilie von Reagenzien 222 D.2.3. Zur Regioselektivität ambifunktioneller Nucleophile 225 D.2.4. Reaktionsbedingungen nucleophiler Substitutionen mit anionischen Nucleophilen 226 D.2.4.1. Möglichkeiten der Reaktionsführung 226 D.2.4.2. Phasentransferkatalyse 227 D.2.5. Nucleophile Substitution an Alkoholen und Ethern 229 D.2.5.1. Ersatz der Hydroxylgruppe in Alkoholen durch anorganische Säurereste 230 D.2.5.2. Saure Veretherung von Alkoholen. Etherspaltung 235 D.2.6. Nucleophile Substitution an Alkylhalogeniden, -sulfaten und -sulfonaten 237 D.2.6.1. Hydrolyse 237 D.2.6.2. Synthese von Ethern aus Alkoholaten bzw. Phenolaten 240 D.2.6.3. Synthese von Carbonsäureestern 244 D.2.6.4. Alkylierung von Ammoniak und Aminen 245 D.2.6.5. Alkylierung von Phosphorverbindungen 249 2.6.5.1. Alkylierung von tertiären Phosphinen 249 D.2.6.5.2. Michaelis-Arbuzov-Reaktion 250 D.2.6.6. Alkylierung von Schwefelverbindungen 251 D.2.6.7. Synthese von Alkylhalogeniden durch Finkelstein-Reaktion 255 D.2.6.8. Darstellung von Nitroalkanen 257 D.2.6.9. Darstellung von Alkylcyaniden (Kolbe-Nitrilsynthese) 259 D.2.7. Nucleophile Substitution an substituierten Silanen 262 D.2.8. Literaturhinweise 264 D.3. Eliminierung unter Bildung von C–C-Mehrfachbindungen 266 D.3.1. Ionische a,b-Eliminierungen 266 D.3.1.1. Substitution und Eliminierung als Konkurrenzreaktionen. Mechanismus ionischer Eliminierungen 267 D.3.1.1.1. Monomolekulare Eliminierung 269 D.3.1.1.2. Bimolekulare Eliminierung 270 D.3.1.2. Einfluss der Molekularität und der allgemeinen räumlichen Verhältnisse auf die Richtung der Eliminierung. 271 D.3.1.3. Stereoelektronische Verhältnisse und Richtung der Eliminierung. Stereochemischer Verlauf von Eliminierungen 273 D.3.1.4. Eliminierung von Wasser aus Alkoholen (Dehydratisierung) und von Alkoholen aus Ethern 276 D.3.1.5. Eliminierung von Halogenwasserstoff aus Alkylhalogeniden 280 D.3.1.6. Eliminierung von Trialkylamin aus quartären Ammoniumbasen (Hofmann-Abbau) 284 D.3.2. Thermische syn-Eliminierungen 286 D.3.3. a,a-Eliminierung 288 D.3.4. Literaturhinweise 289 D.4. Addition an nichtaktivierte C–C-Mehrfachbindungen 291 D.4.1. Elektrophile Addition an Olefine und Acetylene 293 D.4.1.1. Mechanismus der elektrophilen Addition 293 D.4.1.2. Zur Additionsrichtung und zum stereochemischen Verlauf elektrophiler Additionen. 295 D.4.1.3. Addition von Protonensäuren und Wasser an Olefine und Acetylene 297 D.4.1.4. Addition von Halogenen und unterhalogenigen Säuren an Olefine und Acetylene 301 D.4.1.5. Oxymercurierung 304 D.4.1.6. Epoxidierung und Dihydroxylierung 305 D.4.1.7. Ozonierung 310 D.4.1.8. Hydroborierung 311 D.4.1.9. Kationische Oligomerisierung und Polymerisation 313 D.4.2. Nucleophile Addition 315 D.4.2.1. Anionische Polymerisation von Olefinen 315 D.4.2.2. Nucleophile Addition an Acetylene 316 D.4.3. Radikalische Additions- und Polymerisationsreaktionen 319 D.4.4. Cycloadditionen 326 D.4.4.1. [1 + 2]-Cycloadditionen. Addition von Carbenen und Carbenoiden 328 D.4.4.2. [2 + 2]-Cycloadditionen 330 D.4.4.3. [3 + 2]-Cycloadditionen (1,3-Dipoladditionen) 331 D.4.4.4. [4 + 2]-Cycloadditionen (Diels-Alder-Reaktion) 333 D.4.5. Metall- und metallkomplexkatalysierte Umsetzungen von Olefinen 337 D.4.5.1. Homogenkatalysierte Reaktionen von Olefinen und Acetylenen 337 D.4.5.2. Heterogenkatalysierte Hydrierung 344 D.4.6. Literaturhinweise 350 D.5. Reaktionen an Aromaten 355 D.5.1. Elektrophile aromatische Substitution 356 D.5.1.1. Mechanismus der elektrophilen aromatischen Substitution 357 D.5.1.2. Einfluss von Substituenten auf die Reaktivität des Aromaten und auf den Ort der Zweitsubstitution 358 D.5.1.3. Nitrierung 361 D.5.1.4. Sulfonierung 364 D.5.1.5. Halogenierung 370 D.5.1.6. Thiocyanierung (Rhodanierung) 375 D.5.1.7. Friedel-Crafts-Alkylierung 376 D.5.1.8. Elektrophile aromatische Substitution durch Carbonylverbindungen 380 D.5.1.8.1. Friedel-Crafts-Acylierung 381 D.5.1.8.2. Gattermann-Synthesen 385 D.5.1.8.3. Vilsmeier-Synthese 386 D.5.1.8.4. Elektrophile Substitution durch Formaldehyd 389 D.5.1.8.5. Sauer katalysierte und beförderte Reaktionen von Aromaten mit anderen Aldehyden und Ketonen 392 D.5.1.8.6. Carboxylierungen 395 D.5.1.9. Nitrosierung 397 D.5.2. Nucleophile aromatische Substitution 398 D.5.2.1. Nucleophile Substitution an aktivierten Aromaten 398 D.5.2.2. Nucleophile Substitution an nichtaktivierten Aromaten 402 D.5.3. Metallvermittelte Substitutionen an Aromaten 404 D.5.3.1. Metallierung von Aromaten 404 D.5.3.2. Kupplungen von Aryl- mit Organometallverbindungen 408 D.5.3.2.1. Kupplungen mit alkalimetall- und kupferorganischen Verbindungen 408 D.5.3.2.2. Übergangsmetall-katalysierte Kreuzkupplungen 409 D.5.3.3. Heck-Reaktion 414 D.5.3.4. Aryl-Heteroatom-Kupplungen 417 D.5.4. Reduktion von Aromaten (Birch-Reduktion) 418 D.5.5. Literaturhinweise 421 D.6. Oxidation und Dehydrierung 424 D.6.1. Allgemeine Gesetzmäßigkeiten 424 D.6.2. Oxidation von Methyl- und Methylengruppen 427 D.6.2.1. Oxidation von Alkylaromaten zu aromatischen Carbonsäuren 429 D.6.2.2. Oxidation von Alkylaromaten zu Aldehyden und Ketonen 433 D.6.2.3. Oxidation von aktivierten Methyl- und Methylengruppen zu Carbonylgruppen 434 D.6.2.3.1. Oxidation mit Selendioxid 434 D.6.2.3.2. Willgerodt-Reaktion 435 D.6.3. Oxidation von primären und secundären Alkoholen und Aldehyden sowie von Aminen 439 D.6.3.1. Oxidation von primären und secundären Alkoholen zu 440 D.6.3.2. Aldehyden bzw. Ketonen Oxidation von primären Alkoholen und Aldehyden zu Carbonsäuren 446 D.6.3.3. Oxidation primärer aromatischer Amine zu aromatischen Nitrosoverbindungen 449 D.6.4. Chinone durch Oxidation 450 D.6.4.1. Chinone aus aromatischen Kohlenwasserstoffen 450 D.6.4.2. Chinone aus substituierten Aromaten. 452 D.6.4.3. Chinonimine durch oxidative Kupplung 454 D.6.5. Oxidationen unter C–C-Spaltung 456 D.6.5.1. Oxidation von C–C-Mehrfachbindungen 457 D.6.5.2. Glycolspaltung 459 D.6.5.3. Oxidative Spaltung von secundären Alkoholen und Ketonen 460 D.6.6. Dehydrierung von Kohlenwasserstoffen und Hydroaromaten 462 D.6.7. Literaturhinweise 465 D.7. Reaktionen von Carbonylverbindungen 468 D.7.1. Reaktionen von Carbonylverbindungen mit Heteroatom-Nucleophilen 470 D.7.1.1. Reaktionen von Aldehyden und Ketonen mit Aminoverbindungen 474 D.7.1.2. Reaktionen von Aldehyden und Ketonen mit Wasser und Alkoholen 480 D.7.1.3. Reaktionen von Aldehyden und Ketonen zu Thioacetalen und Bisulfitaddukten 484 D.7.1.4. Reaktionen von Carbonsäuren und Carbonsäurederivaten mit Heteroatom-Nucleophilen 484 D.7.1.4.1. Darstellung von Estern durch Alkoholyse von Carbonsäuren und Carbonsäurederivaten 486 D.7.1.4.2. Darstellung von Säureamiden durch Aminolyse von Carbonsäuren und ihren Derivaten 493 D.7.1.4.3. Hydrolyse von Carbonsäurederivaten 500 D.7.1.4.4. Acidolyse von Carbonsäuren und ihren Derivaten 506 D.7.1.5. Addition von Nucleophilen an Nitrile 512 D.7.1.6. Addition von Nucleophilen an spezielle Carbonylverbindungen 516 D.7.1.7. Thionierung von Carbonylverbindungen 520 D.7.2. Reaktionen von Carbonylverbindungen mit Kohlenstoff-Nucleophilen 522 D.7.2.1. D.7.2.2. Reaktionen von Carbonylverbindungen mit CH-aciden Verbindungen 524 D.7.2.1.1. Anlagerung von Blausäure an Aldehyde und Ketone 526 D.7.2.1.2. Ethinylierung von Carbonylverbindungen 530 D.7.2.1.3. Aldolreaktion 532 D.7.2.1.4. Knoevenagel-Reaktion 541 D.7.2.1.5. Mannich-Reaktion. 544 D.7.2.1.6. Acyloinkondensation und Umpolung 547 D.7.2.1.7. Reaktionen von Aldehyden und Ketonen mit Alkylphosphonsäureestern und Alkylidenphosphoranen 550 D.7.2.1.8. Esterkondensation 554 D.7.2.1.9. Esterspaltung und Säurespaltung von b-Dicarbonylverbindungen 563 D.7.2.1.10. Reaktion von Carbonsäurechloriden mit b-Dicarbonylverbindungen 565 D.7.2.1.11. Addition von CH-aciden Verbindungen an Heterocumulene 567 D.7.2.1.12. Polymethinkondensation 569 D.7.2.2. Reaktionen von Carbonylverbindungen mit Organometallverbindungen 571 D.7.3. Reduktion von Carbonylverbindungen 580 D.7.3.1. Reduktion von Carbonylverbindungen durch H-Nucleophile 582 D.7.3.1.1. Reduktion von Carbonylverbindungen durch Aluminium- und Borhydride 582 D.7.3.1.2. Meerwein-Ponndorf-Verley-Reduktion und Oppenauer-Oxidation 586 D.7.3.1.3. Reaktionen nach Cannizzaro und Claisen-Tishchenko 589 D.7.3.1.4. Leuckart-Wallach-Reaktion 591 D.7.3.1.5. Enzymatische Reduktion 593 D.7.3.1.6. Wolff-Kizhner-Reduktion 593 D.7.3.2. Katalytische Hydrierung von Carbonylverbindungen 596 D.7.4. D.7.3.3. Reduktion von Carbonylverbindungen durch unedle Metalle und niedervalente Metallverbindungen 600 D.7.4. Reaktionen vinyloger Carbonylverbindungen und anderer vinyloger Systeme 606 D.7.4.1. Reaktionen vinyloger Elektronenacceptorverbindungen –a,b-ungesättigter Carbonylverbindungen 608 D.7.4.1.1. Addition von Aminen an vinyloge Carbonylverbindungen 609 D.7.4.1.2. Addition von Wasser, Halogenwasserstoff, Schwefelwasserstoff, Alkoholen und Thiolen an vinyloge Carbonylverbindungen 611 D.7.4.1.3. Addition von CH-aciden Verbindungen an vinyloge Carbonylverbindungen (Michael-Addition) 613 D.7.4.1.4. Addition von Säureamiden an vinyloge Carbonylverbindungen 619 D.7.4.1.5. Substitutionsreaktionen an vinylogen Carbonylverbindungen 619 D.7.4.2. Reaktionen vinyloger Elektronendonorverbindungen – Enolate, Enole, Enolether, Enamine 621 D.7.4.2.1. Alkylierung von Carbonylverbindungen 622 D.7.4.2.2. Halogenierung von Carbonylverbindungen 627 D.7.4.2.3. Acylierung und Alkylierung von Enaminen 630 D.7.5. Literaturhinweise 633 D.8. Reaktionen weiterer heteroanaloger Carbonylverbindungen 638 D.8.1. Reduktion von Nitroverbindungen und Nitrosoverbindungen 641 D.8.2. Reaktionen der salpetrigen Säure 645 D.8.2.1. Reaktionen der salpetrigen Säure mit Aminoverbindungen 645 D.8.2.2. Reaktionen der salpetrigen Säure mit Alkoholen (Veresterung) 649 D.8.2.3. Reaktionen der salpetrigen Säure mit CH-aciden Verbindungen 650 D.8.3. Reaktionen der Diazoniumsalze 651 D.8.3.1. Verkochung und Reduktion 651 D.8.3.2. Sandmeyer-Reaktionen 654 D.8.3.3. Azokupplung, Azofarbstoffe 657 D.8.4. Aliphatische Diazoverbindungen 662 D.8.4.1. Darstellung von Diazoalkanen 662 D.8.4.2. Reaktionen aliphatischer Diazoverbindungen 663 D.8.4.2.1. Reaktionen aliphatischer Diazoverbindungen mit Protonensäuren 663 D.8.4.2.2. Reaktionen aliphatischer Diazoverbindungen mit Carbonylverbindungen 665 D.8.5. Reaktionen der Sulfonsäurederivate 667 D.8.6. Literaturhinweise 673 D.9. Umlagerungen 675 D.9.1. [1,2]-Umlagerungen 676 D.9.1.1. Nucleophile [1,2]-Umlagerungen am Kohlenstoffatom 678 D.9.1.1.1. Pinacolon-Umlagerung 678 D.9.1.1.2. Wagner-Meerwein-Umlagerung 681 D.9.1.1.3. Wolff-Umlagerung 682 D.9.1.2. Umlagerungen am Stickstoffatom 684 D.9.1.2.1. Hofmann-Abbau 684 D.9.1.2.2. Curtius-Abbau 686 D.9.1.2.3. Schmidt-Reaktion 687 D.9.1.2.4. Beckmann-Umlagerung 689 D.9.1.3. Umlagerungen am Sauerstoffatom 690 D.9.2. [3,3]-Umlagerungen 693 D.9.3. Literaturhinweise 697 E Identifizierung organischer Substanzen E.1. Vorproben und Prüfung auf funktionelle Gruppen 699 E.1.1. Vorproben 700 E.1.1.1. Äußere Erscheinung der Substanz 700 E.1.1.2. Bestimmung physikalischer Konstanten 701 E.1.1.3. Brenn- und Glühprobe 701 E.1.1.4. Nachweis der Elemente 701 E.1.1.5. Bestimmung der Löslichkeit 703 E.1.2. Prüfung auf funktionelle Gruppen 704 E.1.2.1. Hinweise auf ungesättigte Verbindungen 705 E.1.2.1.1. Umsetzung mit Brom 705 E.1.2.1.2. Umsetzung mit Permanganat 705 E.1.2.2. Hinweise auf Aromaten 706 E.1.2.2.1. Umsetzung mit Salpetersäure 706 E.1.2.2.2. Umsetzung mit Chloroform und Aluminiumchlorid 706 E.1.2.3. Hinweis auf stark reduzierende Substanzen (Umsetzung mit ammoniakalischer Silbersalzlösung) 706 E.1.2.4. Hinweise auf Aldehyde und Ketone 707 E.1.2.4.1. Umsetzung mit Dinitrophenylhydrazin 707 E.1.2.4.2. Umsetzung mit Fehlingscher Lösung 707 E.1.2.4.3. Umsetzung mit fuchsinschwefliger Säure (Schiffsches Reagens) 707 E.1.2.5. Hinweise auf Alkohole, Phenole, Enole 707 E.1.2.5.1. Umsetzung mit Cerammoniumnitrat-Reagens 707 E.1.2.5.2. Umsetzung mit Eisen(III)-chlorid 708 E.1.2.5.3. Umsetzung mit Kupfer(II)-Salzen 708 E.1.2.5.4. Umsetzung mit Zinkchlorid/Salzsäure (Lukas-Reagens) 708 E.1.2.5.5. Umsetzung mit Deniges-Reagens 709 E.1.2.6. Iodoformprobe (Umsetzung mit Natriumhypoiodid) 709 E.1.2.7. Hinweise auf alkalisch hydrolysierbare Verbindungen 709 E.1.2.7.1. Umsetzung mit wässriger Natronlauge (Rojahn-Probe) 709 E.1.2.7.2. Umsetzung mit Hydroxylamin (Hydroxamsäuretest) 710 E.1.2.7.3. Umsetzung mit konzentrierter Kalilauge 710 E.1.2.8. Hinweise auf Amine. 710 E.1.2.8.1. Umsetzung mit Chloroform (Isocyanidprobe) 710 E.1.2.8.2. Umsetzung mit salpetriger Säure 711 E.1.2.8.3. Umsetzung mit Ninhydrin 711 E.1.2.9. Hinweise auf Nitro- und Nitrosoverbindungen 711 E.1.2.9.1. Umsetzung mit Zink und Ammoniumchlorid 711 E.1.2.9.2. Umsetzung der aci-Form mit Eisen(III)-chlorid 711 E.1.2.9.3. Umsetzung der aci-Form mit salpetriger Säure 712 E.1.2.10. Hinweis auf hydrolysierbares Halogen 712 E.1.2.11. Hinweise auf Thiole und Thiophenole 712 E.1.2.11.1. Umsetzung mit Schwermetallsalzen 712 E.1.2.11.2. Umsetzung mit salpetriger Säure 712 E.1.2.11.3. Umsetzung mit Dinatriumpentacyanonitrosylferrat(III) (Nitroprussidnatrium) 713 E.2. Derivate und Spektren 713 E.2.1. Identifizierung von Aminoverbindungen 714 E.2.1.1. Primäre und secundäre Amine 714 E.2.1.1.1. Darstellung der Benzamide 714 E.2.1.1.2. Darstellung der Benzen- und Toluensulfonamide und Hinsberg-Trennung 714 E.2.1.1.3. Darstellung der Pikrate 714 E.2.1.1.4. Darstellung der Phenylthioharnstoffe 714 E.2.1.1.5. Äquivalentmassebestimmung 714 E.2.1.2. Tertiäre Amine 718 E.2.1.2.1. Darstellung der Pikrate 718 E.2.1.2.2. Darstellung der Methoiodide und Methotosylate 718 E.2.1.2.3. Äquivalentmassebestimmung 718 E.2.1.3. Aminosäuren 719 E.2.1.3.1. Darstellung der Benzamide 719 E.2.1.3.2. Darstellung der Phenylharnstoffe 719 E.2.1.3.3. Papierchromatographie 720 E.2.2. Identifizierung von Carbonylverbindungen 721 E.2.2.1. Aldehyde und Ketone 721 E.2.2.1.1. Darstellung der Phenylhydrazone 721 E.2.2.1.2. Darstellung der Semicarbazone 721 E.2.2.1.3. Darstellung des Dimedonderivats 721 E.2.2.1.4. Äquivalentmassebestimmung durch Oximtitration 721 E.2.2.2. Chinone 725 E.2.2.2.1. Darstellung der Semicarbazone 725 E.2.2.2.2. Darstellung der Hydrochinondiacetate 725 E.2.2.3. Monosaccharide 726 E.2.2.3.1. Darstellung der Osazone 726 E.2.2.4. Acetale 728 E.2.2.5. Carbonsäuren 728 E.2.2.5.1. Darstellung der p-Brom- und p-Phenylphenacylester 728 E.2.2.5.2. Darstellung der Carbonsäureamide 728 E.2.2.5.3. Darstellung der Carbonsäure-N-benzyl-amide 729 E.2.2.5.4. Darstellung der Carbonsäureanilide. 729 E.2.2.5.5. Äquivalentmassebestimmung 729 E.2.2.6. Carbonsäureamide und Nitrile 732 E.2.2.6.1. Darstellung der Carbonsäuren 732 E.2.2.6.2. Darstellung der Amine (Bouveault-Blanc- Reduktion) 732 E.2.2.7. Carbonsäureester 732 E.2.2.7.1. Darstellung der Carbonsäuren und Alkohole 732 E.2.2.7.2. Darstellung der 3,5-Dinitro-benzoesäureester 733 E.2.2.7.3. Darstellung der Carbonsäureamide 733 E.2.3. Identifizierung von Ethern 734 E.2.3.1. Etherspaltung mit Iodwasserstoff- bzw. Bromwasserstoffsäure 734 E.2.3.2. Etherspaltung mit Zinkchlorid/3,5-Dinitro-benzoylchlorid 734 E.2.4. Identifizierung von Halogenverbindungen 734 E.2.4.1. Darstellung der Carbonsäureanilide 735 E.2.4.2. Darstellung der S-Alkyl-thiouroniumpikrate 735 E.2.5. Identifizierung von Hydroxyverbindungen 737 E.2.5.1. Primäre und secundäre Alkohole 737 E.2.5.1.1. Darstellung der Nitrobenzoesäureester 737 E.2.5.1.2. Darstellung der Halbester der 3-Nitrophthalsäure 737 E.2.5.1.3. Darstellung der Urethane 737 E.2.5.2. Tertiäre Alkohole 738 E.2.5.2.1. Darstellung der S-Alkyl-thiouroniumpikrate 738 E.2.5.2.2. Äquivalentmassebestimmung 738 E.2.5.3. Phenole 740 E.2.5.3.1. Darstellung der Benzoate 740 E.2.5.3.2. Darstellung der Urethane 740 E.2.5.3.3. Darstellung der Bromphenole 740 E.2.5.3.4. Darstellung der Aryloxyessigsäuren 740 E.2.6. Identifizierung von Kohlenwasserstoffen 742 E.2.6.1. Alkane und Cycloalkane 742 E.2.6.2. Aromatische Kohlenwasserstoffe. 743 E.2.6.2.1. Darstellung der Sulfonamide 743 E.2.6.2.2. Darstellung der o-Aroyl-benzoesäuren 743 E.2.6.2.3. Darstellung der Nitroderivate 743 E.2.6.2.4. Darstellung der Pikrinsäureaddukte 743 E.2.6.2.5. Oxidation mit Permanganat oder Chromsäure 743 E.2.6.3. Alkene und Alkine 744 E.2.6.3.1. Überführung in die Carbonylverbindungen 745 E.2.6.3.2. Hydratation von Acetylenderivaten 745 E.2.7. Identifizierung von Nitro- und Nitrosoverbindungen 745 E.2.7.1. Darstellung der Amine mit Zinn/Salzsäure. 746 E.2.7.2. Darstellung der Amine mit Hydrazinhydrat/Raney-Nickel 746 E.2.8. Identifizierung von Sulfanylverbindungen 746 E.2.8.1. Darstellung der 3,5-Dinitro-thiobenzoate 746 E.2.8.2. Darstellung der 2,5-Dinitro-phenylsulfide und deren Oxidation zu Sulfonen 746 E.2.8.3. Äquivalentmassebestimmung 746 E.2.9. Identifizierung von Sulfonsäuren 747 E.2.9.1. Darstellung der S-Benzyl-thiouroniumsulfonate 747 E.2.9.2. Darstellung der Sulfonamide 747 E.2.9.3. Äquivalentmassebestimmung 748 E.3. Trennung von Gemischen 748 E.4. Aufgaben zur Identifizierung und Trennung organisch-chemischer Verbindungen 749 F Eigenschaften, Reinigung und Darstellung wichtiger Reagenzien, Lösungsmittel und Hilfsstoffe (Reagenzienanhang) 751 Literaturhinweise 774 G Eigenschaften gefährlicher Stoffe (Gefahrstoffanhang) 775 G.1. Gefahrenpiktogramme, Gefahren- und Sicherheitshinweise und Angaben zur Toxizität gefährlicher Stoffe 778 G.2. Wortlaut der H- und P-Sätze 794 G.2.1. H-Sätze des EU-GHS-Systems 794 G.2.2. Die P-Sätze des EU-GHS-Systems 799 Literaturhinweise 805 Register 807 Tabelle: IR-, UV-, NMR- und MS-spektroskopische Daten wichtiger Strukturelemente organischer Verbindungen 886 Maßnahmen zur Ersten Hilfe im Labor: vorderer innerer Buchdeckel

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Book SynopsisWasser ist ein wichtiger Rohsto für viele Industriezweige. Eine stabile und kontrollierte Wasserqualität ist eine entscheidende Voraussetzung für die Herstellung von Pharmazeutika, Medizinprodukten, Nahrungsmitteln und Kosmetika. Dieses Praxishandbuch für Anwender im Betrieb gibt einen Überblick über die relevanten Daten, Fakten und Bestimmungen für den Umgang mit Wasser in der industriellen Produktion, von der Auslegung der Komponenten bis zur Inbetriebnahme, einschließlich der Zertiÿ zierung und Überwachung der Anlagen im laufenden Betrieb. Nach einer allgemeinen Einführung in die Grundlagen der Wasserchemie und Wassertech-nologie stellt der Autor die im industriellen Umfeld üblichen Verfahren und Anlagen zur Wasseraufbereitung vor, von der mechanischen über die thermische bis hin zur chemischen Aufbereitung. Eingehend werden die besonderen Qualitätsanforderungen und Verfahren für hochreine Wässer wie Kesselspeisewasser und Pharmawasser beschrieben. Der letzte Teil des Buches widmet sich der Kontrolle und Vermeidung von mikrobiellen Verunreinigungen, die bei vielen Anwendungen das größte Problem für die Wasserqualität darstellen.Trade Review"In diesem Buch sind alle relevanten Daten und Fakten zusammengetragen, die für eine industrielle Wasseraufbereitung wichtig sind. Das Praxishandbuch behandelt mit der Auslegung der Anlagen, der Aufbereitung des Wassers, der Lagerung, Verteilung und der Kontrolle alle wichtigen Themen." Dei - Die Ernährungsindustrie (9/2016) "Der bei Wiley-VCH erschienene Ratgeber vermittelt Fachwissen für die Praxis der Gewinnung, Speicherung und Verteilung von Rein- und Reinstwasser in der industriellen Produktion (...) und gibt viele Praxistipps zur Analytik und zum Umgang mit Wasserkeimen." CheManager (01.05.2016)Table of ContentsInhaltsverzeichnis 1 Einfuhrung 1 1.1 Allgemeine Grundlagen 1 1.2 Chemisch-physikalische Eigenschaften desWassers 12 1.3 Stoffe 12 2 Wasserchemie 23 2.1 Einheiten in derWasserchemie 23 2.2 Wasserchemie – Definition und Begriffe 30 2.3 Wasser und Losevermogen 41 3 Wasserarten undWasserqualitaten 49 3.1 Rohwasser 49 3.2 Trinkwasser 50 3.3 Grundwasser 52 3.4 Oberflachenwasser 52 3.5 Kolloidindex 53 3.6 Wasserinhaltsstoffe 54 4 Entfernung von Feststoffen und gelosten Stoffen 57 4.1 Sieben 57 4.2 Sichten 57 4.3 Adsorption 58 4.4 Sedimentation 58 4.5 Flotation 64 4.6 Entsauerung 65 4.7 Enteisenung 66 4.8 Entmanganung 67 4.9 Enthartung 67 4.10 Filtration 67 4.11 Flockung und Flockungsmittel 69 4.12 Flockungshilfsmittel 70 4.13 Aktivkohle und Aktivkohlefilter 70 4.14 Adsorption 81 4.15 Verdampfung 82 5 Rohrleitungen 85 5.1 Stromungstechnische und physikalische Grundlagen 85 5.2 Stromungsformen 86 5.3 Grosen und Kennzahlen 94 5.4 Berechnung von Druckverlusten 94 5.5 Druckverlust bei laminarer Stromung 95 5.6 Isolierstoffe und Isolierung von Rohrleitungen 100 6 Armaturen, Verbindungen, Rohre und Rohrformteile 111 6.1 Armaturen 111 6.2 Rohrverbindungen 113 6.3 Rohre 116 6.4 Rohrformstucke 121 7 Pumpen 123 7.1 Physikalische Grundlagen 123 7.2 Abhangigkeit Druck und Forderhohe 126 7.3 Installation 128 7.4 Auslegung von Kreiselpumpen 135 7.5 Pumpenanschlussarten 138 7.6 Anforderungen an Pumpen fur Sterilsysteme 139 7.7 Hygienedesign 139 7.8 Bauformen 142 8 Dampf 145 8.1 Wassererwarmung mit direktem Dampfeintrag 146 8.2 Dampfspeicherung 147 8.3 Wasserdampf 148 8.4 Dampfkuhlung 154 8.5 Kondensation 158 8.6 Kondensatableitung 159 8.7 Dampfleitung 163 8.8 Entluftung des Dampfraums 168 9 Warmetauscher 171 9.1 Gesetzmasigkeiten vonWarmeubertragern 172 9.2 Warmeubertragung 174 9.3 Wirkungsgrad 177 9.4 Warmetechnische Auslegung 179 9.5 Warmetauscherarten 183 9.6 Einsatzgebiete vonWarmeubertragern 183 9.7 Rohrbundelwarmetauscher 183 9.8 Doppelrohrwarmetauscher 194 9.9 Kreuzstromwarmetauscher 195 9.10 Plattenwarmetauscher 196 9.11 Sterilwarmetauscher 198 9.12 Bau und Design eines Rohrwarmetauschers 200 9.13 Rohrteilungen und Bohrungen in Rohrboden 202 10 Kessel- und Speisewasser 205 10.1 Speisewasseraufbereitung 205 10.2 Richtlinien fur Kessel- und Speisewasser 208 10.3 Entgasung von Speisewasser 208 10.4 Behandlung von Speisewasser 214 10.5 Komponenten zurWasseraufbereitung 215 11 Schweistechnik 219 11.1 Schweisnahte und deren Hygieneeinfluss 221 12 Messtechnik 225 12.1 Fur welche Anwendung welcheMesszelle 226 12.2 Leitfahigkeitsmessung (pH-Wert) 227 12.3 Leitfahigkeitsmesszellen 227 12.4 pH-Wert-Messung und -Regelung 230 12.5 Temperaturmessung 231 12.6 Fullstandsmesstechnik 233 12.6.1 Kapazitive Fullstandsmesstechnik 236 12.7 Druckmessung 238 12.8 Durchflussmesstechnik 239 12.9 Unterschied Durchflussmessung und Durchflusszahler 240 12.10 Messverfahren 241 12.11 Ozonmessung und Ozongeneratoren 245 12.12 Leitfahigkeitsbestimmung in der Praxis und Pharmazie 249 12.13 Einflussgrosen auf Messwerte 253 12.14 Darstellung vonMessgeraten in P&ID 256 13 Wasser in der Pharmazie und Medizintechnik 271 13.1 GereinigtesWasser (PW) 271 13.2 Abgefulltes gereinigtesWasser 272 13.3 HochgereinigtesWasser (HPW) 273 13.4 Wasser fur Injektionszwecke (WFI) 273 13.5 SterilisiertesWasser fur Injektionszwecke 275 13.6 Wasser fur Dialyseeinrichtungen 278 13.7 GereinigtesWasser als Bulkware 282 13.8 Wasser in Laboren 283 14 Wasseraufbereitung in der pharmazeutischen Industrie 289 14.1 Planung 289 14.2 Technische Dokumentation 291 14.3 Beschriftung von Zeichnungen 295 14.4 Pharmagerechte Ausfuhrung 298 14.5 Grundbegriffe im Behalter- und Apparatebau 343 14.6 Mechanische Sicherheitseinrichtungen 348 15 Verteilung von Pharmawasser 353 15.1 Stichleitungssystem 353 15.2 Ringleitungssysteme 353 15.3 Direktverteilung 355 15.4 Parallelleitungen 356 15.5 Produktionsverteilring 356 15.6 Heiszapfstelle/Entnahmekuhler 358 15.7 Kaltzapfstelle/Entnahmekuhler 358 16 Reinigung, Hygiene und Desinfektion 361 16.1 Hygiene 361 16.2 Branchenspezifische Anforderungen an Hygiene 362 16.3 Reinigung 364 16.4 Desinfektion 364 16.5 Abkochen 365 16.6 Chlorung 365 16.7 Sterilisation 368 16.8 Oxidation 368 16.9 UV-Entkeimung 368 16.10 Hygienetechnische Begriffe und Bedeutung 369 16.11 Hygienedesign 370 16.12 Hygienedesign und deren Regelwerke 372 16.13 Regelwerke und Organisationen 373 16.14 Hygiene in der Trinkwasserinstallation 376 16.15 Hygienedesign von Anlagen und Anlagenkomponenten 377 16.16 Testmethoden zur Uberprufung der Reinigungsqualitat 381 16.17 Personalhygiene 382 17 Die wichtigstenWasserkeime 383 17.1 Kolonie bildende Einheiten (KBE) 385 17.2 Pseudomonas aeruginosa 386 17.3 Proteus mirabilis 388 17.4 Klebsiella 389 17.5 Acinetobacter 390 17.6 Stenotrophomonas maltophilia 392 17.7 Legionella pneumophila 393 17.8 E. coli, coliforme Bakterien 394 17.9 Enterokokken 395 17.10 Biofilme 396 17.11 Biokorrosion 402 17.12 Biofouling in derWasseraufbereitung 402 17.13 ExponentielleWachstumsprozesse 404 18 Edelstahl rostfrei, Eigenschaften und Korrosionsarten 409 18.1 Eigenschaften der austenitischen Stahle 409 18.2 Eigenschaften der ferritischen-martensitischen Stahle 410 19 Rouging 411 20 Qualifizierung und Validierung 421 20.1 Definition Qualifizierung 421 20.2 Definition Validierung 423 20.3 Inspektionen von Pharmawassersystemen 424 21 Mikrobiologisches Monitoring und Probennahmen 431 21.1 Probennahmen 432 Weiterfuhrende Literatur 437 Stichwortverzeichnis 441

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Book SynopsisDer "Holzner" ist und bleibt das beliebteste Chemie-Lehrbuch für Technische Assistenten in der Medizin und in der Biologie. Dies sind die Merkmale der 6. Auflage: -gestraffte Darstellung und Konzentration auf die essentiellen Lehrinhalte -klare und bewährte Gliederung in kleine Lerneinheiten -aktualisierte Bereiche zu den Themen Biotechnologie -übersichtliche Zusammenfassungen, die das Wichtigste noch einmal herausstellen -interessante Exkurse zu aktuellen Themen und späteren Tätigkeitsbereichen -optimale Prüfungsvorbereitung durch über 600 Fragen aus staatlichen Examina und die entsprechenden Antworten -ergänzendes Glossar mit über 400 Stichworten mit Angaben der englischen Bezeichnung des jeweiligen Fachausdrucks -annähernd 100 kommentierte Internet-Adressen Auf kompakte aber verständliche Weise wird das Basiswissen der Chemie präsentiert. Durch die praxisnahe Betonung biologisch-medizinischer Themen unterscheidet es sich deutlich von herkömmlichen Chemie-Büchern. Vollkommen zu Recht ist und bleibt das Buch damit ein Bestseller. "Eine noch größere Bedeutung als bisher wird das Buch in der MTA-Ausbildung einnehmen, da Zusammenhänge auf zellulärer Ebene und damit verbunden die chemischen und biochemischen Prozesse als wichtige Kernkompetenzen in allen vier Schwerpunktfachbereichen, wie Histologie-Zytologie, Klinische Chemie, Hämatologie und Mikrobiologie mit den jeweiligen Unterbereichen gelehrt werden." Aus dem Geleitwort von Christiane Maschek, Präsidentin des DVTA e.V. "In Zeiten des unbegrenzten Wissenswachstums gelingt es in der neuen Auflage, aufgrund didaktisch kluger Reduktion, die wesentlichen Fachinhalte herauszukristallisieren. Auch ohne Vorkenntnisse in Chemie erlernt der Leser in kurzer Zeit die komplexen Zusammenhänge biochemischer Prozesse und versteht die chemischen Grundlagen der Bio- und Gentechnologie." Aus dem Geleitwort von Dr. Hartmut Böhm, Vorsitzender des Arbeitskreises Biologisch-technische Ausbildung im Verband Biologie, Biowissenschaften und BiomedizinTrade Review"Das Buch deckt alle für die Ausbildung vorgeschriebenen Lehrinhalte ab und ist an die aktuellen Richtlinien angepasst." Nachrichten aus der Chemie (06/2018) "Die wichtigsten Lehrinhalte werden konzentriert dargeboten, jedes Kapitel enthält am Ende eine Zusammenfassung der wichtigsten Informationen." EKZ (27/2018) "Der 'Holzner' ist inzwischen eine Institution in der Ausbildung. Seit dem Erscheinen der ersten Auflage im Jahr 1988 erfreut sich das Lehrbuch über eine sehr gute Akzeptanz." MTA Dialog (06/2018) "Der Gesamteindruck bestätigt: Es ist mit seinen vorhergegangenen Ausgaben nicht umsonst das beliebteste Lehrbuch seiner Art, und das soll es auch bleiben, meint Rolf Kickuth." CLB - Chemie in Labor und Biotechnik (04/2018) "Alla Kapitel sind gegenüber der Vorauflage erweitert und den neuesten Richtlinien angepasst. Übersichtliche Kapitelzusammenfassungen und Exkurse zu aktuellen Themen und späteren Tätigkeitsbereichen ergänzen erstmals die behandelten Inhalte." PharmaTec (03/2018)Table of ContentsGeleitwort der Präsidentin des DVTA ChristianeMaschek XVII Geleitwort von Dr. habil. Hartmut Böhm XIX Vorwort XXI 1 Einführung 1 1.1 Ihre beruflichen Tätigkeitsbereiche 1 1.2 Ihre berufsbezogene Chemie-Ausbildung 3 1.3 Wie ist dieses Lehrbuch aufgebaut? 4 1.4 Physik ... Chemie 7 1.5 Chemie ... Biologie 9 2 Stoffe und ihre Einteilung 13 2.1 Die Vielfalt an Stoffen 13 2.2 Einteilung von Stoffen 18 2.3 Charakteristische Eigenschaften reiner Stoffe 18 2.4 Einige grundlegende Begriffe in der Chemie 20 2.5 Stoff-Gemische 24 3 Chemische Elemente, Atom-Aufbau und Isotope 31 3.1 Unterscheidung Elemente ... Verbindungen 31 3.2 Die kleinsten Teilchen chemischer Elemente 32 3.3 Isotope 34 3.4 Die natürliche Radioaktivität 36 3.5 Künstliche Kern-Umwandlungen 39 3.6 Anwendungen von Radionucliden 39 4 Das Periodensystem der Elemente 43 4.1 Einführung 43 4.2 Das heutige Periodensystem 44 4.3 Aufbau-Prinzip der Elektronenhülle 45 4.4 Aufbau des Periodensystems 47 4.5 Einteilung der Elemente in Gruppen 48 4.6 Periodizität von Eigenschaften 50 5 Entstehung chemischer Verbindungen 57 5.1 Übersicht 57 5.2 Ionen-Verbindungen 58 5.3 Entstehung von Molekülen 63 5.4 Elektronegativität 68 5.5 Koordinationsverbindungen (Komplex-Verbindungen) 69 6 Quantitative Angaben in der Chemie 79 6.1 Die Notwendigkeit quantitativer Angaben 79 6.2 Relative Molekülmasse und Formelmasse 80 6.3 Das Internationale Einheiten-System 81 6.4 Das Mol – die Einheit der Stoffmenge 81 6.5 Stoffmengen-Angaben 83 6.6 MolareMasse 84 6.7 Das Dalton als Masseneinheit 86 7 Gase 89 7.1 Die verschiedenen Aggregatzustände 89 7.2 Physikalische Eigenschaften von Gasen 89 7.3 Wasserstoff 93 7.4 Gase in der Umwelt 93 8 Gesetzmäßigkeiten chemischer Reaktionen 97 8.1 Übersicht 97 8.2 Masse und Volumen bei chemischen Reaktionen 98 8.3 Chemische Gleichgewichte und Massenwirkungsgesetz 100 8.4 Prinzip des kleinsten Zwanges 103 8.5 Energetik chemischer Reaktionen 103 9 Wasser 115 9.1 Wasser als Grundlage der Lebensvorgänge 115 9.2 Chemische Zusammensetzung 115 9.3 Wasserstoffbrücken-Bindungen zwischenWasser-Molekülen 116 9.4 Wasser als Lösungsmittel 116 9.5 Ionenprodukt desWassers 117 9.6 Die Härte desWassers 120 10 Lösungen 123 10.1 Übersicht 123 10.2 Wässrige Lösungen 125 10.3 Gehalts-Angaben von Lösungen 130 10.4 Von der Teilchenanzahl abhängige Lösungs-Eigenschaften 134 10.5 Lösungen von Gasen inWasser 138 11 Säure-Base-Reaktionen 141 11.1 Übersicht 141 11.2 Protonen-Übertragungsreaktionen (Protolysen) 143 11.3 Korrespondierende Säure-Base-Paare 148 11.4 pH-Wert wässriger Lösungen starker Säuren und Basen 149 11.5 Die Neutralisations-Reaktion 150 11.6 Indikatoren 153 11.7 Protolyse von Salzen 154 12 Puffer-Systeme 159 12.1 Übersicht 159 12.2 Qualitative Zusammensetzung von Puffer-Lösungen 160 12.3 Quantitative Zusammensetzung von Puffer-Mischungen 161 12.4 Wirkungsweise von Puffer-Systemen 163 12.5 Anwendungen von Puffer-Systemen 164 12.6 Puffer-Systeme des Blutes 167 13 Oxidations- und Reduktions-Reaktionen (Redox-Reaktionen) 171 13.1 Oxidation und Reduktion unter Beteiligung von Sauerstoff 171 13.2 Oxidation und Reduktion als Elektronen-Übertragung 172 13.3 Oxidationszahlen 175 13.4 Redox-Begriffe in der Übersicht 176 13.5 Aufstellen von Redox-Gleichungen 178 13.6 Redox-Titrationen 179 13.7 Standard-Redox-Potentiale 182 14 Eigenschaften und Reaktionen bestimmter Elemente und Verbindungen 183 14.1 Metalle 183 14.2 Alkalimetalle 187 14.3 Erdalkalimetalle 189 14.4 Bor, Aluminium und Thallium als Elemente der 3. Gruppe 190 14.5 Kohlenstoff-Silicium-Gruppe 191 14.6 Metalle aus den Nebengruppen des Periodensystems der Elemente 195 14.7 Stickstoff-Phosphor-Gruppe 198 14.8 Sauerstoff-Schwefel-Gruppe 201 14.9 Halogene 204 15 Elektrolyte im menschlichen Organismus 209 15.1 Kationen im Elektrolyt-Haushalt 211 15.2 Anionen im Elektrolyt-Haushalt 214 16 Methoden zur Trennung von Stoff-Gemischen 217 16.1 Einführung 217 16.2 Physikalische Verfahren zur Stoff-Trennung 219 16.3 Chromatographische Trennmethoden 220 16.4 Säulen-Chromatographie 221 16.5 Elektrophorese 225 17 Analytische Chemie 227 17.1 Einführung 227 17.2 Volumetrische Bestimmungen 228 17.3 Urtiter-Substanzen 229 17.4 Potentiometrische Messungen 230 17.5 Spektroskopie 231 17.6 Photometrische Bestimmungen 234 17.7 Polarimetrie 235 18 Organische Chemie – Einführung und Übersicht 237 18.1 Entwicklung und Bedeutung der Organischen Chemie 237 18.2 Der Aufbau organischer Verbindungen 238 18.3 Die Vielfalt organischer Verbindungen 241 18.4 Isomerie und Molekül-Modelle 244 18.5 Organische Polymere 246 18.6 Benennung und Einordnung organischer Verbindungen in Verbindungsklassen 246 18.7 Chemische Konstitution und physikalische Eigenschaften 251 18.8 Reaktions-Typen in der Organischen Chemie 253 19 Kohlenwasserstoffe 261 19.1 Einführung 261 19.2 Die homologe Reihe der Alkane 263 19.3 Die Gerüst-Isomerie der Alkane 265 19.4 Cycloalkane 268 19.5 Substitutions-Reaktionen mit gesättigten Kohlenwasserstoffen 269 19.6 Alkene 271 19.7 Alkine 274 19.8 Aromatische Kohlenwasserstoffe 274 20 Alkohole, Ether und Phenole 279 20.1 Einführung 279 20.2 Alkanole 280 20.3 Cycloalkanole 284 20.4 Mehrwertige Alkohole 285 20.5 Ether 286 20.6 Phenole 288 21 Carbonyl-Verbindungen 293 21.1 Einführung 293 21.2 Aldehyde 293 21.3 Ketone 296 21.4 Reaktionen von Carbonyl-Verbindungen 297 22 Carbonsäuren 301 22.1 Einführung 301 22.2 Gesättigte Monocarbonsäuren 302 22.3 Ungesättigte Monocarbonsäuren 304 22.4 Gesättigte und ungesättigte Dicarbonsäuren 304 22.5 Aromatische Mono- und Dicarbonsäuren 305 22.6 Percarbonsäuren 305 22.7 Substituierte Carbonsäuren 306 23 Funktionelle Carbonsäure-Derivate 313 23.1 Einführung 313 23.2 Salze von Carbonsäuren 313 23.3 Carbonsäure-ester 316 23.4 Carbonsäure-anhydride 317 23.5 Carbonsäure-amide 318 24 Stereochemie 321 24.1 Einführung 321 24.2 Optische Aktivität 321 24.3 Optisch aktive Verbindungen mit mehreren asymmetrischen C-Atomen (Chiralitätszentren) 326 24.4 cis-trans-Isomerie 327 25 Fette und Lipide 331 25.1 Einteilung der Fette 331 25.2 Chemische Struktur der Fette 331 25.3 Chemische Eigenschaften der Fette 333 25.4 Physikalische Eigenschaften der Fette 334 25.5 Biologische Bedeutung der Fette 335 25.6 Lipide 336 25.7 Lipide in biologischenMembranen 337 25.8 Steroide 338 26 Kohlenhydrate 343 26.1 Einführung 343 26.2 Monosaccharide 343 26.2.1 Triosen 344 26.2.2 Pentosen 345 26.2.3 Glucose 346 26.2.4 Glycoside 352 26.2.5 Weitere Hexosen 353 26.3 Disaccharide 354 26.4 Polysaccharide 357 27 Schwefelhaltige organische Verbindungen 363 27.1 Einführung 363 27.2 Thioalkohole (Thiole) 363 27.3 Thioether 364 27.4 Thioester 364 27.5 Sulfonsäuren 364 27.6 Amino-sulfonsäuren 365 27.7 Schwefelsäuremonoester 368 27.8 Detergentien/Tenside 369 27.8.1 Chemischer Aufbau von Detergentien 369 27.8.2 Verwendungen von Detergentien 371 28 Stickstoffhaltige organische Verbindungen 375 28.1 Amine 375 28.1.1 Alkylamine (Aminoalkane) 376 28.1.2 Heterocyclische Amine 377 28.1.3 Amine mit alkoholischen Hydroxy-Gruppen 377 28.1.4 Aromatische Amine 377 28.2 Ungesättigte Stickstoff-Heterocyclen 378 28.3 Harnstoff und Ureide 379 28.4 Guanidin 381 28.5 Quartäre Ammoniumsalze 381 28.6 Stickstoffhaltige organische Verbindungen als Komplexbildner 382 28.7 Weitere stickstoffhaltige Verbindungen 383 29 Farbstoffe 387 30 Aminosäuren und Peptide 395 30.1 Einführung 395 30.2 Eigenschaften vonMonoamino-monocarbonsäuren 397 30.3 Monoamino-dicarbonsäuren 401 30.4 Diamino-monocarbonsäuren 402 30.5 Aminosäuren im Stoffwechsel 403 30.6 Peptide 403 31 Proteine 415 31.1 Einführung 415 31.2 Einteilung der Proteine 417 31.2.1 Lipoproteine 420 31.2.2 Glycoproteine 421 31.2.3 Protein-Phosphorylierung 423 31.3 Eigenschaften von Proteinen 424 31.4 Proteom-Forschung 427 31.5 Verfahren zur Bestimmung der dreidimensionalen Struktur von Proteinen 430 32 Isolierung und Aufreinigung von Proteinen 435 32.1 Einführung 435 32.2 Reinigung von Peptiden und Proteinen durch chromatographische Trennverfahren 436 32.3 Protein-Trennungen aufgrund von Ladungs-Unterschieden 438 32.4 Zweidimensionale Gel-Elektrophorese 439 33 Enzyme 443 33.1 Einführung 443 33.2 Chemischer Aufbau und Eigenschaften der Enzyme 446 33.3 Einordnung und Benennung von Enzymen 448 33.3.1 Oxidoreduktasen 451 33.3.2 Transferasen 452 33.3.3 Hydrolasen 452 33.3.4 Lyasen 453 33.3.5 Isomerasen 453 33.3.6 Ligasen 453 33.4 Enzym-Kinetik 454 33.5 Verwendung von Enzymen 456 34 Vitamine und Coenzyme 459 34.1 Vitamine 459 34.2 Die Coenzyme NAD⊕ und FAD 463 34.3 Die Bedeutung von NAD⊕¨MNADH für quantitative Bestimmungen 465 35 Biochemie 469 35.1 Einführung 469 35.2 Stoffwechsel 472 35.3 Gemeinsamkeiten des Stoffwechsels 475 35.4 Bioenergetik 476 35.4.1 Die Schlüsselstellung von Adenosin-triphosphat im Energie-Stoffwechsel 477 35.4.2 Oxidative Phosphorylierung 481 36 Fettsäure-Stoffwechsel 485 36.1 Abbau der Fettsäuren 485 36.2 Ketonkörper 487 37 Kohlenhydrat-Stoffwechsel 489 37.1 Glycolyse 489 37.2 Der Pentosephosphat-Weg 493 37.3 Gluconeogenese 495 38 Citronensäure-Cyclus 499 38.1 Einführung 499 38.2 Das Stoffwechsel-Geschehen im Citronensäure-Cyclus 500 39 Stoffwechsel-Reaktionen von Aminosäuren 505 39.1 Katabolismus von Aminosäuren 505 39.2 Harnstoff-Synthese 507 40 Nucleotide 511 40.1 Einführung 511 40.2 Mononucleotide 513 40.3 Benennung von Nucleotiden 515 40.4 Nucleosid-triphosphate 516 40.5 Oligonucleotide – Chemischer Aufbau 517 41 Nucleinsäuren 521 41.1 Einführung 521 41.2 Chemischer Aufbau der Nucleinsäuren 521 41.3 Chemische Eigenschaften von Nucleinsäuren 526 41.4 Vorkommen von DNA 526 42 Kunststoffe 529 42.1 Einleitung 529 42.2 Herstellung von Kunststoffen 529 42.3 Eigenschaften von Kunststoffen 532 42.4 Verwendung von Kunststoffen 533 43 Biotechnologie und Gentechnologie 535 43.1 Einführung 535 43.2 Grundlagen der Gentechnologie 537 43.3 Industrielle Biotechnologie 539 43.4 Gentechnisch veränderte Pflanzen 541 44 Arzneimittel-Wirkstoffe 545 44.1 Einführung 545 44.2 Wechselwirkungen zwischen Organismen und Stoffen 546 44.3 Antibiotika 548 44.4 Gentechnisch hergestellte Proteine 550 44.5 Biopharmazeutika 552 Anhang A-1 Abkürzungen 555 Anhang A-2 Chemische Elemente in alphabetischer Reihenfolge (Auswahl) 559 Anhang A-3 pH-Werte von wässrigen Lösungen 561 Anhang A-4 Gehalts-Angaben einiger handelsüblicher Säuren 563 Anhang A-5 Glossar 565 Anhang A-6 Weiterführende Literatur 585 Anhang A-7 Adressen imWorldWideWeb 589 Anhang A-8 Institutionen, in denen Technische Assistenten in derMedizin und in der Biologie tätig sind 597 Anhang A-9 Antworten zu den Verständnisfragen 599 Anhang A-10 Periodensystem 617 Index 619

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Book SynopsisBereits seit vielen Jahren wird die Röntgenfluoreszenzenzanalyse eingesetzt für die Untersuchung kompakter, homogener Proben wie Metallen oder Gläsern, aber auch für die Analyse pulverförmiger Proben wie etwa geologische Proben, Zement und Eisenlegierungen. In den letzten Jahren haben sich viele neue Applikationsgebiete für diese Methode eröffnet. Im vorliegenden Buch erfolgt zunächst eine kurze Darstellung der physikalischen Zusammenhänge bei der Erzeugung und Wechselwirkung von Röntgenstrahlung in der zu untersuchenden Probe. Dann werden die verschiedenen Methoden der Probenpräparation in Abhängigkeit von der Qualität des Ausgangsmaterials sowie von der analytischen Zielstellung vorgestellt. Nach einer kurzen Beschreibung der verschiedenen Gerätetypen, die in der Röntgenanalytik existieren, und deren Leistungsfähigkeit wird auf die Auswahl optimaler Messbedingungen eingegangen sowie die Aufbereitung der Messdaten erläutert, angefangen von deren Korrektur über die Bestimmung der Intensitäten bis hin zum endgültigen Analysenergebnis, auch unter Berücksichtigung, Vermeidung und Korrektur möglicher auftretender Fehler. Nach einer kurzen Beschreibung der Gefahren einer Schädigung durch Röntgenstrahlung und der Anforderungen zu denen Verhinderung werden die verschiedenen Applikationen der Röntgenfluoreszenz beschrieben.Trade Review"Das Werk ist allen die an RFA- Geräten tätig sind nur zu empfehlen." Dr. Gunter Weißbach, Hochschule Magdeburg-StendalTable of ContentsVorwort XIII 1 Einführung 1 2 Grundlagen der Röntgenspektroskopie 7 2.1 Analytische Leistungsfähigkeit 7 2.2 Röntgenstrahlung und derenWechselwirkung 12 2.2.1 Anteile eines Röntgenspektrums 12 2.2.2 Intensität der charakteristischen Strahlung 14 2.2.3 Nomenklatur der Röntgenlinien 16 2.2.4 Wechselwirkung der Röntgenstrahlung mit Materie 17 2.2.5 Erfassung der Röntgenspektren 20 2.3 Die Entwicklung der Röntgenspektroskopie 21 2.4 Durchführung einer Analyse 26 2.4.1 Analysenverfahren 26 2.4.2 Ablauf einer Analyse 27 3 Probenpräparation 31 3.1 Ziele der Probenpräparation 31 3.2 Präparationstechniken 33 3.2.1 Präparationstechniken für feste Proben 33 3.2.2 Ausdringtiefe 33 3.2.3 Kontaminationen 37 3.2.4 Homogenität 38 3.3 Präparation kompakter und homogenerMaterialien 38 3.3.1 Metalle 38 3.3.2 Gläser 40 3.4 Kleinteilige Materialien 41 3.4.1 Mahlen von kleinteiligen Materialien 41 3.4.2 Aufbereitung der Messprobe durch Schüttung 43 3.4.3 Aufbereitung der Messprobe durch Pressen 45 3.4.4 Aufbereitung der Messprobe durch Schmelzaufschluss 48 3.5 Flüssige Proben 54 3.5.1 Direkte Messung von Flüssigkeiten 54 3.5.2 Spezielle Aufbereitungsprozeduren für flüssige Proben 56 3.6 Biologische Materialien 56 3.7 Stäube und Aerosole 57 4 Gerätetypen für die Röntgenfluoreszenzanalyse 59 4.1 Genereller Aufbau eines Röntgenspektrometers 59 4.2 Vergleich von wellenlängen- und energiedispersiven Gerätesystemen 61 4.2.1 Spektrenerfassung 62 4.2.2 Auflösung 63 4.2.3 Zählratenverträglichkeit 68 4.2.4 Lichtstärke 73 4.2.5 Spektrenartefakte 74 4.2.6 Mechanischer Aufwand und Betriebskosten 77 4.3 Geräteklassen 77 4.3.1 Handheld-Geräte 78 4.3.2 Transportable Geräte 80 4.3.3 Energiedispersive Spektrometer 80 4.3.4 Wellenlängendispersive Spektrometer 82 4.3.5 Sonderformen von Röntgenspektrometern 84 4.4 Kommerziell verfügbare Gerätetypen 94 5 Messung und Auswertung von Röntgenspektren 97 5.1 Informationsgehalt der Spektren 97 5.2 Schritte bei der Durchführung der Messungen 100 5.3 Auswahl der Messbedingungen 101 5.3.1 Optimierungskriterien für die Messung 101 5.3.2 Röhrenparameter 101 5.3.3 Röntgenlinie 107 5.4 Bestimmung der Peakintensität 109 5.4.1 Intensitätsangaben 109 5.4.2 Berücksichtigung von Peaküberlagerungen 110 5.4.3 Spektraler Untergrund 112 5.5 Quantifizierungsmodelle 114 5.5.1 Generelle Bemerkungen 114 5.5.2 Konventionelle Kalibiermodelle 116 5.5.3 Fundamentalparametermodelle 119 5.5.4 Hochgenaue Quantifizierung durch Rekonstitution 121 5.5.5 Bewertung einer Analysemethode 122 5.5.6 Vergleich der Quantifizierungsmodelle 125 5.5.7 Verfügbare Referenzmaterialien 127 5.5.8 Erreichbare Genauigkeiten 128 5.6 Schichtcharakterisierungen 131 5.6.1 Generelle Form der Kalibrierkurven 131 5.6.2 Randbedingungen für die Schichtanalytik 133 5.6.3 Quantifizierungsmodelle der Schichtanalytik 135 5.7 Chemometrische Methoden zur Materialcharakterisierung 136 5.7.1 Positive Materialidentifikation durch Spektrenvergleich 137 5.7.2 Phasenanalyse 137 5.8 Erstellung einer Applikation 139 5.8.1 Analyse unbekannter Probenqualitäten 139 5.8.2 Wiederholte Analysen an bekannten Probenqualitäten 140 6 Analysefehler 143 6.1 Generelle Betrachtungen 143 6.1.1 Präzision einer Messung 145 6.1.2 Stabilität einer Messung 147 6.1.3 Präzision und Prozessfähigkeit 148 6.1.4 Richtigkeit des Ergebnisses 150 6.2 Fehlerarten 150 6.2.1 Zufällige Fehler 151 6.2.2 Systematische Fehler 152 6.3 Berücksichtigung systematischer Fehler 153 6.3.1 Konzept der Messunsicherheiten 153 6.3.2 Fehlerfortpflanzung 155 6.3.3 Bestimmung der Messunsicherheiten 155 6.4 Fehlerangaben 158 7 Weitere Elementanalysemethoden 161 7.1 Übersicht 161 7.2 Atomabsorptionsspektroskopie 162 7.3 Optische Emissionsspektroskopie 163 7.3.1 Anregung mit einer Funkenentladung 164 7.3.2 Anregung in einem induktiv gekoppelten Plasma 165 7.4 Massenspektroskopie 166 7.5 Röntgenspektroskopiemit Teilchenanregung 167 7.6 Vergleich der Methoden 168 8 Strahlenschutz 171 8.1 Physikalische Grundlagen 171 8.2 Wirkungen ionisierender Strahlung auf menschliches Gewebe 172 8.3 Natürliche Strahlenbelastungen 174 8.4 Strahlenschutztechnische Regelungen 175 8.4.1 Gesetzliche Regelungen 175 8.4.2 Instrumentelle Strahlenschutzmaßnahmen 176 8.4.3 Strukturelle Strahlenschutzmaßnahmen 178 9 Analyse homogener Festproben 181 9.1 Eisenlegierungen 182 9.1.1 Analytische Aufgabenstellung und Probenpräparation 182 9.1.2 Analyse von Roh- und Gusseisen 182 9.1.3 Analyse von niedriglegiertem Stahl 183 9.1.4 Analyse von hochlegierten Stählen 185 9.2 Nickel-Eisen-Cobalt-Legierungen 187 9.3 Kupferlegierungen 187 9.3.1 Analytische Aufgabenstellung 187 9.3.2 Analyse von kompakten Proben 187 9.3.3 Analyse von gelösten Proben 188 9.4 Aluminiumlegierungen 189 9.5 Sondermetalle 190 9.5.1 Refraktärmetalle 190 9.5.2 Lötlegierungen 192 9.6 Edelmetalle 194 9.6.1 Analyse von Edelmetallschmuck 194 9.6.2 Analyse von Reinstelementen 197 9.7 Gläser 199 9.7.1 Analytische Aufgabenstellung 199 9.7.2 Probenpräparation 200 9.7.3 Messtechnik 202 9.7.4 Erreichbare Genauigkeiten 202 9.8 Kunststoffe 203 9.8.1 Analytische Aufgabenstellung 203 9.8.2 Probenpräparation 204 9.8.3 Eingesetzte Messtechnik 205 9.8.4 Erreichbare Analysegenauigkeiten 205 9.9 Abriebanalyse 206 10 Analyse pulverförmiger Proben 209 10.1 Geologische Proben 209 10.1.1 Analytische Aufgabenstellung 209 10.1.2 Probenpräparation 210 10.1.3 Messtechnik 211 10.1.4 Nachweisgrenzen und Richtigkeit 211 10.2 Erze 212 10.2.1 Analytische Aufgabenstellung 212 10.2.2 Eisenerze 213 10.2.3 Mangan-, Cobalt-, Nickel-, Kupfer-, Zink- und Bleierze 214 10.2.4 Bauxit 215 10.2.5 Erze von Edelmetallen und seltenen Erden 216 10.3 Böden und Klärschlämme 217 10.3.1 Analytische Aufgabenstellung 217 10.3.2 Probenpräparation 218 10.3.3 Messtechnik und analytische Leistungsfähigkeit 219 10.4 Quarzsand 220 10.5 Zement 220 10.5.1 Analytische Aufgabenstellung 220 10.5.2 Probenpräparation 222 10.5.3 Messtechnik 222 10.5.4 Analytische Leistungsfähigkeit 223 10.5.5 Bestimmung von Freikalk in Klinker 224 10.6 Kohle und Koks 225 10.6.1 Analytische Aufgabenstellung 225 10.6.2 Probenpräparation 226 10.6.3 Messtechnik und analytische Leistungsfähigkeit 226 10.7 Ferrolegierungen 227 10.7.1 Analytische Aufgabenstellung 227 10.7.2 Probenpräparation 228 10.7.3 Analysetechnik 232 10.7.4 Analytische Leistungsfähigkeit 232 10.8 Schlacken 232 10.8.1 Analytische Aufgabenstellung 232 10.8.2 Probenpräparation 233 10.8.3 Messtechnik und Analysegenauigkeit 234 10.9 Keramik und Feuerfestmaterialien 235 10.9.1 Analytische Aufgabenstellung 235 10.9.2 Probenpräparation 236 10.9.3 Messtechnik und analytische Leistungsfähigkeit 236 10.10 Stäube 237 10.10.1 Analytische Aufgabenstellung und Staubsammlung 237 10.10.2 Messung 240 10.11 Nahrungsmittel 241 10.11.1 Analytische Aufgabenstellung 241 10.11.2 Überwachung von Tierfutter 242 10.11.3 Kontrolle von Kindernahrung 243 10.12 Pharmaka 243 10.12.1 Analytische Aufgabenstellung 243 10.12.2 Probenpräparation und Analysemethode 244 10.13 Sekundärbrennstoffe 245 10.13.1 Analytische Aufgabenstellung 245 10.13.2 Probenpräparation 246 10.13.3 Gerätetechnik undMessbedingungen 249 10.13.4 Messunsicherheiten bei der Analyse fester Sekundärrohstoffe 250 10.13.5 Messunsicherheiten bei der Analyse flüssiger Sekundärrohstoffe 252 11 Analyse von Flüssigkeiten 253 11.1 Multielementanalyse an Flüssigkeiten 254 11.1.1 Analytische Aufgabenstellung 254 11.1.2 Probenpräparation 254 11.1.3 Messtechnik 254 11.1.4 Quantifizierung 255 11.2 Kraftstoffe und Öle 255 11.2.1 Analyse von toxischen Elementen in Kraftstoffen 256 11.2.2 Bestimmung von Additiven in Schmierölen 259 11.2.3 Bestimmung von Abriebstoffen in gebrauchten Schmierstoffen 260 11.3 Spurenanalytik in Flüssigkeiten 262 11.3.1 Analytische Aufgabenstellung 262 11.3.2 Präparation durch Eintrocknen 262 11.3.3 Quantifizierung 264 11.4 Spezielle Präparation von Flüssigkeitsproben 265 11.4.1 Bestimmung leichter Elemente in Flüssigkeiten 265 11.4.2 Anreicherung durch Absorption und Komplexbildung 266 12 Spurenanalyse mit Totalreflexion 269 12.1 Besonderheiten der Totalreflexionsröntgenfluoreszenz 269 12.2 Probenpräparation für die Totalreflexionsröntgenfluoreszenz 271 12.3 Auswertung der Spektren 273 12.3.1 Spektrenaufbereitung und Quantifizierung 273 12.3.2 Bedingungen für die Vernachlässigung derMatrixwechselwirkung 275 12.3.3 Nachweisgrenzen 277 12.4 Typische Applikationen der TXRF 277 12.4.1 Analyse von wässrigen Lösungen 277 12.4.2 Analyse kleinster Probenmengen 281 12.4.3 Spurenelementanalyse an menschlichen Organen 284 12.4.4 Spurenanalyse von anorganischen und organischen Chemikalien 287 12.4.5 Analysen in der Halbleiterelektronik 288 13 Inhomogene Proben 291 13.1 Messmodi 291 13.2 Gerätetechnische Anforderungen 292 13.3 Datenaufbereitung 294 14 Schichtanalytik 297 14.1 Analytische Aufgabenstellung 297 14.2 Probenbehandlung 298 14.3 Messtechnik 299 14.4 Analysenbeispiele für Schichtsysteme 300 14.4.1 Monoschichten – Emissionsmodus 301 14.4.2 Monoschichten – Absorptionsmodus 304 14.4.3 Monoschichten – Relativmodus 305 14.4.4 Charakterisierung von ultradünnen Schichten 307 14.4.5 Mehrschichtsysteme 308 14.4.6 Proben mit unbekannten Schichtsystemen 310 15 Punktanalysen 317 15.1 Partikelanalyse 317 15.1.1 Analytische Aufgabenstellung 317 15.1.2 Probenpräparation 318 15.1.3 Analysetechnik 318 15.1.4 Applikationsbeispiel – Abriebteilchen in einem Altöl 319 15.2 Chemometrische Identifizierung von Glaspartikeln 320 15.3 Identifizierung von Einschlüssen 322 15.4 Materialidentifizierung mit Handheld-Geräten 323 15.4.1 Analytische Aufgabenstellungen 323 15.4.2 Analysetechnik 324 15.4.3 Probenpräparation 324 15.4.4 Messbedingungen 325 15.4.5 Analysegenauigkeit 325 15.4.6 Applikationsbeispiele 325 15.5 Bestimmung toxischer Elemente in Konsumgütern – Restriction-of-hazardous-substances-Überwachung 328 15.5.1 Analytische Aufgabenstellung 328 15.5.2 Analysetechnik 329 15.5.3 Analysegenauigkeit 332 15.6 Toxische Elemente in Spielzeugen – Spielzeugverordnung 332 15.6.1 Analytische Aufgabenstellung 332 15.6.2 Probenpräparation 333 15.6.3 Analysetechnik 334 16 Analyse von Elementverteilungen 335 16.1 Allgemeine Bemerkungen 335 16.2 Messbedingungen 336 16.3 Geologie 337 16.3.1 Probenqualitäten 337 16.3.2 Probenpräparation und -positionierung 337 16.3.3 Messungen an kompakten Gesteinsproben 338 16.3.4 Phasenanalysen an Gesteinsgemischen 345 16.3.5 Schliffe geologischer Proben 347 16.4 Elektronik 349 16.4.1 Probenpräparation 350 16.4.2 Analyse einer Leiterkarte 350 16.5 Archäometrische Untersuchungen 353 16.5.1 Analytische Fragestellungen 353 16.5.2 Geräteauswahl 355 16.5.3 Untersuchungen vonMünzen 356 16.5.4 Pigmentuntersuchungen von Gemälden 360 16.6 Homogenitätstests 364 16.6.1 Analytische Aufgabenstellung 364 16.6.2 Homogenitätsuntersuchungen durch Verteilungsanalysen 365 16.6.3 Homogenitätsuntersuchungen durch Mehrpunktmessungen 366 17 Spezielle Anwendungen der Röntgenfluoreszenzanalyse 369 17.1 Kombinatorik und High-throughput-Screening 369 17.1.1 High-throughput-Screening 369 17.1.2 Kombinatorik in derWirkstoffentwicklung 370 17.2 Chemometrische Spektrenauswertung 373 17.3 Speziationsanalysen 375 17.3.1 Analytische Aufgabenstellung 375 17.3.2 Gerätetechnik 376 17.3.3 Applikationsbeispiele 376 18 Prozesskontrolle und Automation 381 18.1 Generelle Zielstellungen 381 18.2 Offline- und Atline-Analytik 384 18.2.1 Analytik und Probenbereitstellung 384 18.2.2 Automatisierte Probenpräparation 386 18.3 Inline- und Online-Analytik 390 19 Qualitätsmanagement und Validierung 393 19.1 Motivation 393 19.2 Validierung 394 19.2.1 Kenngrößen 398 19.2.2 Messunsicherheit 398 Anhang A Tabellenwerk 403 Anhang B Koordinaten einiger Lieferanten von Geräten und Präparationsbedarf 429 Referenzen 433 Grundlegende Literatur 433 WichtigeWebseiten 434 Gesetze und Normen, die für die Röntgenfluoreszenz von Bedeutung sind 436 Literatur 442 Stichwortverzeichnis 453

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Book SynopsisPhysikalisch-Chemisches Praktikum Erfolgreich durchs Praktikum der Physikalischen Chemie! Das Buch bietet eine umfassende Sammlung nach einheitlichem Schema aufgebauter Versuchsbeschreibungen, die alle Teilgebiete der Physikalischen Chemie abdeckt – entsprechend der von der Deutschen Bunsen-Gesellschaft für Physikalische Chemie verabschiedeten und publizierten Mindestinhalte der Lehre in diesem Fach. In jedem der den klassischen Hauptarbeitsgebieten der Physikalischen Chemie gewidmeten Hauptkapitel finden sich zunächst einfache Versuche, die mit wenigen Mitteln bereits beim Verständnis wichtiger grundlegender Tatsachen helfen. Der Schwierigkeitsgrad und oft auch der apparativ-experimentelle Aufwand steigen dann, bis gegen Ende der Kapitel der typische Inhalt von Fortgeschrittenen-Praktika vorgestellt wird. Damit schlägt das vorliegende Buch die Brücke zwischen dem Grundlagenwissen aus Vorlesungen und Lehrbüchern und der Bedienungsanleitung eines Messgerätes oder den praktischen Vorgaben der Versuchsbetreuerinnen und -betreuer. Es ersetzt dabei weder das Lehrbuch noch die Bedienungsanleitung, es erklärt vielmehr, wie sich der experimentelle Aufbau und das praktische Vorgehen nachvollziehbar aus dem Lehrbuch- und Vorlesungswissen ergeben.Table of ContentsVorwort BEREICH THERMODYNAMIK System, Phase, Gleichgewicht, intensive und extensive Größen Temperatur, nullter Hauptsatz der Thermodynamik Wärmekapazität Zustandsgleichung idealer Gase und Mischungen erster Hauptsatz der Thermodynamik, Arbeit und Wärme Bildungsenthalpien und Heß'scher Satz, Carnot'scher Kreisprozess, zweiter Hauptsatz, Entropie Joule-Thomson-Effekt Mischphasen, partielle molare Größen, Gibbs-Duhem'sche Gleichung Gibbs'sche Fundamentalgleichung, das chemische Potenzial dritter Hauptsatz der Thermodynamik, das Nernst-Theorem Phasengleichgewichte, Gibbs'sche Phasenregel Dampfdruckerniedrigung, kolligative Eigenschaften, osmotischer Druck, Siedepunktserhöhung, Gefrierpunktserniedrigung, Einfluss von Fremdgasen Aktivitätskoeffizienten, Phasendiagramme das chemische Gleichgewicht, Gleichgewichtskonstanten Grenzflächengleichgewichte, Grenzflächenspannung, Adsorption, Benetzung BEREICH ELEKTROCHEMIE Phasengrenzen und geladene Teilchen Aufbau einer elektrochemischen Zelle Faraday-Gesetze Elektrolyte: starke und schwache Elektrolyte, Festelektrolyte, ionische Flüssigkeiten, Debye-Hückel- Theorie, Ladungstransport, Grenzleitfähigkeit Elektrochemische Zellen im Gleichgewicht, Nernst-Gleichung Elektrochemische Doppelschicht, Stabilität kolloidaler Dispersionen Elektrodenkinetik: Durchtrittsreaktionen und Diffusion Experimentelle Methoden: 3-Elektroden-Aufbau, potentiostatische und galvanostatische Verfahren, Cyclovoltammetrie Korrosion Grundlagen der elektrochemischen Energiespeicherung und -wandlung Elektrochemische Produktionsverfahren BEREICH ATOM UND MOLEKÜL-SPEKTROSKOPIE Verschiedene Spektralbereiche und Arten der Anregungen Materie im magnetischen (Zeeman-Effekt) und im elektrischen Feld (Stark-Effekt), Begriff der Polarisation (verschiedene Arten der Polarisation, Zusammenhang Brechungsindex und Suszeptibilität) Auswahlregeln und Übergangsdipolmoment Elektronische Spektroskopie (Lambert-Beer'sches Gesetz, Franck-Condon-Integrale, Franck-Condon- Prinzip, Fluoreszenz und Phosphoreszenz, Grundlagen des Lasers) Schwingungsspektroskopie (IR und Raman , Absorption vs. Streuung, Normalmodenkonzept, Ausschlussprinzip) Rotationsspektroskopie und Schwingungs-Rotations-Kopplung Magnetische Resonanzspektroskopie: NMR-Spektroskopie und ESR-Spektroskopie Röntgen-, Auger- und Photoelektronen-Spektroskopie Massenspektrometrie Strukturaufklärung mittels Röntgen und Neutronenbeugung BEREICH KINETIK Elementarreaktionen vs. Bruttogleichung, Molekularität vs. Reaktionsordnung, Reaktionsgeschwindigkeit Formale Kinetik: Differentielle und integrierte Geschwindigkeitsgesetzen für 0./1./2. und pseudo- Ordnung, graphische Auswertungen/Auftragungen Halbwertszeit und Geschwindigkeitskonstante für 0./1./2. Ordnung Folgereaktionen und Quasistationarität, Parallelreaktionen, Kettenreaktion Temperaturabhängigkeit chemischer Reaktionen (Arrhenius) Theoretische Kinetik: Ansatz und Ergebnis der Stoßtheorie (Stoßzahlen und mittlere freie Weglänge, Stoßquerschnitte), Theorie des Übergangszustandes (Eyring) Unimolekulare Reaktionen - Lindemann und Hinshelwood Kinetische Isotopeneffekte, kinetischer Salzeffekt bei Ionenreaktionen Katalyse - homogen vs. heterogen (Enzymkatalyse - Michaelis Menten) Transportphänomene und allg. Transportgleichung (Viskosität, Wärmeleitung. Diffusion, Fick'sche Gesetze, diffusionskontrollierte Reaktionen)

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Book SynopsisWaschmittel begegnen uns täglich im Haushalt, in der Werbung und im Supermarkt. Sie werden von uns mit großer Selbstverständlichkeit genutzt, doch wissen wir eigentlich, wie moderne Waschmittel zusammengesetzt sind und wie die Inhaltsstoffe wirken? Was ist z. B. das Besondere an Colorwaschmitteln? Wie kann ich nachhaltig umweltverträglich waschen? Seit wann gibt es eigentlich moderne Waschmittel? Diese und viele andere Fragen beantwortet das vorliegende Buch. Es bietet eine naturwissenschaftlich fundierte Einführung in das umfangreiche Gebiet der Waschmittelchemie, stellt die wichtigen Neuentwicklungen der letzten Jahre vor, beschreibt die Auswirkungen des Waschens auf die Umwelt und geht dabei auch auf wichtige Aspekte des Verbraucherverhaltens und des Verbraucherschutzes ein. Die richtige Anwendung der Waschmittel ist der entscheidende Faktor für das Ausmaß der Umweltbelastungen und den Ressourcenverbrauch beim Waschen. Aspekte einer nachhaltigen Entwicklung, eines nachhaltigen Konsumverhaltens sowie Hinweise zum "richtigen" Waschen sind deshalb von großer Bedeutung und werden im Buch gebührend berücksichtigt. In der 5. Auflage wurden alle Kapitel überarbeitet und aktualisiert. Zusätzlich sind wichtige Entwicklungen, aktuelle Fragestellungen und Innovationen der letzten Jahre im Bereich der Waschmittelchemie sowie des Waschens insgesamt aufgenommen worden, insbesondere im Bereich Nachhaltigkeit, neue Angebotsformen und Hygiene bei Niedrigtemperaturwaschvorgängen. Trade Review"Günter Wagners Buch widmet sich dem Pulver bzw. der Flüssigkeit und der mit dem Waschen verbundenen Technologie in aller Tiefe und Breite. Die Zusammenstellung des ganzen Spektrums an Wissen rund um das Waschmittel ist einzigartig und in der verständlichen Darstellung beispiellos." CHEManager (04-05/2018) "Die Grundlagen der chemischen und ökologischen Vorgänge modernen Waschens werden umfassend und didaktisch bestens aufbereitet vermittelt." Ekz.Bibliotheksservice (31.07.2017) "Das fundierte und leicht verständliche Buch erzählt die Geschichte und die Entstehung des modernen Waschmittels, erklärt das Besondere an Color Waschmitteln und geht auf das umweltverträgliche Waschen ein." Allgemeines Ministerialblatt der Staatsregierung Bayern (22.11.2017)Table of ContentsVorwort XIII Abbildungsnachweis XV 1 Partner beim Waschprozess 1 1.1 Einführung 1 1.2 Der Wäscheschmutz 2 1.3 Wasser und Wasserhärte 4 1.4 Textilien 6 1.5 Waschmaschinen 18 1.6 Wäschetrockner 40 1.7 Waschtrockner 44 Literatur 45 2 Chemie der Tenside 49 2.1 Überblick und wirtschaftliche Bedeutung 49 2.2 Anionische Tenside 54 2.3 Nichtionische Tenside 62 2.4 Kationische Tenside 68 2.5 Amphotere Tenside 70 Literatur 70 3 Eigenschaften der Tenside 71 3.1 Anordnung von Tensiden an Phasengrenzflächen 71 3.2 Das Verhalten von Tensiden in wässriger Lösung 72 3.3 Die Waschwirkung von Tensiden 81 Literatur 88 4 Warenkunde der Waschmittel 89 4.1 Waschmitteltypen im Überblick 89 4.2 Vollwaschmittel 92 4.3 Colorwaschmittel 95 4.4 Portionierte Waschmittel (Tabs und Flüssigtabs) 97 4.5 Feinwaschmittel 98 4.6 Spezialwaschmittel 98 4.7 Waschmittel mit Zusatznutzen 99 Literatur 99 5 Inhaltsstoffe von Waschmitteln 101 5.1 Tenside 101 5.2 Enthärter (Gerüststoffe) 104 5.3 Waschalkalien und pH-Wert 114 5.4 Bleichsysteme 115 5.5 Enzyme 124 5.6 Polymere Inhaltsstoffe 130 5.7 Sonstige Inhaltsstoffe 137 Literatur 150 6 Waschhilfsmittel und Nachbehandlungsmittel 153 6.1 Waschhilfsmittel (Vorbehandlungsmittel und Waschmitteladditive) 154 6.2 Weichspülmittel 157 6.3 Weichspülmittel mit Zusatzfunktionen 162 6.4 Hygienespüler 163 6.5 Weitere Nachbehandlungsmittel 164 6.6 Textilerfrischer 165 Literatur 166 7 Technologie der Waschmittelherstellung 167 7.1 Herstellung von pulverförmigen Waschmitteln nach dem Tennenverfahren 168 7.2 Herstellung pulverförmiger Waschmittel nach dem Hochdrucksprühverfahren 168 7.3 Herstellung von Kompakt- und Superkompaktwaschmitteln 171 7.4 Herstellung von Waschmitteltabs 173 7.5 Herstellung von flüssigen Waschmitteln 174 7.6 Herstellung von Flüssigtabs 175 Literatur 176 8 Waschmittel aus Sicht der Verbraucher 177 8.1 Geschichte derWaschmittel 177 8.2 Waschgewohnheiten heute 188 8.3 Waschen international 207 8.4 Verbraucherschutz, Hygiene und Gesundheit 213 8.5 Hinweise zum nachhaltigenWaschen 234 Literatur 247 9 Ökologie der Waschmittel 255 9.1 Allgemeine Problemstellung 255 9.2 Abwasserbelastung durch Waschmittel 258 9.3 Vorkommen von Tensiden in der Umwelt 263 9.4 Biologische Abbaubarkeit von Tensiden 269 9.5 Wirkung von Tensiden auf Gewässerorganismen (aquatische Toxizität) 278 9.6 Ökologische Bewertung wichtiger Tenside 281 9.7 Ökologische Auswirkungen weiterer Inhaltsstoffe von Waschmitteln 284 Literatur 295 10 Methoden zur Bewertung der Umweltauswirkungen des Waschens 297 10.1 Ökobilanzen 297 10.2 Produktlabel zur Umweltverträglichkeit und Nachhaltigkeit 305 10.3 Der „Product Carbon Footprint (PCF)“ – EinMaß für Ressourcenverbrauch und Klimarelevanz? 311 10.4 EU-Product-Environmental-Footprint-Initiative (PEF) 313 Literatur 315 11 Waschmittel und Nachhaltigkeit 317 11.1 Allgemeine Betrachtungen 317 11.2 Waschmittelhersteller und Verbraucher tragen Verantwortung für eine nachhaltige Entwicklung 324 11.3 ForumWaschen – eine Initiative zum nachhaltigen Waschen, Abwaschen und Reinigen 326 11.4 Der Beitrag nachwachsender Rohstoffe für eine nachhaltige Entwicklung der Waschmittel 329 Literatur 336 Anhang A Methoden zur Synthese von Tensiden 339 Anhang B Messverfahren zur biologischen Abbaubarkeit 351 Anhang C Gesetzliche Regelungen, Selbstverpflichtungen und freiwillige Vereinbarungen 357 Farbtafeln 361 Sachverzeichnis 379

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Book SynopsisIn seinem Buch zur pharmazeutischen Mikrobiologie geht Michael Rieth, promovierter Mikrobiologe mit langjähriger Erfahrung in mikrobiologischer Qualitätsprüfung in der pharmazeutischen Industrie, auf alle Aspekte dieses für die Pharmaproduktion unentbehrlichen Gebietes ein. Schwerpunkte sind Methoden der Qualitätskontrolle, das Umgebungsmonitoring in der Pharma- und Chemieproduktion sowie die Betriebshygiene. Der Fokus liegt auf bakteriologischen Verfahren einschließlich der mikrobiologischen Schnellmethoden; daneben werden aber auch Zellkulturmethoden und Tiermodelle behandelt. Für die zweite Auflage wurden unter anderem die Themen "Low Endotoxin Recovery" und Maskierung / Demaskierung von Endotoxinen neu aufgenommen. Wo immer möglich, werden die Bezüge zu den neuesten Ausgaben der europäischen und US-amerikanischen Arzneibücher hergestellt.Trade Review?Das Handbuch ?Pharmazeutische Mikrobiologie. Qualitätssicherung, Monitoring, Betriebshygiene? bietet alles, was man für eine kontaminationsfreie Arzneimittelproduktion wissen muss.? Phpro ? Pharma Produktion Verpackung Management (02/2018) "Dieses Handbuch bietet alles, was man für eine kontaminationsfreie Arzneimittelproduktion wissen muss." LABORPRAXIS (01.12.2017) "Die Neuauflage berücksichtigt alle relevanten Änderungen in den nationalen und internationalen Vorschriften sowie Methoden des Fachgebiets." CHEManager (23.10.2018) "In dem Buch wird auf alle Aspekte des für die Pharmaproduktion unentbehrlichen Gebietes der Qualitätssicherung eingegangen." Allgemeines Ministerialblatt der Staatsregierung Bayern (22.12.2017) Table of ContentsVorwort zur zweiten Auflage xiii Vorwort zur ersten Auflage xv Abkürzungen xvii 1 Einführung in die Mikrobiologie 1 1.1 Historisches 2 1.2 Bedeutung 3 1.3 Mikroorganismengruppen 4 1.4 Die Bakterienzelle 11 1.4.1 Bakterienmorphologie 12 1.4.2 Bakterienphysiologie 13 1.5 Taxonomie der Mikroorganismen 18 1.5.1 Klassifikation 18 1.5.2 Nomenklatur 23 1.6 Medizinische Mikrobiologie 23 1.6.1 Infektionsrouten 23 Literatur 27 2 Rahmenbedingungen für den Betrieb mikrobiologischer Laboratorien 31 2.1 Gesetze und technische Regelwerke 31 2.2 Medizinische Betreuung der Mitarbeiter 36 2.3 Betriebsbeschreibung für mikrobiologische Laboratorien 39 2.4 Einrichtung mikrobiologischer Laboratorien 41 2.4.1 Benötigte Geräte/Ausrüstung 41 2.5 Nährmedien 43 2.5.1 Flüssige Nährmedien (Bouillons) 43 2.5.2 Feste Nährböden 44 2.5.3 Selektive Nährmedien 47 2.5.4 Nährmedien mit chromogenen Substraten 47 2.6 Rezepturen 52 2.6.1 Eigene Herstellung 78 2.6.2 Einkauf 78 Literatur 79 3 Kalibrierung und Qualifizierung der Geräte 81 3.1 Waage 84 3.2 pH-Meter 85 3.3 Kolbenhubpipetten 85 3.4 Stoppuhr 85 3.5 Geräte zur Erreichung bestimmter Temperaturen 86 3.5.1 Thermometer 86 3.5.2 Brutschrank 87 3.5.3 Kühlschrank/Kühltruhe 89 3.5.4 Heißluftsterilisator 89 3.5.5 Autoklav 90 3.6 Clean Bench 91 3.7 Air Sampler 92 3.8 Partikelzähler 93 3.9 Messgerät zur Bestimmung der Wasseraktivität 96 3.10 Fotometer/Reader 97 3.11 Tube Reader für Endotoxinbestimmungen 97 3.12 Fluoreszenzreader für Endotoxinbestimmungen 99 Literatur 99 4 Stammhaltung 101 4.1 Bezug 101 4.2 Versand 105 4.3 Lagerung 106 4.4 Kultivierung 106 Literatur 108 5 Betriebshygiene 109 5.1 Hygiene 109 5.1.1 Arzneimittel- und Wirkstoffherstellungsverordnung (AMWHV) 110 5.1.2 Was ist das Ziel der Betriebshygiene? 111 5.1.3 Personalhygiene 111 5.1.4 Aufnahme eines Hygienekatasters 111 5.2 Mikrobiologische Grundlagen zur Hygiene 112 5.2.1 Kontaminationsquellen während der Herstellung 113 5.2.2 Einflussfaktoren der mikrobiellen Reinheit 115 5.3 Hygienemaßnahmen 115 5.4 Sterilisation, Desinfektion und aseptische Herstellung 127 5.4.1 Sterilisation 127 5.4.2 Desinfektion 128 5.4.3 Asepsis 134 5.4.4 Entwesung 135 5.4.5 Pasteurisierung 135 5.4.6 Konservierung 135 5.5 Hygieneplan für mikrobiologische Laboratorien 135 5.6 Schädlingsbekämpfung (Pest Control) 138 5.7 Hygienebeauftragte 141 5.8 Durchführung von Hygieneschulungen 141 Literatur 145 6 Umgebungsmonitoring 147 6.1 Methoden 147 6.1.1 Prüfung der Raumluft 148 6.1.2 Prüfung von Oberflächen 149 6.1.3 Prüfung der Mitarbeiter 150 6.2 Mikrobiologisches Monitoring im Sterilitätstest-Isolator 152 6.2.1 Beispiel für einen Isolator 153 6.3 Physikalisches Monitoring in der Sterilproduktion 156 6.4 Physikalischer Betrieb 159 6.5 Auswertung der Mikroorganismen 161 6.6 Register der Mikroorganismen 162 6.6.1 Gram(+)-Bakterien 162 6.6.2 Gram(–)-Bakterien 166 6.6.3 Partiell säurefeste Stäbchen 171 6.6.4 Hefen 171 6.6.5 Pilze 172 Literatur 173 7 Qualitätskontrolle 175 7.1 Arzneibuchmethoden (Compendial Methods) 175 7.1.1 Bestimmung von TAMC/TYMC und von spezifizierten Mikroorganismen 177 7.1.2 Prüfung auf Sterilität 180 7.1.3 Nachweis von fiebererzeugenden Substanzen 182 7.1.4 Prüfung auf ausreichende Konservierung 205 7.1.5 Bestimmung von Antibiotikaaktivitäten 210 7.1.6 Bestimmung von Mykoplasmen 211 7.1.7 Prüfung auf Mykobakterien 214 7.1.8 Auswertung von Bioindikatoren 215 7.2 Nichtarzneibuchmethoden (Non-compendial Methods) 218 7.2.1 Bestimmung von Vitaminkonzentrationen 218 7.2.2 Bestimmung von 1,3-β-d-Glucanen 224 7.2.3 Prüfung von Packmitteln 226 7.2.4 Nachweis probiotischer Bakterien 229 7.2.5 Mikroskopische Zellgrößenmessung 231 7.2.6 Bioburden-Bestimmung von Reinigungs- und Desinfektionsmitteln 232 7.2.7 Inokulationsversuche 233 7.3 Tests unter Verwendung von Tiermodellen 235 7.3.1 Kaninchen: Prüfung auf Pyrogene – Ph. Eur. 2.6.8 236 7.3.2 Ratte: Allen-Doisy-Test 237 7.3.3 Maus (Mus musculus): Prüfung auf anomale Toxizität – Ph. Eur. 2.6.9 238 7.3.4 Meerschweinchen (Cavia aperea): Prüfung auf Histamin – Ph. Eur. 2.6.10 238 7.4 Zellkulturmethoden 239 7.4.1 Betriebsbeschreibung eines Zellkulturlabors 240 7.4.2 Passagierung von Zellen 242 7.4.3 Bestimmung der Gesamtzellzahl und der Lebendzellzahl in der Zählkammer 243 7.5 Validierung der Arzneibuchmethoden 244 7.5.1 Prüfung auf Sterilität 244 7.5.2 Prüfung auf TAMC/TYMC und spezifizierte Mikroorganismen 247 7.5.3 Prüfung auf Endotoxine 256 7.5.4 Bestimmung von Antibiotikakonzentrationen 268 Literatur 274 8 Prozessvalidierungen 277 8.1 Nährmedienabfüllung (Media Fill) 278 8.1.1 Media Fill Fail 283 8.1.2 Neue Entwicklungen bei den Media-fill-Bouillons 284 8.2 Entpyrogenisierung 285 8.2.1 Entpyrogenisierungstunnel 287 8.3 Validierung der Sterilisation mit trockener Hitze 288 8.4 Validierung der Sterilisation mittels feuchter Hitze (Autoklav) 290 8.5 Validierung der Sterilfiltration 291 8.5.1 Validierung des Filtertyps 292 8.5.2 Validierung des Filtrationssystems 292 8.5.3 Integritätsprüfung von Membranfiltern 293 8.6 Container-Closure-Integrity-Test 294 8.7 Reinigungsvalidierung 298 8.7.1 Mikrobiologische Methoden in der Reinigungsvalidierung 300 Literatur 301 9 Mikrobiologische Untersuchung von Wasser 303 9.1 Probennahme 305 9.2 Probentransport 306 9.3 Verwendung der verschiedenen Wasserqualitäten 311 9.4 Gereinigtes Wasser (Aqua purificata, AP) 311 9.5 Hochgereinigtes Wasser (HPW) 312 9.6 Wasser für Injektionszwecke (WfI) 313 9.6.1 Rouging/Blacking 313 9.7 Wasser zum Verdünnen konzentrierter Hämodialyselösungen 314 9.8 Wasser zur Herstellung von Extrakten 314 9.9 Trinkwasser 316 9.10 Legionellen 318 Literatur 321 10 Mikrobiologische Schnellmethoden (Rapid Microbiological Methods) 323 10.1 Bestimmung über den ATP-Gehalt 324 10.2 Bestimmung über den Einbau von Fluoreszenzmarkern 327 10.2.1 Scan RDI™ (AES-Chemunex-bioMerieux) 327 10.2.2 Milliflex® Quantum (Merck) 328 10.3 Durchflusszytometrie 329 Literatur 331 11 Automation im mikrobiologischen Labor 333 11.1 Färbeautomaten 333 11.2 Geräte zur Zählung der Kolonien (KBE) 334 11.3 Nährmedienabfüllautomat 334 11.4 Automation des Endotoxintests 335 Literatur 335 12 Qualitätssicherung 337 12.1 Aufbau eines SOP-Systems 337 12.2 Schulungen 339 12.3 Audits und Inspektionen 340 12.3.1 Verhalten bei Audits 341 12.3.2 Selbstinspektionen 342 12.3.3 Behörden-Audits 343 12.3.4 Kunden-Audits 344 12.3.5 Lieferanten-Audits 344 12.3.6 Weitere Audits 344 12.4 Vorgehensweise bei OOS- und OOE-Ergebnissen 346 12.4.1 Prüfung auf Endotoxine 349 12.4.2 Prüfung auf TAMC und TYMC 350 12.4.3 Prüfung auf Sterilität 351 12.4.4 Prüfung auf Pyrogene 352 Literatur 353 13 Identifizierung von Mikroorganismen 355 13.1 Wachstumskurve 355 13.2 Generationszeit 356 13.3 Herstellung von Reinkulturen 356 13.4 Sensorische und makroskopische Merkmale 357 13.5 Mikroskopische Untersuchung 357 13.5.1 Mikroskope 357 13.5.2 Mikroskopische Präparate 360 13.6 Färbungen 361 13.6.1 Farblösungen 362 13.7 Prinzip der „bunten Reihe“ 364 13.8 Immunologische Verfahren 366 13.9 Pcr 367 13.10 Gaschromatografie (FAME) 368 13.11 FT-IR-Spektroskopie 368 13.12 Maldi-tof 369 Literatur 370 14 Reinigung, Sterilisation, Dekontamination und Entsorgung 371 14.1 Reinigung 371 14.2 Sterilisation 372 14.2.1 Trockene Hitze (Heißluftsterilisator) 372 14.2.2 Feuchte Hitze (Autoklav) 372 14.2.3 Strahlung 372 14.2.4 Gase 373 14.2.5 Kinetik der Keimtötung 373 14.2.6 Bowie-Dick-Test 374 14.2.7 Risikoanalyse für Autoklaven 374 14.3 Laborreinigung und -desinfektion 377 14.3.1 Qualifizierung einer Laborspülmaschine 379 14.3.2 Validierung 379 14.4 Entsorgung infektiösen Abfalls 380 14.5 Desinfektionsmaßnahmen bei Havarien 380 Literatur 381 15 Prüfungen im Lohnauftrag (Outsourcing) 383 Literatur 384 Mikrobiologische Netzwerke 385 Literatur 387 Adressen 389 Fachliteratur 397 Glossar 409 Stichwortverzeichnis 411

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Book SynopsisA guide to cosmetic creams that focuses on formulation, production, and safety concerns Cosmetic Creams: Development, Manufacture and Marketing of Effective Skin Care Products puts the focus on the structure and formulation of a cosmetic cream, the production process, the effect of each ingredient, as well as safety considerations. Comprehensive in scope, the book contains a basic definition of cosmetics and describes the types of skin creams currently on the market, the major ingredients used, and example compositions. The author, Wilfried Rähse?a noted expert on the topic?offers guidelines for estimating manufacturing costs and includes procedures for an effective safety assessment. The book contains information on various aspects of skin penetration and production and covers issues like materials used and hygienic packaging. In addition, Rähse reviews legal regulations with an emphasis on the European market. He discusses GMP and EHEDG directives. This important book: -Offers a comprehensive resource that explores all aspects of cosmetic cream manufacturing and marketing -Provides valuable guidelines for practitioners in the field -Covers the underlying technologies of cosmetic creams -Includes a review of raw material and manufacturing costs, hygiene and safety, and legal regulations -Written by an author with more than 30 years? experience in the industry Written for cosmetic chemists, chemists in industry, chemical engineers, dermatologists, Cosmetic Creams: Development, Manufacture and Marketing of Effective Skin Care Products, offers a unique industrial perspective of the topic that is comprehensive in scope. Table of ContentsPreface xi Prior Publications xiii 1 General and Legal Aspects of Cosmetics 1 1.1 Short Look at the History of Cosmetics 1 1.2 Definition of Cosmetics 2 1.3 Typical Cosmetic Products 3 1.4 Legal Regulations of Cosmetics in Europe 4 1.5 Label Lettering and Trademark 7 1.6 Mandatory Registration of Cosmetic Products 11 1.7 Databases for Ingredients 11 1.8 Regulations in the United States 15 1.9 Regulations of the Cosmetics Markets in Asia 16 1.10 Delimitation of Cosmetic Products 18 1.11 Learnings 23 References 23 2 Economic Importance of Cosmetics 27 2.1 Cosmetics Market and Distribution Channels in Germany 27 2.2 Shopping on the Internet in Germany 30 2.3 European Cosmetics Markets 31 2.4 Cosmetics Market in USA 35 2.5 Cosmetics Market and Distribution Channels in Japan 35 2.6 Chinese Cosmetics Market 37 2.7 World Division in Market Regions 38 2.8 Global Cosmetics Market Size 39 2.9 Trends for Future Development 45 2.10 Largest Cosmetics Manufacturers Worldwide 45 2.11 Top Five Manufacturers 48 2.12 Learnings 56 References 56 3 Cost Structure of the Cosmetic Products and Their Manufacturers 59 3.1 Rough Calculation of the Costs 59 3.1.1 Overview 59 3.1.2 Development Products 61 3.1.3 Determination of the Market Price 61 3.2 Detailed Calculation of the Manufacturing Costs 62 3.2.1 Costs in the Production 62 3.2.2 Production Costs Related to Installation and Building 65 3.2.3 Labor Costs 65 3.2.4 Energy Costs 71 3.2.5 Production Cost Dependencies of Capacity, Operation, and Personnel 73 3.2.6 Raw Material Costs 76 3.3 Costs in the Companies 79 3.3.1 Internal Cost Accounting 80 3.3.2 Direct Costs 81 3.3.3 Overheads in the Company’s Cost and Performance Accounting 82 3.4 Figures from the Published Annual Reports 84 3.4.1 Industry-Dependent Cost Structures of the Companies 84 3.4.2 Profit and Loss Accounts of Global Cosmetics Companies 86 3.5 Methods for Pricing 91 3.5.1 Pricing Depending on the Customer 91 3.5.2 Cost-Oriented Pricing 92 3.5.3 Demand-Oriented Pricing 93 3.5.4 Competition-Oriented Pricing 95 3.5.5 Influence of the Brand 97 3.5.6 Summary of Pricing 98 3.6 Learnings 98 References 99 4 Scientific Descriptions of the Skin 103 4.1 Tasks of the Skin 103 4.2 Structure of the Skin 103 4.3 Concepts for Penetration of the Stratum Corneum 108 4.4 Some Experiments on the Penetration of Lipophilic Substances 114 4.5 Penetration of Agents into the Skin 120 4.6 Gender Differences in the Structure of the Skin 126 4.7 Learnings 127 References 127 5 Composition of Creams for Skin Care 131 5.1 General Structure of a Skin Care Cream 131 5.2 Modules of a Cream 132 5.3 Excipients 140 5.3.1 Emulsifier for Macroemulsions 140 5.3.2 Emulsifier for Mini (Nano) Emulsions 149 5.3.3 Stability of Emulsions 149 5.3.4 Adjusting the Cream Consistency 155 5.3.5 Preservations 158 5.3.6 Antioxidants, Complexing Agents, and Buffer Substances 163 5.4 Additives for Color and Fragrance 167 5.5 Aids Such as Liposomes for the Introduction of Substances into the Skin 167 5.6 Learnings 170 References 171 6 Proven Active Ingredients for Various Categories of Skin Creams 175 6.1 Skin Care 175 6.2 Cream Categories for Skin Care 176 6.2.1 Cosmetic Creams (Mainstream) 176 6.2.2 Natural Cosmetics 176 6.2.3 Cosmeceuticals 182 6.2.4 Medicines for the Skin 184 6.3 Moisture in the Skin 188 6.3.1 Natural Moisturizing Factor 188 6.3.2 Moisturizing Substances 191 6.4 Vitalizing Substances, in Particular Vitamins 196 6.5 Nourishing Vegetable Oils for Smoothing the Skin 201 6.5.1 Natural Fatty Acids from Vegetable Oils 203 6.5.2 Vegetable Oils and Fats in Cosmetic Creams 205 6.6 Active Ingredients for Antiaging Creams 212 6.7 Essential Oils 216 6.8 Extracts from Plant Parts 219 6.9 Active Ingredients from the Sea 223 6.10 Origin of the Active Ingredients 225 6.11 Learnings 225 References 227 7 Active Ingredients for Special Products 231 7.1 Definition of Special Creams 231 7.2 Antiacne Creams for Blemished Skin 231 7.3 After-Sun Creams and Lotions for Reddened Skin 236 7.4 Creams for Baby Skin 237 7.5 Prophylaxis at Risk of Pressure Ulcers (Bedsore) 239 7.6 Improving the Appearance of the Skin in the Case of Cellulite 239 7.7 Chemical Removal of Unwanted Hair (Depilatory Cream) 241 7.8 Treatment of Eczema 242 7.9 Cream for the Feet and Against Athlete’s Foot 243 7.10 Cream for Hands 244 7.11 Antiherpes Cream 245 7.12 Cream for Removing Thick Horny Layers (Callus) 246 7.13 Lotions for Body Care 247 7.14 Cream for Itchy Shins 248 7.15 Self-tanning Cream 248 7.16 Sunscreens (UV Protection) 249 7.16.1 Solar Radiation 249 7.16.2 Character of UV Rays 250 7.16.3 Radiation-Induced Damage in the Skin 252 7.16.4 Sunscreen Substances According to the Cosmetics Regulations Worldwide 254 7.16.5 Application and Warning Notices 261 7.16.6 Measurements for the Determination of Sun Protection 265 7.16.7 Recommended Active Ingredients 268 7.16.8 Care Creams with Sun Protection 269 7.17 Comment on Cosmeceuticals 271 7.18 Learnings 271 References 272 8 Proposals for the Formulation of Creams 275 8.1 General Remarks 275 8.2 Moisturizers 276 8.3 Vitalizing Creams 277 8.4 Creams with Smoothing Properties 282 8.5 Antiaging Creams 284 8.6 Acne Creams 287 8.7 After Sun Creams/Lotions 288 8.8 Baby Cream 289 8.9 Bedsore Cream 295 8.10 Cellulite Cream 295 8.11 Foot Care Cream Against Athlete’s Foot 300 8.12 Hand Cream 300 8.13 Callus Removal Cream 300 8.14 Body Lotion 301 8.15 Eye Area Formulation with Sun Protection 304 8.16 Sunscreen Lotion 307 9 Perfumes 309 9.1 Importance of the Perfume for Cosmetic Creams 309 9.2 History of Perfume Oils 310 9.3 Perfume Composition and Markets 312 9.4 Extraction of Fragrances from Plants 315 9.5 Chemical Composition of Natural Fragrances 319 9.6 Possibilities in Product Design of Perfume Oils 327 9.7 Personal Care and Other Products 329 9.8 Safety 330 9.9 Learnings 332 References 333 10 Production of Cosmetic Creams 335 10.1 Method 335 10.2 Stirring and Homogenizing Tools 337 10.3 Laboratory Equipment and Pilot Plant 342 10.4 Batch Production 345 10.5 Continuous Production 350 10.6 Scale-up 350 10.7 Mini-Emulsions 355 10.8 Bottles and Filling Lines 361 10.9 Learnings 366 References 368 11 Regulations and Guidelines for the Execution of Hygienic Productions 371 11.1 Good Manufacturing Practice Rules for the Manufacture of Cosmetics 371 11.2 EHEDG Guidelines for the Construction of the Facility 379 11.3 Materials for the Equipment of Cosmetic Plants 383 11.3.1 Problem 383 11.3.2 Choice of Material 384 11.3.3 Stainless Steel 385 11.3.4 Smoothing the Metal Surfaces 387 11.4 Cleaning-in-Place 392 11.5 Learnings 396 References 396 12 Assessment of the Quality of Cosmetic Creams 399 12.1 Options for Quality Evaluation 399 12.2 Microbial Checks 400 12.3 Specifying the Quality of Cosmetic Creams by Physical Measurements 403 12.3.1 Probes and Devices 403 12.3.2 Moisture and Sebum 403 12.3.3 Firmness and Elasticity 406 12.3.4 Wrinkles 408 12.3.5 Gloss and Color 409 12.3.6 Support of Advertising Claims 409 12.4 Example of a Cream Test by Customers 410 12.5 Learnings 414 References 415 13 Product Information File (P.I.F.) 417 13.1 Provisions of the Cosmetics Regulation 417 13.2 Requirements for the Product Safety Report According to the Cosmetics Regulation 417 13.3 Safety Data Sheet 420 13.4 Structure of the P.I.F. 422 13.4.1 Product Identification and Description 422 13.4.2 Composition of the Cosmetic Cream 422 13.4.3 Toxicological Profile 424 13.4.4 Production Instruction 426 13.4.5 Analysis Report of the Produced Cream 426 13.4.6 Cream Exposure to the Skin 429 13.4.7 Safety Consideration for Babies and Children 434 13.5 Example for a P.I.F. (Body Lotion) 437 13.6 Learnings 452 References 453 Appendix A Formulations 455 Appendix B MSDS Niacinamide 465 Index 475

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Book SynopsisDer "Otto" hat sich zu einem Standardwerk für Studenten der Chemie, Pharmazie, Lebensmittelchemie und anderer chemischer Disziplinen entwickelt, das auch von Nicht-Chemikern und Chemieingenieuren wegen seines didaktischen Aufbaus und seiner klaren Darstellung geschätzt wird. In fünfter, nochmals aktualisierter und um neueste Analysemethoden ergänzter Auflage, wird das gesamte Analytik-Wissen auf Bachelor-Niveau dargestellt. Mit dem Blick für das Wesentliche erklärt der Autor, worauf es bei den vielen heute gebräuchlichen Analysemethoden wirklich ankommt. Von den Grundlagen der qualitativen und quantitativen Analyse bis zu modernen Hochdurchsatz-Analysegeräten und der Qualitätssicherung wird die gesamte Bandbreite der modernen Analytik vorgestellt. Die fünfte Auflage bietet noch mehr Aufgaben und Lösungen zur Selbstkontrolle, außerdem zahlreiche Beispielrechnungen. Die Begriffe und Konstanten sind nach harmonisierten IUPAC-Definitionen aktualisiert. Eine blaue Schmuckfarbe wird im Buch verwendet, um einen noch effizienteren Lernprozess zu ermöglichen. Table of ContentsAbkürzungen xi Symbole xv 1 Grundlagen der Analytischen Chemie 1 1.1 Gegenstand und Bedeutung in der Gesellschaft 1 1.1.1 Historisches 1 1.1.2 Der Analytiker als wissenschaftlicher Detektiv 2 1.1.3 Aufgabenbereiche der Analytik 3 1.2 Der analytische Prozess 7 1.2.1 Probenahme 9 1.2.2 Probenvorbereitung 13 1.2.3 Messung 16 1.2.4 Auswertung und Bericht 17 1.3 Analytische Kenngrößen, statistische Bewertung und Qualitätssicherung 17 1.3.1 Kalibrierung eines Analysenverfahrens 17 1.3.2 Statistische Bewertung 20 1.3.3 Selektivität 24 1.3.4 Aufwand, Zeit und Kosten 24 1.3.5 Qualitätssicherung 25 2 Methoden auf der Grundlage chemischer Reaktionen 33 2.1 Chemisches Gleichgewicht und Elektrolyte 33 2.1.1 Chemisches Gleichgewicht 33 2.1.2 Reaktionstypen 35 2.1.3 Elektrolyte 37 2.1.4 Qualitative und quantitative Analysen 38 2.2 Säure-Base-Reaktionen und Titrationen 39 2.2.1 Säure-Base-Theorie nach Brönsted 39 2.2.2 Beschreibung von Protolysegleichgewichten 40 2.2.3 Säure-Base-Titrationen 56 2.2.4 Titrationen in nicht wässrigen Lösungsmitteln 65 2.3 Fällungsreaktionen für Gravimetrie, Titrimetrie und Maskierungen 67 2.3.1 Beschreibung von Fällungs- und Lösungsgleichgewichten 67 2.3.2 Anwendungen 74 2.4 Komplexbildungsreaktionen und Komplexometrie 78 2.4.1 Typen von Komplexverbindungen 78 2.4.2 Komplexstabilität 80 2.4.3 Kombination mit Fällungsreaktionen 81 2.4.4 Kombination mit Säure-Base-Reaktionen 83 2.4.5 Komplexometrische Titrationen 85 2.5 Reduktions-Oxidations-Reaktionen und Redoxtitrationen 90 2.5.1 Beschreibung von Redoxreaktionen 90 2.5.2 Beeinflussung von Redoxreaktionen durch die Reaktionsbedingungen 92 2.5.3 Anwendungen 95 2.6 Extraktion und Ionenaustausch 100 2.6.1 Extraktion 101 2.6.2 Ionenaustausch 111 2.7 Kinetische Methoden 115 2.7.1 Zeitgesetze 116 2.7.2 Beeinflussung der Reaktionsgeschwindigkeit 118 2.7.3 Anwendungen 120 2.8 Thermische Methoden 121 2.8.1 TG – Thermogravimetrie 122 2.8.2 DTA – Differenzthermoanalyse 123 2.8.3 DSC – Differential Scanning Calorimetry 124 3 Spektroskopie 133 3.1 Grundlagen der Spektroskopie 133 3.1.1 Elektromagnetisches Spektrum und spektroskopische Methoden 134 3.1.2 Instrumentierung für die optische Spektroskopie 139 3.2 Atomspektroskopie 150 3.2.1 Theorie 150 3.2.2 Spektrenarten 151 3.2.3 Atomabsorptionsspektrometrie 158 3.2.4 Atomemissionsspektroskopie 171 3.2.5 Röntgen- und Elektronenspektroskopie 182 3.3 Optische Molekülspektroskopie 196 3.3.1 Infrarot- und Raman-Spektroskopie 196 3.3.2 UV/VIS-Spektroskopie 226 3.3.3 Lumineszenzspektroskopie 242 3.4 Magnetische Resonanzspektroskopie 249 3.4.1 NMR 249 3.4.2 EPR 269 3.5 Massenspektrometrie 272 3.5.1 Aufbau eines Massenspektrometers 273 3.5.2 Massenspektren von unterschiedlichen Ionenquellen 282 3.5.3 Anwendungen 289 3.6 Radiometrische Methoden 296 3.6.1 Grundlagen 296 3.6.2 Messung radioaktiver Strahlung 299 3.6.3 Anwendungen 300 4 Elektroanalytik 311 4.1 Grundlagen elektroanalytischer Verfahren 312 4.1.1 Elektroden und galvanische Zellen 312 4.1.2 Transportarten in der Lösung 316 4.1.3 Elektrolytische Leitfähigkeit 317 4.2 Konduktometrie 322 4.3 Potenziometrie 325 4.3.1 Direktpotenziometrie 326 4.3.2 Potenziometrische Titrationen 336 4.4 Voltammetrie 337 4.4.1 Elektrochemische Prozesse 338 4.4.2 Aufzeichnung der Strom-Potenzial-Kurven 341 4.4.3 Polarographie 342 4.4.4 Rotierende Festelektroden 348 4.4.5 Variationen voltammetrischer Methoden 349 4.4.6 Amperometrie und Voltametrie 353 4.5 Coulometrie 359 4.5.1 Potenziostatische Coulometrie 360 4.5.2 Galvanostatische Coulometrie: coulometrische Titration 361 5 Chromatographie 365 5.1 Grundlagen chromatographischer Trennverfahren 365 5.1.1 Überblick 366 5.1.2 Entwicklung eines Chromatogramms 367 5.1.3 Kenngrößen eines Chromatogramms 369 5.1.4 Die chromatographische Theorie 372 5.1.5 Die Auflösung Rs als Maß für die Peaktrennung 377 5.1.6 Qualitative Analyse 379 5.1.7 Quantitative Analyse 381 5.2 Gaschromatographie 381 5.2.1 Retentionsdaten und Verteilungskoeffizient 381 5.2.2 Trennungen in der Gasphase 383 5.2.3 Aufbau eines Gaschromatographen 384 5.2.4 Stationäre Phasen für die Gas-Flüssig-Chromatographie 391 5.2.5 Anwendungen der Gas-Flüssig-Chromatographie 394 5.2.6 Adsorptionschromatographie 399 5.3 Flüssigchromatographie 401 5.3.1 Hochleistungsflüssigchromatographie (HPLC) 401 5.3.2 Adsorptionschromatographie 419 5.3.3 Ionenchromatographie 420 5.3.4 Gelchromatographie 426 5.3.5 Dünnschichtchromatographie 431 5.4 Superkritische Flüssigchromatographie 436 5.4.1 Instrumentierung 438 5.4.2 Stationäre und mobile Phase 439 5.4.3 Detektoren 439 5.4.4 Leistungsparameter der SFC 439 5.4.5 Anwendungen 441 5.5 Elektrophorese 441 5.5.1 Klassische Elektrophorese 442 5.5.2 Weiterentwicklungen elektrophoretischer Methoden 443 5.5.3 Kapillarelektrophorese 445 5.6 Kopplungen von Chromatographie und Spektroskopie 448 5.6.1 GC/MS-Kopplung 449 5.6.2 LC/MS-Kopplung 451 5.6.3 GC/IR-Kopplung 454 5.6.4 Weitere Kopplungen 455 5.6.5 Mehrdimensionale Trennverfahren 456 6 Chemometrie 467 6.1 Statistische Grundlagen 467 6.1.1 Die Verteilung von Zufallsdaten 467 6.1.2 Statistische Prüfverfahren oder das Testen von Hypothesen 471 6.2 Signalanalyse 479 6.2.1 Signal-Rausch-Verhältnis 479 6.2.2 Analoge und digitale Filter 480 6.2.3 Signaltransformationen zur Datenfilterung 482 6.3 Multivariate Methoden 485 6.3.1 Modellierung analytischer Daten 485 6.3.2 Mustererkennung und Klassifizierung 490 7 Automatisierung und Prozessanalytik 501 7.1 Labormechanisierung 501 7.1.1 Diskrete Analysatoren 503 7.1.2 Kontinuierliche Analysatoren 506 7.1.3 Elementaranalysatoren 512 7.1.4 Laborroboter 513 7.2 Chemische Sensoren 514 7.2.1 Anforderungen und Wirkprinzipien 515 7.2.2 Elektrochemische und mikroelektronische Sensoren 517 7.2.3 Optische Sensoren 525 7.2.4 Thermische (kalorimetrische) Sensoren 533 7.2.5 Massensensitive Sensoren 534 7.2.6 Mehrkanalsensoren 535 7.3 Automatisierte Prozesskontrolle 536 7.3.1 Gebiete der Prozessanalytik 537 7.3.2 Nicht selektive Analysenprinzipien 540 7.3.3 IR-Analysatoren 543 7.3.4 Sauerstoffanalysatoren 545 7.3.5 Prozesschromatographie 545 8 Bioanalytik 549 8.1 Proteinanalytik 549 8.1.1 Proteinreinigung 550 8.1.2 Trennungen von Proteinen 554 8.1.3 Enzymatische Methoden 562 8.1.4 Immunoassays 569 8.1.5 Proteinsequenzanalyse 574 8.1.6 Massenspektrometrie 576 8.1.7 MALDI-MS 578 8.1.8 ESI-MS 582 8.2 Nucleinsäureanalytik 584 8.2.1 Reinigung von Nucleinsäuren 585 8.2.2 Gelelektrophorese von Nucleinsäuren 586 8.2.3 DNA-Sequenzierung 587 8.2.4 LC/MS von DNA 589 8.2.5 DNA-Chip 589 9 Umwelt- und Werkstoffanalytik 595 9.1 Umweltanalytik 595 9.1.1 Einführung 595 9.1.2 Individuenanalytik 596 9.1.3 Schnelltests und Langzeitexpositionsmessungen 598 9.1.4 Summen- und Gruppenparameter 599 9.1.5 Kompartimentierung und Spezifizierung 601 9.2 Werkstoffanalytik 604 9.2.1 Grundlagen 604 9.2.2 Methoden der Werkstoffanalytik 606 Anhang 619 Lösungen ausgewählter Aufgaben 633 Stichwortverzeichnis 639

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Book SynopsisWer hat sich beim Blick in die Hausapotheke nicht schon einmal gefragt, wie all die Pillen, Cremes und Tinkturen eigentlich wirken? Die Antwort kann jeder selbst herausfinden, denn die Chemie hinter der Arzneimittelwirkung lässt sich mithilfe der hier beschriebenen Experimente auf verblüffend einfache Weise zeigen. Im ersten Teil werden Arzneimittel vorgestellt, die als Hauptwirkstoffe anorganische Substanzen enthalten und zum Teil schon seit Jahrhunderten in Gebrauch sind. Im zweiten Teil werden Arzneimittel mit organischen Wirkstoffen wie z. B. Aspirin oder Paracetamol untersucht. Die Herstellung von Arzneien aus Wirkstoffen und Begleitstoffen wird im dritten Teil anhand unterschiedlicher Arzneiformen wie Tinkturen, Salben und Pillen beschrieben. Mit den hier vorgestellten Verfahren und Rezepten kann jeder zum Hobby-Apotheker werden und eigene Medikamente herstellen - Wirkung garantiert! Die mehr als 80 Experimente wurden vom Autor eigens für dieses Buch entwickelt und sind mit einfachsten Mitteln und Geräten durchführbar. Die zur Durchführung der Versuche nötigen Arzneipräparate sind in Apotheken und Drogeriemärkten rezeptfrei erhältlich.Trade Review"Mit den hier vorgestellten Verfahren und Rezepten kann jeder zum Hobby-Apotheker werden und eigene Medikamente herstellen." Pharmatec (01.11.2018) "Wirkung und Herstellung von Arzneimitteln, die jeder schon einmal verwendet hat, werden durch einfache Argumente veranschaulicht." Allgemeines Ministerialblatt der Staatsregierung Bayern (29.11.18)Table of ContentsVorwort IX Einführung – aus der Geschichte von Galenik und pharmazeutischer Chemie XI 1 Anorganika 1 1.1 Salinische Abführmittel: Glaubersalz und Bittersalz 1 Exp. 1: Wasserabgabe der Kristalle an der Luft 4 Exp. 2: Kristallwasserabgabe beim Erhitzen 4 Exp. 3: Temperatureffekte beim Lösen im Wasser 5 Exp. 4: Kristallisation des Natriumsulfat Decahydrats 6 Exp. 5: Erhitzen des Bittersalzes 6 Exp. 6: Unterscheidung des Bittersalzes vom Glaubersalz 7 Exp. 7: Nachweis der Sulfationen 7 1.2 Antacida 8 Exp. 8: Verhalten von Antacida-Tabletten im Wasser 10 Exp. 9: Zum Säurebindungsvermögen 10 Exp. 10: Nachweise spezieller Inhaltsstoffe der ausgewählten Antacida 11 Exp. 11: Das Schichtgitter-Antacidum Magaldrat 12 Exp. 12: Inhaltsstoffe der Ranitidin-Tablette 14 Exp. 13: Zu den Bestandteilen der OMEP-Kapsel 15 1.3 Eisenpräparate 16 Exp. 14: Herstellung Blaud’scher Pillen 18 Exp. 15: Herstellung der Tinctura ferri pomata 19 Exp. 16: Eisen in der Zitrone – Abwandlung eines historischen Rezeptes 19 Exp. 17: Versuchsreihe zum Lösferron® 22 Exp. 18: Zu den Eigenschaften der Eisen-Retardtablette Tardyferon® 23 Exp. 19: Versuchsreihe zur Retardtablette von ratiopharm 24 Exp. 20: Zu den Eigenschaften und Inhaltsstoffen der Eisentinktur 24 1.4 Selen – als Arzneimittel 25 Exp. 21: Elementares Selen durch Reduktion mit Ascorbinsäure 26 1.5 Antiseptische (Desinfektions-)Mittel 26 Exp. 22: Freisetzung des Iods aus der Tinktur als Dampf 29 Exp. 23: Reaktionen des Iods mit Papier und Stärke 29 Exp. 24: Iodtinktur mit Natriumcarbonat entfärben 30 Exp. 25: Zum Verhalten des Iods in verschiedenen Lösemitteln 31 Exp. 26: Nachweis von Iodid in der Iodtinktur 31 Exp. 27: Nachweis von Iodid in Jodtabletten 32 Exp. 28: Iodid in hoch dosierten Kaliumiodidtabletten (für mehrere Experimente geeignet) 33 Exp. 29: Zur Löslichkeit des Iods aus der Salbe 34 1.6 Essigsaure Tonerde – von der Lösung bis zur Tablette 35 Exp. 30: Herstellung einer Lösung essigsaurer Tonerde 35 Exp. 31: Der historische Identitätsnachweis 36 Exp. 32: Prüfung eine Lösung essigsaurer Tonerde aus der Apotheke 37 Exp. 33: Aluminiumacetattartrat in Tablettenform 37 2 Organika 41 2.1 Ätherische Öle – Gewinnung durch Wasserdampfdestillation 41 Exp. 34: Abtrennung ätherischer Öle durchWasserdampfdestillation aus Alltagsprodukten 46 Exp. 35: Versuchsreihe zu den Inhaltsstoffen vom Franzbranntwein 53 Exp. 36: Klosterfrau Melissengeist im Experiment 55 Exp. 37: Grünlich®Hienfong und Hingfong-Essenz Hofmann’s® 56 Exp. 38: Nelkenöl und Minzöl – physikalisch-chemisch und chemisch-reaktiv im Vergleich 59 2.2 Salicylsäure und ihre Derivate 61 Exp. 39: Nachweis der Salicylsäure im Präparat Collomack topical®63 Exp. 40: Salicylsäure in einer Salbe 64 Exp. 41: Charakterisierung einer ASPIRIN N 100mg-Tablette – saure Hydrolyse 70 Exp. 42: Alkalische Hydrolyse von Acetylsalicylsaure 70 Exp. 43: Charakterisierung einer ASPIRIN 500mg Tablette 71 Exp. 44: Nachweis von Begleitstoffen in verschiedenen ASPIRIN-Tabletten 71 Exp. 45: Allgemeine Eigenschaften und Reaktionen von Paracetamol 73 Exp. 46: Reaktionen nach der Extraktion des N-Acetylaminophenols mit Ethanol 74 Exp. 47: Alkalische Hydrolyse von Paracetamol 74 Exp. 48: Saure Hydrolyse von Paracetamol mit verdünnter Salpetersäure 74 Exp. 49: Unterscheidung von ASPIRIN- und Paracetamoltabletten 75 Exp. 50: Vergleich der Bestandteile von Togal- und Thomapyrin-Tabletten 76 Exp. 51: Lutschtablette mit Benzocain 77 Exp. 52: Amylmetacresol und 2,4-Dichlorbenzylalkohol alsWirkstoffe in JUNIOR-Halstabletten 78 Exp. 53: Ein Aknegel mit Benzoylperoxid im Experiment 79 2.3 Phenylalkansäuren und andere Aromaten 80 Exp. 54: Oxidation von Diclofenac mit rotem Blutlaugensalz 81 Exp. 55: Nachweis von sonstigen Bestandteilen einer Voltaren®-Tablette 81 Exp. 56: Erhitzen von Dulcolax in Natronlauge 83 Exp. 57: Reaktion der sonstigen Bestandteile des Dulcolax®-Dragees 83 Exp. 58: Vergleich von Ibuprofenpräparaten 85 2.4 Heterocyclen 86 Exp. 59: 8-Hydroxychinolin in Tablettenform 87 Exp. 60: Nachweis und Fällung vonMetallionen mit 8-Hydroxychinolin 87 Exp. 61: Nachweise von Inden im Wirkstoff und sonstiger Tropfenbestandteile 89 Exp. 62: Phenazon in einer Eu-Med®-Tablette 91 2.5 Polysaccharide und andere Polyole alsWirkstoffe 92 Exp. 63: Eigenschaften der Hyaluronsäure – Erhitzen im Alkalischen 93 Exp. 64: Erhitzen der hyaluronsäurehaltigen Tropfen in salzsaurer Lösung 94 Exp. 65: Oxidierbarkeit der Lactulose mit Kaliumpermanganat 95 Exp. 66: Versuchsreihe zur Panthenollösung 96 3 Vom Wirkstoff zumArzneimittel – Beispiele zur Galenik 99 3.1 Wirkstoffsynthesen 99 Exp. 67: Synthese der Acetylsalicylsäure 99 Exp. 68: Synthese von N-Acetyl-4-aminophenol (Paracetamol) 101 3.2 Beispiele zur Galenik 102 Exp. 69: Mazerat aus Leinsamen – Decoctum semenis lini 107 Exp. 70: Zur Durchführung einer Perkolation im Labor 109 Exp. 71: Artischockenextrakt aus dem Perkolator und als Infusum 110 3.3 Rezepturen 112 Exp. 72: Ethanolhaltige Zinkoxidsuspension 114 Exp. 73: Zubereitung einer Creme: Eucerin cum aqua 116 Exp. 74: Herstellung von 5 %iger Salicylsäure-Vaseline als Salbe 117 Exp. 75: Zubereitung einer Zinkpaste – Pasta Zinci DAB 7 (auch noch im DAB 12) 118 Exp. 76: Übergang von Zink aus Öl und Paste in verdunnte Saure 120 Exp. 77: Zum Schmelzverhalten von Vaseline und NIVEA® Creme 120 Exp. 78: Pulver zum Einnehmen: Magnesiumbrausepulver 121 Exp. 79: Prufüng des selbst hergestellten Magnesiumbrausepulvers 123 Exp. 80: Magnesiumkau- und -brausetabletten im Vergleich 124 Exp. 81: Herstellung eines Harnstoff-Glucose-Puders 125 Exp. 82: Eigenschaften des Harnstoff-Glucose-Puders 125 Exp. 83: Herstellung von Coffeinpillen (ohne Pillenbrett) 127 Exp. 84: Salmiakpastillen zuckerfrei 130 Exp. 85: Sirup statt Pastille: Hustensirup mit Ammoniumchlorid 131 Exp. 86: Füllen und Zerfall einer Gelatinekapsel 133 Exp. 87: Nachweis für Gelatine 135 Exp. 88: Nachweis von Inhaltsstoffen in Placebodragees 136 Anhang A Liste der in Experimenten verwendeten Arzneimittel 139 Anhang B Ordnung derMedikamente nach deren Anwendung 141 Anhang C In Experimenten nachgewiesen:Wirkstoffe bzw. sonstige Bestandteile 143 Weiterführende Literatur 145 Sachverzeichnis 147

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Book Synopsis

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Book SynopsisPrinciples of Biomedical Sciences and Industry Improve your product development skills to bring new ideas to biomedicine The development of innovative healthcare products, such as biodegradable implants, biopharmaceuticals, or companion diagnostics, requires a multi-disciplinary approach that incorporates scientific evidence with novel and innovative ideas to create new and improved products and treatments. Indeed, product development and the integration of science with commercial aspects have become key challenges for scientists working in the pharmaceutical, biotech, and medtech industries. Using a multi-pronged approach to development, Principles of Biomedical Sciences and Industry combines ideas and methodologies from four of the central areas of focus in the biomedical arena: pharmaceuticals, diagnostics, biomaterials, and medical devices. In doing so, the book covers the entire product lifecycle, from translating a scientific idea into a prototype to product development, launch, and management. Principles of Biomedical Sciences and Industry readers will also find: Several case studies from the most important product categories (pharmaceuticals, diagnostics, medical devices, combination products) Chapters dealing with toxicology and safety risks in development, as well as regulatory approval Key business aspects including how to secure funding, managing intellectual property, and price regulation in the market An ideal resource for teachers and students that conveys the information in an easily-digestible format Ideal for advanced students and young professionals pursuing a career in the biomedical and healthcare industries, Principles of Biomedical Sciences and Industry is an essential reference for those in pharmaceutical industry, biotechnologists, medicinal chemists, bio-engineers, pharma engineers, and management consultants.Table of ContentsTHE BIOMEDICAL INDUSTRY Material science industry Diagnostics industry Medical technology industry Pharmaceutical industry THE LONG WAY TO LAUNCH A NEW PRODUCT The standardized R&D process Drug Discovery: From idea to candidate Drug Development: From prototype to product The Impact of translational science Market launch and product LCM Impact of quality management The regulatory framework Case-in-point: The R&D process in medical devices and technology Case-in-point: The R&D process in (mobile) diagnostics STRATEGIC R&D MANAGEMENT The what and how of the industry Portfolio assessment Portfolio management and decision making Technology Management Project management IP management REAL LIFE IN THE INDUSTRY - APPLICATIONS IN LIFE SCIENCE Studies of success and failure Today's challenges and future trends

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Book SynopsisComprehensively teaches all of the fundamentals of fragrance chemistry Ernest Beaux, the perfumer who created Chanel No. 5, said, "One has to rely on chemists to find new aroma chemicals creating new, original notes. In perfumery, the future lies primarily in the hands of chemists." This book provides chemists and chemists-to-be with everything they need to know in order to create welcome new fragrances for the world to enjoy. It offers a simplified introduction into organic chemistry, including separation techniques and analytical methodologies; discusses the structure of perfume creation with respect to the many reactive ingredients in consumer products; and shows how to formulate effective and long-lasting scents. Fundamentals of Fragrance Chemistry starts by covering the structure of matter in order to show how its building blocks are held together. It continues with chapters that look at hydrocarbons and heteroatoms. A description of the three states of matter and how each can be converted into another is offered next, followed by coverage of separation and purification of materials. Other chapters examine acid/base reactions; oxidation and reduction reactions; perfume structure; the mechanism of olfaction; natural and synthetic fragrance ingredients; and much more. -Concentrates on aspects of organic chemistry, which are of particular importance to the fragrance industry -Offers non-chemists a simplified yet complete introduction to organic chemistry?from separation techniques and analytical methodologies to the structure of perfume creation -Provides innovative perfumers with a framework to formulate stable fragrances from the myriad of active ingredients available -Looks at future trends in the industry and addresses concerns about sustainability and quality management Fundamentals of Fragrance Chemistry is an ideal resource for students who are new to the subject, as well as for chemists and perfumers already working in this fragrant field of science.Table of ContentsPreface xi Introduction xiii 1 The Structure of Matter 1 The Route to the Atomic Theory 1 The Atomic Theory, Atomic Number, and Atomic Weight 4 Atomic Structure 7 Isotopes 8 The Electronic Structure of Atoms 9 Electronic Structure of Transition Metals 11 Hybridisation of Orbitals 11 Chemical Bonding, Ions, Cations, Anions, and Molecules 12 Review Questions 16 2 Carbon 1 – Hydrocarbons 17 Ethane: Conformational Isomers 17 Alkanes: Structural Isomers 20 Alkenes: Geometric Isomers 22 Alkynes 26 Cyclic Structures 26 Polycyclic Structures 28 Greek Letters 30 Aromatic Rings 31 Stereoisomerism 33 Rules for Hydrocarbon Nomenclature 36 Quick Rules for Isomers 37 Stereoisomers 37 Review Questions 38 3 Carbon 2 – Heteroatoms 39 Hydrogen Bonding 39 Alcohols 40 Phenols 43 Ethers 44 Aldehydes 45 Ketones 46 Carboxylic Acids 47 Esters 49 Acid Anhydrides and Chlorides 50 Acetals and Ketals 50 Peroxy Compounds 52 Nitrogen–Amines and Ammonium Salts 53 Nitrogen–Imines, Schiff’s Bases, and Enamines 54 Nitrogen–Amides/Peptides 55 Nitrogen–Nitriles 56 Nitrogen–Nitro Compounds 57 Sulfur 58 Heterocyclic Compounds 60 Review Question 66 4 States of Matter 67 Solids 67 Liquids 71 Gases 71 Phase Changes 71 Two‐Phase Systems 73 Solubility 74 Surfactants 75 Emulsions 79 Micelles 81 Detergency 81 Bilayers 82 Colloids 84 Review Questions 84 5 Separation and Purification 85 Distillation 85 Sublimation 93 Crystallisation 93 Solvent Extraction 94 Recent Developments in Commercial Extraction of Natural Fragrance Ingredients 95 Chromatography 96 Paper Chromatography 98 Thin Layer Chromatography 98 Column Chromatography 99 High Performance Liquid Chromatography 100 Gas Chromatography 100 Review Questions 105 6 Analysis 107 Physical Methods of Analysis 108 Density 108 Melting Point 108 Boiling Point 108 Refractive Index 109 Optical Rotation 109 Flashpoint 109 Viscosity 109 Colour 109 Chemical Methods of Analysis 110 Titration 110 Acid Content 111 Base Content 111 Peroxide Content 111 Ester Value 111 Aldehyde/Ketone Content 112 Phenol Content 112 Chemical Oxygen Demand (COD) 112 Water Content 112 Atomic Absorption 113 Spectroscopic Methods of Analysis 113 Ultraviolet (UV) 114 Infrared (IR) 118 Nuclear Magnetic Resonance (NMR) 120 Mass Spectrometry (MS) 124 Gas Chromatography–Mass Spectrometry (GC–MS) 127 Eugenol as an Example of Spectroscopic Techniques 127 Quality Control 131 Review Questions 132 7 Chemical Reactivity 133 The Three Laws of Thermodynamics 133 Free Energy 135 Chemical Reactions 136 The Principle of Microscopic Reversibility and Chemical Equilibrium 137 Reaction Profiles 138 Catalysts 140 Types of Organic Reactions 140 Review Questions 145 8 Chemistry and Perfume 1: Acid/Base Reactions 147 Acids and Bases 147 Strong and Weak 149 pH 150 Electrophiles and Nucleophiles 152 Esterification and Ester Hydrolysis 154 The Aldol Reaction and Aldol Condensation 155 Acetals and Ketals 158 Schiff’s Bases and Enamines 160 Nitriles 161 Alcohol Dehydration 162 Acid‐Catalysed Addition to Olefins 163 The Michael Reaction 164 The Grignard Reaction 165 The Friedel–Crafts Reaction 167 Electrophilic Substitutions in Aromatic Molecules 168 Review Questions 170 9 Oxidation and Reduction Reactions 171 Review Questions 185 10 Perfume Structure 187 Notes, Chords, and Discords 187 Ingredients 187 Odour Families and Top, Middle, and Base Notes 188 Persistence/Tenacity 191 Threshold 192 Impact 192 Radiance/Bloom 193 Physical and Chemical Factors 194 Review Questions 196 11 Chemistry in Consumer Goods 197 Introduction 197 Acids in Consumer Goods 198 Bases in Consumer Goods 199 Nucleophiles in Consumer Goods 200 Oxidants in Consumer Goods 201 Reductants in Consumer Goods 202 Surfactants in Consumer Goods 204 Chelating Agents in Consumer Goods 205 Photoactive Agents in Consumer Goods 206 Antibacterial Agents in Consumer Goods 207 Other Reactive Ingredients in Consumer Goods 208 Types of Consumer Goods 209 Fine Fragrance 209 Cosmetics and Toiletries 210 Personal Wash 210 Laundry 211 Household 212 Review Questions 214 12 The Chemistry of Living Organisms 215 Molecular Recognition 215 Classes of Natural Chemicals 218 Carbohydrates 218 Nucleic Acids 221 Lipids 223 Proteins 225 Toxicity and Product Safety 230 Review Questions 239 13 The Mechanism of Olfaction 243 The Role of Olfaction in Biology 243 The Organs Used in Olfaction 244 The Process of Olfaction 246 Transport to the Receptors 246 The Receptor Event 247 The Combinatorial Nature of Olfaction 249 The Perception of Odour 252 Review Questions 256 14 Natural Fragrance Ingredients 257 Why Does Nature Produce Odorous Chemicals? 257 Basic Principles of Biosynthesis: Enzymes and Cofactors 258 General Pattern of Biosynthesis of Secondary Metabolites 261 Polyketide Biosynthesis 262 Lipid Biosynthesis 263 The Shikimic Acid Pathway 265 Terpenoids 267 Degradation Products 277 Malodours 279 Review Questions 281 15 Synthetic Fragrance Ingredients 283 Why the Industry Uses Synthetic Fragrance Ingredients? 283 The Economics of Fragrance Ingredient Manufacture 284 Production of Fragrance Ingredients from Polyketides and Shikimates 288 Terpenoid Production 290 Production of Fragrance Ingredients from Petrochemicals 302 What Is Required of a Fragrance Ingredient? 320 How Novel Fragrance Ingredients Are Designed? 322 Review Questions 326 16 Chemical Information 329 How New Chemical Information Is Generated and Published? 329 Patents 329 Reviews and Books 331 Abstracts 331 How to Find Chemical Information? 333 17 Towards a Sustainable Future 335 What Is Sustainability? 335 Commercial Feasibility 337 Safety in Use 337 Natural Fragrance Ingredients 340 Synthetic Fragrance Ingredients 341 Synthetic Fragrance Ingredients A: Use of By‐Products 341 Synthetic Fragrance Ingredients B: Environmental Impact 342 Synthetic Fragrance Ingredients C: Biotechnology 344 Synthetic Fragrance Ingredients D: Finding the Balance 345 The Symrise Route 347 The Takasago Route 347 The BASF Route 348 Menthol Sustainability 349 Pro‐fragrances 351 Social and Health Factors 353 Understanding Olfaction 353 Malodour Management 354 Health and Well‐Being 355 Information 356 Conclusion 356 Answers to Review Questions 357 Glossary 371 Bibliography 379 Index 381

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Book SynopsisDie zweite Auflage dieses beliebten Einsteiger-Buches vermittelt das unverzichtbare chemische Grundwissen für 'Chemie-Nebenfächler'. Die Studenten können sowohl Studenten der Lebenswissenschaften (Medizin, Biologie) als auch technischer Fachrichtungen (z.B. Maschinenbau, Umwelttechnik...) sein. Mit dem didaktischen Ansatz, zuerst Problemstellung - dann Antwort, fördert das Buch die aktive Auseinandersetzung mit dem Stoff. Kompakt und auf den Punkt gebracht sind alle Hauptthemen der anorganischen und organischen Chemie äußerst verständlich erklärt und abgedeckt. Dabei unterstützen besondere Textelemente Ihren Lernerfolg: * Für inhaltliche Orientierung sorgen optisch hervorgehobene Schlüsselthemen am Kapitelanfang. * Das Wichtigste wird kurz und prägnant in Definitionen und Merksätzen zusammengefasst. * Beispiele helfen beim Anwenden des Lernstoffs. * Wissenstest und Prüfungsvorbereitung: Aufgaben mit Lösungen helfen ungemein beim eigenständigen Überprüfen des Gelernten.Table of ContentsVorwort zur zweiten Auflage xiii 1 Aufbau der Materie, Atombau und Periodensystem 1 1.1 Aufbau der Materie 1 1.1.1 Reinstoffe 1 1.1.2 Mischungen 1 1.1.3 Elemente und Verbindungen 2 1.2 Atombau 3 1.2.1 Der Atomkern 3 1.2.2 Die Elektronenhülle 7 1.3 Das Periodensystem der Elemente (PSE) 14 1.3.1 Ionisierungsenergie 16 1.3.2 Elektronenaffinität 17 1.3.3 Metalle und Nichtmetalle 18 1.3.4 Elektronegativität 19 1.4 Radioaktivität 19 1.4.1 Natürliche Radioaktivität 19 1.4.2 Die Halbwertszeit 20 1.4.3 Zerfallsreihen 21 1.4.4 Kernumwandlungen 21 1.4.5 Kernspaltung 21 1.4.6 Künstliche Nuklide 22 2 Reaktionsgleichungen und Stöchiometrie 27 2.1 Die Reaktionsgleichung 27 2.2 Umgesetzte Mengen und Massen 29 2.3 Die Stoffmenge Mol 30 2.4 Reaktionstypen in der Chemie 33 2.5 Konzentrationsangaben 33 2.5.1 Molare Lösungen 33 2.5.2 Prozentangaben 34 2.5.3 Kleine Konzentrationen 36 2.6 Die Aktivität 37 2.7 Rechenbeispiele 37 2.8 Mischungsrechnen 38 3 Bindungsarten 43 3.1 Die Ionenbindung 43 3.1.1 Kationenbildung 46 3.1.2 Anionenbildung 47 3.1.3 Salzbildung 47 3.1.4 Kristallwasser 49 3.1.5 Die molare Masse eines Salzes 50 3.1.6 Saure Salze 50 3.1.7 Kristallformen 51 3.2 Die Metallbindung 51 3.3 Die Elektronenpaarbindung 52 3.3.1 Lewis-Formeln 53 3.4 Mehrfachbindungen 54 3.4.1 Polare und unpolare Elektronenpaarbindungen 57 3.4.2 Die räumliche Anordnung von Molekülen 58 3.4.3 Anionenkomplexe 59 3.5 Komplexbindung 61 3.6 Bindungskräfte zwischen Molekülen 64 3.6.1 Ion-Dipol 64 3.6.2 Dipol-Dipol 64 3.6.3 Sonderfall Wasserstoffbrückenbindung 64 3.6.4 Induzierte Dipole und Van-der-Waals-Kräfte 65 3.6.5 Hydrophobe Bindungen 66 4 Kinetik und Thermodynamik 71 4.1 Chemische Kinetik 71 4.1.1 Die Reaktionsgeschwindigkeit 71 4.1.2 Die Stoßtheorie 73 4.1.3 Das chemische Gleichgewicht 74 4.1.4 Das Massenwirkungsgesetz 76 4.1.5 Das Prinzip des kleinsten Zwangs 78 4.1.6 Folgereaktionen 79 4.1.7 Die Reaktionsordnung 80 4.1.8 Molekularität einer Reaktion 81 4.2 Thermodynamik 82 4.2.1 Systeme 82 4.2.2 Energieformen 83 4.2.3 Energieinhalt 84 4.2.4 Energiedifferenzen 86 4.2.5 Die Enthalpie 87 4.2.6 Enthalpieberechnungen 89 4.2.7 Die innere Energie U 91 4.2.8 Die Entropie 92 4.2.9 Die Gibbs-Energie 94 4.3 Verbindungen zwischen Kinetik und Thermodynamik 96 4.3.1 Starten einer Reaktion 96 4.3.2 Katalysatoren 98 4.3.3 Die Gibbs-Energie und das chemische Gleichgewicht 98 5 Zustandsformen der Materie 105 5.1 Die Aggregatzustände 105 5.2 Phasenübergänge 107 5.3 Lösungen 108 5.3.1 Echte und kolloidale Lösungen 108 5.3.2 Löslichkeit 108 5.3.3 Allgemeine Regeln zur Löslichkeit 109 5.3.4 Das Löslichkeitsprodukt 110 5.3.5 Elektrolyte 111 5.3.6 Kolligative Eigenschaften 112 5.3.7 Die Oberflächenspannung 114 6 Säuren und Basen 117 6.1 Die Theorien von Arrhenius und Brönsted 117 6.2 Die Stärke von Säuren und Basen 119 6.2.1 Starke Säuren 120 6.2.2 Schwache Säuren 121 6.2.3 Die Reaktion des Anions einer schwachen Säure 121 6.2.4 Die Wertigkeit von Säuren und Basen 122 6.2.5 Der pkS-Wert 123 6.2.6 Starke und schwache Elektrolyte 124 6.2.7 Starke und schwache Basen 125 6.2.8 Die Säuredefinition nach Lewis 125 6.2.9 Ampholyte 126 6.3 Die Neutralisationsreaktion 127 6.4 Der pH-Wert 127 6.4.1 Die Dissoziation des Wassers 128 6.4.2 Die mathematische Herleitung 128 6.4.3 Reaktionen von Salzen in Wasser 130 6.4.4 pH-Wert-Berechnungen 132 6.5 Puffer 134 6.5.1 Bestandteile von Puffern 135 6.5.2 pH-Wert-Berechnungen und Pufferlösungen 135 7 Redoxreaktionen 141 7.1 Die Reaktion von Metallen mit Sauerstoff 141 7.2 Verbrennung von Kohlenstoffverbindungen 142 7.3 Die Elektronenverteilung in Verbindungen 144 7.4 Oxidationszahlen 145 7.5 Häufig vorkommende Typen von Redoxreaktionen 146 7.5.1 Verbrennung 146 7.5.2 Rosten 147 7.5.3 Änderung der Sauerstoffanzahl im Molekül 147 7.5.4 Reaktionen von Metallen untereinander 148 7.5.5 Andere Redoxreaktionen ohne Beteiligung von Sauerstoff 148 7.6 Elementare Vorgänge bei Redoxreaktionen 149 7.7 Oxidations- und Reduktionsmittel 149 7.8 Das Aufstellen von Redoxgleichungen 150 7.8.1 Teilgleichungen 150 7.8.2 Basisches oder saures Milieu? 151 7.8.3 Die Bilanz 151 7.9 Disproportionierung und Komproportionierung 153 7.10 Die Spannungsreihe der Metalle 153 7.11 Elektrochemie 158 7.11.1 Elektrolyse 158 7.11.2 Galvanische Elemente 159 8 Angewandte anorganische Chemie 163 8.1 Anorganische Analytik 163 8.1.1 Identitätsprüfungen 163 8.1.2 Gehaltsbestimmungen 164 8.2 Großtechnische Prozesse 164 8.2.1 Roheisengewinnung und Stahlproduktion 164 8.2.2 Schwefelsäureherstellung 165 8.2.3 Salpetersäureherstellung 165 8.2.4 Salzsäureherstellung 166 8.2.5 Die Chlor-Alkali-Elektrolyse 166 8.2.6 Ammoniaksynthese 166 8.2.7 Sodaherstellung 166 9 Sonderstellung des Kohlenstoffs 167 9.1 Die Stellung des Kohlenstoffs im PSE 167 9.2 Die Bildung von Hybridorbitalen 168 9.3 Kohlenwasserstoffe 171 9.4 Die Vielfalt organischer Verbindungen: funktionelle Gruppen 171 9.5 Nomenklatur organischer Verbindungen 174 10 Kohlenwasserstoffe 179 10.1 Alkane 179 10.2 Verzweigte Alkane 179 10.2.1 Isomerie 182 10.3 Alkene 182 10.3.1 Polyene 183 10.4 Alkine 184 10.5 Aliphaten 184 10.6 Cyclische Kohlenwasserstoffe 185 10.7 Physikalische Eigenschaften der Kohlenwasserstoffe 186 10.8 Chemische Eigenschaften der Kohlenwasserstoffe 186 10.8.1 Alkane 187 10.8.2 Alkene 187 10.9 Aromatische Verbindungen 188 10.10 Erdöl und Kohle 190 10.11 Reaktionen der Aromaten 192 10.12 Halogenierte Kohlenwasserstoffe 193 11 Alkohole 197 11.1 Einwertige Alkohole 197 11.2 Mehrwertige Alkohole 199 11.3 Primäre, sekundäre und tertiäre Hydroxylgruppen 200 11.4 Reaktionen von Alkoholen 201 11.4.1 Etherbildung 201 11.4.2 Eigenschaften von Ethern 203 11.4.3 Organische Ester (niemals Esther!) 203 11.4.4 Nomenklatur der Ester 204 11.4.5 Anorganische Ester 204 11.4.6 Die Oxidation von Alkoholen 204 11.5 Phenole 206 11.5.1 Die saure Reaktion 207 11.5.2 Die Oxidation von Phenolen 207 11.5.3 Ether und Ester mit Phenolen 208 12 Aldehyde und Ketone 211 12.1 Die Carbonylgruppe 211 12.2 Nomenklatur der Aldehyde 212 12.3 Nomenklatur der Ketone 212 12.4 Reaktionen der Carbonylgruppe 213 12.4.1 Anlagerung vonWasser 215 12.4.2 Halbe und volle Acetale 215 12.4.3 Polymerisationen 216 12.4.4 Keto-Enol-Tautomerie 216 12.4.5 Die Aldolkondensation als C-Ketten-Verlängerung 217 12.4.6 Addition von Aminen 218 12.4.7 Reduzierende Eigenschaften/Oxidation 218 13 Amine 221 13.1 Die Aminogruppe 221 13.2 Primäre, sekundäre und tertiäre Amine 222 13.3 Die Basizität der Amine 223 13.4 Quartäre Amine 224 13.5 Aromatische Amine 225 13.6 Reaktionen mit salpetriger Säure/Nitrit 225 13.7 Weitere stickstoffhaltige Verbindungen 225 13.7.1 Ethylendiamin 225 13.7.2 Nitroverbindungen 225 14 Carbonsäuren 229 14.1 Die Carboxylgruppe 229 14.2 Die homologe Reihe der Carbonsäuren 231 14.3 Physikalische Eigenschaften 232 14.4 Die Säurestärke 232 14.5 Substituierte Carbonsäuren 233 14.5.1 Hydroxycarbonsäuren 234 14.5.2 Mehrwertige Carbonsäuren 235 14.5.3 Halogenierte Carbonsäuren 235 14.5.4 Ungesättigte Carbonsäuren 236 14.5.5 Aminocarbonsäuren 236 14.5.6 Aromatische Carbonsäuren 237 14.6 Derivate der Carboxylgruppe 237 14.6.1 Säurehalogenide 238 14.6.2 Säureanhydride 238 14.6.3 Säureamide 239 14.7 Typische Reaktionen von Carbonsäuren 240 14.7.1 Die Reaktion mit Wasser 240 14.7.2 Esterbildung und Verseifung 240 14.7.3 Inter- und intramolekulare Verbindungen 241 14.7.4 Schwefelhaltige Verbindungen 242 15 Reaktionstypen in der organischen Chemie 245 15.1 Grundsätzliches 245 15.1.1 Induktivität 245 15.1.2 Mesomerie 246 15.1.3 Elektrophile und nucleophile Teilchen 246 15.1.4 Radikale 247 15.1.5 Übergangszustände und Zwischenstufen 247 15.1.6 Reaktionstypen 248 15.2 Additionen 249 15.2.1 Elektrophile Addition 249 15.2.2 Verwandte Reaktionen 250 15.2.3 Nucleophile Addition 250 15.3 Substitutionen 251 15.3.1 Elektrophile Substitution 252 15.3.2 Die elektrophile Zweitsubstitution 253 15.3.3 Radikalische Substitution 254 15.4 Eliminierung 254 15.5 Umlagerung 255 15.6 Redoxreaktionen 255 16 Isomerie 261 16.1 Konformationsisomerie 261 16.2 Strukturisomerie 262 16.2.1 Ketten- oder Skelettisomerie 262 16.2.2 Stellungsisomerie 263 16.2.3 Tautomerie 263 16.2.4 Funktionsisomerie 263 16.2.5 Bindungs- oder Valenzisomere 264 16.2.6 Isomerie bei Cycloalkanen 264 16.3 Stereoisomerie 265 16.3.1 cis-trans- und E-Z-Isomerie 265 16.3.2 Spiegelbildisomerie 266 16.4 Optische Aktivität 271 17 Kunststoffe 275 17.1 Einteilung nach Materialeigenschaften 275 17.2 Halbsynthetische Kunststoffe 275 17.3 Vollsynthetische Kunststoffe 276 17.3.1 Polymerisation 276 17.3.2 Polykondensation 276 17.3.3 Weitere Kunststoffe 277 17.4 Silicone 277 18 Naturstoffe 279 18.1 Fette, Öle, Seifen, Wachse 279 18.1.1 Fette und Öle 279 18.1.2 Seifen 282 18.1.3 Wachse 283 18.2 Aminosäuren und Eiweiße 283 18.2.1 Aminosäuren 283 18.2.2 Eiweiße 285 18.3 Kohlenhydrate 287 18.3.1 Aldosen 287 18.4 Nucleinsäuren 295 18.4.1 Die DNA 295 18.4.2 Die RNA 298 19 Richtig gelöst 301 Literatur 355 Stichwortverzeichnis 357

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Book SynopsisBewährtes Konzept auf neuestem Stand: die 7. Auflage dieses Klassikers ist ideal für alle Studentinnen und Studenten, die die Physikalische Chemie quantitativ und mathematisch exakt durchdringen möchten und entsprechend ausgerichtete Vorlesungen hören. Sämtliche Teilgebiete der Physikalischen Chemie werden ausführlich abgedeckt und Bezüge zu Nachbarwissenschaften herausgestellt. Eine Vielzahl von Aufgaben unterschiedlicher Schwierigkeitsgrade unterstützt das Verstehen und erleichtert die Vorbereitung auf Klausuren und mündliche Prüfungen. Damit ist das umfassende Lehrbuch ein zuverlässiger Begleiter für Studierende der Chemie, Physik, Materialwissenschaften und Mineralogie für das gesamte Bachelor- und Master-Studium. * Nachvollziehbare, saubere mathematische Herleitungen von Formeln und Zusammenhängen in allen Teilgebieten der Physikalischen Chemie * Didaktisch hervorragend dank der jahrelangen Erfahrung in Forschung und Lehre von Gerd Wedler und Hans-Joachim Freund * Mit neuen Abschnitten zu oszillierenden Reaktionen und zur nichtlinearen optischen Spektroskopie * Kernaussagen und -inhalte sind am Ende jedes Kapitels kompakt zusammengefasst * Lehr- und Arbeitsbuch erstmals in einem Buch kombiniert * Noch besser für Selbststudium und Prüfungsvorbereitung mit mehr als 350 Aufgaben mit ausführlichen Lösungswegen Zusatzmaterial für Dozenten verfügbar unter www.wiley-vch.de/textbooks Gerd Wedler war bis 1995 Inhaber des Lehrstuhls für Physikalische Chemie der Universität Erlangen-Nürnberg. Sein Forschungsgebiet umfasste die Untersuchung des Adsorptions- und Reaktionsverhaltens kleiner Moleküle an Modellkatalysatoren. Für seine Arbeiten auf diesem Gebiet wurde ihm 1996 die Bunsen-Gedenkmünze der Deutschen Bunsengesellschaft für Physikalische Chemie verliehen. Sein Lehrbuch der Physikalischen Chemie gilt als Standardwerk des Faches. Hans-Joachim Freund war Professor an den Universitäten Erlangen und Bochum und ist seit 1996 Direktor am renommierten Fritz-Haber-Institut in Berlin. Zu seinen Forschungsinteressen gehören die Physik und Chemie fester Oberflächen, die Struktur und Dynamik oxidischer Oberflächen und Nanostrukturen sowie Modellsysteme für die heterogene Katalyse. Seine Forschung wurde mehrfach ausgezeichnet, u.a. mit dem Leibniz-Preis der Deutschen Forschungsgemeinschaft, dem Somorjai Award der American Chemical Society und dem Karl-Ziegler-Preis der Gesellschaft Deutscher Chemiker. Seine Vorträge und Vorlesungen sind für ihre Verständlichkeit besonders auch bei komplexen Sachverhalten bekannt.Table of ContentsVorwort „Lehr- und Arbeitsbuch Physikalische Chemie“Wedler/Freund XV Vorwort zur ersten Auflage XVII 1 Einführung in die physikalisch-chemischen Betrachtungsweisen, Grundbegriffe und Arbeitstechniken 1 1.1 Einführung in die chemische Thermodynamik 1 1.2 Einführung in die kinetische Gastheorie 46 1.3 Einführung in die statistische Thermodynamik 52 1.4 Einführung in die Quantentheorie 62 1.5 Einführung in die chemische Kinetik 97 1.6 Einführung in die Elektrochemie 109 1.7 Beugungserscheinungen und reziprokes Gitter 134 2 Chemische Thermodynamik 145 2.1 Das reale Verhalten der Materie 145 2.2 Mischphasen 158 2.3 Die Grundgleichungen der Thermodynamik 167 2.4 Der Dritte Hauptsatz der Thermodynamik 179 2.5 Phasengleichgewichte 182 2.6 Das chemische Gleichgewicht 223 2.6.1 Allgemeine Betrachtungen 223 2.7 Grenzflächengleichgewichte 245 2.8 Elektrochemische Thermodynamik 266 3 AufbauderMaterie 293 3.1 Quantenmechanische Behandlung einfacher Systeme 293 3.2 Wechselwirkung zwischen Strahlung und Atomen – Atomaufbau und Periodensystem 322 3.3 Materie im elektrischen und im magnetischen Feld 336 3.4 Wechselwirkung zwischen Strahlung und Molekülen 349 3.5 Die chemische Bindung 395 3.6 Molekülsymmetrie und Struktur 423 4 Die statistische Theorie der Materie 451 4.1 Die klassische Statistik und die Quantenstatistiken 451 4.2 Statistische Thermodynamik 463 4.3 Die kinetische Gastheorie 491 5 Transporterscheinungen 501 5.1 Die mittlere freieWeglänge der Gasmoleküle 501 5.2 Die Stoßzahlen der Gasmoleküle 505 5.3 Transporterscheinungen in Gasen 506 5.4 Laminare Strömung in engen Röhren 513 5.5 Zusammenfassungen zu den Abschnitten 5.1 bis 5.4 514 5.6 Die elektrische Leitfähigkeit in Festkörpern 515 5.7 Die elektrokinetischen Erscheinungen 522 6 Kinetik 527 6.1 Die experimentellen Methoden und die Auswertung kinetischer Messungen 528 6.2 Formale Kinetik komplizierterer Reaktionen 536 6.3 Reaktionsmechanismen 540 6.4 Die Theorie der Kinetik 551 6.5 Die Kinetik von Reaktionen in Lösung 564 6.6 Die Kinetik heterogener Reaktionen 571 6.7 Die Katalyse 574 6.8 Die Kinetik von Elektrodenprozessen 593 7 Mathematischer Anhang 603 Lösungen zu Kapitel 1 Einführung in die physikalisch-chemischen Betrachtungsweisen, Grundbegriffe und Arbeitstechniken 629 1.1 Einführung in die chemische Thermodynamik 629 1.2 Einführung in die kinetische Gastheorie 658 1.3 Einführung in die statistische Thermodynamik 662 1.4 Einführung in die Quantentheorie 678 1.5 Einführung in die chemische Kinetik 694 1.6 Einführung in die Elektrochemie 706 1.7 Beugungserscheinungen und reziprokes Gitter 715 Lösungen zu Kapitel 2 Chemische Thermodynamik 717 2.1 Das reale Verhalten der Materie 717 2.2 Mischphasen 723 2.3 Die Grundgleichungen der Thermodynamik 727 2.4 Der Dritte Hauptsatz der Thermodynamik 734 2.5 Phasengleichgewichte 736 2.6 Das chemische Gleichgewicht 748 2.7 Grenzflächengleichgewichte 765 2.8 Elektrochemische Thermodynamik 769 Lösungen zu Kapitel 3 Aufbau derMaterie 779 3.1 Quantenmechanische Behandlung einfacher Systeme 779 3.2 Die Spektren 789 3.3 Materie im elektrischen und im magnetischen Feld 793 3.4 Wechselwirkung zwischen Strahlung und Molekülen 797 3.5 Die chemische Bindung 834 3.6 Molekülsymmetrie und Struktur 842 Lösungen zu Kapitel 4 Die statistische Theorie der Materie 853 4.1 Die klassische Statistik und die Quantenstatistiken 853 4.2 Statistische Thermodynamik 857 4.3 Die kinetische Gastheorie 886 Lösungen zu Kapitel 5 Transporterscheinigungen 891 5.1 Materie (Abschnitte 5.1 bis 5.4) 891 5.2 Ladung (Abschnitte 5.5 bis 5.6) 896 Lösungen zu Kapitel 6 Kinetik 899 6.1 Die experimentellen Methoden und die Auswertung kinetischer Messungen 899 6.2 Formale Kinetik komplizierterer Reaktionen und Reaktionsmechanismen (Abschnitte 6.2 und 6.3) 902 6.3 Die Theorie der Kinetik (Abschnitt 6.4) 906 6.4 Die Kinetik von Reaktionen in Lösung (Abschnitt 6.5) 908 6.5 Die Kinetik heterogener Reaktionen (Abschnitt 6.6) 913 6.6 Die Katalyse (Abschnitt 6.7) 915 6.7 Die Kinetik von Elektrodenprozessen (Abschnitt 6.8) 919 Einige nützliche Informationen 923 Sachverzeichnis 927

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Book SynopsisChemie ist überall, man muss nur danach suchen! Mit erstaunlich einfachen Experimenten lassen sich viele faszinierende Beobachtungen über die chemische Zusammensetzung unserer Welt machen. Die Untersuchungsobjekte liegen buchstäblich auf der Straße. Von der Münze in der Hosentasche bis zur Blume am Wegesrand, vom Mineralwasser im Glas bis zum Duschgel im Badezimmer, von der Büroklammer in der Schublade bis zur eigenen Schuhsohle - alles kann und darf auf seine chemischen Bestandteile hin untersucht werden. Die beschriebenen Musterexperimente lassen dabei viel Raum für eigene Versuche und Entdeckungen. Ganz nebenbei erfährt der Leser auch noch allerlei Wissenswertes über die Herkunft und Herstellung zahlreicher Waren und Produkte, mit denen wir tagtäglich zu tun haben. Für die beschriebenen mehr als 150 Versuche und Versuchsreihen ist nur eine minimale Startausrüstung erforderlich, die in jedem mittelgroßen Chemiekasten enthalten ist. Die weiteren Reagenzien und Indikatoren werden nach den im Buch enthaltenen Vorschriften selbst hergestellt. Ein echtes Mitmach-Buch und eine Fundgrube für alle, die gerne experimentieren.Trade Review"Empfohlen für interessierte Laien, Biologie- und Chemielehrer." Beate Hörnig ,EKZ "Schwedt gelingt eine umfassende Zusammenstellung von Experimenten, die zeigen wieviel Chemie in unserem Alltag steckt, ohne dass wir uns dessen bewusst sind." spektrum.de "Ein echtes Mitmach-Buch und eine Fundgrube für alle, die gerne experimentieren." METALL ?Erklärtes ? und erreichtes ? Ziel des Buches ist es, nicht nur Experimente nach Anleitung durchzuführen, sondern zu eigenen Erkenntnissen zu gelangen.? Radio UNiCC, 07.10.2020Table of ContentsVorwort vii 1 Das Konzept: Versuchsreihen zur Chemie im Alltag – als Hobby und für den Beruf 1 2 Aus der Geschichte – Vomchemischen Probierkabinett zum Experimentierkasten 3 3 Für Hobbychemiker – Beispiele aus der qualitativen Analyse 9 3.1 Säuren oder Basen 9 3.2 Klassische Reagenzien aus heutiger Sicht 21 3.3 Von der Reinheit der Reagenzien 41 3.4 Eine chemische Entdeckungsreise mit nur vier Reagenzien 52 4 Für Gesundheitsbewusste – Heilwässer, Salze und pflanzliche Drogen (Phytopharmaka) aus Drogerie und Apotheke 61 4.1 Heilwässer 61 4.2 Salze/Badesalze 68 4.3 Phytopharmaka 80 4.4 Gesundheitstees 95 5 Für Mineraliensammler – Nachweis chemischer Elemente in ausgewählten Mineralen 101 5.1 Minerale der Alkali- und Erdalkalimetalle 105 5.2 Apatit und Fluorit 114 5.3 Eisenminerale 116 5.4 Cobalt- und Nickelminerale 124 5.5 Kupferminerale 128 5.6 Bleiminerale 130 5.7 Schwefel als Mineral 133 5.8 Vulkangesteine 137 6 Für Ökonomen –Alltagsprodukte mit Geschichte 145 6.1 Chemie der Alltagsmetalle 146 6.2 Lederchemie 170 6.3 Seifenchemie – von der Schmier- und Kernseife bis zur Flüssigseife 185 6.4 Papierchemie 194 6.5 Zur Chemie der Kohle 207 7 Für Genießer – Obst und Gemüse, Bier und Wein 225 7.1 Weinchemie für Genieser – Von der Traube zum edlen Tropfen 225 7.2 Zur Biochemie des Bieres 240 7.3 Obst und Gemuse – für eine gesunde Ernährung 250 8 Für Entdecker –Experimente auf botanischen Exkursionen 301 8.1 Übersicht zu den Farbstoffen im Pflanzenreich 306 8.2 Die Ausstattung für Experimente beim Botanisieren 306 Anhang Liste der Experimente 313 Literaturverzeichnis 319 Stichwortverzeichnis 325

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Book SynopsisDas international bewährte Lehrbuch für Nebenfachstudierende jetzt erstmals in deutscher Sprache - übersichtlich, leicht verständlich, mit vielen Beispielen, Exkursen, Aufgaben und begleitendem Arbeitsbuch. Wie sind Moleküle aufgebaut? Wie bestimmt man die Struktur einer organischen Verbindung? Was sind Säuren und Basen? Welche Bedeutung hat Chiralität in der Biologie und Chemie? Welche Kunststoffe werden in großen Mengen wiederverwertet? Was ist der genetische Code? Dieses neue Lehrbuch gibt Antworten auf diese und alle anderen wesentlichen Fragen der Organischen Chemie. Die wichtigsten Verbindungsklassen, ihre Eigenschaften und Reaktionen werden übersichtlich und anschaulich dargestellt. Zahlreiche Praxisbeispiele, eine umfassende Aufgabensammlung und kompakte Zusammenfassungen am Ende eines jeden Kapitels erleichtern das Lernen und Vertiefen des Stoffes. Mit seinem bewährten Konzept und erstmals in deutscher Sprache ist der "Brown/Poon" eine unverzichtbare Lektüre für Dozenten und Studierende an Universitäten und Fachhochschulen in den Disziplinen Chemie, Biochemie, Biologie, Pharmazie, Medizin, Chemieingenieurwesen und Verfahrenstechnik. Zusätzlich zum Lehrbuch ist ein kompaktes Arbeitsbuch erhältlich, das ausführliche Lösungswege zu den Aufgaben im Lehrbuch enthält. Auch als preislich attraktives Set als Deluxe Version erhältlich.Table of Contents1 Die kovalente Bindung und die Struktur von Molekülen 1 2 Säuren und Basen 17 3 Alkane und Cycloalkane 31 4 Alkene und Alkine 47 5 Reaktionen von Alkenen und Alkinen 57 6 Chiralität: Die Händigkeit von Molekülen 75 7 Halogenalkane 89 8 Alkohole, Ether und Thiole 103 9 Benzol und seine Derivate 119 10 Amine 139 11 Spektroskopie 153 12 Aldehyde und Ketone 167 13 Carbonsäuren 185 14 Funktionelle Derivate der Carbonsäuren 197 15 Enolat-Anionen 213 16 Organische Polymerchemie 229 17 Kohlenhydrate 235 18 Aminosäuren, Peptide und Proteine 249 19 Lipide 259 20 Nukleinsäuren 267 21 Die organische Chemie der Stoffwechselprozesse 279

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Book SynopsisDas international bewährte Lehrbuch für Nebenfachstudierende jetzt erstmals in deutscher Sprache - übersichtlich, leicht verständlich, mit vielen Beispielen, Exkursen, Aufgaben und begleitendem Arbeitsbuch. Wie sind Moleküle aufgebaut? Wie bestimmt man die Struktur einer organischen Verbindung? Was sind Säuren und Basen? Welche Bedeutung hat Chiralität in der Biologie und Chemie? Welche Kunststoffe werden in großen Mengen wiederverwertet? Was ist der genetische Code? Dieses neue Lehrbuch gibt Antworten auf diese und alle anderen wesentlichen Fragen der Organischen Chemie. Die wichtigsten Verbindungsklassen, ihre Eigenschaften und Reaktionen werden übersichtlich und anschaulich dargestellt. Zahlreiche Praxisbeispiele, eine umfassende Aufgabensammlung und kompakte Zusammenfassungen am Ende eines jeden Kapitels erleichtern das Lernen und Vertiefen des Stoffes. Mit seinem bewährten Konzept und erstmals in deutscher Sprache ist der "Brown/Poon" eine unverzichtbare Lektüre für Dozenten und Studierende an Universitäten und Fachhochschulen in den Disziplinen Chemie, Biochemie, Biologie, Pharmazie, Medizin, Chemieingenieurwesen und Verfahrenstechnik. Zusätzlich zum Lehrbuch ist ein kompaktes Arbeitsbuch erhältlich, das ausführliche Lösungswege zu den Aufgaben im Lehrbuch enthält. Auch als preislich attraktives Set als Deluxe Version erhältlich.Table of Contents1. DIE KOVALENTE BINDUNG UND DIE STRUKTUR VON MOLEKÜLEN 1.1 Wie lässt sich die elektronische Struktur von Atomen beschreiben? 1.2 Was ist das Lewis-Bindungskonzept? 1.3 Wie lassen sich Bindungswinkel und Molekülstrukturen vorhersagen? 1.4 Wie lässt sich vorhersagen, ob eine Verbindung polar oder unpolar ist? 1.5 Was ist Mesomerie? 1.6 Was ist das Orbitalmodell zur Ausbildung kovalenter Bindungen? 1.7 Was sind funktionelle Gruppen? 2. SÄUREN UND BASEN 2.1 Was sind Arrhenius-Säuren und -Basen? 2.2 Was sind Brønsted-Lowry-Säuren und -Basen? 2.3 Wie bestimmt man die Stärke von Säuren und Basen? 2.4 Wie bestimmt man die Gleichgewichtslage in einer Säure-Base-Reaktion? 2.5 In welchem Zusammenhang stehen Säurestärke und Molekülstruktur? 2.6 Was sind Lewis-Säuren und -Basen? 3. ALKANE UND CYCLOALKANE 3.1 Was sind Alkane? 3.2 Was sind Konstitutionsisomere? 3.3 Wie benennt man Alkane? 3.4 Was sind Cycloalkane? 3.5 Wie wendet man das IUPAC-Nomenklatursystem auf Verbindungen mit funktionellen Gruppen an? 3.6 Was sind Konformationen in Alkanen und Cycloalkanen? 3.7 Was sind cis/trans Isomere in Cycloalkanen? 3.8 Welche physikalischen Eigenschaften haben Alkane und Cycloalkane? 3.9 Was sind die charakteristischen Reaktionen von Alkanen? 3.10 Woher bekommt man Alkane? 4. ALKENE UND ALKINE 4.1 Welche Struktur haben Alkene und Alkine? 4.2 Wie benennt man Alkene und Alkine? 4.3 Welche physikalischen Eigenschaften haben Alkene und Alkine? 4.4 Warum sind 1-Alkine (terminale Alkine) schwache Säuren? 5. Reaktionen von Alkenen und Alkinen 5.1 Was sind die charakteristischen Reaktionen von Alkenen? 5.2 Was ist ein Reaktionsmechanismus? 5.3 Welche Mechanismen gibt es für die elektrophile Addition an Alkene? 5.4 Was sind Carbokation-Umlagerungen? 5.5 Wie verläuft die Hydroborierung/Oxidation von Alkenen? 5.6 Wie kann man ein Alken zu einem Alkan reduzieren? 5.7 Wie kann man ein Acetylid-Anion nutzen, um eine neue Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindung zu erzeugen? 5.8 Wie kann man Alkine zu Alkenen und Alkanen reduzieren? 6. Chiralität: Die Händigkeit von Molekülen 6.1 Was sind Stereoisomere? 6.2 Was sind Enantiomere? 6.3 Wie bestimmt man die Konfiguration eines Stereozentrums? 6.4 Was besagt die 2n-Regel? 6.5 Wie beschreibt man die Chiralität von cyclischen Verbindungen mit zwei Stereozentren? 6.6 Wie beschreibt man die Chiralität von Verbindungen mit drei oder mehr Stereozentren? 6.7 Welche Eigenschaften haben Stereoisomere? 6.8 Wie kann man Chiralität im Labor nachweisen? 6.9 Welche Bedeutung hat Chiralität in der biologischen Welt? 6.10 Wie kann man Enantiomere trennen? 7. HALOGENALKANE 7.1 Wie werden Halogenalkane benannt? 7.2 Was sind die charakteristischen Reaktionen der Halogenalkane? 7.3 Welche Produkte entstehen in einer nukleophilen aliphatischen Substitution? 7.4 Was sind die SN2- und SN1-Mechanismen von nukleophilen Substitutionen? 7.5 Was entscheidet, ob ein SN1- oder ein SN2-Mechanismus abläuft? 7.6 Wie kann man auf der Basis von experimentellen Befunden feststellen, ob eine SN1- oder eine SN2-Reaktion abläuft? 7.7 Welche Produkte entstehen bei einer ß-Eliminierung? 7.8 Was sind die E1- und E2-Mechanismen von ß-Eliminierungen? 7.9 Wann konkurrieren nukleophile Substitutionen und ß-Eliminierungen? 8. ALKOHOLE, ETHER UND THIOLE 8.1 Was sind Alkohole? 8.2 Was sind die charakteristischen Reaktionen der Alkohole? 8.3 Was sind Ether? 8.4 Was sind Epoxide? 8.5 Was sind Thiole? 8.6 Was sind die charakteristischen Reaktionen der Thiole? 9. BENZOL UND SEINE DERIVATE 9.1 Welche Struktur hat Benzol? 9.2 Was ist Aromatizität? 9.3 Wie benennt man Benzolderivate und welche physikalischen Eigenschaften haben sie? 9.4 Was ist eine benzylische Position und welchen Anteil hat sie an der Reaktivität von Aromaten? 9.5 Was ist die elektrophile aromatische Substitution? 9.6 Wie läuft eine elektrophile aromatische Substitution mechanistisch ab? 9.7 Welchen Einfluss haben Substituenten am Benzol auf die elektrophile aromatische Substitution? 9.8 Was sind Phenole? 10. AMINE 10.1 Was sind Amine? 10.2 Wie benennt man Amine? 10.3 Welche charakteristischen physikalischen Eigenschaften haben Amine? 10.4 Welche Säure-Base-Eigenschaften haben Amine? 10.5 Wie reagieren Amine mit Säuren? 10.6 Wie synthetisiert man Arylamine? 10.7 Wie können Amine als Nukleophile reagieren? 11. SPEKTROSKOPIE 11.1 Was ist elektromagnetische Strahlung? 11.2 Was ist Molekülspektroskopie? 11.3 Was ist Infrarotspektroskopie 11.4 Wie wertet man Infrarotspektren aus? 11.5 Was ist Kernspinresonanz? 11.6 Was ist Abschirmung? 11.7 Was ist ein 1H-NMR-Spektrum? 11.8 Wie viele Signale beobachtet man im 1H-NMR-Spektrum einer Verbindung? 11.9 Welche Informationen liefert uns die Signalintegration? 11.10 Was ist die chemische Verschiebung? 11.11 Wie kommt es zur Signalaufspaltung? 11.12 Was ist die 13C-NMR-Spektroskopie und wie unterscheidet sie sich von der 1H-NMR-Spektroskopie? 11.13 Wie bestimmt man die Struktur einer Verbindung mit Hilfe der NMR-Spektroskopie? 12. ALDEHYDE UND KETONE 12.1 Was sind Aldehyde und Ketone? 12.2 Wie werden Aldehyde und Ketone benannt? 12.3 Welche physikalischen Eigenschaften haben Aldehyde und Ketone? 12.4 Was ist das grundlegende Reaktionsmuster der Aldehyde und Ketone? 12.5 Was sind Grignard-Reagenzien und wie reagieren sie mit Aldehyden und Ketonen? 12.6 Was sind Halbacetale und Acetale? 12.7 Wie reagieren Aldehyde und Ketone mit Ammoniak und Aminen? 12.8 Was ist die Keto-Enol-Tautomerie? 12.9 Wie lassen sich Aldehyde und Ketone oxidieren? 12.10 Wie lassen sich Aldehyde und Ketone reduzieren? 13. CARBONSÄUREN 13.1 Was sind Carbonsäuren? 13.2 Wie werden Carbonsäuren benannt? 13.3 Welche physikalischen Eigenschaften haben Carbonsäuren? 13.4 Welche Säure-Base-Eigenschaften haben Carbonsäuren? 13.5 Wie kann man Carboxygruppen reduzieren? 13.6 Was ist eine Fischer-Veresterung? 13.7 Was sind Säurechloride? 13.8 Was ist eine Decarboxylierung? 14. FUNKTIONELLE DERIVATE DER CARBONSÄUREN 14.1 Welche Carbonsäurederivate gibt es und wie werden sie benannt? 14.2 Was sind die charakteristischen Reaktionen der Carbonsäurederivate? 14.3 Was ist eine Hydrolyse? 14.4 Wie reagieren Carbonsäurederivate mit Alkoholen? 14.5 Wie reagieren Carbonsäurederivate mit Ammoniak und Aminen? 14.6 Wie kann man funktionelle Derivate von Carbonsäuren ineinander umwandeln? 14.7 Wie reagieren Ester mit Grignard-Reagenzien? 14.8 Wie kann man Carbonsäurederivate reduzieren? 15. ENOLAT-ANIONEN 15.1 Was sind Enolat-Anionen und wie werden sie gebildet? 15.2 Was ist eine Aldolreaktion? 15.3 Was sind Claisen- und Dieckmann-Kondensationen? 15.4 Welche Rolle spielen Aldolreaktionen und Claisen-Kondensationen in biologischen Prozessen? 15.5 Was ist eine Michael-Reaktion? 16. ORGANISCHE POLYMERCHEMIE 16.1 Wie sind Polymere aufgebaut? 16.2 Wie werden Polymere benannt und wie kann man ihre Struktur darstellen? 16.3 Welche Morphologie können Polymere haben und wie unterscheiden sich kristalline und amorphe Materialien? 16.4 Was ist eine Stufenwachstumspolymerisation? 16.5 Was ist eine Kettenpolymerisation? 16.6 Welche Kunststoffe werden derzeit in großen Mengen wiederverwertet? 17. KOHLENHYDRATE 17.1 Was sind Kohlenhydrate? 17.2 Was sind Monosaccharide? 17.3 Wie bilden Monosaccharide cyclische Strukturen? 17.4 Was sind die charakteristischen Reaktionen der Monosaccharide? 17.5 Was sind Disaccharide und Oligosaccharide? 17.6 Was sind Polysaccharide? 18. AMINOSÄUREN UND PROTEINE 18.1 Welche Funktionen haben Proteine? 18.2 Was sind Aminosäuren? 18.3 Welche Säure-Base-Eigenschaften haben Aminosäuren? 18.4 Was sind Peptide und Proteine? 18.5 Was ist die Primärstruktur eines Peptids oder Proteins? 18.6 Welche dreidimensionale Struktur hat ein Peptid oder Protein? 19. LIPIDE 19.1 Was sind Triglyceride? 19.2 Was sind Seifen und Detergenzien? 19.3 Was sind Phospholipide? 19.4 Was sind Steroide? 19.5 Was sind Prostaglandine? 19.6 Was sind fettlösliche Vitamine? 20. NUKLEINSÄUREN 20.1 Was sind Nukleoside und Nukleotide? 20.2 Welche Struktur hat die DNA? 20.3 Was sind Ribonukleinsäuren (RNA)? 20.4 Was ist der genetische Code? 20.5 Wie kann man DNA sequenzieren? 21. DIE ORGANISCHE CHEMIE DER STOFFWECHSELPROZESSE 21.1 Was sind die Schlüsselintermediate in der Glykolyse, in der ß-Oxidation von Fettsäuren und im Zitronensäurecyclus? 21.2 Was ist die Glykolyse? 21.3 Welche Reaktionen laufen in der Glykolyse ab? 21.4 Welche Folgereaktionen kann Pyruvat eingehen? 21.5 Welche Reaktionen laufen in der ß-Oxidation von Fettsäuren ab? 21.6 Welche Reaktionen laufen im Zitronensäurecyclus ab?

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Book SynopsisWas man über Giftstoffe, deren Wirkung und Bewertung wissen muss: Zwei erfahrene Toxikologen erklären allgemeinverständlich, wann ein Stoff zum Schadstoff wird. Der Schwerpunkt liegt dabei auf den allgemeinen Grundlagen einer toxikologischen Untersuchung und Bewertung von Schadstoffen, sowie den daraus abgeleiteten Handlungsempfehlungen. Anhand bekannter Beispiele aus den letzten Jahren, u. a. des Unkrautvernichters Glyphosat oder des Insektizids Fipronil, die beide in Nahrungsmitteln nachgewiesen wurden, wird erläutert, wie konkrete Gesundheitsgefährdungen anhand toxikologischer Daten und Verfahren ermittelt und welche Maßnahmen zum Schutz der Gesundheit daraus abgeleitet werden. Die Anwendung der toxikologischen Verfahren für die Bewertung von Gesundheitsrisiken wird anhand von Beispielen aus dem Alltag anschaulich dargestellt, von Lebensmitteln über Kosmetika bis hin zu Arzneimitteln und Alltagsprodukten. Ein kompakter, aber fundierter Einstieg in ein wichtiges und oft kontrovers diskutiertes Thema - für alle, die Toxine und deren Wirkungen auf Mensch und Umwelt verstehen wollen.Trade ReviewDifferenzierte[r], aber gut verständliche[r] Einstieg [?] in ein oft kontrovers diskutiertes Thema. Pharmazeutische Zeitung (12.05.2022) Insgesamt ist es den Autoren gut gelungen, die Toxikologie auf knapp 300 Seiten einzudampfen. Biospektrum (12.09.2022) Dem gelungenen Ziel der beiden Autoren, durch Allgemeinverständlichkeit kompakter Ausführungen das toxikologische Grundverständnis einer Schadstoff-Bewertung auch einem interessierten Nichtfachmann zu vermitteln, bleibt zu wünschen, dass diese Neuauflage eine hohe Aufmerksamkeit erfährt und in einer breiten Leserschaft an der Universität, in Behörden und der Industrie die verdiente Beachtung finden wird. Prof. Dr. Ines Golly LMU (01.09.2022)Table of ContentsVorwort V Teil A Allgemeiner Teil 1 1 Toxische Wirkungen (gefährliche Stoffeigenschaften) 5 2 Aufnahme, Verteilung, Ausscheidung und mögliche Umformungen im Stoffwechsel 11 3 Dosis und Dosis-Wirkungs-Beziehung 13 4 Konzentrationen in Luft, Wasser oder Nahrungsmitteln 15 5 Äußere und innere Exposition 17 6 Empfindlichkeit der exponierten Personen 19 7 Bestimmung des Risikos 25 8 Bewertung von Gemischen (Kombinationswirkungen) 27 9 Festsetzung von Grenzwerten und Ableitung von Vorsorgemaßnahmen 29 10 Praktische Bedeutung der Grenzwerte 33 11 Die Bedeutung standardisierter Testverfahren 35 12 Voraussetzungen zur Aufrechterhaltung der Körperfunktionen 37 13 Biotransformation von Fremdstoffen 43 Teil B Organe und Organsysteme 53 14 Magen-Darm-Trakt 55 15 Respirationstrakt (obere Atemwege und Lunge) 63 16 Haut 71 17 Leber 79 18 Niere und ableitende Harnwege 87 19 Zentrales und peripheres Nervensystem 95 20 Reproduktionsorgane 103 21 Blut und Knochenmark 107 22 Das Immunsystem 117 23 Herz und Kreislauf 123 24 Endokrines System 133 Teil C Spezieller Teil 139 25 Wo finden sich fundierte Bewertungen und Risikoabschätzungen 141 26 Trotz gefährlicher Stoffeigenschaften geduldete Substanzen 143 27 Kontrovers diskutierte Expositionen 169 28 Akute Intoxikationen bei hoher Exposition 181 29 Langzeitbelastungen bei niedriger Exposition: an einzelnen Beispielen dargestellte Vorgehensweise bei der gesundheitlichen Bewertung 185 30 Sind Alternativen besser? 249 Abkürzungen, die in der Toxikologie verwendet werden (Auswahl) 251 Glossar wichtiger toxikologischer Begriffe 259 Weiterführende Literatur 269 Stichwortverzeichnis 271

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Book SynopsisDer "kleine Alberts" ist die unbestrittene Nummer 1 unter den einführenden Lehrbüchern der Molekular- und Zellbiologie. Aus der Fülle der neuen und neuesten Erkenntnisse werden die unentbehrlichen Grundlagen der molekularen Zellbiologie sowie ihre Anwendungen in Medizin, Gen- und Biotechnologie herausgearbeitet, mit der Genauigkeit, Verlässlichkeit und Aktualität des großen Bruders "Molekularbiologie der Zelle" und illustriert durch 900 durchgehend farbige Abbildungen. 21 ganzseitige Übersichtstafeln zu komplexen Themen wie Stoffwechsel und Regulation, die bestens für die Prüfungsvorbereitung geeignet sind, Zusammenfassungen der wichtigsten Inhalte und Schlüsselbegriffe am Kapitelende, mehr als 400 Verständnisfragen, Übungsaufgaben und deren Lösungen sowie ein illustriertes Glossar mit mehr als 600 Begriffen machen das Lernen leicht. Die 5. Auflage wurde komplett überarbeitet und um aktuelle Themen ergänzt. Sie bietet u. a. eine bessere Einführung in die "schwierigen" Themen chemische Bindung und Membranpotential, ein neues Unterkapitel zur Rolle genetischer Faktoren bei der Entstehung von Krankheiten und berücksichtigt zahlreiche neue Erkenntnisse, u. a. zu Chromatin-Remodellierung, Genome Editing mit dem CRISPR/Cas-System, Optogenetik, Amyloidbildung, genomweite Assoziationsstudien, pluripotente Stammzellen u. v. m. Stimmern zur Vorauflage: "Der kleine Bruder des Alberts-Klassikers Molekularbiologie der Zelle versteht es [...], mit didaktischer Eleganz und herausragenden Illustrationen den Leser mit 20 Kapiteln vom Gen bis zur Entstehung von Krebs zu faszinieren." BIOspektrum 11/2012 "Der 'Alberts' ist völlig zu Recht das beliebteste einführende Lehrbuch der Zellbiologie. [...] Ein ausgefeiltes didaktisches Konzept vereinigt Bewährtes mit völlig Neuem [...]." Science-shop.de (April 2012)Trade ReviewDer kleine Alberts ist DAS Lehrbuch der Zellbiologie. Durch die Bedeutung der molekularen Abläufe für das Verständnis der Biologie ist es eigentlich DAS Lehrbuch für das biologische Grundstudium. Es hat ein hervorragendes didaktisches Konzept und ist trotz der Fülle des Stoffs wirklich lesbar. Prof. Dr. Johannes Herrmann (30.04.2021) Der neue Alberts hat seinen Stammplatz in der Nachschlage-Bibliothek (?.) voll und ganz verdient. Journal für Ernäherungsmedizin (06.08.2021) Standardwerk zum Thema Zellbiologie mit guten Illustrationen und ausführlichen, verständlichen Kommentaren für alle Level. Prof. Dr. Frank Breinig (09.06.2021) Der Text ist bis ins Detail sehr gut strukturiert mit sehr hilfreichen, ästhetisch ansprechenden Abbildungen einschließlich informativer Bildunterschriften, wohldosierten Texthervorhebungen durch Fettdruck oder Informationsboxen. Prof. Hans Brandstetter (22.05.2021)Table of ContentsKapitel 1 Zellen: Die Grundeinheiten des Lebens 1 1.1 Einheit und Vielfalt von Zellen 2 1.2 Zellen unter dem Mikroskop 6 1.3 Die Prokaryotenzelle 15 1.4 Die Eukaryotenzelle 18 1.5 Modellorganismen 30 Kapitel 2 Chemische Bestandteile der Zelle 43 2.1 Chemische Bindungen 44 2.2 Kleine Moleküle in Zellen 56 2.3 Makromoleküle in Zellen 65 Kapitel 3 Energie, Katalyse und Biosynthese 89 3.1 Nutzung der Energie durch die Zellen 90 3.2 Freie Enthalpie und Katalyse 98 3.3 Aktivierte Trägermoleküle und Biosynthese 109 Kapitel 4 Proteine – Struktur und Funktion 129 4.1 Die Gestalt und Struktur von Proteinen 130 4.2 Wie Proteine arbeiten 159 4.3 Wie Proteine kontrolliert werden 170 4.4 Wie Proteine untersucht werden 180 Kapitel 5 DNA und Chromosomen 191 5.1 Die Struktur der DNA 192 5.2 Die Struktur eukaryotischer Chromosomen 196 5.3 Regulation der Chromosomenstruktur 205 Kapitel 6 DNA-Replikation und Reparatur 219 6.1 DNA-Replikation 220 6.2 DNA-Reparatur 235 Kapitel 7 Von der DNA zum Protein: Wie Zellen das Genom lesen 249 7.1 Von der DNA zur RNA 250 7.2 Von der RNA zum Protein 267 7.3 RNA und der Ursprung des Lebens 282 Kapitel 8 Kontrolle der Genexpression 291 8.1 Ein Überblick über die Genexpression 292 8.2 Wie die Transkription reguliert wird 295 8.3 Die Erzeugung spezialisierter Zellarten 303 8.4 Posttranskriptionelle Kontrollen 315 Kapitel 9 Wie sich Gene und Genome entwickeln 325 9.1 Die Entwicklung genetischer Variation 326 9.2 Die Rekonstruktion des Stammbaums des Lebens 337 9.3 Mobile genetische Elemente und Viren 344 9.4 Die Untersuchung des menschlichen Genoms 350 Kapitel 10 Die Analyse der Struktur und Funktion von Genen 363 10.1 Isolierung und Klonierung von DNA-Molekülen 364 10.2 DNA-Klonierung mithilfe der PCR 372 10.3 DNA-Sequenzierung 376 10.4 Erforschung der Genfunktion 384 Kapitel 11 Membranstruktur 401 11.1 Die Lipiddoppelschicht 403 11.2 Membranproteine 411 Kapitel 12 Membrantransport 427 12.1 Grundsätze des Membrantransports 428 12.2 Transporter und ihre Funktionen 434 12.3 Ionenkanäle und das Membranpotenzial 443 12.4 Ionenkanäle und Signalübertragung in Nervenzellen 452 Kapitel 13 Wie Zellen Energie aus Nahrung gewinnen 469 13.1 Der Abbau und die Nutzung von Zuckern und Fetten 470 13.2 Regulation des Stoffwechsels 490 Kapitel 14 Energiegewinnung in Mitochondrien und Chloroplasten 499 14.1 Mitochondrien und oxidative Phosphorylierung 503 14.2 Molekulare Mechanismen des Elektronentransports und der Protonenpumpen 515 14.3 Chloroplasten und Photosynthese 524 14.4 Die Evolution energieerzeugender Systeme 537 Kapitel 15 Intrazelluläre Kompartimente und Proteintransport 547 15.1 Membranumschlossene Organellen 548 15.2 Proteinsortierung 552 15.3 Vesikulärer Transport 565 15.4 Sekretorische Wege 571 15.5 Endocytosewege 578 Kapitel 16 Zelluläre Signalübertragung 589 16.1 Allgemeine Grundlagen der zellulären Signalübertragung 590 16.2 G-Protein-gekoppelte Rezeptoren 602 16.3 Enzymgekoppelte Rezeptoren 614 Kapitel 17 Das Cytoskelett 631 17.1 Intermediärfilamente 632 17.2 Mikrotubuli 638 17.3 Aktinfilamente 653 17.4 Muskelkontraktion 661 Kapitel 18 Der Zellteilungszyklus 673 18.1 Überblick über den Zellzyklus 674 18.2 Das Zellzyklus-Kontrollsystem 677 18.3 G1-Phase 684 18.4 S-Phase 687 18.5 M-Phase 689 18.6 Mitose 694 18.7 Cytokinese 701 18.8 Kontrolle von Zellzahl und Zellgröße 706 Kapitel 19 Sexuelle Vermehrung und Genetik 719 19.1 Die Vorteile der Sexualität 719 19.2 Die Meiose und die Befruchtung 722 19.3 Mendel und die Vererbungsregeln 734 19.4 Genetik als experimentelles Werkzeug 745 19.5 Erkundung der Humangenetik 750 Kapitel 20 Zellgemeinschaften: Gewebe, Stammzellen und Krebs 765 20.1 Extrazelluläre Matrix und Bindegewebe 766 20.2 Epithelschichten und Zell-Zell-Verbindungen 777 20.3 Stammzellen und Erneuerung von Geweben 785 20.4 Krebs 796 Antworten 815 Glossar 885 Stichwortverzeichnis 911

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Book SynopsisNanowire Energy Storage Devices Comprehensive resource providing in-depth knowledge about nanowire-based energy storage technologies Nanowire Energy Storage Devices focuses on the energy storage applications of nanowires, covering the synthesis and principles of nanowire electrode materials and their characterization, and performance control. Major parts of the book are devoted to the applications of nanowire-based ion batteries, high energy batteries, supercapacitors, micro-nano energy storage devices, and flexible energy storage devices. The book also addresses global energy challenges by explaining how nanowires allow for the design and fabrication of devices that provide sustainable energy generation. With contributions from the founders of the field of nanowire technology, Nanowire Energy Storage Devices covers topics such as: Physical and chemical properties, thermodynamics, and kinetics of nanowires, and basic performance parameters of nanowire-based electrochemical energy storage devices Conventional, porous, hierarchical, heterogeneous, and hollow nanomaterials, and in-situ electron microscopic and spectroscopy characterization Electrochemistry, advantages, and issues of lithium-ion batteries, unique characteristic of nanowires for lithium-ion batteries, and nanowires as anodes in lithium-ion batteries Nanowires for other energy storage devices, including metal-air, polyvalent ion, alkaline, and sodium/lithium-sulfur batteries Elucidating the design, synthesis, and energy storage applications, Nanowire Energy Storage Devices is an essential resource for materials scientists, electrochemists, electrical engineers, and solid state physicists.Table of ContentsPreface xi 1 Nanowire Energy Storage Devices: Synthesis, Characterization, and Applications 1 1.1 Introduction 1 1.1.1 One-Dimensional Nanomaterials 1 1.1.1.1 Nanorods 3 1.1.1.2 Carbon Nanofibers 3 1.1.1.3 Nanotubes 3 1.1.1.4 Nanobelts 5 1.1.1.5 Nanocables 6 1.1.2 Energy Storage Science and Technology 6 1.1.2.1 Mechanical Energy Storage 7 1.1.2.2 Electromagnetic Energy Storage 9 1.1.2.3 Electrochemical Energy Storage 9 1.1.3 Overview of Nanowire Energy Storage Materials and Devices 13 1.1.3.1 Si Nanowires 15 1.1.3.2 ZnO Nanowires 17 1.1.3.3 Single Nanowire Electrochemical Energy Storage Device 18 References 19 2 Fundamentals of Nanowire Energy Storage 27 2.1 Physical and Chemical Properties of Nanowires 27 2.1.1 Electronic Structure 27 2.1.2 Thermal Properties 29 2.1.2.1 Melting Point 29 2.1.2.2 Thermal Conduction 30 2.1.3 Mechanical Properties 31 2.1.4 Adsorption and Surface Activity 32 2.1.4.1 Adsorption 33 2.1.4.2 Surface Activity 33 2.2 Thermodynamics and Kinetics of Nanowires Electrode Materials 34 2.2.1 Thermodynamics 34 2.2.2 Kinetics 34 2.3 Basic Performance Parameters of Nanowires Electrochemical Energy Storage Devices 35 2.3.1 Electromotive Force 36 2.3.2 Operating Voltage 36 2.3.3 Capacity and Specific Capacity 36 2.3.4 Energy and Specific Energy 37 2.3.5 Current Density and Charge–Discharge Rate 37 2.3.6 Power and Specific Power 38 2.3.7 Coulombic Efficiency 38 2.3.8 Cycle Life 38 2.4 Interfacial Properties of Nanowires Electrode Materials 38 2.4.1 Interface Between Nanowire Electrode Materials and Electrolytes 38 2.4.2 Heterogeneous Interfaces in Nanowire Electrode Materials 40 2.5 Optimization Mechanism of Electrochemical Properties of Nanowires Electrode Materials 42 2.5.1 Mechanism of Electron/Ion Bicontinuous Transport 42 2.5.2 Self-Buffering Mechanism 44 2.6 Theoretical Calculation of Nanowires Electrode Materials 44 2.7 Summary and Outlook 48 References 49 3 Design and Synthesis of Nanowires 51 3.1 Conventional Nanowires 51 3.1.1 Wet Chemical Methods 51 3.1.1.1 Hydrothermal/Solvothermal Method 52 3.1.1.2 Sol–Gel Method 53 3.1.1.3 Coprecipitation Method 54 3.1.1.4 Ultrasonic Spray Pyrolysis Method 55 3.1.1.5 Electrospinning Method 55 3.1.2 Dry Chemical Method 57 3.1.2.1 High-Temperature Solid-State Method 57 3.1.2.2 Chemical Vapor Deposition Method 58 3.1.3 Physical Method 59 3.2 Porous Nanowires 60 3.2.1 Template Method 60 3.2.1.1 Template by Nanoconfinement 60 3.2.1.2 Template by Orientation Induction 62 3.2.2 Self-Assembly Method 63 3.2.3 Chemical Etching Method 64 3.3 Hierarchical Nanowires 65 3.3.1 Self-Assembly Method 65 3.3.2 Secondary Nucleation Growth Method 68 3.4 Heterogeneous Nanowires 69 3.4.1 Heterogeneous Nucleation 69 3.4.2 Secondary Modification 71 3.5 Hollow Nanowires 73 3.5.1 Wet Chemical Method 73 3.5.2 Template Method 73 3.5.3 Gradient Electrospinning 76 3.6 Nanowire Arrays 79 3.6.1 Template Method 79 3.6.2 Wet Chemical Method 81 3.6.3 Chemical Vapor Deposition 83 3.7 Summary and Outlook 86 References 88 4 Nanowires for In Situ Characterization 95 4.1 In Situ Electron Microscopy Characterization 95 4.1.1 In Situ Scanning Electron Microscopy (SEM) Characterization 95 4.1.2 In Situ Transmission Electron Microscope (TEM) Characterization 97 4.2 In Situ Spectroscopy Characterization 101 4.2.1 In Situ X-ray Diffraction 101 4.2.2 In Situ Raman Spectroscopy 106 4.2.3 In Situ X-ray Photoelectron Spectroscopy 108 4.2.4 In Situ XAS Characterization 108 4.3 In Situ Characterization of Nanowire Devices 111 4.3.1 Nanowire Device 111 4.3.2 Nanowire Device Characterization Example 111 4.4 Other In Situ Characterization 115 4.4.1 In Situ Atomic Force Microscopy Characterization 115 4.4.2 In Situ Nuclear Magnetic Resonance 117 4.4.3 In Situ Neutron Diffraction 119 4.4.4 In Situ Time-of-Flight Mass Spectrometry 121 4.5 Summary and Outlook 123 References 124 5 Nanowires for Lithium-ion Batteries 131 5.1 Electrochemistry, Advantages, and Issues of LIBs Batteries 131 5.1.1 History of Lithium-ion Batteries 131 5.1.2 Electrochemistry of Lithium-ion Batteries 132 5.1.2.1 Theoretical Operation Potential 133 5.1.2.2 Theoretical Specific Capacity of Electrode Materials and Cells 133 5.1.2.3 Theoretical Specific Energy Density of an Electrochemical Cell 134 5.1.3 Key Materials for Lithium-ion Batteries 134 5.1.3.1 Cathode 134 5.1.3.2 Anode 135 5.1.3.3 Electrolyte 135 5.1.3.4 Separator 136 5.1.4 Advantages and Issues of Lithium-ion Batteries 137 5.2 Unique Characteristic of Nanowires for LIBs 138 5.2.1 Enhancing the Diffusion Dynamics of Carriers 138 5.2.2 Enhancing Structural Stability of Materials 138 5.2.3 Befitting the In Situ Characterization of Electrochemical Process 139 5.2.4 Enabling the Construction of Flexible Devices 139 5.3 Nanowires as Anodes in LIBs 139 5.3.1 Alloy-Type Anode Materials (Si, Ge, and Sn) 139 5.3.1.1 Lithium Storage in Si Nanowires 139 5.3.1.2 Lithium Storage in Ge Nanowires 142 5.3.1.3 Lithium Storage in Sn Nanowires 145 5.3.2 Metal Oxide Nanowires 146 5.3.3 Carbonaceous Anode Materials 148 5.4 Nanowires as Cathodes in LIBs 151 5.4.1 Transition Metal Oxides 151 5.4.2 Vanadium Oxide Nanowires 153 5.4.3 Iron Compounds Including Oxides and Phosphates 157 5.5 Nanowires-Based Separators in LIBs 160 5.6 Nanowires-Based Solid-State Electrolytes in LIBs 163 5.7 Nanowires-Based Electrodes for Flexible LIBs 168 5.8 Summary and Outlook 174 References 175 6 Nanowires for Sodium-ion Batteries 185 6.1 Advantages and Challenges of Sodium-ion Batteries 185 6.1.1 Development of Sodium-ion Batteries 185 6.1.2 Characteristic of Sodium-ion Batteries 186 6.1.2.1 The Working Principle of Sodium-ion Battery 186 6.1.2.2 Advantages of Sodium-ion Batteries 186 6.1.3 Key Materials for Sodium-ion Batteries 187 6.1.3.1 Cathode 188 6.1.3.2 Anode 188 6.1.3.3 Electrolyte 189 6.1.3.4 Separator 189 6.1.4 Challenges for Sodium-ion Batteries 191 6.2 Nanowires as Cathodes in Sodium-ion Batteries 193 6.2.1 Layered Oxide Nanowires 193 6.2.2 Tunnel-type Oxide Nanowires 195 6.2.3 Polyanionic Compound Nanowires 196 6.3 Nanowires as Anodes in Sodium-ion Batteries 200 6.3.1 Carbonaceous Materials and Polyanionic Compounds 200 6.3.1.1 Graphitized Carbon Materials 200 6.3.1.2 Amorphous Carbon Materials 201 6.3.1.3 Carbon Nanomaterials 201 6.3.2 Polyanionic Compounds 203 6.3.3 Metals and Metal Oxides 206 6.3.3.1 Metal Nanowires 206 6.3.3.2 Transition Metal Oxide Nanowires 207 6.3.4 Metal Sulfides 215 6.3.4.1 Molybdenum Sulfide and Its Composites 216 6.3.4.2 Tungsten Sulfide and Its Composites 216 6.3.4.3 Stannic Sulfide and Its Composites 218 6.3.4.4 Nickel Sulfide, Ferrous Sulfide and Their Composites 218 6.4 Summary 220 References 220 7 Application of Nanowire Materials in Metal-Chalcogenide Battery 229 7.1 Lithium–Sulfur Battery 230 7.1.1 Sulfur–Carbon Nanowire Composite Cathode Materials 231 7.1.2 Conductive Polymer Nanowire/Sulfur Composite Cathode Materials 236 7.1.3 Metal Compound Nanowires/Sulfur Composite Cathode Materials 237 7.2 Sodium–Sulfur Battery and Magnesium–Sulfur Battery 243 7.2.1 Sodium–Sulfur Battery 243 7.2.2 Magnesium–Sulfur Battery 247 7.3 Lithium–Selenium Battery 249 7.3.1 Reaction Mechanism of Lithium–Selenium Battery 250 7.3.2 Selenium-Based Cathode Materials 251 7.3.3 Existing Problems and Possible Solutions 256 7.4 Summary and Outlook 257 References 258 8 Application of Nanowires in Supercapacitors 263 8.1 Nanowire Electrode Material for Electrochemical Double-Layer Capacitor 265 8.1.1 The Application of Carbon Nanotubes in EDLCs 266 8.1.2 The Application of Carbon Nanofibers in EDLCs 267 8.2 Nanowire Electrode Materials for Pseudocapacitive Supercapacitors 269 8.2.1 Metal Oxide Nanowire Electrode Materials 269 8.2.2 Conducting Polymer Nanowire Electrode Materials 271 8.3 Nanowire Electrode Materials of Hybrid Supercapacitors 272 8.3.1 Hybrid Supercapacitor Based on Aqueous Electrolyte 274 8.3.1.1 Carbon/Metal Oxide 274 8.3.1.2 Carbon/Conductive Nanowire Polymer 276 8.3.2 Other Electrolyte System Hybrid Supercapacitors 277 8.3.2.1 Organic Electrolyte System 277 8.3.2.2 Redox-Active Electrolyte System 278 8.3.3 Solid Electrolyte or Quasi-Solid-State Hybrid Supercapacitor 279 8.4 Summary and Outlook 279 References 280 9 Nanowires for Multivalent-ion Batteries 285 9.1 Nanowires for Magnesium-Ion Battery 285 9.1.1 Vanadium-Based Nanowires for MIBs 286 9.1.2 Manganese-Based Nanowires for MIBs 289 9.1.3 Other Nanowires for MIBs 290 9.2 Nanowires for Calcium-Ion Batteries 292 9.3 Nanowires for Zinc-Ion Batteries 293 9.3.1 Vanadium-Based Nanowires for ZIBs 294 9.3.2 Manganese-Based Nanowires for ZIBs 295 9.4 Nanowires for Aluminum Ion Batteries 296 9.5 Summary and Outlook 298 References 299 10 Conclusion and Outlook 305 10.1 Structure Design and Performance Optimization of 1D Nanomaterials 305 10.2 Advanced Characterization Methods for 1D Nanomaterials 308 10.3 Applications and Challenges of Nanowire Energy Storage Devices 314 10.3.1 Application of Nanowire Structures in Lithium-ion Batteries 314 10.3.2 Applications of Nanowire Structures in Na-ion Battery 315 10.3.3 Applications of Nanowire Structures in Other Monovalent-ion Batteries 316 10.3.4 Application of Nanowires in Lithium–Sulfur Batteries 316 10.3.5 Application of 1D Nanomaterials in Supercapacitors 318 10.3.6 Nanowires for Other Energy Storage Devices 319 10.3.6.1 Metal Air Batteries 319 10.3.6.2 Multivalent-ion Battery 320 10.3.6.3 Metal Sulfur Batteries 320 References 322 Index 327

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Book SynopsisFlow Batteries The premier reference on flow battery technology for large-scale, high-performance, and sustainable energy storage From basics to commercial applications, Flow Batteries covers the main aspects and recent developments of (Redox) Flow Batteries, from the electrochemical fundamentals and the materials used to their characterization and technical application. Edited by a team of leading experts, including the “founding mother of vanadium flow battery technology” Maria Skyllas-Kazacos, the full scope of this revolutionary technology is detailed, including chemistries other than vanadium and organic flow batteries. Other key topics covered in Flow Batteries include: Flow battery computational modeling and simulation, including quantum mechanical considerations, cell, stack, and system modeling, techno-economics, and grid behavior A comparison of the standard vanadium flow battery variant with new and emerging flow batteries using different chemistries and how they will change the field Commercially available flow batteries from different manufacturers, their technology, and application ranges The pivotal role of flow batteries in overcoming the global energy crisis Flow Batteries is an invaluable resource for researchers and engineers in academia and industry who want to understand and work with this exciting new technology and explore the full range of its current and future applications.Table of ContentsVOLUME 1 PART 1: FUNDAMENTALS The Need for Stationary Energy Storage History of Flow Batteries General Electrochemical Fundamentals of Batteries General Aspects and Fundamentals of Flow Batteries Redox-mediated Processes Membranes for Flow Batteries Standards for Flow Batteries Safety Considerations of the Vanadium Flow Battery A Student Workshop in Sustainable Energy Technology: The Principles and Practice of a Rechargeable Flow Battery PART 2: CHARACTERIZATION OF FLOW BATTERIES AND MATERIALS Characterization Methods in Flow Batteries: A General Overview Electrochemical Methods Radiography and Tomography Characterization of Carbon Materials Characterization of Membranes for Flow Batteries PART 3: MODELING AND SIMULATION Quantum Mechanical Modeling of Flow Battery Materials Mesoscale Modeling and Simulation for Flow Batteries Continuum Modelling and Simulation of Flow Batteries Pore-scale Modeling of Flow Batteries Dynamic Modelling of Vanadium Flow Batteries for System Monitoring and Control Techno-economic Modelling and Evaluation of Flow Batteries Machine Learning for FB Electrolyte Screening VOLUME 2 PART 4: VANADIUM FLOW BATTERIES The History of the UNSW All‐Vanadium Flow Battery Development Vanadium Electrolytes and Related Electrochemical Reactions Electrodes for Vanadium Flow Batteries (VFBs) Membranes for Vanadium Flow Batteries Advanced Flowfield Architecture for Vanadium Flow Batteries State‐of‐Charge Monitoring for Vanadium Redox Flow Batteries Rebalancing/Regeneration of Vanadium Flow Batteries Life Cycle Analysis of Vanadium Flow Batteries Next‐Generation Vanadium Flow Batteries Asymmetric Vanadium‐based Aqueous Flow Batteries PART 5: OTHER IMPORTANT INORGANIC FLOW BATTERY TECHNOLOGIES Zn/Br Battery - Early Research and Development An Overview of the Polysulfide/Bromine Flow Battery Fe/Fe Flow Battery Zinc-Cerium and Related Cerium‐Based Flow Batteries: Progress and Challenges Undivided Copper-Lead Dioxide Flow Battery Based on Soluble Copper and Lead in Aqueous All‐copper Flow Batteries Hydrogen‐Based Flow Batteries VOLUME 3 PART 6: ORGANIC FLOW BATTERIES Aqueous Organic Flow Batteries Metal Coordination Complexes for Flow Batteries Organic Redox Flow Batteries: Lithium‐Ion‐based FBs Nonaqueous Metal‐Free Flow Batteries Polymeric Flow Batteries PART 7: INDUSTRIAL AND COMMERCIALIZATION ASPECTS OF FLOW BATTERIES Inverter Interfacing and Grid Behaviour Flow‐Battery System Topologies and Grid Connection Vanadium FBESs installed by Sumitomo Electric Industries, Ltd Industrial Applications of Flow Batteries Applications of VFB in Rongke Power Metal‐Free Flow Batteries Based on TEMPO Commercialization of All‐Iron Redox Flow‐Battery Systems Application of Hydrogen-Bromine Flow Batteries: Technical Paper Some Notes on Zinc/Bromine Flow Batteries Mobile Applications of the ZBB

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Book SynopsisChemie ist überall, man muss nur danach suchen! Mithilfe einfachster Experimente zeigt der Autor, wieviel Chemie in den täglichen Einkäufen aus dem Supermarkt oder aus dem Baumarkt steckt, vom Puddingpulver bis zur Zahncreme. Die vierte Auflage dieses Klassikers ist um ein Kapitel zur Chemie der Schreibwaren und Büroartikel erweitert, in dem unter anderem Klebstoffe und Farbstifte unter die chemische Lupe kommen. Ideal für alle, die gerne experimentieren und schon einmal ein Reagenzglas in der Hand gehalten haben sowie für alle, die auf anschauliche Weise Chemie vermitteln wollen. "... Wenn Sie schon immer einmal wissen wollten, warum Rotkohlsaft ein guter Indikator für den pH-Wert ist, wie Sie selber Kunsthonig herstellen können, wie sich echter und falscher Lachs experimentell unterscheiden lassen und was in Farbmalstiften so alles enthalten ist." (WDR 5, Leonardo - Wissenschaft und mehr)Trade ReviewDer Titel ist ideal für alle, die gerne experimentieren und schon einmal ein Reagenzglas in der Hand gehalten haben sowie für alle, die auf anschauliche Weise Chemie vermittelt bekommen wollen. Kein Vergleichstitel bekannt. Ekz Bibliotheksservice (13.07.2022)Table of ContentsVorwort zur 4. Auflage V Vorwort zur 3. Auflage VII 1 Einführung 1 1.1 Das Konzept 1 1.2 Die experimentelle Grundausstattung 5 2 Zucker, Honig, Stärke/Mehle, Backpulver, Backmischungen und Spezialbrote 13 2.1 Zucker 13 2.2 Honig und Kunsthonig 23 2.3 Stärke und Mehle 25 2.4 Backpulver 34 2.5 Backmischungen und Spezialbrote 43 3 Kartoffel- und Getreideprodukte/Teigwaren, Reis und Hülsenfrüchte 47 3.1 Kartoffeln und Kartoffelprodukte 47 3.2 Getreideprodukte/Teigwaren 54 3.3 Reis und Hülsenfrüchte 60 4 Obst und Gemüse: Konserven und Säfte – und andere Getränke 63 4.1 Obst und Gemüse 63 4.2 Spezielle Getränke 80 5 Essig und Gewürze 87 6 Fette und Öle, Fisch- und Wurstkonserven 107 6.1 Fette und Öle 107 6.2 Fisch- undWurstkonserven 109 7 Fertigsuppen und -soßen; Dessert- und Puddingpulver 113 7.1 Fertigsuppen und -soßen 114 7.2 Dessert- und Puddingpulver 117 8 Milch, Eier und deren Produkte 123 9 Süßwaren 133 10 Kaffee, Kakao und Tee 143 11 Flecken-, Putz- und andere Reinigungsmittel 151 11.1 Fleckenmittel 152 11.2 Spezielle Reinigungsmittel 156 12 Waschmittel 165 13 Seifen und andere Körperpflegemittel 173 13.1 Seifen 174 13.2 Spezielle Körperpflegemittel 179 14 Freiverkäufliche Arzneimittel 185 15 Produkte aus dem Bau- und Hobbymarkt 195 16 Schreib- und Bürowaren 205 16.1 Von Farbstiften bis zur farbigen Wandkreide 206 16.2 Von farbigen Pappen bis zur bedruckten Papierserviette 217 16.3 Bürozubehör 220 16.4 Klebstoffe 222 Literaturhinweise 229 Stichwortverzeichnis 231

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Book SynopsisDonor-Acceptor Cyclopropanes in Organic Synthesis Facilitate milder, simpler reactions in organic synthesis with this cutting-edge family of building blocks Donor-Accepted Cyclopropanes, or DACs, have attracted a resurgence of interest from organic chemists in recent decades for their role in facilitating various reactions such as cycloadditions, annulations, ring-opening and enantioselective transformations. The structural arrangement of DACs leads to milder, simpler reaction conditions, which have made them indispensable for a range of fundamentally and industrially important processes. Donor-Acceptor Cyclopropanes in Organic Synthesis covers comprehensively the chemistry and applications of this compound class. The result is an invaluable guide for any researcher looking to bring DACs to bear in their own areas of research or development. Readers will also find: A brief introduction of the history and reactivity of DACsDetailed discussion of reactions including Lewis acid-catalyzed

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Book SynopsisHighlights the importance and benefit of mass spectrometry-based metabolomics for identifying biomarkers that accurately screen for potential biomarkers of diseases Mass spectrometry-based metabolomics offer new opportunities for biomarker discovery in complex diseases and may provide pathological understanding of diseases beyond traditional technologies. It is the systematic analysis of low-molecular-weight metabolites in biological samples and has been applied to discovering and identifying the perturbed pathways. Currently, mass spectrometry-based metabolomics has become an important tool in clinical research and the diagnosis of human disease. Mass Spectrometry-Based Metabolomics in Clinical and Herbal Medicines comprehensively presents the current state, challenges, and applications of high-throughput mass spectrometry-based metabolomics such as metabolites analysis, biomarker discovery, technical challenges, discovery of natural product, mechanism interpretation of action, discovery of active ingredients, clinical application and precision medicine, and enhancing their biomedical value in a real world of biomedicine, shedding light on the potential for spectrometry-based metabolomics. It highlights the value of mass spectrometry-based metabolomics and metabolism to address the complexity of herbal medicines in systems pharmacology, especially, to link phytochemical analysis with the assessment of pharmacological effect and therapeutic potential. Each chapter has been laid out with introduction, method, up-to-date literature, identification of biomarker, and applications Covers the current state, challenges, and applications of high-throughput mass spectrometry-based metabolomics in the discovery of biomarker, active ingredients, natural product, etc. Constitutes a unique and indispensable practical guide for any phytochemistry or related laboratory, and provides hands-on description of new techniques Provides a guide for new practitioners of pharmacologists, pharmacological scholars, drug developers, botanist, researchers of traditional medicines. Mass Spectrometry-Based Metabolomics in Clinical and Herbal Medicines provides a landmark of mass spectrometry-based metabolomics research and a beneficial guideline to graduate students and researchers in academia, industry, and technology transfer organizations in all biomedical science fields.Table of ContentsPreface xiii 1 Current State of the Art of High-Throughput Metabolomics 1Aihua Zhang, Qiang Yang, Hui Sun, and Xijun Wang 1.1 Introduction 1 1.2 Metabolomics 1 1.3 Mass Spectrometry Technology 2 1.4 Recent Advancements and Applications 4 1.4.1 Disease Diagnoses and Metabolism 4 1.4.2 Metabolic Mechanisms 6 1.4.3 Drug Efficacy 7 1.4.4 Nutrition 7 1.4.5 Plant Biology 8 1.5 Limitation 8 1.6 Conclusions and Future Perspectives 9 Acknowledgments 9 References 9 2 Innovations in Analytical Techniques of Metabolomics 19Ling Kong, Aihua Zhang, Shi Qiu, and Xijun Wang 2.1 Introduction 19 2.2 Current Analytical Technologies of Metabolomics 20 2.3 Chromatography Platform 21 2.3.1 Gas Chromatography Technique 21 2.3.2 Liquid Chromatography Technique 21 2.3.3 Supercritical Fluid Chromatography Technique 22 2.3.4 Capillary Electrophoresis Chromatography Technique 22 2.4 Mass Spectrometry Platform 23 2.4.1 GC–MS Technique 23 2.4.2 LC–MS Technique 24 2.4.3 SFC–MS Technique 24 2.4.4 CE–MS Technique 24 2.5 Nuclear Magnetic Resonance Platform 25 2.6 Comprehensive and Multidimensional Analytical Platform 25 2.7 Conclusions 25 Acknowledgments 26 References 26 3 Sample Preparation Method for Mass Spectrometry-Based Metabolomics 33Shi Qiu, Aihua Zhang, Hui Sun, and Xijun Wang 3.1 Introduction 33 3.2 Sample Collection and Storage 34 3.2.1 Urine 34 3.2.2 Plasma and Serum 35 3.2.3 Cerebrospinal Fluids 35 3.2.4 Tissue Homogenates 35 3.2.5 Saliva 36 3.3 Sample Preparation and Processing 36 3.4 Application 37 3.5 Future Development 38 Acknowledgments 38 References 38 4 Multivariate Data Analysis Approach for Mass Spectrometry-Based Metabolomics 45Junling Ren, Aihua Zhang, Ling Kong, and Xijun Wang 4.1 Introduction 45 4.2 Separation-Based MS Techniques 46 4.2.1 Gas Chromatography–Mass Spectrometry 46 4.2.2 Liquid Chromatography–Mass Spectrometry 46 4.2.2.1 Reversed-Phase Liquid Chromatography–Mass Spectrometry 47 4.2.2.2 Hydrophilic Interaction Chromatography–Mass Spectrometry 47 4.2.2.3 Supercritical Fluid Chromatography–Mass Spectrometry 48 4.2.3 Capillary Electrophoresis–Mass Spectrometry 48 4.2.4 Ion Mobility–Mass Spectrometry 49 4.3 Separation-Free MS Techniques 49 4.3.1 Direct Infusion–Mass Spectrometry 49 4.3.2 Matrix-Assisted Laser Desorption Ionization–Mass Spectrometry 50 4.3.3 Mass Spectrometry Imaging 50 4.3.4 Direct Analysis in Real Time–Mass Spectrometry 51 4.4 Tools for MS Result Analysis 51 4.5 Multivariate Statistical Analysis Approach for Data Analysis 53 4.6 Limitations and Challenges 57 4.7 Conclusions and Future Perspectives 58 Acknowledgments 60 References 60 5 Mass Spectrometry-Driven Metabolomics for Metabolites and Metabolic Pathway Analysis 67Aihua Zhang, Hui Sun, Shi Qiu, and Xijun Wang 5.1 Introduction 67 5.2 Mass Spectrometry-Driven Metabolomics for Biomarker Discovery 69 5.3 Data Extraction and Analysis for Metabolites and Metabolic Pathway 69 5.4 Biomarker Identification 70 5.5 Applications 70 5.6 Conclusions 73 Acknowledgments 73 References 73 6 Metabolomics as Drivers for Biomarker Discovery and Mechanism Interpretation 81Wanying Wang, Aihua Zhang, Hui Sun, Guangli Yan, and Xijun Wang 6.1 Introduction 81 6.2 Metabolomics for Biomarker Discovery 82 6.3 Metabolomics for Mechanism Interpretation 83 6.4 Application 85 6.5 Current Trends and Future Perspectives 88 6.6 Conclusions 89 Acknowledgments 89 References 89 7 Current Status of Technical Challenges in Mass Spectrometry-Driven Metabolomics 97Shi Qiu, Aihua Zhang, Hui Sun, and Xijun Wang 7.1 Introduction 97 7.2 Metabolic Fingerprinting and Profiling 98 7.3 Non-targeted or Targeted Metabolomics 99 7.4 Metabolite Identification Bottleneck 99 7.5 Quality Control Bottleneck 101 7.6 Mass Spectrometry Techniques 102 7.6.1 LC–MS 102 7.6.2 GC–MS 103 7.6.3 NMR–MS 104 7.7 Prospects 105 7.8 Conclusions 105 Acknowledgments 105 References 106 8 The Application of Metabolomics in Cancer Management 113Aihua Zhang, Hui Sun, and Xijun Wang 8.1 Introduction 113 8.2 Epidemiology and Diagnosis 114 8.3 Prospective Biomarkers 114 8.4 Metabolomics Screening Biomarkers 117 8.5 Conclusions and Future Directions 117 Acknowledgments 118 References 118 9 Metabolomics in Coronary Heart Disease: From Biomarker Identification to Pathomechanism Insights 123Hui Sun, Aihua Zhang, Shi Qiu, and Xijun Wang 9.1 Introduction 123 9.2 Predicament 126 9.3 Metabolomics for CHD 126 9.4 Biomarker Dilemma 127 9.5 Lipid Metabolism 128 9.6 Treatment of Herbal Medicine 128 9.7 Conclusions and Future Direction 129 Acknowledgments 129 References 130 10 Metabolomics Applications in Neurological Disease 135Shi Qiu, Ying Han, Aihua Zhang, Hui Sun, and Xijun Wang 10.1 Introduction 135 10.2 CSF Sampling 136 10.3 Application of Metabolomics in CNS 136 10.4 Future Direction 137 10.5 Conclusions 138 Acknowledgments 139 References 139 11 Metabolomics Toward Precision Medicine 143Aihua Zhang, Shi Qiu, Hui Sun, Guangli Yan, and Xijun Wang 11.1 Introduction 143 11.2 Precision Medicine: A New Era of Medicine 144 11.3 Precision Biomarkers 145 11.4 Metabolomics as a Powerful Tool for Potential Biomarkers 146 11.5 Practical Application of Metabolomics 147 11.6 Precision Medicine for Herbal Medicine 148 11.7 Conclusions and Future Perspectives 150 Acknowledgments 151 References 151 12 Mass Spectrometry-Based Metabolomics Toward Biological Function Analysis 157Shi Qiu, Wanying Wang, Aihua Zhang, and Xijun Wang 12.1 Introduction 157 12.2 Current Trend and Challenge of Disease Phenotype 158 12.3 Advances in Mass Spectrometry Analytic Technique 158 12.4 Advantages of Mass Spectrometry-Based Metabolomics 159 12.5 Mass Spectrometry-Based Metabolomics for Biological Function 159 12.6 Limitations of MS-Based Metabolomics 165 12.7 Future Perspectives 165 12.8 Conclusions 166 Acknowledgments 166 References 166 13 Mass Spectrometry-Driven Active Ingredients Discovery from Herbal Medicine 171Wanying Wang, Aihua Zhang, Shi Qiu, and Xijun Wang 13.1 Introduction 171 13.2 An Overview of Herbal Medicine 172 13.3 Mass Spectrometry to Identify the Chemical Constituents 173 13.4 Mass Spectrometry for Constituent Analysis In Vivo 173 13.5 Mass Spectrometry-Based Chinmedomics Strategy 175 13.6 Application 175 13.7 Conclusions and Future Perspectives 176 Acknowledgments 177 References 177 14 Metabolomics Application in Herbal Medicine 185Wanying Wang, Aihua Zhang, Hui Sun, and Xijun Wang 14.1 Introduction 185 14.2 Metabolomic Dissection of Herbal Medicine 186 14.3 Application in Herbal Medicine 189 14.3.1 Effect Evaluations 189 14.3.2 Mechanism Explorations 192 14.3.3 Quality Control Analyses 193 14.4 Conclusions 194 Acknowledgments 194 References 194 15 Mass Spectrometry-Based Metabolomics Insights into the Mode of Action of Natural Products 199Junling Ren, Aihua Zhang, Hui Sun, and Xijun Wang 15.1 Introduction 199 15.2 Metabolomics: An Overview 200 15.2.1 Comprehensive Metabolomics for Metabolites Detection 200 15.2.2 Understanding Pharmacological Effects 200 15.2.3 Discovery of Biomarkers and Targets 201 15.2.4 Screen Bioactive Natural Products 201 15.3 Superiority of MS-Based Metabolomics 201 15.3.1 Enhanced MS Coverage for Small-Molecule Metabolites 202 15.3.2 MS-Based Metabolomics Guided Biochemical Analysis 202 15.3.3 Identify Molecular Mechanisms by Integrating MS with Databases 202 15.4 Mass Spectrometry Techniques Employed in Metabolomics 202 15.4.1 Gas Chromatography–Mass Spectrometry 203 15.4.2 Liquid Chromatography–Mass Spectrometry 203 15.4.3 Capillary Electrophoresis–Mass Spectrometry 203 15.4.4 Ion Mobility–Mass Spectrometry 204 15.4.5 Mass Spectrometry Imaging 204 15.4.6 New Challenges in MS-Based Metabolomics 204 15.5 Challenges of Natural Products 205 15.6 Herbal Ingredients: Current Research and Applications 205 15.6.1 Various Analytical Strategies for Herbal Ingredients 205 15.6.2 Effective Constituents In Vitro and In Vivo 206 15.7 MS in Natural Product 206 15.7.1 Qualitative Analysis 206 15.7.2 Quantitative Analysis 207 15.7.3 Mechanism Analysis of Action 207 15.8 MS-Based Metabolomics in Bioactive Ingredients 208 15.8.1 Reveal Efficacy of HMs 208 15.8.2 High-Throughput Analysis of HMs 209 15.8.3 Discovery of Quality Markers 209 15.8.4 Toxicity Explorations 211 15.8.5 Potential Impacts on Drug Discovery 211 15.9 Conclusions and Future Perspective 212 Acknowledgment 212 References 213 16 Mass Spectrometry-Driven Lipidomics for Biomarker, Molecular Mechanism, and Therapy 223Qiang Yang, Shi Qiu, Aihua Zhang, and Xijun Wang 16.1 Introduction 223 16.2 Lipidomics Method 223 16.2.1 Targeted Lipidomics 224 16.2.2 Non-targeted Lipidomics 225 16.3 Sample Preparation 225 16.4 Analytical Techniques in Lipidomics 227 16.4.1 Liquid Chromatography–Mass Spectrometry 227 16.4.2 Gas Chromatography–Mass Spectrometry 228 16.4.3 Supercritical Fluid Chromatography–Mass Spectrometry 228 16.4.4 Ion Mobility–Mass Spectrometry 228 16.4.5 Mass Spectrometry Imaging 229 16.4.6 Shotgun Lipidomics 229 16.5 Lipidomics for Biomarker Discovery 229 16.6 Application of MS-Based Lipidomics 230 16.6.1 Efficacy Analysis 230 16.6.2 Food Science 231 16.6.3 Environment 231 16.6.4 Clinical Biomarker Discovery 232 16.6.5 Pharmacological Research 232 16.6.6 Toxicology Analysis 232 16.7 Future Perspectives 233 16.8 Conclusions 234 Acknowledgments 234 References 234 17 Potential Application of Mass Spectrometry-Based Lipidomics for Herbal Medicine 245Ying Cai, Aihua Zhang, Hui Sun, and Xijun Wang 17.1 Introduction 245 17.2 Lipidomics Method 246 17.2.1 Sample Preparation 246 17.2.1.1 Classical Method 246 17.2.1.2 Green Technologies 247 17.2.2 Data Collection and Analysis of Lipidomics 248 17.2.2.1 Untargeted Lipidomics 248 17.2.2.2 Targeted Lipidomics 249 17.2.2.3 Pseudotargeted Lipidomics 249 17.3 Mass Spectrometry Technique in Lipidomics 250 17.3.1 Ionization Technology 250 17.3.2 Mass Analyzer 251 17.3.3 Tandem Mass Spectrometry 252 17.3.4 Ion Mobility–Mass Spectrometry 252 17.3.5 Mass Spectrometry Imaging 253 17.4 Application of Mass Spectrometry-Based Lipidomics for Herbal Medicine 253 17.5 Conclusions 255 Acknowledgments 255 References 255 Index 263

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Book SynopsisKompakt, verständlich, klar und prägnant - so präsentiert die 8. überarbeitete Auflage des "Breitmaier" den kompletten Stoff der organische Chemie aus Bachelor- und Masterstudium. Perfekt für Studierende der Chemie, aber auch für Studierende mit Chemie als Nebenfach.Trade Review"Ein großartiges Lehrbuch, das Lust auf tieferes Verstehen macht und das kreative Denken anregt. Klar und übersichtlich strukturiert wird die Organische Chemie in ihrer ganzen Breite und Vielfalt von Bekanntem bis Brandneuem verständlich gemacht." Prof. Dr. Jürgen Hambrecht, ehem. Vorstandsvorsitzender der BASF SE "Die 7. Auflage des lange bewährten Lehrbuchs "Organische Chemie" von Breitmaier / Jung besticht durch die kompakte und übersichtlich gegliederte Form und das leserfreundliche Layout. Durch die Verwendung von mehrfarbigen Abbildungen und Tabellen, das Verzeichnis wichtiger Namensreaktionen in Form von Reaktionsgleichungen und 500 Prüfungsfragen hat es weiter an Wert gewonnen. Ich kann das Buch allen Studierenden im Bachelor- / Master-Studiengang Chemie aber auch für die Nebenfachausbildung in Biologie, Medizin und Pharmazie wärmstens empfehlen." Prof. Dr. Dieter Enders, RWTH Aachen "Sehr schönes Lehrbuch, dass anhand von Verbindungsklassen statt Reaktionsmechanismen gegliedert ist. Daher ist es eine sehr gute Ergänzung zu klassischen Lehrbüchern". Prof. Dr. Dirk Kuckling (16.11.2021) ?Kompakt, verständlich, prägnant?. Dei (19.11.2021) Kompakt, verständlich, prägnant ? so präsentieren Eberhard Breitmaier und Günther Jung in der achten Auflage ihres Lehrbuchklassikers ?Organische Chemie? den kompletten Stoff der organischen Chemie aus dem Bachelor- und Masterstudium. Der strukturierte Inhalt und die Konzentration auf die wesentlichen Inhalte machen das Buch zu einem idealen Begleiter für die Prüfungsvorbereitung. Cav (Chemie Produktion Anlagen Verfahren) (22.02.2022)Table of Contents1 Chemische Bindung in organischen Molekülen 1 2 Alkane 23 3 Radikalische Substitution 40 4 Alkene 52 5 Eliminierung und Addition 70 6 Diene 81 7 Alkine 89 8 Cycloalkane 98 9 Benzen und Aromatizität 119 10 Benzoide Aromaten 128 11 Substitutionen an Aromaten 154 12 Polycyclische Aromaten 175 13 Halogenalkane (Alkylhalogenide) 185 14 Nucleophile Substitution an Aliphaten 198 15 Alkohole und Glykole 209 16 Ether 228 17 Carbonsäuren und ihre Derivate 239 18 Chiralität 269 19 Substituierte Carbonsäuren 292 20 Aldehyde und Ketone 308 21 Carbonyl-Reaktionen 322 22 Phenole und Chinone 346 23 Amine 366 24 Azo-, Diazo- und Diazonium-Verbindungen 393 25 Organoschwefel-Verbindungen 412 26 Kohlensäure-Derivate 433 27 Umlagerungen 447 28 Orbitalsymmetrie bei konzertierten Reaktionen 459 29 Molekülspektroskopie zur Strukturaufklärung 478 30 Photoreaktionen 555 31 Nichtbenzoide Aromaten 575 32 Organosilicium-Verbindungen 595 33 Organometall-Verbindungen 606 34 Heteroalicyclen 634 35 Monocyclische Heteroaromaten 646 36 Benzo-kondensierte Heteroaromaten 693 37 Fusionierte Heteroaromaten 710 38 Organische Farbstoffe 720 39 Synthetische Polymere 753 40 Aminosäuren 782 41 Peptide und Proteine 803 42 Alkaloide 840 43 Kohlenhydrate 854 44 Nucleoside, Nucleotide, Nucleinsäuren 891 45 Lipide 914 46 Terpene 937 47 Steroide 958 48 Biosynthese der Naturstoffe 970 49 Syntheseplanung 1030 50 Nachhaltigkeit und nachwachsende Rohstoffe 1058 Bibliographie 1077 Sachregister 1082 Verzeichnis der Reaktionen nach NAMEN und Begriffen 1133 Glossar 1150Periodensystem der Elemente 1153

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Book SynopsisVom Eiswürfelkran zum selbst gemachten Christbaumschmuck: mehr als 50 originelle Versuche zu den Grundlagen der Chemie mit Bildanleitung und kindgerechter Erklärung wecken auf spielerische Weise das Interesse an der Natur und an der Wissenschaft.Trade ReviewDNA-Extraktion aus Tomaten, wachsende Kristalle, Bau eines Handspektroskopes und Analyse künstlicher Lichtquellen, Deko-Anhänger aus recyceltem Polyethylen, Kartoffelbatterien, Rakete mit Backpulver antrieb - Beispiele aus 54 zumeist unkompliziert und überwiegend gefahrlos durchzuführenden Experimenten aus 12 thematischen Abschnitten, u.a. Gase, Wasser, Kristalle, Kunststoffe, Bestandteile von Lebensmitteln. "Ideal für das gemeinsame Experimentieren mit Kindern der Altersstufen 8 bis 12". Wichtig ist "gemeinsam", die erläuternden Texte sind sehr ausführlich und sehr gut verständlich, allerdings schon Schulbuch-Niveau (u.a. Reaktions- und Strukturformeln). Chemisches Grundverständnis/Grundkenntnisse ratsam. Vor Gefahren wird gewarnt; bei einem bestimmten Experiment wird auf eventuell entstehendes Chlorgas hingewiesen - "Wenn ihr ein Labor habt, arbeitet am Abzug, sonst am besten im Freien". Das Buch vermittelt über Spielereien hinaus auch für "Nur-Leser*innen" bereits ein gediegenes Grundwissen zu Chemie im Alltag. Gerne empfohlen auch neben Georg Schwedt (ID-A 25/22, ID-A 48/19, IDG 41/15). (2 S) Rolf Becker-Friedrich, ekz-Publikation ID bzw. IN 2023/20Table of ContentsVorwort ix So Experimentiert Ihr Sicher xi 1 Feuer, Plasma und die chemische Reaktion 1 1.1 Wo Moleküle zerbrechen 2 1.1.1 Experiment: Kerzenflammen werfen Schatten! 2 1.2 Aus Stoffen entstehen neue Stoffe 3 1.2.1 Paraffin verbrennt: die chemische Reaktion in der Kerzenflamme 3 1.2.2 Experimente: Die chemische Reaktion wird „sichtbar“ 4 1.3 Was die Reaktion am Laufen hält 5 1.3.1 Warum sind Flammen heiß? – Was ist eigentlich Wärme? 5 1.3.2 Wie heiß muss Paraffin werden, damit es brennt? 6 1.3.3 Ein Metallsieb als Feuersperre 7 2 Licht und Materie 9 2.1 Warum Stoffe farbig sind 10 2.1.1 Wie unsere Augen Farben sehen 10 2.1.2 Was Stoffe mit Licht anstellen 11 2.2 Was Licht uns über Stoffe verrät 12 2.2.1 Wir können Licht zerlegen 12 2.2.2 Was das Licht über seine Quelle preisgibt 14 2.3 Farbstoffe in der Natur entdecken 16 2.3.1 Papierchromatografie von Blattfarbstoffen 16 2.4 Mysteriöse Lichterscheinungen 19 2.4.1 Ein Stoff – verschiedene Farben? 19 2.4.2 Licht aus dem Dunklen: Fluoreszenz 20 2.4.3 Glow-in-the-dark-Effekte: Phosphoreszenz 21 3 Mit der Kraft des Lichtes: Photochemie 23 3.1 Dank Chemie können wir sehen 24 3.1.1 Viele Sehzellen ergeben ein Bild 24 3.2 Moleküle gebaut mit Lichtenergie 25 3.2.1 Photosynthese 26 3.3 Chemie für Nostalgiker: Fotografie 28 3.3.1 Wie man mit Chemie Fotos macht 28 3.3.2 Euer eigenes Fotolabor 29 3.4 Unerwünschte Fotochemie 30 3.4.1 Licht zerstört Moleküle 30 3.4.2 Sonnencreme schützt unsere Haut 31 4 Gase: flüchtig und voluminös 33 4.1 Inertgas für die Sicherheit 34 4.2 Gase brauchen Platz, viel Platz 35 4.2.1 Woher das Gas im Airbag kommt 35 4.2.2 Gase als Raketentreibstoff 35 4.3 Sprengstoffe: Viel Gas in kurzer Zeit 38 4.3.1 Welche Stoffe haben Sprengkraft? 38 4.3.2 Explosiv und spektakulär: Vulkanausbruch daheim 38 4.4 Beweglichkeit macht gefährlich 39 5 Wasser – ein ganz besonderer Stoff 41 5.1 Woraus bestehen Wassermoleküle? 42 5.1.1 Analyse: Wie ihr einen Stoff auseinandernehmt 42 5.2 Warum ist Wasser nass? 45 5.2.1 Das Geheimnis des krummen Wasserstrahls 45 5.2.2 Wenn Atome Tauziehen machen 46 5.2.3 Wie stark Moleküle zusammenhalten 47 5.3 Was passiert, wenn Wasser fest wird 47 5.3.1 Experiment im Winter: Schnee mikroskopieren 48 5.3.2 Wie Salze die Entstehung von Eis verhindern 49 5.3.3 Kann es belebtes Wasser geben? 52 5.4 Echt merkwürdig: die Dichteanomalie des Wassers 53 5.4.1 Warum können Eiswürfel schwimmen? 53 5.4.2 Schlittschuhlaufen – Druck machts möglich 55 6 Kristalle – die Chemie der Schönheit 57 6.1 Mineralien und Würze: Ionenkristalle 58 6.1.1 Wie Ionenkristalle entstehen 58 6.1.2 Wasser im Gitter: Können Kristalle nass sein? 60 6.2 Kristalle aus Molekülen 62 6.2.1 Das Rätsel um den Eiswürfelkran 63 6.3 Diamant: ein Riesenmolekülkristall und der härteste Naturstoff der Welt 64 7 Elektronen auf Wanderschaft: Redox-Reaktionen 65 7.1 Wie Ionen entstehen und vergehen 66 7.1.1 Von Hochhäusern und vollen Etagen 66 7.1.2 Oxidation, Reduktion, Redox-Chemie 67 7.1.3 Aus Salzen lassen sich Metalle gewinnen 68 7.2 Redox-Reaktionen dank Elektrizität 71 7.2.1 Redox-Reaktionen im Stromkreis 71 7.3 Wirklich lästige Chemie: Korrosion 74 7.3.1 Unedle Metalle korrodieren an Luft und Wasser. 74 7.3.2 Redox-Reaktionen mit Edelmetall 76 7.4 Das Wandern ist der Ionen Lust: Stofftransport dank Redox-Potentialen 78 7.5 Wie eine Batterie funktioniert 80 8 Gar nicht so komplex: Koordinationsverbindungen 83 8.1 Wie Unlösliches löslich wird 84 8.1.1 Nachweis von Kupfer mit bunten Komplexen 85 8.1.2 Komplex-Verbindungen als Haushaltshelfer 87 8.2 Wie man Schwermetalle loswird 88 8.3 Ein Platz für nützliche Metallionen 89 9 Reaktionen leicht gemacht: Katalysatoren 91 9.1 Kfz-Katalysator: mit Edelmetall gegen Abgase 92 9.1.1 Wie giftige Abgase entstehen 92 9.1.2 Was ein Katalysator mit den Abgasen tut 92 9.2 Enzyme – Katalysatoren in der Natur 94 9.2.1 Enzyme verdauen Nahrung 94 9.2.2 Enzyme beseitigen Giftstoffe 96 9.2.3 Medikamente blockieren Enzyme 97 9.3 Wie Reaktionen wirtschaftlich werden 98 10 Tenside – Moleküle mit Superwaschkraft 101 10.1 Seife –eines der ältesten Chemieprodukte der Welt 102 10.2 Die Superkräfte der Tenside 105 10.2.1 Mischbar oder nicht mischbar, das ist hier die Frage 105 10.2.2 Januskopf-Moleküle 105 10.3 Was haben Seifenblasen mit Körperzellen gemeinsam? 106 10.3.1 Wie Seifenblasen aufgebaut sind 107 10.3.2 Und der Aufbau der Hülle von Körperzellen 108 10.4 Tenside und die Oberflächenspannung 109 10.5 Tenside in der Umwelt 110 11 Unsere Nahrung: Makromoleküle 113 11.1 Struktur und Ordnung: Stärke und Zellulose 114 11.1.1 Aufgeräumt: Stärke als Nährstofflager 114 11.1.2 Wie wir Makromoleküle verwerten: Verdauung 115 11.2 Nukleinsäuren: Moleküle als Datenspeicher 117 11.3 Proteine: vielfältige Helferlein 118 12 Natur nachgeahmt: Kunststoffe 121 12.1 Kunststoffe: Designermaterialien aus Makromolekülen 122 12.1.1 Ein Musterbeispiel für Thermoplaste: Polyethylen 122 12.2 Festigkeit durch Vernetzung – Warum selbstgemachter Slime nur im Labor gut gelingt 125 12.3 Wunscheigenschaften durch Additive 126 12.4 Wunderpolymere als Wasserspeicher 129 A Anhang 133 A.1 Chemikalienverzeichnis 133 A.1 Lebensmittel und Lebensmittelbestandteile 134 A.1. 2 Alltagschemikalien 135 A.1. 3 Besondere Chemikalien 137 A. 2 Wortlaut der H- und P-Sätze des EU-GHS-Systems 140 A.2. 1 H-Sätze 140 A. 2 P-Sätze 141 Bildquellen 143 Literatur 145 Stichwortverzeichnis 147

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Book SynopsisA concise and authoritative introduction to scanning electron microscopy in the biological sciences In A Practical Guide to Scanning Electron Microscopy distinguished electron microscopist Gerhard Wanner delivers a practical handbook for biological scientists working with microbial, plant, and animal cells and tissues, enabling them to successfully apply scanning electron microscopy (SEM) to their object of study. The book begins with an introduction to the principles of electron microscopy and the operation of electron microscopes before moving on to describe the preparation and mounting of specimens. It also explores the process of recoding images and their subsequent analysis, along with a wide range of advanced microscopy techniques, including cryo-SEM, FIB-SEM tomography, and stereo-SEM. Scanning Electron Microscopy in the Biosciences contains hundreds of carefully selected microscopic images, as well as hands-on, step-by-step guidance required to perform a successful TEM experiment. Readers will also find: Thorough introductions to optics, electron microscopy, electrons, and the components of electron microscopes In-depth examinations of the preparation of biological specimens and specimen mounting for scanning electron microscopy A comparison of different SEM modes and their strengths and weaknesses An introduction to novel techniques such as correlative light and electron microscopy (CLEM), array tomography, and cryo-scanning electron microscopy Perfect for cell biologists and microbiologists, A Practical Guide to Scanning Electron Microscopy in the Biosciences also belongs in the libraries of neurobiologists and biophysicists.Table of ContentsIntroduction Optics Electron Microscopy The Electrons Components of the Electron Microscope Preparation of Biological Specimens Specimen Mounting for SEM Microscopy Resolution Analytics X-Rays FIB/SEM Serial Block Face SEM Array Tomography Cryo-SEM VP-SEM Stereo-SEM

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Book SynopsisEinführung in die Chromatographie Leicht verständliche Einführung in die wichtigste aller Trenntechniken mit Grundlagenwissen für Studium, Ausbildung und Beruf. Dieses Lehrbuch für die akademische und nicht-akademische Ausbildung beschreibt die Grundlagen und Anwendungsgebiete aller heute in der Laboranalytik gebräuchlichen chromatographischen Trennverfahren, von der Dünnschichtchromatographie über die Flüssig-, Ionen- und Gaschromatographie bis hin zur Chromatographie mit überkritischen Phasen. Dabei wird der gesamte Trennvorgang von der Probenvorbereitung bis zur Auswertung der Ergebnisse beschrieben. Zahlreiche farbige Schemazeichnungen und Beispiele aus der Laborpraxis illustrieren die Trennprinzipien und den Aufbau der dafür verwendeten Apparaturen. Mit ihrer klaren Sprache und der Beschränkung auf das Wesentliche ist diese Einführung für Studierende der Chemie, Pharmazie und der Biowissenschaften sowie für Laborant*innen und Technische Assistent*innen gleichermaßen geeignet.Table of ContentsVorwort xi 1 Einführung 1 1.1 Entwicklungen von den klassischen zu den instrumentellen Trennmethoden 1 1.1.1 Vorläufer chromatographischer Trennmethoden 2 1.1.2 Adsorptionschromatographie von Pflanzenfarbstoffen durch M. Tswett 3 1.1.3 Verteilungschromatographie in Säulen 5 1.1.4 Papierchromatographie 5 1.1.5 Von der Dünnschicht- zur Planarchromatographie 6 1.1.6 Vom Ionenaustausch zur Ionenchromatographie 7 1.1.7 Gelchromatographie 8 1.1.8 Affinitätschromatographie 8 1.1.9 Gaschromatographie 8 1.1.10 Hochleistungs-Flüssigchromatographie (HPLC) 10 1.2 Systematik und Definitionen 11 2 Theoretische Grundlagen 15 2.1 Allgemeine Theorien und Kenngrößen 15 2.1.1 Kinetische Theorie 15 2.1.2 Theoretisches Trennstufenmodell 19 2.1.2.1 Diffusionseffekte–Vergleich offenes und gepacktes Rohr 23 2.1.3 Die van-Deemter-Gleichung: H=f(u) 25 2.1.4 Spezielle chromatographische Kenngrößen 27 2.2 Trennmechanismen–Prinzipien und Übersicht 31 2.2.1 Adsorption 31 2.2.2 Ionenaustausch und Ionenausschluss 33 2.2.3 Flüssig-flüssig-Verteilung 34 2.2.4 Reversed-phase-Mechanismen 39 2.2.5 Gelpermeation 40 2.2.6 Bioaffinität und Enantiomeren-Trennprinzipien 41 3 Methoden und Verfahren zur Probenvorbereitung 45 3.1 Einführung 45 3.2 Filtration 46 3.3 Extraktion 46 3.3.1 Extraktion fester Proben 47 3.3.1.1 Soxhlet-Extraktion 47 3.3.1.2 Verfahren mit verstärkter Lösemittelextraktion 47 3.3.1.3 Mikrowellen- und ultraschallunterstützte Extraktionen 48 3.3.1.4 Verwendung superkritischer Flüssigkeiten (supercritical fluid extraction, SFE) 49 3.3.1.5 Extraktion mit überhitztem Wasser 51 3.3.2 Extraktion flüssiger Proben 51 3.3.2.1 Festphasenextraktionen (solid phase extraction, SPE) 52 3.3.2.2 Festphasen-Mikroextraktionen (solid phase microextraction, SPME) 53 3.3.2.3 Extraktion mit Rührfisch (stir-bar extraction) 57 3.3.2.4 Membranextraktion 57 3.3.2.5 Purge-and-trap-Verfahren 57 3.3.3 Extraktion gasförmiger Proben 59 3.3.3.1 Trapping aus gasförmigen Proben 59 3.3.3.2 Headspace-Analyse 59 3.4 Verfahren für schwierig aufzubereitende feste Proben 60 3.5 Direkte Kombination von Probenpräparation und Trennung 60 3.5.1 Injektionen großer Volumina in der GC 60 3.6 Methoden zur Erhöhung der Selektivität 61 3.6.1 Affinitätsmethoden 61 3.6.2 Molecular imprinting polymers (MIP) 61 3.6.3 Medien mit begrenztem Zugang 61 3.7 Probenvorbereitung mit Derivatisierung 62 3.7.1 Derivatisierung zur Erhöhung der Flüchtigkeit und Trennbarkeit 62 3.7.2 Derivatisierung zur Verbesserung der Detektierbarkeit 62 4 Planar- oder Dünnschichtchromatographie 65 4.1 Spezielle Parameter 65 4.2 Stationäre Phasen 70 4.2.1 Kieselgel 70 4.2.2 Aluminiumoxid 70 4.2.3 Magnesiumsilicat 71 4.2.4 Polyamide 71 4.2.5 Aktivität 71 4.2.6 Cellulose 72 4.3 Fließmittel 72 4.4 Verfahren und Techniken zur Durchführung 75 4.4.1 Charakteristika von Dünnschichtplatten 76 4.4.2 Probenaufgabe 77 4.4.3 Entwicklung der Trennung 79 4.4.4 Detektion 81 4.5 Anwendungen – instrumentelle Entwicklungen 88 5 Flüssigchromatographie in Säulen (LC – HPLC) 91 5.1 Gerätetechnik für die Normal- und Mitteldruck-Chromatographie 91 5.2 Hochleistungs-Flüssigchromatographie (HPLC) 94 5.2.1 Pumpen 94 5.2.2 Gradientensysteme 97 5.2.3 Probenaufgabesysteme 99 5.2.4 Säulen 100 5.2.5 Stationäre Phasen 101 5.2.5.1 Kieselgel 101 5.2.5.2 Chemisch modifzierte Kieselgele 105 5.2.5.3 Styrol-Divinylbenzen 108 5.2.6 Mobile Phasen 108 5.2.7 Detektoren 112 5.2.7.1 RI-Detektor 115 5.2.7.2 UV/Vis-Spektralphotometer 116 5.2.7.3 Fluoreszenzdetektor 117 5.2.7.4 Lichtstreudetektoren 118 5.2.7.5 Elektrochemische (amperometrische) Detektoren 119 5.2.7.6 Kopplungstechniken zur Detektion 120 5.3 Ausschluss- bzw. Gelpermeationschromatographie 121 5.3.1 Gelmaterialien 122 5.3.1.1 Hydrophile Gele 123 5.3.1.2 Organophile Gele 123 5.3.1.3 Anorganische Gele 124 5.3.2 Anwendungen 124 5.4 Affinitäts- bzw. Bioaffinitätschromatographie 128 5.4.1 Trennprinzipien und -materialien 128 5.4.2 Anwendungen 130 5.4.2.1 Adsorption und Elution von Makromolekülen 131 5.4.2.2 Immobilisierte Metallchelat-Affinitätschromatographie 132 5.4.2.3 Fließbettchromatographie 132 6 Ionenchromatographie 135 6.1 Einführung 135 6.2 Gerätetechnik 136 6.2.1 Suppressortechnik 136 6.2.2 Ionenchromatographie ohne Suppression (Einsäulen-Technik) 139 6.2.3 Detektoren 139 6.3 Ionenaustausch-Chromatographie 139 6.3.1 Stationäre Phasen 139 6.3.1.1 Anionenaustauscher auf Basis organischer Polymere 140 6.3.1.2 Polymethacrylat- und Polyvinylharze 141 6.3.1.3 Latex-Anionenaustauscher 142 6.3.1.4 Anionenaustauscher auf Kieselgelbasis 144 6.3.1.5 Kronenether-Phasen 145 6.3.2 Elutionsmittel für spezielle Trennungen 146 6.3.2.1 Ionenaustausch-Chromatographie anorganischer Anionen 148 6.3.2.2 Systempeaks 149 6.3.2.3 Ionenaustausch-Chromatographie organischer Anionen 150 6.3.2.4 Kohlenhydrate 151 6.3.2.5 Kationenaustausch-Chromatographie 152 6.3.2.6 Trennung von Alkali- und Erdalkaliionen sowie aliphatischen Aminen 153 6.3.2.7 Trennung von Übergangs- und Schwermetallionen 154 6.3.3 Detektoren 155 6.3.3.1 Bestimmung mit Leitfähigkeitsdetektion 155 6.3.3.2 Bestimmung mit spektralphotometrischer Detektion 156 6.4 Ionenausschluss-Chromatographie 157 6.4.1 Suppressorsysteme 158 6.4.2 Analyse anorganischer Säuren 159 6.4.3 Analyse organischer Säuren 160 6.4.4 Analyse von Alkoholen und Aldehyden 160 6.4.5 Analyse von Aminosäuren 160 6.5 Ionenpaar-Chromatographie (MPIC) 162 6.5.1 Experimentelle retentionsbestimmende Parameter 164 6.5.2 Analyse oberflächeninaktiver Ionen 166 6.5.3 Analyse oberflächenaktiver Ionen 167 6.5.4 Anwendung der „ion-suppression-Technik“ 168 7 Gaschromatographie 171 7.1 Einführung 171 7.1.1 Systematisierung der Gaschromatographie 172 7.2 Spezielle gaschromatographische Parameter 172 7.2.1 Retentionsindexsystem 174 7.2.2 Rohrschneider/McReynolds-Konstanten für Trennflüssigkeiten 176 7.3 Gerätetechnik 177 7.3.1 Probenaufgabesysteme 178 7.3.2 Pyrolyse-Gaschromatographie 182 7.3.3 Headspace-Analyse 182 7.3.4 Trägergase 184 7.3.5 Trennsäulen 186 7.3.5.1 Gepackte Säulen in der Gas-flüssig-Chromatographie (GLC) 186 7.3.5.2 Kapillarsäulen in der Gas-flüssig-Chromatographie (GLC) 188 7.3.5.3 Stationäre Phasen in der Gas-flüssig-Chromatographie (GLC) 189 7.3.5.4 Stationäre Phasen in der Gas-fest-Chromatographie (GSC) 192 7.3.5.5 Temperaturprogrammierte Trennungen 194 7.3.6 Detektoren 195 7.3.6.1 Charakteristische Größen eines Detektors 196 7.3.6.2 Wärmeleitfähigkeitsdetektor 198 7.3.6.3 Flammenionisationsdetektor (flame ionization detector, FID) 200 7.3.6.4 Elektroneneinfangdetektor (electron capture detector, ECD) 201 7.3.6.5 Flammenphotometrischer Detektor (flame photometric detector, Fpd) 203 7.3.6.6 Phosphor-Stickstoff-Detektor (phosphorous-nitrogen-detector, Pnd) 205 7.3.6.7 Atomemissionsdetektor (atomic emission detector, AED) 208 7.3.6.8 Massenselektiver Detektor (mass selective detector, MSD) 209 7.3.6.9 Quantitative Analysen 210 8 Chromatographie mit überkritischen Phasen 213 8.1 Einführung 213 8.2 Überkritische Fluide 213 8.2.1 Physikalisch-chemische Eigenschaften überkritischer Fluide 215 8.3 Gerätetechnik 218 8.3.1 Mobile Phasen 219 8.3.2 Gradiententechnik 220 8.3.3 Trennsäulen 220 8.3.4 Injektorsysteme 222 8.3.5 Restriktoren 223 8.3.6 Detektoren 224 8.4 Anwendungen 224 Index 227

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