Chemistry Books

Book SynopsisMit einem neuen Herausgeberteam wird das Buch "Industrielle Anorganische Chemie" grundlegend überarbeitet weitergeführt. Das Lehrwerk bietet in hervorragend übersichtlicher, knapp und präzise gehaltener Form eine aktuelle Bestandsaufnahme der industriellen anorganischen Chemie. Zu Herstellungsverfahren, wirtschaftlicher Bedeutung und Verwendung der Produkte, sowie zu ökologischen Konsequenzen, Energie- und Rohstoffve brauch bieten die Autoren einen fundierten Überblick. Hierfür werden die bewährten Prinzipien hinsichtlich der Beiträge von Vertretern aus der Industrie sowie des generellen Aufbaus beibehalten. Inhaltlich werden Neugewichtungen vorgenommen: l Aufnahme hochaktueller Themen wie Lithium und seine Verbindungen und Seltenerdmetalle l Aufnahme bislang vernachlässigter Themen wie technische Gase, Halbleiter- und Elektronikmaterialien, Hochofenprozess sowie Edelmetalle l Straffung aus industriell-anorganischer Sicht weniger relevanter Themen z.B. in den Bereichen Baustoffe oder Kernbrennstoffe l Ergänzungen in der Systematik hinsichtlich bislang nicht behandelter Alkali- und Erdalkalimetalle und ihre Bedeutung in der industriellen anorganischen Chemie l Betrachtung der jeweiligen Rohstoffsituation Begleitmaterial für Dozenten verfügbar unter: www.wiley-vch.de/textbooks "Von den Praktikern der industriellen Chemie verfasst, füllt dieser Band eine Lücke im Fachbuchangebot. Das Buch sollte von jedem fortgeschrittenen Chemiestudenten und auch von Studierenden an Fachhochschulen technischchemischer Richtungen gelesen werden. Dem in der Industrie tätigen Chemiker schließlich bietet es einen lohnenden Blick über den Zaun seines engen Arbeitsgebietes.... Die Autoren haben ein Buch vorgelegt, dem man eine weite Verbreitung wünschen und vorhersagen kann." GIT "Das Buch kann uneingeschränkt empfohlen werden." Nachrichten aus Chemie Technik und Laboratorium "sein besonderer Wert liegt in der anschaulichen Darstellung und in der Verknüpfung technischer und wirtschaftlicher Fakten." chemie-anlagen + verfahrenTrade Review"Ein sehr gelungenes, aktuelles und praxisnahes Werk, dem neben dem Fachwissen der Autoren auch die Mitarbeit von Kollegen aus der Industrie anzumerken ist." Lebensmittelchemiker Mitteilungen (01.03.2014) "Das Buch macht beim Blättern und Lesen schlicht Spaß" Tu-Chemnitz.de (25.02.2014) "Ein Bindeglied zwischen den eher theoretischen Lehrbüchern der anorganischen Chemie und denen der chemischen Verfahrenstechnik." BG RCI.magazin (01.01.2014) "hervorragend übersichtlich und präzise" CHEManager-online.com (20.12.2013) "hervorragendes Nachschlagewerk" app.uni-regensburg.de - Fachschaft Chemie (15.10.2013) "kompakt und gut verständlich" ZfP-Zeitung (Oktober 2013, 11.10.2013) "eine aktuelle Bestandsaufnahme der industriellen anorganischen Chemie" PROCESS (9/2013, 01.09.2013) Aus Rezensionen der zweiten Auflage: 'Von den Praktikern der industriellen Chemie verfaßt, füllt dieser Band eine Lücke im Fachbuchangebot.... Das Buch sollte von jedem fortgeschrittenen Chemiestudenten und auch von Studierenden an Fachochschulen technisch-chemischer Richtungen gelesen werden.... Dem in der Industrie tätigen Chemiker schließlich bietet es einen lohnenden Blick über den Zaun seines engen Arbeitsgebietes.... Die Autoren haben ein Buch vorgelegt, dem man eine weite Verbreitung wünschen und vorhersagen kann...' (GIT) '... Der kurzgefaßte Text erlaubt es schnell die wesentlichen Fakten zu erkennen. Dem raschen Auffinden einer gesuchten Information ist dienlich, daß etwa ein Drittel jeder Seite als Rand reserviert ist, auf dem - neben dem entsprechenden Text angeordnet - die wichtigsten Schlagworte und Zahlen noch einmal zusammengefaßt sind. Hilfreich ist auch die optische Hervorhebung der Reaktionsgleichungen.... Die entscheidenden Fakten sind so schnell wie in einem Lexikon, aber ausführlicher und trotzden übersichtlich zu finden. Für die erste Information bietet es gegenüber den bekannten großen Enzyklopädien den Vorteil der Auswahl des Wesentlichen, das somit griffbereit, preisgünstig und auf den neuesten Stand zur Verfügung steht. Das Buch kann uneingeschränkt empfohlen werden...' (Nachrichten aus Chemie Technik und Laboratorium) '... Sein besonderer Wert liegt in der anschaulichen Darstellung und in der Verknüpfung technischer und wirtschaftlicher Fakten...' (chemie-anlagen + verfahren)Table of ContentsVorwort zur 4. Auflage XIX Kurzbiografien der Autoren XXI Geleitwort XXIII 1 Anorganische Grundprodukte 1 1.1 Wasserstoff und seine Verbindungen 1 1.1.1 Wasserstoff 1 1.1.1.1 Allgemeines 1 1.1.1.2 Wirtschaftliche Bedeutung und Verwendung 1 1.1.1.3 Vorkommen und Rohstoffe 3 1.1.1.4 Herstellung von Wasserstoff 3 1.1.1.5 Neue Trends zur Synthese von Wasserstoff 6 1.1.2 Wasser 8 1.1.2.1 Allgemeines 9 1.1.2.2 Wirtschaftliche Bedeutung und Verwendung 9 1.1.2.3 Vorkommen und Rohstoffe 10 1.1.2.4 Aufbereitung von Wasser 11 1.1.3 Wasserstoffperoxid und anorganische Peroxoverbindungen 20 1.1.3.1 Allgemeines 21 1.1.3.2 Wirtschaftliche Bedeutung und Verwendung 22 1.1.3.3 Wasserstoffperoxid 24 1.1.3.4 Peroxoverbindungen 28 1.2 Stickstoff und Stickstoffverbindungen 31 1.2.1 Allgemeines 32 1.2.2 Wirtschaftliche Bedeutung und Verwendung 33 1.2.3 Vorkommen und Rohstoffe 37 1.2.4 Stickstoffverbindungen 38 1.3 Phosphor und seine Verbindungen 50 1.3.1 Allgemeines 50 1.3.2 Wirtschaftliche Bedeutung und Verwendung 51 1.3.3 Vorkommen und Rohstoffe für Phosphor und anorganische Phosphorverbindungen 56 1.3.4 Herstellung von Phosphor 59 1.3.4.1 Herstellung von weißem Phosphor 59 1.3.4.2 Herstellung von rotem Phosphor 61 1.3.5 Herstellung von Phosphorverbindungen 62 1.3.5.1 Phosphorsäure 62 1.3.5.2 Phosphorpentoxid 71 1.3.5.3 Phosphorpentasulfid 72 1.3.5.4 Halogenide des Phosphors 72 1.3.5.5 Säuren und Salze des Phosphors mit P<5+ 74 1.3.5.6 Organische Verbindungen des Phosphors 75 1.4 Schwefel und Schwefelverbindungen 79 1.4.1 Allgemeines 80 1.4.2 Wirtschaftliche Bedeutung und Verwendung 80 1.4.3 Vorkommen und Rohstoffe 81 1.4.4 Herstellung von Schwefel 82 1.4.4.1 Schwefel aus Elementarschwefelvorkommen 82 1.4.4.2 Schwefel aus Schwefelwasserstoff und Schwefeldioxid 82 1.4.4.3 Schwefel aus Pyrit 83 1.4.5 Herstellung und Verwendung von Schwefelverbindungen 83 1.4.5.1 Schwefeldioxid, 100 %ig 83 1.4.5.2 Schwefeltrioxid, 100 %ig 84 1.4.5.3 Schwefelsäure 85 1.4.5.4 Dischwefeldichlorid 95 1.4.5.5 Schwefeldichlorid 95 1.4.5.6 Thionylchlorid 95 1.4.5.7 Sulfurylchlorid 96 1.4.5.8 Chlorsulfonsäure 96 1.4.5.9 Fluorsulfonsäure 97 1.4.5.10 Salze der Schwefligen Säure 97 1.4.5.11 Natriumthiosulfat und Ammoniumthiosulfat 97 1.4.5.12 Natriumdithionit und Natriumhydroxymethansulfinat 98 1.4.5.13 Schwefelwasserstoff 99 1.4.5.14 Natriumsulfid 100 1.4.5.15 Natriumhydrogensulfid 100 1.4.5.16 Schwefelkohlenstoff 100 1.5 Halogene und Halogenverbindungen 101 1.5.1 Fluor und Fluorverbindungen 101 1.5.1.1 Allgemeines 102 1.5.1.2 Wirtschaftliche Bedeutung und Verwendung von Fluor 102 1.5.1.3 Vorkommen und Rohstoffe 103 1.5.1.4 Herstellung von Fluor 105 1.5.1.5 Herstellung und Verwendung von Fluorverbindungen 107 1.5.2 Chlor und Chlorverbindungen 117 1.5.2.1 Allgemeines 118 1.5.2.2 Wirtschaftliche Bedeutung und Verwendung 118 1.5.2.3 Vorkommen und Rohstoffe 120 1.5.2.4 Herstellung von Chlor 120 1.5.2.5 Herstellung und Verwendung von Chlorverbindungen 131 1.5.3 Brom und Bromverbindungen 141 1.5.3.1 Allgemeines 142 1.5.3.2 Wirtschaftliche Bedeutung und Verwendung 142 1.5.3.3 Vorkommen und Rohstoffe 144 1.5.3.4 Herstellung von Brom 144 1.5.3.5 Herstellung von Bromverbindungen 146 1.5.4 Iod und Iodverbindungen 147 1.5.4.1 Allgemeines 147 1.5.4.2 Wirtschaftliche Bedeutung und Verwendung 148 1.5.4.3 Vorkommen und Rohstoffe 149 1.5.4.4 Herstellung von Iod 149 1.5.4.5 Herstellung von Iodverbindungen 150 1.6 Technische Gase 151 1.6.1 Allgemeines 151 1.6.2 Wirtschaftliche Bedeutung und Verwendung 153 1.6.3 Herstellung 155 1.6.3.1 Sauerstoff und Stickstoff 155 1.6.3.2 Edelgase 156 1.6.3.3 Kohlenstoffmonoxid 160 1.6.3.4 Kohlenstoffdioxid 163 2 Mineralische Dünger 171 2.1 Phosphorhaltige Düngemittel 171 2.1.1 Wirtschaftliche Bedeutung 172 2.1.1.1 Gesamtphosphordünger 172 2.1.1.2 Superphosphat 173 2.1.1.3 Tripelsuperphosphat 173 2.1.1.4 Ammoniumphosphate 174 2.1.1.5 Thomasphosphate 174 2.1.2 Rohstoffe 174 2.1.3 Gewinnung der Phosphate 175 2.1.3.1 Schwefelsäureaufschluss zur Herstellung von Superphosphat 175 2.1.3.2 Phosphorsäureaufschluss 176 2.1.3.3 Salpetersäureaufschluss 176 2.1.3.4 Aufschluss durch Glühverfahren 177 2.1.3.5 Thomasphosphat 177 2.1.3.6 Ammoniumphosphate 177 2.1.3.7 Nitrophosphate 179 2.2 Stickstoffhaltige Düngemittel 180 2.2.1 Wirtschaftliche Bedeutung 180 2.2.1.1 Ammoniumsulfat 181 2.2.1.2 Ammoniumnitrat 182 2.2.1.3 Harnstoff 182 2.2.2 Herstellung von stickstoffhaltigen Düngemitteln 183 2.2.2.1 Ammoniumsulfat 184 2.2.2.2 Harnstoff 184 2.2.2.3 Ammoniumnitrat 187 2.3 Kaliumhaltige Düngemittel 189 2.3.1 Vorkommen von Kalisalzen 189 2.3.2 Wirtschaftliche Bedeutung von kaliumhaltigen Düngemitteln 190 2.3.3 Herstellung von kaliumhaltigen Düngemitteln 191 2.3.3.1 Kaliumchlorid 191 2.3.3.2 Kaliumsulfat 193 2.3.3.3 Kaliumnitrat 194 3 Metalle und ihre Verbindungen 197 3.1 Alkali- und Erdalkalimetalle und ihre Verbindungen 197 3.1.1 Alkalimetalle und ihre Verbindungen 197 3.1.1.1 Lithium und seine Verbindungen 198 3.1.1.2 Natrium und seine Verbindungen 206 3.1.1.3 Kalium und seine Verbindungen 217 3.1.1.4 Rubidium und seine Verbindungen 220 3.1.1.5 Caesium und seine Verbindungen 221 3.1.2 Erdalkalimetalle und ihre Verbindungen 223 3.1.2.1 Allgemeines 223 3.1.2.2 Beryllium und seine Verbindungen 223 3.1.2.3 Magnesium und seine Verbindungen 225 3.1.2.4 Calcium und seine Verbindungen 230 3.1.2.5 Strontium und seine Verbindungen 234 3.1.2.6 Barium und seine Verbindungen 237 3.2 Aluminium und seine Verbindungen 240 3.2.1 Allgemeines 241 3.2.2 Wirtschaftliche Bedeutung und Verwendung 241 3.2.2.1 Aluminiummetall 241 3.2.2.2 Aluminiumverbindungen 242 3.2.3 Vorkommen und Rohstoffe 244 3.2.4 Herstellung von Aluminium 245 3.2.4.1 Recycling 246 3.2.5 Herstellung von Aluminiumverbindungen 246 3.3 Eisen und Stahl 248 3.3.1 Allgemeines 249 3.3.2 Wirtschaftliche Bedeutung und Verwendung 249 3.3.3 Vorkommen und Rohstoffe 251 3.3.4 Eisen, metallisch 252 3.3.4.1 Hochofenprozess 253 3.3.5 Stahl 256 3.3.5.1 Wind- und Herdfrischverfahren 256 3.3.5.2 Elektroschmelzverfahren 257 3.3.5.3 Edelstahl 258 3.3.6 Eisenverbindungen 258 3.4 Kupfer 260 3.4.1 Allgemeines 260 3.4.2 Wirtschaftliche Bedeutung und Verwendung 261 3.4.2.1 Kupfermetall 261 3.4.2.2 Kupferverbindungen 261 3.4.3 Vorkommen und Rohstoffe 262 3.4.3.1 Sekundärrohstoffe 263 3.4.4 Herstellung von Kupfer 264 3.4.4.1 Pyrometallurgische Herstellung von Kupfer 264 3.4.4.2 Kupferraffination 267 3.4.4.3 Hydrometallurgische Kupfergewinnung 269 3.4.5 Herstellung von Kupferverbindungen 273 3.5 Silicium und seine anorganischen Verbindungen 275 3.5.1 Allgemeines 275 3.5.2 Wirtschaftliche Bedeutung und Verwendung 276 3.5.3 Vorkommen und Rohstoffe 277 3.5.4 Herstellung von Ferrosilicium und technischem Silicium 277 3.5.5 Herstellung von anorganischen Siliciumverbindungen 279 3.5.5.1 Siliciumhalogenide 280 3.5.5.2 Kieselsäureester Si(OR)4 281 3.6 Blei und seine Verbindungen 281 3.6.1 Allgemeines 281 3.6.2 Wirtschaftliche Bedeutung 282 3.6.3 Vorkommen 283 3.6.4 Herstellung 284 3.6.5 Bleiverbindungen 287 3.6.5.1 Bleiacetate, -carbonate 287 3.6.5.2 Bleihalogenide 288 3.6.5.3 Bleioxide 288 3.6.5.4 Bleipigmente 291 3.6.5.5 Bleisulfate 291 3.6.5.6 Organische Bleiverbindungen 291 3.7 Zinn und seine Verbindungen 293 3.7.1 Allgemeines 293 3.7.2 Wirtschaftliche Bedeutung und Verwendung 293 3.7.3 Vorkommen und Rohstoffe 294 3.7.4 Herstellung von Zinn 295 3.7.5 Herstellung und Verwendung von Zinnverbindungen 295 3.8 Buntmetalle 296 3.8.1 Titan und seine Verbindungen 296 3.8.1.1 Allgemeines 296 3.8.1.2 Wirtschaftliche Bedeutung und Verwendung 296 3.8.1.3 Vorkommen und Rohstoffe 297 3.8.1.4 Herstellung von Titan 297 3.8.2 Vanadium 298 3.8.2.1 Allgemeines 298 3.8.2.2 Wirtschaftliche Bedeutung und Verwendung 298 3.8.2.3 Vorkommen und Rohstoffe 299 3.8.2.4 Vanadium, metallisch 300 3.8.2.5 Ferrovanadium 300 3.8.2.6 Vanadiumverbindungen 301 3.8.3 Chrom und seine Verbindungen 301 3.8.3.1 Vorkommen 302 3.8.3.2 Herstellung 302 3.8.3.3 Wirtschaftliche Bedeutung 304 3.8.3.4 Chromverbindungen 306 3.8.4 Wolfram und seine Verbindungen 313 3.8.4.1 Allgemeines 313 3.8.4.2 Wirtschaftliche Bedeutung und Verwendung 314 3.8.4.3 Vorkommen und Rohstoffe 315 3.8.4.4 Gewinnung von Wolfram 316 3.8.4.5 Gewinnung von Wolframverbindungen 317 3.8.5 Mangan und Manganverbindungen 317 3.8.5.1 Allgemeines 317 3.8.5.2 Wirtschaftliche Bedeutung und Verwendung 318 3.8.5.3 Vorkommen und Rohstoffe 319 3.8.5.4 Herstellung von Mangan 320 3.8.5.5 Herstellung von Manganverbindungen 321 3.8.6 Molybdän und seine Verbindungen 326 3.8.6.1 Wirtschaftliche Bedeutung und Verwendung 327 3.8.6.2 Vorkommen und Rohstoffe 328 3.8.6.3 Gewinnung von Molybdän 329 3.8.6.4 Ferromolybdän 329 3.8.6.5 Gewinnung der Molybdänverbindungen 330 3.8.7 Cobalt 330 3.8.7.1 Allgemeines 330 3.8.7.2 Wirtschaftliche Bedeutung und Verwendung 331 3.8.7.3 Vorkommen und Rohstoffe 333 3.8.7.4 Herstellung von Cobalt 334 3.8.7.5 Herstellung von Cobaltverbindungen 338 3.8.8 Nickel 339 3.8.8.1 Allgemeines 339 3.8.8.2 Wirtschaftliche Bedeutung und Verwendung 340 3.8.8.3 Vorkommen und Rohstoffe 341 3.8.8.4 Herstellung von Nickel 342 3.8.8.5 Herstellung von Nickelverbindungen 348 3.8.9 Zink und seine Verbindungen 350 3.8.9.1 Allgemeines 350 3.8.9.2 Wirtschaftliche Bedeutung und Verwendung 350 3.8.9.3 Vorkommen und Rohstoffe 351 3.8.9.4 Herstellung von Zink 351 3.8.9.5 Herstellung und Verwendung von Zinkverbindungen 352 3.9 Edelmetalle 352 3.9.1 Gold und seine Verbindungen 352 3.9.1.1 Allgemeines 353 3.9.1.2 Wirtschaftliche Bedeutung und Verwendung 353 3.9.1.3 Vorkommen und Rohstoffe 354 3.9.1.4 Gewinnung und Herstellung von Gold 356 3.9.1.5 Herstellung von Goldverbindungen 357 3.9.2 Silber und seine Verbindungen 358 3.9.2.1 Allgemeines 358 3.9.2.2 Wirtschaftliche Bedeutung und Verwendung 359 3.9.2.3 Vorkommen und Rohstoffe 359 3.9.2.4 Herstellung von Silber 360 3.9.2.5 Herstellung und Verwendung von Silberverbindungen 362 3.9.3 Platin, Palladium und seine Verbindungen 363 3.9.3.1 Allgemeines 364 3.9.3.2 Wirtschaftliche Bedeutung und Verwendung 364 3.9.3.3 Vorkommen und Rohstoffe 366 3.9.3.4 Herstellung von Platin und Palladium 367 3.9.3.5 Herstellung und Verwendung von Platin- und Palladiumverbindungen 369 3.9.4 Osmium und seine Verbindungen 371 3.9.4.1 Allgemeines 371 3.9.4.2 Wirtschaftliche Bedeutung und Verwendung 372 3.9.4.3 Vorkommen und Rohstoffe 372 3.9.4.4 Herstellung und Verwendung von Osmiumverbindungen 373 3.9.5 Iridium und seine Verbindungen 373 3.9.5.1 Allgemeines 373 3.9.5.2 Wirtschaftliche Bedeutung und Verwendung 374 3.9.5.3 Vorkommen und Rohstoffe 375 3.9.5.4 Herstellung von Iridium 375 3.9.5.5 Herstellung und Verwendung von Iridiumverbindungen 375 3.9.6 Rhodium und seine Verbindungen 376 3.9.6.1 Allgemeines 376 3.9.6.2 Wirtschaftliche Bedeutung und Verwendung 377 3.9.6.3 Vorkommen und Rohstoffe 378 3.9.6.4 Herstellung von Rhodium 378 3.9.6.5 Herstellung und Verwendung von Rhodiumverbindungen 378 3.9.7 Rhenium und seine Verbindungen 379 3.9.7.1 Allgemeines 379 3.9.7.2 Wirtschaftliche Bedeutung und Verwendung 380 3.9.7.3 Vorkommen und Rohstoffe 380 3.9.7.4 Herstellung von Rhenium 381 3.9.7.5 Herstellung und Verwendung von Rhenium(VII)-Verbindungen 381 3.9.8 Quecksilber und seine Verbindungen 382 3.9.8.1 Allgemeines 383 3.9.8.2 Wirtschaftliche Bedeutung und Verwendung 383 3.9.8.3 Vorkommen und Rohstoffe 385 3.9.8.4 Herstellung von Quecksilber 385 3.9.8.5 Herstellung und Verwendung von Quecksilberverbindungen 386 3.10 Anhang 392 4 Halbleiter- und Technologiematerialien 395 4.1 Silicium als Halbleiter 395 4.1.1 Allgemeines 396 4.1.2 Wirtschaftliche Bedeutung und Verwendung 397 4.1.3 Vorkommen und Rohstoffe 398 4.1.4 Herstellung von Reinstsilicium 399 4.2 Germanium 407 4.2.1 Allgemeines 408 4.2.2 Wirtschaftliche Bedeutung und Verwendung 408 4.2.3 Vorkommen und Rohstoffe 409 4.2.4 Herstellung von Germanium 409 4.3 Gallium 409 4.3.1 Allgemeines 410 4.3.2 Wirtschaftliche Bedeutung und Verwendung 410 4.3.3 Vorkommen und Rohstoffe 410 4.3.4 Herstellung von Gallium 411 4.4 Indium 411 4.4.1 Allgemeines 412 4.4.2 Wirtschaftliche Bedeutung und Verwendung 412 4.4.3 Vorkommen und Rohstoffe 413 4.4.4 Herstellung von Indium 413 4.5 Bor 414 4.5.1 Allgemeines 414 4.5.2 Wirtschaftliche Bedeutung und Verwendung 414 4.5.3 Vorkommen und Rohstoffe 415 4.5.4 Herstellung von Bor 415 4.6 Arsen 416 4.6.1 Allgemeines 416 4.6.2 Wirtschaftliche Bedeutung und Verwendung 416 4.6.3 Vorkommen und Rohstoffe 417 4.6.4 Herstellung von Arsen 417 4.7 Antimon 418 4.7.1 Allgemeines 418 4.7.2 Wirtschaftliche Bedeutung und Verwendung 419 4.7.3 Vorkommen und Rohstoffe 419 4.7.4 Herstellung von Antimon 420 4.8 Seltene Erden 420 4.8.1 Allgemeines 421 4.8.2 Wirtschaftliche Bedeutung und Verwendung 422 4.8.3 Vorkommen und Rohstoffe 422 4.8.4 Herstellung der Seltenen Erden 423 4.8.4.1 Scandium 423 4.8.4.2 Yttrium, Lanthan und Lanthanoide 423 4.9 Niob 425 4.9.1 Allgemeines 425 4.9.2 Wirtschaftliche Bedeutung und Verwendung 426 4.9.3 Vorkommen und Rohstoffe 426 4.9.4 Herstellung 427 4.10 Tantal 427 4.10.1 Allgemeines 428 4.10.2 Wirtschaftliche Bedeutung und Verwendung 428 4.10.3 Vorkommen und Rohstoffe 429 4.10.4 Herstellung von Tantal 430 4.11 Verbindungshalbleiter 430 5 Organosiliciumverbindungen 433 5.1 Industriell bedeutende Organosiliciumverbindungen 433 5.1.1 Nomenklatur 433 5.2 Technisch bedeutende Silane 434 5.2.1 Unsubstituierte Silane 434 5.2.2 Halogensilane 434 5.2.3 Organosilane 436 5.3 Siloxane/Silicone 439 5.3.1 Allgemeines 439 5.3.2 Nomenklatur 439 5.3.3 Wirtschaftliche Situation 440 5.3.4 Herstellung 441 5.3.5 Technische Durchführung der Polymerisation 445 5.3.6 Herstellung verzweigter Polysiloxane 446 5.4 Technische Siliconprodukte 447 5.4.1 Siliconöle 447 5.4.2 Siliconölfolgeprodukte 449 5.4.3 Siliconkautschuke 450 5.4.3.1 Kaltvulkanisierender Einkomponenten-Siliconkautschuk 450 5.4.3.2 Kaltvulkanisierender Zweikomponentensiliconkautschuk 450 5.4.3.3 Heißvulkanisierender, peroxidisch vernetzender Siliconkautschuk 451 5.4.3.4 Heißvulkanisierender, additionsvernetzender Siliconkautschuk 452 5.4.3.5 Eigenschaften von Silicongummi 453 5.4.4 Siliconharze 453 5.4.5 Silicon-Copolymere, -Blockcopolymere und -Pfropfcopolymere 454 6 Anorganische Festkörper 457 6.1 Silikatische Erzeugnisse 457 6.1.1 Glas 457 6.1.1.1 Allgemeines 457 6.1.1.2 Wirtschaftliche Bedeutung und Verwendung 460 6.1.1.3 Vorkommen und Rohstoffe 461 6.1.1.4 Herstellung von Glas 463 6.1.1.5 Glaseigenschaften und Verwendung 468 6.1.1.6 Herstellung von Alkalisilikaten 469 6.1.2 Zeolithe 470 6.1.2.1 Allgemeines 470 6.1.2.2 Wirtschaftliche Bedeutung und Verwendung 473 6.1.2.3 Vorkommen und Rohstoffe 475 6.1.2.4 Herstellung von synthetischen Zeolithen 475 6.2 Anorganische Fasern 478 6.2.1 Einführung 479 6.2.2 Verfahren zur Herstellung von anorganischen Fasern 481 6.2.2.1 Natürliche Mineralfasern 481 6.2.2.2 Künstliche Mineralfasern 482 6.2.2.3 Synthetische keramische Fasern 496 6.2.2.4 Kohlenstofffasern 502 6.2.2.5 Metallfasern 504 6.2.3 Ausgewählte Fasereigenschaften und Anwendungsfelder 505 6.2.3.1 Einführung 505 6.2.3.2 Natürliche Mineralwollen 508 6.2.3.3 Künstliche Mineralwollen 509 6.2.3.4 Textilglasfasern 511 6.2.3.5 Polykieselsäurefasern 513 6.2.3.6 Synthetische keramische Fasern 516 6.2.3.7 Kohlenstofffasern 518 6.2.3.8 Metallfasern 520 6.2.3.9 Faser-Verbundwerkstoffe 522 6.2.4 Physiologische und legislative Aspekte 526 6.3 Baustoffe 527 6.3.1 Allgemeines 528 6.3.2 Kalk 529 6.3.2.1 Allgemeines 529 6.3.2.2 Wirtschaftliche Bedeutung und Verwendung 529 6.3.2.3 Vorkommen und Rohstoffe 530 6.3.2.4 Gebrannter Kalk 530 6.3.2.5 Gelöschter Kalk 531 6.3.2.6 Dampfgehärtete Baustoffe 533 6.3.3 Zement 533 6.3.3.1 Allgemeines 533 6.3.3.2 Wirtschaftliche Bedeutung und Verwendung 535 6.3.3.3 Rohstoffe 535 6.3.3.4 Portlandzement 535 6.3.3.5 Hüttenzemente 539 6.3.3.6 Puzzolanzemente 539 6.3.3.7 Tonerdezement 541 6.3.3.8 Asbestzement 541 6.3.3.9 Sonstige Zementarten 542 6.3.3.10 Vorgänge beim Erstarren von Zement 542 6.3.4 Gips 544 6.3.4.1 Allgemeines 544 6.3.4.2 Wirtschaftliche Bedeutung und Verwendung 547 6.3.4.3 Vorkommen und Rohstoffe 548 6.3.4.4 Chemieanhydrit aus der Flusssäureherstellung 550 6.3.4.5 Chemiegips 550 6.3.5 Grobkeramische Produkte für die Bauindustrie 552 6.3.6 Blähprodukte 553 6.3.6.1 Allgemeines 553 6.3.6.2 Vorkommen und Rohstoffe 554 6.3.6.3 Wirtschaftliche Bedeutung und Verwendung 556 6.3.6.4 Herstellung von Blähprodukten 556 6.3.6.5 Blähprodukte aus Gläsern (Foam-glass) 558 6.3.7 Geopolymere 558 6.3.7.1 Allgemeines 558 6.3.7.2 Verwendung und wirtschaftliche Bedeutung 559 6.3.7.3 Vorkommen und Rohstoffe 559 6.3.7.4 Reaktion 560 6.3.7.5 Eigenschaften 561 6.4 Keramik 562 6.4.1 Allgemeines 563 6.4.2 Einteilung der keramischen Erzeugnisse 563 6.4.3 Allgemeine Verfahrensschritte zur Herstellung von Keramiken 565 6.4.4 Tonkeramische Erzeugnisse 565 6.4.4.1 Zusammensetzung und Rohstoffe 567 6.4.4.2 Abbau und Aufbereitung von Rohkaolin 569 6.4.4.3 Herstellung tonkeramischer Massen 569 6.4.4.4 Formgebungsverfahren 570 6.4.4.5 Trocknungsverfahren 574 6.4.4.6 Keramischer Brand 574 6.4.4.7 Eigenschaften und Anwendung tonkeramischer Produkte 577 6.4.5 Sonderkeramische Erzeugnisse 579 6.4.5.1 Oxidkeramik 579 6.4.5.2 Elektro- und Magnetokeramik 585 6.4.5.3 Feuerfeste Keramik 591 6.4.5.4 Nichtoxidkeramik 599 6.5 Hartstoffe 609 6.5.1 Allgemeines 609 6.5.2 Wirtschaftliche Bedeutung und Verwendung 610 6.5.3 Allgemeine Herstellungsverfahren und Eigenschaften von Metallcarbiden 610 6.5.4 Carbide der IV. Nebengruppe 611 6.5.4.1 Titancarbid 611 6.5.4.2 Zirconiumcarbid und Hafniumcarbid 613 6.5.5 Carbide der V. Nebengruppe 613 6.5.5.1 Vanadiumcarbid 613 6.5.5.2 Niobcarbid und Tantalcarbid 613 6.5.6 Carbide der VI. Nebengruppe 613 6.5.6.1 Chromcarbid 613 6.5.6.2 Molybdäncarbid 614 6.5.6.3 Wolframcarbid 614 6.5.6.4 Hartmetalllegierungen auf Basis von Wolframcarbid 615 6.5.7 Thoriumcarbid und Urancarbid 616 6.5.8 Metallnitride 617 6.5.9 Metallboride 618 6.5.10 Metallsilicide 619 6.6 Kohlenstoffmodifikationen 620 6.6.1 Allgemeine Vorbemerkungen 620 6.6.2 Diamant 620 6.6.2.1 Allgemeines 621 6.6.2.2 Wirtschaftliche Bedeutung und Verwendung 622 6.6.2.3 Gewinnung natürlicher Diamanten 623 6.6.2.4 Herstellung synthetischer Diamanten 624 6.6.3 Natürlicher Graphit 626 6.6.3.1 Allgemeines 627 6.6.3.2 Wirtschaftliche Bedeutung und Verwendung 627 6.6.3.3 Vorkommen, Rohstoffe und Gewinnung 629 6.6.4 Synthetischer Kohlenstoff und synthetischer Graphit 630 6.6.4.1 Allgemeines 633 6.6.4.2 Wirtschaftliche Bedeutung und Verwendung 633 6.6.4.3 Vorkommen und Rohstoffe 634 6.6.4.4 Herstellung von synthetischem Kohlenstoff und synthetischem Graphit 635 6.6.5 Spezielle Kohlenstoff- und Graphitarten 640 6.6.5.1 Allgemeines 641 6.6.5.2 Pyrokohlenstoff und Pyrographit 642 6.6.5.3 Glaskohlenstoff und Schaumkohlenstoff 643 6.6.5.4 Graphitfolien und -membranen 644 6.6.6 Carbon Black 645 6.6.6.1 Allgemeines 647 6.6.6.2 Wirtschaftliche Bedeutung und Verwendung 647 6.6.6.3 Herstellung von Carbon Black 651 6.6.7 Aktivkohle 656 6.6.7.1 Allgemeines 657 6.6.7.2 Wirtschaftliche Bedeutung und Verwendung 657 6.6.7.3 Vorkommen und Rohstoffe 659 6.6.7.4 Herstellung von Aktivkohle 659 6.7 Füllstoffe 662 6.7.1 Allgemeines 665 6.7.2 Wirtschaftliche Bedeutung und Verwendung 666 6.7.3 Vorkommen, Rohstoffe und Herstellung von Füllstoffen 668 6.7.3.1 Natürliche Füllstoffe 668 6.7.3.2 Synthetische Füllstoffe 670 6.8 Anorganische Pigmente 675 6.8.1 Allgemeines 676 6.8.2 Weißpigmente 680 6.8.2.1 Titandioxid 682 6.8.2.2 Lithopone und Zinksulfidpigmente 688 6.8.2.3 Zinkoxid-Weißpigmente 689 6.8.3 Buntpigmente 690 6.8.3.1 Eisenoxidpigmente 694 6.8.3.2 Chrom(III)-oxidpigmente 699 6.8.3.3 Chromat- und Molybdatpigmente 701 6.8.3.4 Mischphasenpigmente und keramische Farbkörper 702 6.8.3.5 Cadmiumpigmente 704 6.8.3.6 Bismutvanadatpigmente 705 6.8.3.7 Eisenblaupigmente 706 6.8.3.8 Ultramarinpigmente 707 6.8.4 Spezialpigmente 708 6.8.4.1 Korrosionsschutzpigmente 709 6.8.4.2 Effektpigmente 711 6.8.4.3 Lumineszenzpigmente 713 6.8.4.4 Magnetpigmente 713 7 Kernbrennstoffkreislauf 721 7.1 Die Bedeutung der Kernenergie in der Energiewirtschaft 721 7.2 Allgemeines zum Brennstoffkreislauf 725 7.3 Verfügbarkeit von Uran 726 7.4 Kernreaktortypen 728 7.4.1 Allgemeines 729 7.4.2 Leichtwasserreaktoren 729 7.4.2.1 Siedewasserreaktoren 729 7.4.2.2 Druckwasserreaktoren 730 7.4.3 Graphitmoderierte Reaktoren 730 7.4.3.1 Gasgekühlte Reaktoren 730 7.4.3.2 Leichtwassergekühlte Reaktoren 731 7.4.4 Schwerwasserreaktoren 732 7.4.5 Schnellbrutreaktoren 732 7.5 Kernbrennstoffgewinnung 733 7.5.1 Urankonzentrat-(„Yellow-cake“-)Gewinnung 736 7.5.1.1 Uran aus Uranerzen 736 7.5.1.2 Uran aus Phosphaterzen bzw. Nassphosphorsäure 740 7.5.1.3 Uran aus Meerwasser 741 7.5.2 Konversion von Urankonzentrat zu Uranhexafluorid 741 7.5.2.1 Allgemeines 741 7.5.2.2 Nassverfahren zur Herstellung von UF6 741 7.5.2.3 Trockenverfahren zur Herstellung von UF6 742 7.5.3 235U-Anreicherung 743 7.5.4 Rekonversion von UF6 in Kernbrennstoffe 744 7.5.4.1 In Urandioxid 744 7.5.5 Andere Urankernbrennstoffe 746 7.5.5.1 Uranmetall 746 7.5.5.2 Uran-Plutonium-Mischoxide 746 7.5.6 Herstellung der Brennelemente 747 7.6 Entsorgung von Kernkraftwerken 747 7.6.1 Allgemeines 750 7.6.2 Teilschritte der Entsorgung 752 7.6.2.1 Zwischenlagerung abgebrannter Brennelemente 752 7.6.2.2 Wiederaufarbeitung abgebrannter Brennelemente 752 7.6.2.3 Weiterverarbeitung der Uran- bzw. Plutoniumlösungen 754 7.6.2.4 Konditionierung der radioaktiven Abfälle 755 7.6.2.5 Endlagerung radioaktiver Abfälle 757 Stichwortverzeichnis 761

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Book SynopsisMan möchte vor dem Experiment die Wärmeentwicklung einer Reaktion abschätzen, eine neue Syntheseidee auf Plausibilität prüfen oder die Kenngrößen einer neuen Substanz in Beziehung zu bereits bekannten setzen – dies bedeutet meist für jeden Wissenschaftler einen zeitaufwendigen Besuch in der Bibliothek. In diesem Buch sind die Daten für alle wichtigen anorganischen und organischen Substanzen zuverlässig und schnell zu finden. Diese kompakte Datensammlung enthält genau die Werte, die jeder Chemiker immer wieder benötigt. Alle Daten stehen untereinander in Beziehung und sind aufeinander abgestimmt. Für alle Größen werden die SI-Einheiten verwendet, doch sind natürlich die entsprechenden Umrechnungsfaktoren für Nicht-SI-Einheiten angegeben. Die Neuauflage wurde vollständig aktualisiert, um 20% erweitert und enthält die jeweiligen Sicherheitshinweise. Das Buch deckt mit einzigartigem Detailreichtum ein großes Spektrum an Daten zu anorganischen und organischen Substanzen ab. Dieses Werk ist der ideale Begleiter für Chemiestudenten sowie Anorganiker und Organiker im Beruf.Trade Review"Ein hilfreicher Begleiter für Seminare und im Labor, sowie beim Protokolle schreiben." Amazon.de (13.04.2014) "Diese kompakte Datensammlung enthält genau die Werte, die jeder Chemiker und auch Praktiker immer wieder benötigt." Metall (#4-2014, 01.04.2014) "Abschließend lässt sich daher sagen, dass es sich lohnt sich fürs Studium ein solches Tabellenwerk zuzulegen (?) ich bin mit meinem Exemplar vollkommen zufrieden und werde es weiterhin mit Freude im Labor verwenden." Amazon.de (30.05.2014) "Übersichtlich strukturierte Tabellen ermöglichen ein schnelles Nachschlagen und für alle Größen werden neben den SI-Einheiten auch die Umrechnungsfaktoren für Nicht-SI-Einheiten angegeben." Chemanager-online.com (17.02.2014)Table of ContentsVorwort zur vierten englischen Auflage IX Vorwort zur dritten englischen Auflage X Literatur und Quellen XIII 1 Das internationale Einheitensystem (SI) 1 2 Grundlegende Konstanten (Revision 1986) 3 3 Wichtige Umrechnungsfaktoren 4 4 Eigenschaften der Elemente 5 5 Eigenschaften anorganischer Verbindungen 14 6 Eigenschaften organischer Verbindungen 88 6.1 Eigenschaften organischer Verbindungsklassen 88 6.2 Eigenschaften von Aminosäuren (Proteinbausteinen) 116 7 Einige Kristallstrukturen 120 8 Strukturen einiger Moleküle und Ionen 122 9 Bindungslängen 124 10 Bindungs-Dissoziationsenthalpien bei 25 °C 125 11 Mittlere Bindungsenthalpien bei 25 °C 126 12 Elektronegativitäten der Elemente (Pauling-Skala) 127 13 Schmelz-, Verdampfungs- und Atomisierungsenthalpien1 128 14 Sukzessive Ionisierungsenthalpien der Elemente bei 25 °C, ΔH298/MJ mol1 131 15 Periodischer Trend der ersten Ionisierungsenthalpien 133 16 Elektronenaffinitäten bei 25 °C 135 17 Gitterenthalpien ionischer Kristalle bei 25 °C 137 18 Neutralistionsenthalpien 138 19 Löslichkeitsprodukte bei 25 °C 139 20 Stabilitätskonstanten 141 20.1 Stabilitätskonstanten von Komplex-Ionen bei 25 °C 141 20.2 Kumulative Stabilitätskonstanten bei 25 °C 143 21 Elektroden-Standard-Potentiale und Redoxgleichgewichte in wäßriger Lösung bei 25 °C 144 22 Dissoziationskonstanten von Säuren und hydratisierten Metallionen 149 23 Gebräuchliche Säure-Base-Indikatoren 152 24 Ionische Eigenschaften des Wassers 153 25 Molare Leitfähigkeiten wäßriger Lösungen bei 25 °C 154 26 Molare Ionenleitfähigkeit bei unendlicher Verdünnung bei 25 °C 155 27 Löslichkeit von Gasen in Wasser 156 28 Erhöhung der Siedetemperatur und Erniedrigung der Gefriertemperatur (ebullioskopische und kryoskopische Konstanten) 157 29 Kritische Konstanten und Tripelpunkte ausgewählter Substanzen 158 30 Dampfdruck und Dichte von Wasser und Quecksilber bei verschiedenen Temperaturen 160 31 Dichten wäßriger Lösungen bei 25 °C 161 32 Infrarot-Absorptionsfrequenzen 162 33 NMR: Chemische Verschiebungen 163 34 Elektronenkonfiguration der Elemente 164 35 Das griechische Alphabet 167 36 Numerische Präfixe 168 A Anhang zu den Tabellen 5 und 6 169 A.1 Gefährliche Eigenschaften und Sicherheitsmaßnahmen für den Umgang mit gefährlichen Substanzen – Das in den Tabellen 5 und 6 verwendete Codierungssystem 169 A.2 Komprimierte Gefahrencodes und ihre Expansion für die in den Tabellen 5 und 6 aufgeführten Chemikalien 171 A.3 Weitere Unterteilung der gefährlichen Eigenschaften organischer Verbindungen 171 A.4 Die komprimierten Sicherheitscodes und ihre Expansion zu den Sicherheitsratschlägen bei der Handhabung gefährlicher Chemikalien in Tabelle 5 und 6 172 A.5 Expansion der komprimierten Codes für die R- und S-Sätze anorganischer Substanzen (Tabelle 5) 174 A.6 Expansion der komprimierten Codes für die R- und S-Sätze organischer Substanzen (Tabelle 6) 191 A.7 Substanzen, die als carcinogen, mutagen bzw. reproduktionstoxisch eingestuft sind 198 A.8 Einige allgemeine Festlegungen bei Sicherheitsratschlägen (S-Sätzen) 199 B R-Sätze (Gefahrenhinweise) 200 C S-Sätze (Sicherheitsratschläge) 205 Sachregister 208

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Book SynopsisFilling a gap in the literature for a hands-on guide focusing on everyday laboratory challenges, this English edition has been expanded and revised using the feedback received on the successful German precursor. Throughout the book, Professor Mascher draws on his 30 years of experience and provides abundant practical advice, troubleshooting and other hints highlighted in boxes, as well as a broad selection of walkthrough case studies. Based on a course taught by the author, the first part of the book intuitively explains all steps of routine bioanalysis and explains how to set up a robust, inexpensive and effi cient method for a given substance. In the second part he includes 20 worked example cases that highlight common challenges and how to overcome them. With its appendix containing tried-and-tested analytical methods for 100 clinically relevant substances from the author`s own laboratory, complete with spectral and MS data as well as literature references and basic pharmacokinetic information, this is a life-long companion for everyone working in clinical, pharmaceutical and biochemical analysis. Comments to the German book: "The book comes to life through its examples, showing not only what did work in the author's laboratory, but also what didn't." ChemieReport "Indispensable for novices, while even old hands will be able to expand their knowledge. A collection of analytical data for ca. 100 substances completes the book's offering, leaving almost nothing to be desired." pharmindTrade Review"The book is clearly written and comprehensive. A lot of practical advice and tips makes it helpful for any practically oriented clinical laboratory and it can be counted as a valuable source for everyone working with chromatographic techniques in a bioanalytical laboratory." (Analytical and Bioanalytical Chemistry, 13 November 2012) “This book is more than a very successful and useful user guide, and is a valuable tool for the laboratorywork, not only for clinical analysts, but also for biochemists, pharmacists, etc. In addition to a compact targeted representation of the most important theoretical foundations for the planning and execution of (clinical) analysis (sample preparation, HPLC separation, usage of different modes, detection capabilities, derivatization techniques to the point of validation), the readers receive valuable information for their work, which are explained on the basis of practical examples [pages 1–64].” (ChemMedChem, 1 November 2012)Table of ContentsPreface INTRODUCTION First Question: Determination of Ibuprofen in Plasma Second Question: Determination of Tryptophan in Urine Third Question: Determination of Paclitaxel in Tissue PLANNING OF ANALYSES Introduction Limit of Detection (LOD) and Determination (LLOQ) Detectors Structure of the Analyte Solubility of an Analyte Selection of the Detector SAMPLE PREPARATION Dilution Protein Precipitation, Overview Extraction HPLC SEPARATION HPLC Pumps Degassers Injector HPLC Columns DETECTION Detection in the Pharmaceutical/Bioanalytical Area Detection in the "Clinical Area" (Therapy Control/Compliance) CHEMICAL DERIVATISATION FOR DETECTION ENHANCEMENT VALIDATION CONCEPTS Introduction Realisation of the FDA Guideline PRACTICAL HINTS CONCERNING STABILITY, DESTRUCTION AND DEGRADATION PRODUCTS METABOLITES INTERNAL STANDARDS CASE STUDIES WITH INTENSIVE DISCUSSION FOR EACH SUBSTANCE Acetylcarnitine in Plasma Acetylcysteine in Plasma Acyclovir in Plasma and Urine Caffeine in Plasma Diazepam in Plasma Diclofenac in Plasma Dihydralazine in Plasma Duramycin (Moli1901) in Plasma Fluticasone Propionate in Plasma Hydroxytriamterene Sulfate and Triamterene in Plasma and Urine Ibuprofen in Plasma (also Enantiomeric Separation) Minocycline in plasma Norfloxacine in Plasma and Urine Paclitaxel in Plasma, Urine, and Tissue Paracetamol (Acetaminophen) in Plasma Pimelic Acid in Plasma and Urine 8-Prenylnaringenin in Plasma and in Different Types of Tissues Silibinin in Plasma Valnemulin in Plasma, Different Tissue Types and Animal Feed Vitamin B1 (Total Thiamine) in Plasma APPENDIX Short Description of Determination for about 100 Substances Substances listed in the Appendix A Short Explanation of Tables Presented in the Appendix

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Book SynopsisDer unentbehrliche Begleiter für Studium und Beruf liegt jetzt in seiner aktualisierten und erweiterten dritten Auflage vor. Das Buch behandelt die physikalischen und chemischen Grundlagen der Verfahrenstechnik anhand von Beispielen und Fallstudien. In anschaulicher Weise werden Themen wie Fluidmechanik, Mehrstoffthermodynamik, Stoffaustausch, Wärmeübertragung und Reaktionskinetik erläutert, ohne hierbei den Bezug zur Praxis zu verlieren. Zahlreiche Aufgaben und ausführlich beschriebene Lösungswege, die auf einen maximalen Lerneffekt abzielen, runden das Werk ab. Gerichtet an Verfahrenstechniker, Ingenieure, Chemiker, Umweltwissenschaftler, Biotechnologen und alle Verfahrenstechnik-Interessierte.Trade Review"Alles in einem: das Wissen der Verfahrenstechnik wird in umfassender und zusammenhängender Form dargestellt und anwendungsbezogene Fragen und Antworten werden detailliert behandelt." Chemie Ingenieur Technik. CIT-Journal (04/2018) "ermöglicht eine praxisausgerichtete Weiterbildung" Materials and Corrosion (3/2013) "ein[...] ständige[r] Begleiter für Verfahrenstechniker." solidbau.at (11.10.2012) / industriemagazin.net (10.10.2012) "Das neue Werk bietet alles in einem: Das Wissen der Verfahrenstechnik wird in umfassender und zusammenhängender Form dargestellt und anwendungsbezogene Fragen und Antworten werden detailliert behandelt." PROCESS (4/2012) "Klar und übersichtlich [...] Das Buch ist eine bewährte Kombination aus Lehrbuch plus praxisnaher Anwendungsentwicklung durch Fallstudien." PROCESS online (20.03.2012) "stellt das Wissen der Verfahrenstechnik in umfassender und zusammenhängender Form dar. [...] Nutzen kann man das Fachbuch einerseits als Lehrbuch, andererseits auch als Praxisbuch. Es ermöglicht eine industrienahe, praktisch orientierte Weiterbildung." PROCESS (01.02.2012) "Neben der prägnanten und überschaubaren Darstellung der verfahrenstechnischen Grundlagen, wird besonderer Wert auf anwendungsbezogene Aufgaben gelegt. Damit ist es als Fachbuch für die Praxis ebenso geeignet wie als Lehrbuch." PROCESS online (13.01.2012)Table of ContentsEinleitung XI 1 Ähnlichkeitstheorie und Dimensionsanalyse 1 1.1 Grundprinzipien 1 1.2 Physikalische Ähnlichkeit 4 1.3 Modelltheorie 7 1.4 Möglichkeiten der Kennzahlbestimmung 11 2 Chemische Thermodynamik 17 2.1 Grundbegriffe 17 2.1.1 Abgrenzung der chemischen Thermodynamik 17 2.1.2 Größen der chemischen Thermodynamik 19 2.1.3 Thermische Zustandsgleichung 21 2.2 Hauptsätze 25 2.2.1 Innere Energie und 1. Hauptsatz 25 2.2.2 Entropie, 2. und 3. Hauptsatz 29 2.3 Abgeleitete Zustandsgrößen und Gleichgewichtsbedingungen 32 2.4 Mischphasen und Mehrphasen-Systeme 35 2.4.1 Mischphasen 35 2.4.2 Mehrphasengleichgewichte und das Einkomponenten-System 40 2.4.3 Zweiphasen-Systeme mit mehreren Komponenten 42 2.5 Reaktionssysteme 48 2.5.1 Reaktionsenergie 48 2.5.2 Reaktionsgleichgewicht 51 2.5.3 Reaktionskinetik 54 3 Grenzflächen und Partikel 61 3.1 Thermodynamik der Grenzflächen 61 3.2 Zweiphasen-Systeme 64 3.3 Dreiphasen-Systeme 65 3.4 Partikel 66 4 Fluiddynamik 73 4.1 Grundlagen 73 4.1.1 Strömungslehre und Rheologie 73 4.1.2 Differenzielle Form der Grundgleichungen 78 4.1.3 Integrale Form der Grundgleichungen 82 4.1.4 Bernoulli’sche Gleichung 87 4.2 Laminarströmung und Turbulenz 91 4.3 Integration der Grundgleichungen 94 4.3.1 Exakte Integration 94 4.3.2 Integration bei Vernachlässigung einzelner Terme 97 4.3.3 Teilintegration durch Dimensionsanalyse 100 4.4 Einige Anwendungen der Strömungslehre 101 4.4.1 Widerstand von Körpern in Strömungen 101 4.4.2 Druckverluste in Leitungen und Apparaten 105 4.4.3 Durchflussmessungen über Druckverluste 107 4.4.4 Druckverluste in Haufwerken 110 4.4.5 Zweiphasen-Strömungen 112 4.4.5.1 Wirbelschicht 112 4.4.5.2 Blasensäulen 113 4.4.5.3 Rieselfilme 114 5 Wärmedurchgangsprozesse 119 5.1 Grundbeziehungen für den Wärmetransport 119 5.1.1 Transportmechanismen 119 5.1.2 Wärmeleitung 120 5.1.3 Konvektiver Wärmetransport 125 5.1.4 Wärmestrahlung 127 5.2 Wärmeübergang und ‑durchgang 129 5.2.1 Ansatz für den Wärmeübergang 129 5.2.2 Wärmeübergang an einphasige Fluide 131 5.2.2.1 Wärmeübergangszahl bei erzwungener Konvektion 131 5.2.2.2 Längsströmung bei Rohren 133 5.2.2.3 Queranströmung von Rohren 136 5.2.2.4 Strömung längs ebener oder leicht gekrümmter Flächen 137 5.2.2.5 Wärmeübergangszahl bei freier Konvektion 137 5.2.3 Wärmeübergang bei Phasenumwandlungen 140 5.2.4 Wärmedurchgang 144 5.3 Berechnung von Wärmetauschern 146 5.3.1 Kalorische Apparate 146 5.3.2 Treibendes Temperaturgefälle 149 5.3.3 Auslegung und Optimierung 157 6 Stoffaustauschprozesse 161 6.1 Grundbeziehungen für den Stoffaustausch 161 6.1.1 Transportmechanismen 161 6.1.2 Stoffübergang 165 6.1.3 Stoffdurchgang 169 6.2 Berechnung von Stoffaustauschapparaten 173 6.3 Berechnung über die Stoffdurchgangszahl 173 6.3.1 Rektifikation 176 6.3.2 Absorption und Extraktion 177 6.4 Berechnung über die Trennstufe 181 6.4.1 Grundbeziehungen 181 6.4.2 Rektifikation binärer Mischungen 184 6.4.3 Absorption und Extraktion 190 6.4.4 Vielstoffsysteme 195 6.5 Optimierung von Stoffaustauschapparaten 196 7 Technische Reaktionsführung 199 7.1 Bedeutung der technischen Reaktionsführung 199 7.2 Chemische Reaktion 201 7.2.1 Stöchiometrie 201 7.2.2 Reaktionstechnische Begriffe 202 7.2.3 Makroreaktionskinetik 204 7.3 Reaktionsapparate 206 7.4 Ideale Reaktoren 208 7.4.1 Diskontinuierlich betriebener Rührkessel 208 7.4.2 Kontinuierlich betriebener Rührkessel 209 7.4.3 Strömungsrohr 210 7.4.4 Verweilzeiten 210 7.5 Kombination und Optimierung idealer Reaktoren 212 7.6 Rückführung nicht umgesetzter Komponenten 216 7.7 Verweilzeitverteilung 217 7.7.1 Grundbegriffe 217 7.7.2 Umsatzgrad und Verweilzeitspektrum 220 7.8 Kalorische Effekte 223 7.9 Stabilität 225 8 Mathematischer Anhang 229 8.1 Koordinatennetze 229 8.1.1 Funktionsleitern und rechtwinklige Netze 229 8.1.2 Dreiecksnetz (Gibbs’sche Koordinaten) 234 8.2 Partielle Differenzialquotienten und das totale Differenzial 239 8.3 Häufigkeitsverteilungen 243 8.3.1 Relative Häufigkeit und Summenhäufigkeit 243 8.3.2 Mittel- und Streuwerte 246 8.3.3 Spezielle Häufigkeitsverteilungen 249 9 Lösungen der Aufgaben 253 10 Literatur 293 Index 297

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Book SynopsisKompakt und »verdammt clever« auf den Punkt gebracht - so gelingt mit diesem klar strukturierten Lehrbuch der optimale Einstieg in die Grundlagen der Chemie. Nicht nur für angehende Chemiker, Biochemiker und Chemieingenieure, sondern auch für alle Studierenden der Lebenswissenschaften, Medizin und Pharmazie ist die allgemeine Chemie Voraussetzung für das Verstehen von Sachverhalten benachbarter wissenschaftlicher Disziplinen. Mit dem Blick aufs Wesentliche gerichtet, sind alle prüfungsrelevanten Lerninhalte wie der Aufbau des Periodensystems, Bindungskonzepte, Säure-Base und Redoxreaktionen und vieles mehr 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. * Ideale Hilfe beim Nachschlagen von relevanten Stichworten und Begriffen bietet ein Glossar. * Wissenstest und Prüfungsvorbereitung: Aufgaben mit Lösungen helfen ungemein beim eigenständigen Überprüfen des Gelernten.Trade Review"ein gelungenes Werk" uni-online.de (18.02.2013) "eine gute Alternative zu den sonst sehr dicken Standardlehrwerken" uni-online.de (08.01.2013) "für den Einstieg ins Lernen ist das Buch [...] sehr gut zu gebrauchen" uni-online.de (12.12.2012) "ein geniales Buch für den Einstieg und zum Üben - das dabei auch noch Spaß bereitet! uni-online.de (29.11.2012) "komprimierte Abhandlung der wichtigsten Prüfungsinhalte" Pharmazeutische Zeitung (01.11.2012)Table of ContentsVorwort VII Abkürzungen IX 1 Atombau 1 1.1 Der Aufbau des Atoms 1 1.2 Das Periodensystem der Elemente PSE 8 1.3 Was sagt uns das Periodensystem der Elemente? 14 1.4 Die Reaktivität der Elemente 18 1.4.1 Stabile Oxidationszahlen der Elemente 20 1.5 Der Magnetismus 23 1.5.1 Temperaturabhängigkeit des Magnetismus 24 2 Stöchiometrie 27 2.1 Die chemische Formel 27 2.2 Reaktionsgleichung 30 2.3 Lösungen 34 2.4 Gase 36 3 Bindungen 39 3.1 Die metallische Bindung 40 3.2 Die ionische Bindung 45 3.2.1 Natriumchlorid 46 3.2.2 Cäsiumchlorid 47 3.2.3 Calciumfluorid 48 3.3 Die kovalente Bindung 49 3.3.1 Die Valenzbindungs- (VB-)Theorie 50 3.3.2 Die Molekülorbital- (MO-)Theorie 53 3.4 Die Donorbindung 58 3.5 Strukturen von Hauptgruppenverbindungen 59 3.6 Hypervalente Verbindungen 63 4 Redoxchemie 71 4.1 Ermittlung der Oxidationszahlen 72 4.2 Stabilität von Oxidationszahlen 76 4.3 Aufstellen von Redoxgleichungen 80 4.4 Beispiele für Redoxreaktionen 82 5 Säuren und Basen 87 5.1 Die Säuredefinition nach Brønsted 88 5.1.1 Säurestärke 89 5.1.2 Mehrprotonige Säuren 92 5.1.3 Puffer und Puffergleichgewichte 93 5.1.4 Protonen transferierende Lewis-Säuren 98 5.2 Indikatoren 99 5.3 Die Säuredefinition nach Lewis 102 5.3.1 Koordinationschemie 103 5.3.2 Ligandenstärke 106 5.3.3 Stärke der Lewis-Säure 107 5.3.4 Das HSAB-Konzept 110 5.3.5 Beispiele für Lewis-Säuren 112 6 Ligandenfeldtheorie 117 6.1 Entstehung des Ligandenfelds 118 6.2 High-Spin- und Low-Spin-Komplexe 120 6.3 Der quadratisch-planare Komplex 123 6.4 Der Jahn-Teller-Effekt 125 7 Spezielle Koordinationschemie 129 7.1 Stabilität von Koordinationsverbindungen 129 7.2 Der Chelateffekt 131 7.3 Katalyse 132 7.4 Die Koordinationschemie des Protons 135 8 Chiralität 147 8.1 Zentrale Chiralität 148 8.2 Axiale Chiralität 156 8.3 Planare Chiralität 158 8.4 Helikale Chiralität 159 8.5 Prochirale Verbindungen 162 8.6 Die Bedeutung der Chiralität 163 A Kurz erklärt 167 B Richtig gelöst 197 Index 213

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Book SynopsisDieses praxisorientierte Lehrbuch für Ingenieurstudenten der höheren Semester gibt einen Überblick über die ganzheitliche und vertiefte Betrachtungsweise des Apparate Entwurfes. Wärmeübertragung/Wärmeübertrager sind elementare Bestandteile in den Studienrichtungen Verfahrenstechnik und Maschinenbau, aber auch angrenzenden Studienrichtungen. Für diese Studienfächer steht eine ausreichende Anzahl guter Fachliteratur zur Verfügung, die die Lehre bei der wärmetechnischen Auslegung, der Druckverlustberechnung und dem konstruktiven Entwurf unterstützt. Für darüber hinausgehende Themen steht wenig Zeit zur Verfügung oder sie sind nicht Inhalt des Lehrstoffes. Diese Begrenzung der Stoffvermittlung soll mit vorliegendem Fachbuch etwas gelockert werden und im Sinne einer ganzheitlichen Betrachtung den Studierenden einen kleinen Einblick in Themenkreise gewähren, die den Lebenslauf eines Wärmeübertragers charakterisieren. Anhand eines praktischen Beispiels werden nach der üblichen Auslegung des Apparates Grundlagen für den konstruktiven Entwurf diskutiert, die festigkeitsmäßige Bemessung der Bauteile behandelt und die Konstruktion vorgestellt. Anschließend erfolgt ein Überblick über die Fertigung und Montage des Wärmeübertragers und endet mit der Instandhaltung/Instandsetzung und ihren Problemen und Anforderungen. Neben der Anwendung von Wissen aus den Grundlagenfächern soll aber vor allem die Themenhandlung den Studierenden als Ergänzung zum Vorlesungsstoff dienen und ihren Gesichtskreis erweitern. Dadurch wird dieses Buch ein unverzichtbares Lehrbuch für alle Dozenten und Studenten höheren Semesters der Verfahrenstechnik, Maschinenbau, sowie für Ingenieure der Chemie, Maschinenbau und Verfahrenstechnik.Trade Review"eine ganzheitliche und exemplarisch vertiefte Betrachtungsweise des Apparate-Entwurfs" PROCESS (9/2013, 01.09.2013), process.vogel.de (19.07.2013)Table of ContentsVorwort XI 1 Aufgabenstellung „Auslegung und Konstruktion eines Rohrbündel-Wärmeübertragers (RWÜ)“ 1 1.1 Allgemeine Voraussetzungen für die Auslegung eines RWÜ 1 1.2 Hinweise zur Aufgabenstellung 1 1.3 Aufgabenstellung mit Detailangaben: 2 1.4 Hinweise zur Lösungsmethodik 4 2 Wärmetechnische Auslegung des RWÜ 7 2.1 Allgemeines 7 2.2 Verwendete Formelzeichen und Kenngrößen 11 2.3 Ausgangsdiskussion 14 2.3.1 Gegebene Größen 15 2.3.2 Stoffwerte aus der erweiterten Aufgabenstellung 17 2.4 Überschlägige Berechnung der erforderlichen Wärmeübertragungsfläche 17 2.4.1 Ermittlung des abzuleitenden Wärmestromes Q_ 17 2.4.2 Berechnung der erforderlichen Kühlwassermenge m_ 2 18 2.4.3 Wahl des Wärmedurchgangskoeffizientenk 19 2.4.4 Ermittlung der mittleren logarithmischen Temperaturdifferenz Ddm 20 2.4.5 Berechnung der erforderlichen Wärmeübertragungsfläche Aerf 24 2.4.6 Begründung der Medienführung 24 2.4.7 Aussagen zur Verschmutzung von Wärmeübertragungsflächen 25 2.5 Grundlagen für die konstruktive Ausführung 29 2.5.1 Anordnung und Abmessung der Innenrohre 30 2.5.2 Anzahl der Rohre und Länge des Rohrbündels 34 2.6 Nachweise für den Rohrraum und den Mantelraum 38 2.6.1 Wärmeübertragung im Rohrraum 39 2.6.1.1 Ermittlung der Reynoldszahl Re 40 2.6.1.2 Ermittlung der Nusselt-Zahl Nui 40 2.6.1.3 Ermittlung der Wärmeübergangszahl ai 43 2.6.2 Wärmeübertragung im Mantelraum ohne Einbauten 43 2.6.3 Wärmeübertragung im Mantelraum mit Einbauten 45 2.6.3.1 Auswahl der Einbauelemente 45 2.6.3.2 Notwendige Ergebniskorrekturen 47 2.6.3.3 Auslegung der Umlenksegmente 49 2.6.3.4 Ermittlung der Reynoldszahl Rea 52 2.6.3.5 Ermittlung der Nusselt-Zahl Nua 54 2.6.3.6 Ermittlung der Wärmeübergangszahl aa im Außenraum 62 2.6.3.7 Ermittlung der Wärmedurchgangszahlk 63 2.7 Nachweis der Wandtemperatur 65 2.8 Korrektur der Wärmeübertragungsfläche 67 2.9 Kompensatorkriterium 69 2.9.1 Festlegungen in WN 75-0094 Höchst AG [37] 70 2.9.1.1 Kaltes Medium um die Rohre 70 2.9.1.2 Warmes Medium um die Rohre 71 2.9.2 Vorgehensweise in der Fachliteratur 72 2.9.3 Berechnung nach AD 2000-Merkblatt S 3/7 [45] 75 2.10 Zusammenfassung der wärmetechnischen Auslegung 78 3 Druckverlustberechnung im Mantel- und im Rohrraum des RWÜ 83 3.1 Druckverlust im Rohrraum DpRR 84 3.1.1 Druckverlust beim Einströmen in die Eintrittskammer DpE 85 3.1.2 Druckverlust beim Einströmen in die Rohre DpER 88 3.1.3 Druckverlust beim Durchströmen der Rohre DpR 90 3.1.4 Druckverlust beim Ausströmen aus den Rohren DpAR 93 3.1.5 Druckverlust infolge Umlenkung in den Kammern DpU 94 3.1.6 Druckverlust beim Ausströmen aus der Austrittskammer DpA 94 3.1.7 Gesamtdruckverlust im Rohrraum DpRR 95 3.2 Druckverlust im Mantelraum des RWÜ mit Einbauten 97 3.2.1 Druckverlust in den Mantelstutzen DpS 104 3.2.2 Druckverlust in einer Endzone DpQE 105 3.2.3 Druckverlust in der Querströmungszone DpQ 112 3.2.4 Druckverlust in einer Fensterzone DpF 117 3.2.5 Gesamtdruckverlust im Mantelraum 120 3.3 Ergebnis der strömungstechnischen Berechnungen 120 4 Überlegungen zum konstruktiven Entwurf 125 4.1 Allgemeine Vorgehensweise 125 4.2 Berücksichtigung von Gestaltungsanforderungen 127 4.2.1 Funktionsgerechte Gestaltung des RWÜ 127 4.2.2 Werkstoffgerechte Gestaltung des RWÜ 128 4.2.3 Beanspruchungsgerechte Gestaltung des RWÜ 130 4.2.4 Fertigungsgerechte Gestaltung des RWÜ 131 4.2.5 Prüfgerechte Gestaltung und Prüfungen im Lebenslauf des RWÜ 134 4.2.6 Transport- und montagegerechte Gestaltung des RWÜ 135 4.2.7 Wartungs- und instandhaltungsgerechte Gestaltung des RWÜ 139 5 Konstruktive Aufgabenstellung 141 6 Rechnerische Nachweise für die Apparateelemente 145 6.1 Grundlagen 145 6.2 Formelzeichen und Einheiten 147 6.3 Ermittlung von Berechnungswerten [6] 148 6.3.1 Berechnungsdruck p 148 6.3.2 Berechnungstemperatur #, T 149 6.3.3 Festigkeitskennwert K 149 6.3.4 Sicherheitsbeiwert S 149 6.3.5 Ausnutzung der zulässigen Berechnungsspannung in Fügeverbindungen, Faktor zur Berücksichtigung von Verschwächungen n 150 6.3.6 Zuschläge 150 6.3.6.1 Zuschlag zur Berücksichtigung der Wanddickenunterschreitung c1 150 6.3.6.2 Abnutzungszuschlag c2 151 6.4 Werkstoffauswahl 151 6.5 Berechnungsparameter 151 6.6 Berechnung der Apparateelemente 153 6.6.1 Zylindrische Wandung (Mantel) unter innerem Überdruck 153 6.6.2 Gewölbte Böden unter innerem Überdruck 156 6.6.3 Rohrbündelrohre 158 6.6.3.1 Bemessung auf inneren Überdruck 158 6.6.3.2 Bemessung auf äußeren Überdruck 159 6.6.4 Berechnung der Rohrböden 161 6.6.5 Bemessung der Flanschverbindungen 165 6.7 Stabilitätsberechnung 167 6.7.1 Lokale Lasteinleitung durch die Sattellager 168 6.7.1.1 Tragfähigkeitsnachweis für den Zylinder 170 6.7.1.2 Nachweis des Sattellagers 172 6.7.2 Tragfähigkeitsnachweis für die Tragösen und ihren Anschluss 172 6.7.3 Zusatzbelastungen durch Einzelkräfte 177 7 Konstruktion des RWÜ 181 7.1 Konstruktionszeichnung 181 7.2 Entwurfsprüfung 181 8 Fertigung des Rohrbündel-Wärmeübertragers 185 8.1 Wesentliche Einzelteile zur RWÜ-Fertigung 186 8.1.1 Gewölbte Böden 186 8.1.2 Ebene Böden 190 8.1.3 Flanschverbindungen 197 8.1.4 Rohre 202 8.2 Wesentliche allgemeine Fertigungsschritte 203 8.2.1 Fertigung des Mantels 203 8.2.2 Verbindung Rohre/Rohrboden 205 8.2.2.1 Einschweißen der Rohre 206 8.2.2.2 Einwalzen der Rohre 212 8.2.2.3 Hydraulisches Aufweiten der Rohre 216 8.2.2.4 Verbindung Rohr/Rohrboden durch Kombination verschiedener Befestigungsarten 217 8.3 Schlussprüfung und Druckprüfung 219 8.3.1 Schlussprüfung 219 8.3.2 Druckprüfung 220 8.4 Oberflächensauberkeit und Oberflächenschutz 220 8.5 Korrosionsschutzanstrich 224 8.6 Fertigungstechnologie des RWÜ DN 400 225 8.6.1 Fertigung der Ein- und Austrittshauben 225 8.6.2 Fertigung des Mantels 226 8.6.3 Fertigung des Rohrbündels 226 8.6.4 Zusammenbau 227 8.6.5 Abschlussarbeiten 227 9 Transport und Montage des RWÜ 229 9.1 Transport 229 9.2 Montage 231 10 Wärmedämmung 233 10.1 Allgemeine Aussagen 233 10.2 Dämmung als Berührungsschutz für den RWÜ DN 400 238 11 Instandsetzung von Rohrbündel-Wärmeübertragern – Schadensbehebung durch Reinigung 241 11.1 Allgemeines 241 11.2 Logistische Vorleistungen für die mechanische Reinigung von RWÜ 243 11.3 Mechanische Reinigung von RWÜ 248 11.3.1 Hochdruckwasserstrahlreinigung 249 11.3.2 Hochdruckreinigung unter Einsatz entsprechender Reinigungskörper 254 11.3.3 Reinigungsverfahren mit rotierenden Werkzeugen 262 11.4 Chemische Reinigung von RWÜ 262 11.4.1 Allgemeines 262 11.4.2 Anwendung auf den RWÜ DN 400 263 11.5 Thermische Reinigung 266 11.6 Trockeneisreinigung 267 11.7 In-situ-Reinigung von RWÜ 270 12 Instandsetzung von Rohrbündel-Wärmeübertragern – Schadensbehebung durch Verstopfen, Rohraustausch oder Neuberohrung 273 12.1 Allgemeines 273 12.2 Schäden an Rohrbündel-Wärmeübertragern und Schadensbehebung 273 12.2.1 Einsetzen von Stopfen 276 12.2.2 Ersatz einzelner Rohre 281 12.2.3 Neuberohrung 284 12.2.4 Sanierung von Rohrböden 288 Anhang 1 Bezeichnungen und Begriffe für Werkstoffe Kurzzeichen in Werkstoffbezeichnungen 293 Anhang 2 Zusammenstellung der Prüfbescheinigungen nach EN 1024:2004 (D) 295 Anhang 3 Kennwerte für die Bemessung der Rohre nach DIN EN 10 216-1, und DIN EN 10 217-1 (AD 2000-Merkblatt W 4 Tafel A 2) 297 Anhang 4 Kennwerte für Flacherzeugnisse nach DIN EN 10 028-2, Mindestwerte der Dehngrenze Rp0,2 bei erhöhten Temperaturen 299 Anhang 5 Verschwächungsbeiwert vA bei sA=Di ¼ 0,01 AD 2000-Merkblatt B 9 301 Anhang 6 Verschwächungsbeiwert vA bei sA=Di ¼ 0,05 AD 2000-Merkblatt B 9 303 Anhang 7 Verschwächungsbeiwert vA für sA= Di 2 ¼ 0,10 AD 2000-Merkblatt B 9 305 Anhang 8 Berechnungsbeiwerte b für gewölbte Böden in Klöpperform nachAD 2000-Merkblatt B 3 307 Anhang 9 Einsatzgrenzen für Stahlflansche nach DIN EN 1092-1 309 Anhang 10 Diagramme zur Ermittlung der Beiwerte K für Tragösen nach TGL 32903/17 [47] und RKF BR – A 62 [48] 311 Schlussbetrachtung 313 Index 315

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Book SynopsisBoden- und Grundwasserkontaminationen verursachen erhebliche Kosten, da aufwändige Sanierungen nicht nur Unternehmen, sondern oft auch die gesamte Volkswirtschaft belasten. Moderne In-situ-Verfahren verfolgen das Konzept, Schadstoffe in Böden und Grundwasser vor Ort in ungefährliche Stoffe umzusetzen. Durch Zugabe von Reagenzien werden Schadstoffe im Untergrund abgebaut oder in eine mobile, extrahierbare Form überführt. Doch nur mit dem nötigen Know-How lassen sich die Sanierungsverfahren auch effizient umsetzen. Mit diesem Buch werden die Grundlagen erarbeitet, die es ermöglichen, eine Boden und Grundwassersanierung zu planen, zu überwachen und erfolgreich zu beenden. Biogeochemische und physikalische Prozesse, die im kontaminierten Untergrund ablaufen, werden umfassend erläutert. Mit ingenieurtechnischem Ansatz und basierend auf der industriellen Praxis werden verschiedene Verfahren vorgestellt und unter sozioökonomischen und nachhaltigen Gesichtspunkten betrachtet. Denn nur wenn der gesamte Sanierungsprozess in idealer Weise durchlaufen wird, sind kostengünstige und umfassende Lösungen möglich. Ein unverzichtbarer Begleiter für Umweltbehörden und Umweltingenieure, aber auch gleichermaßen geeignet für Studenten der Chemie und Umweltwissenschaften. Aus dem Inhalt: * Schadstofftransport * Konzeptionelles Standortmodell * Sanierungsstrategie * Quellensanierung * Injektionstechniken * Mikrobielle Sanierungsverfahren * Chemischer Abbau und in situ chemische Oxidation (ISCO) * Arbeitsschutz und Arbeitssicherheit Table of ContentsVorwort xi Dank xiii Abkürzungsverzeichnis xv Parameterverzeichnis xix 1 Einleitung 1 1.1 Das Erbe der Industrialisierung 1 1.2 Historische Entwicklung der In-situ-Verfahren 2 1.3 Gesetzliche Rahmenbedingungen 6 1.4 Verfahrensübersicht 8 2 Schadstofftransport 15 2. Zusammenfassung 15 2.1 Bodeneigenschaften 17 2.2 Phasen: Übersicht 21 2.3 Absinken der Schadstoffphase 25 2.4 Residualsättigung 28 2.5 Leichtphasen (LNAPL) 29 2.6 Schwerphasen (DNAPL) 35 2.7 Phasenmobilität 38 2.8 Phasenalterung 40 2.9 Phasennachweis und Phasencharakterisierung 41 2.10 Solubilisierung 45 2.11 Schadstofffahne 51 2.11.1 Einleitung 51 2.11.2 Sorption 53 2.11.3 Abbau 55 2.12 Matrixdiffusion 56 3 Konzeptionelles Standortmodell 63 4 Sanierungsstrategie 67 4. Zusammenfassung 67 4.1 Verfahrensauswahl 69 4.2 Sanierungsziele 72 4.3 Treatment Trains 76 4.4 Sanierungsdauer 78 4.5 Vorversuche im Labor und im Feld 80 4.6 Sanierungssteuerung 81 4.7 Nachhaltigkeit 83 5 Quellensanierung 87 5. Zusammenfassung 87 5.1 Erreichbares Ausmaß der Quellensanierung und der Einfluss auf die Fahne 88 5.2 Sanierungsverfahren 94 5.2.1 Übersicht 94 5.2.2 Mehrphasenextraktion 96 5.2.3 Spülungen mit Tensiden oder Lösungsvermittlern 103 5.2.4 In situ thermische Sanierung 109 5.2.5 In situ Vitrifikation 117 5.2.6 STAR-Verfahren 117 5.2.7 ZVI-Clay-Verfahren 119 5.2.8 Weitere neue Verfahren 119 6 Injektionstechniken 123 6. Zusammenfassung 123 6.1 Einteilung 124 6.2 Einfluss auf die hydraulische Durchlässigkeit (Verblockung) 127 6.3 Injektion 133 6.3.1 Injektionsbrunnen 133 6.3.2 Reaktion des Grundwasserleiters auf injizierte Fluide 134 6.3.3 Maximaler Injektionsdruck 137 6.3.4 Injektionsversuche 139 6.4 Rezirkulation 140 6.5 Direct Push 143 6.6 Druckpuls-Injektion 145 6.7 Fracturing 146 6.8 Hochdruckinjektionen 153 6.9 Hydraulische Verdrängung 153 6.10 Dichteeffekte 154 7 Grundlagen des mikrobiellen Schadstoffabbaus 157 7. Zusammenfassung 157 7.1 Wachstum von Mikroorganismen 159 7.2 Nährstoffe 161 7.3 Stoffabbau 162 7.4 Terminale Elektronenakzeptoren 167 7.5 Anaerobe Abbaukette 173 7.6 Abbauraten 175 7.7 Aerober Abbau von nicht chlorierten organischen Schadstoffen 177 7.7.1 Überblick 177 7.7.2 Mineralölkohlenwasserstoffe 177 7.7.3 (Mono-) Aromaten 179 7.7.4 Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe 180 7.7.5 Abbau weiterer Stoffe 187 7.8 Anaerober Abbau nicht chlorierter Schadstoffe 190 7.9 Abbau von chlorierten organischen Schadstoffen 197 7.9.1 Einleitung 197 7.9.2 Dehalorespiration 198 7.9.3 Die Rolle des Wasserstoffs 202 7.9.4 cDCE-Akkumulierung 203 7.9.5 Anaerober cometabolischer Abbau 204 7.9.6 Cometabolischer aerober Abbau 204 7.9.7 Produktiver aerober Abbau 208 7.9.8 Abiotischer Abbau 212 7.10 Metabolitenbildung 214 7.11 Abbauendprodukte 217 7.12 Engpässe – Bottlenecks 220 7.13 Nachhaltige Behandlung 222 7.14 Abbau von anorganischen Schadstoffen 224 7.15 (Bio-) Transformation von Metallen 226 7.15.1 Mechanismen 226 7.15.2 Arsen 230 7.15.3 Quecksilber 231 7.15.4 Chrom 232 7.15.5 Uran 234 8 Mikrobielle Sanierungsverfahren 241 8. Zusammenfassung 241 8.1 Einteilung 243 8.2 Biogeochemisches Baseline-Monitoring 244 8.3 Anaerober Abbau von LCKW 245 8.3.1 Biogeochemische Prozesse 245 8.3.2 Substratauswahl 248 8.3.3 Wasserstoff als Elektronendonator 254 8.3.4 Einfluss des pH-Wertes 257 8.3.5 Schadstoffmobilisierung 259 8.3.6 Injektionsregime 262 8.3.7 Stoffkonzentration der Injektionen und Injektionshäufigkeit 269 8.3.8 Nebenreaktionen 275 8.3.9 Labor- und Pilotversuche 276 8.3.10 Sanierungserfolg 278 8.3.11 Monitoring 279 8.3.12 Nachwirkungen der DOC-Injektionen und Rebound 280 8.3.13 Unvollständige Dechlorierung 282 8.3.14 Emulgiertes nullwertiges Eisen 283 8.4 Abbauforcierung durch Zugabe von Elektronenakzeptoren 285 8.4.1 Genutzte Redoxprozesse 285 8.4.2 Sulfatreduktion 286 8.4.3 Denitrifikation 292 8.5 Aerober Abbau 295 8.5.1 Übersicht der Verfahren zur Sauerstoffzufuhr 295 8.5.2 Sauerstoffangereichertes Wasser 296 8.5.3 Wasserstoffperoxid 297 8.5.4 Sauerstofffreisetzende partikuläre Substrate 298 8.5.5 Gasdiffusionsverfahren 299 8.5.6 Wachstumssubstrate 301 8.5.7 Nachweis des aeroben Abbaus 302 8.6 Air Sparging 303 8.6.1 Verfahrensprinzip 303 8.6.2 Einsatzbereiche 311 8.6.3 Verfahrensführung 312 8.6.4 Sanierungsdauer 314 8.6.5 Auslegungskriterien 314 8.6.5.1 Druckmessungen 314 8.6.5.2 Helium-Tracer-Test 316 8.6.5.3 Push-Pull-Test 318 8.6.5.4 SF 6 -Tracer-Test 318 8.6.5.5 Sonstige Tests 321 8.6.6 Pilotversuch 322 8.6.7 Monitoring 323 8.6.8 Sonderverfahren 325 8.6.8.1 Übersicht 325 8.6.8.2 Methan-Biostimulationsverfahren 326 8.6.9 Biosparging und Gasspeicherwand 328 8.7 Bioaugmentation 329 9 Chemischer Abbau 335 9. Zusammenfassung 335 9.1 Einleitung 336 9.2 Abbaubarkeit von Schadstoffen und Metabolitenbildung 339 9.3 Chemische Reaktionen 342 9.3.1 Permanganat 342 9.3.2 Wasserstoffperoxid 347 9.3.3 Persulfat 349 9.3.4 Andere Oxidationsmittel 353 10 In situ chemische Oxidation (ISCO) 357 10. Zusammenfassung 357 10.1 Einleitung 359 10.2 Einschränkungen der Anwendbarkeit 359 10.3 Sanierbare Bereiche 364 10.4 Auswahl des Oxidationsmittels 365 10.5 Vorversuche 367 10.5.1 Laborversuche 367 10.5.2 Pilotversuch 370 10.6 Verfahrensführung 370 10.6.1 Auslegungskriterien 372 10.6.2 Schadstoffmobilisierung 376 10.6.3 Schwermetallmobilisierung 377 10.6.4 Salzfracht 378 10.6.5 Veränderung der hydraulischen Durchlässigkeit 379 10.6.6 Bromatbildung 380 10.6.7 Betonaggressivität 380 10.6.8 Einfluss auf Mikroorganismen 382 10.7 ISCO-Anwendung in Problembereichen 383 10.7.1 Langsame Freisetzung 384 10.7.2 S-isco 385 10.7.3 In situ geochemischen Stabilisierung (ISGS™) 387 10.8 Überwachung (Monitoring) 388 11 Arbeitsschutz und Arbeitssicherheit 395 11.1 Vorgehensweise 395 11.2 Besondere Anforderungen biologischer Sanierungsverfahren 395 11.3 Besondere Anforderungen chemischer Sanierungsverfahren 397 12 Schlussbemerkung und Ausblick 399 Index 403

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Book SynopsisDer Umgang mit Chemikalien und anderen gefährlichen Stoffen ist in Beruf und Gewerbe streng reglementiert – durch die EU und ergänzende nationale Gesetze. Vorschriften zu kennen reicht jedoch nicht aus, um Gefahren für Beschäftigte und Umwelt auszuschließen. Was in den Gesetzeskommentaren nicht zu finden ist, wird mit der Expertise des weltweit größten Chemieunternehmens hier erklärt: die praktische Umsetzung jener Gesetze und Verordnungen, die für den täglichen Umgang mit Gefahrstoffen von Bedeutung sind. Alle Rechtsgrundlagen, einschließlich der neuen Einstufungen und Kennzeichnungen der CLPVerordnung sowie der wesentlichen Vorschriften der REACH-Verordnung, sind aktuell abgebildet. Bisherige Regelungen, die übergangsweise noch Anwendung finden, werden vergleichend gegenübergestellt. Seit fast zwanzig Jahren das Standardwerk zum betrieblichen Umgang mit Gefahrstoffen– für alle, die relevante Vorschriften umsetzen und überwachen müssen. Jetzt mit Glossar!Trade Review"Auch als Nachschlagewerk eignet sich das Buch hervorragend. Ein ausführliches Inhaltsverzeichnis und ein umfangreiches Glossar erschließen die Informationsfülle des Buches sehr gut." BGRCI.magazin (01.05.2014) "Was in den Gesetzeskommentaren nicht zu finden ist, wird mit der Expertise des weltweit größten Chemieunternehmens hier geklärt: die praktische Umsetzung jener Gesetze, und Verordnungen, die für den täglichen Umgang mit Gefahrstoffen von Bedeutung sind." Fraunhofer IRB (#2-2014, 31.03.2014) "Das Buch kann allen empfohlen werden, die nicht nur auf Spezialisierung setzen und zum Nachschlagen ein buch dem Surfen im Internet vorziehen." Toxichem Krimtech (2014, Nr. 81) Table of ContentsVorwort zur 4. Auflage XV 1 Wissenschaftliche Grundlagen 1 1.1 Grundlagen der Toxikologie 1 1.1.1 Aufnahmewege 2 1.1.1.1 Orale Aufnahme 3 1.1.1.2 Dermale Aufnahme 3 1.1.1.3 Inhalative Aufnahme 5 1.1.2 Metabolismus 6 1.1.3 Akute Wirkung 8 1.1.4 Wirkung bei wiederholter Applikation 9 1.1.5 Sensibilisierende (allergisierende) Wirkung 11 1.1.6 Entwicklungsschädigende Wirkung 14 1.1.7 Fruchtbarkeitsgefährdende Wirkung 17 1.1.8 Krebserzeugende Wirkung 17 1.1.8.1 Krebsauslösende Faktoren 19 1.1.8.2 Chemische Kanzerogene 23 1.1.8.3 Natürliche Kanzerogene 25 1.1.9 Erbgutverändernde Wirkung 27 1.1.10 Aerosole 29 1.2 Physikalisch-chemische Grundlagen 34 1.2.1 Begriffsdefinitionen, sicherheitstechnische Kenndaten 35 1.3 Biologische Arbeitsstoffe 39 1.3.1 Risikogruppen 40 1.3.2 Arten biologischer Arbeitsstoffe 42 1.3.2.1 Pilze 42 1.3.3 Bakterien 45 1.3.4 Viren 49 1.3.5 Parasiten 51 2 Gefährliche Eigenschaften, Einstufung und Kennzeichnung 53 2.1 Einführung in die Einstufungssysteme 53 2.2 Gefährliche Eigenschaften: Physikalische Eigenschaften 55 2.2.1 Explosiv bzw. explosionsgefährlich 55 2.2.1.1 Explosiv gemäß CLP-Verordnung 55 2.2.1.2 Explosionsgefährlich nach EG-Richtlinie 67/548/EWG 57 2.2.2 Entzündbar bzw. entzündlich 58 2.2.2.1 Entzündbare Gase gemäß CLP-Verordnung 58 2.2.2.2 Entzündbare Aerosole gemäß CLP-Verordnung 60 2.2.2.3 Entzündbare Feststoffe gemäß CLP-Verordnung 60 2.2.2.4 Entzündbare Flüssigkeiten gemäß CLP-Verordnung 61 2.2.2.5 Stoffe oder Gemische, die in Berührung mit Wasser entzündbare Gase entwickeln gemäß CLP-Verordnung 63 2.2.2.6 Gefährlichkeitsmerkmale „hochentzündlich“, „leichtentzündlich“ und „entzündlich“ nach EG-RL 67/548/EWG 64 2.2.3 Oxidierend bzw. brandfördernd 67 2.2.3.1 Oxidierende Gase nach CLP-Verordnung 67 2.2.3.2 Oxidierende Flüssigkeiten nach CLP-Verordnung 68 2.2.3.3 Oxidierende Feststoffe nach CLP-Verordnung 69 2.2.3.4 Gefährlichkeitsmerkmal „brandfördernd“ nach EG-RL 67/548/EWG 70 2.2.4 Organische Peroxide und selbstzersetzliche Stoffe und Gemische 70 2.2.5 Pyrophore Flüssigkeiten und Feststoffe 73 2.2.6 Gase unter Druck 74 2.2.7 Metallkorrosiv 75 2.2.8 Sonstige physikalisch-chemische Eigenschaften nach EG-RL 67/548/EWG 75 2.3 Eigenschaften: Gesundheitsgefahren 77 2.3.1 Akute Toxizität 77 2.3.1.1 Akut toxisch nach CLP-Verordnung 77 2.3.1.2 Sehr giftig, giftig, gesundheitsschädlich nach EG-Stoffrichtlinie 67/548/EWG 80 2.3.1.3 Vergleich der akuten Toxizitäten 81 2.3.2 Ätz-, Reizwirkung 82 2.3.2.1 Ätz-, Reizwirkung auf die Haut nach CLP-Verordnung 82 2.3.2.2 Schwere Augenschädigung / Augenreizung nach CLP-Verordnung 85 2.3.2.3 Gefährlichkeitsmerkmal „ätzend“ nach EG-Stoffrichtlinie 67/548/EWG 86 2.3.2.4 Gefährlichkeitsmerkmal „reizend“ nach EG-Stoffrichtlinie 67/548/EWG 87 2.3.3 Sensibilisierende Wirkung 87 2.3.3.1 Sensibilisierung nach CLP-Verordnung 87 2.3.3.2 Sensibilisierung nach Stoffrichtlinie 67/548/EWG 89 2.3.4 Keimzellmutagen, karzinogen, reproduktionstoxisch 89 2.3.4.1 Keimzellmutagen 91 2.3.4.2 Gefährlichkeitsmerkmal erbgutverändernd 93 2.3.4.3 Karzinogen nach CLP-Verordnung 94 2.3.4.4 Gefährlichkeitsmerkmal „krebsauslösend“ 98 2.3.4.5 Einteilung krebserzeugender Stoffe nach der MAK-Kommission 99 2.3.4.6 Einstufung nach TRGS 905 100 2.3.4.7 Reproduktionstoxisch nach CLP-Verordnung 100 2.3.4.8 Gefährlichkeitsmerkmal „fruchtbarkeitsschädigend“ 105 2.3.4.9 Einstufung der MAK-Kommission 105 2.3.5 Spezifische Zielorgan-Toxizität und Aspirationsgefahr 107 2.3.5.1 Spezifische Zielorgan-Toxizität bei einmaliger Exposition 107 2.3.5.2 Spezifische Zielorgan-Toxizität bei wiederholter Exposition 108 2.4 Gefährliche Eigenschaften: Umweltgefahren 110 2.4.1 Umweltgefahren nach CLP-Verordnung 110 2.4.2 Umweltgefährliche Eigenschaften nach Stoffrichtlinie 67/54/EWG 112 2.5 Einstufung von Stoffen und Gemischen / Zubereitungen 113 2.5.1 Allgemeine Grundsätze 113 2.5.2 Einstufung von Stoffen 115 2.5.2.1 Einstufung nach dem Definitionsprinzip 115 2.5.2.2 Einstufung nach dem Listenprinzip 116 2.5.3 Einstufung von Gemischen und Zubereitungen 120 2.5.3.1 Einstufungen von Gemischen nach Anhang I CLP-Verordnung 120 2.5.3.2 Einstufungen von Zubereitungen nach der Zubereitungsrichtlinie 1999/45/EG 123 2.6 Kennzeichnung gefährlicher Stoffe und Gemische bzw. Zubereitungen 126 2.6.1 Kennzeichnung nach CLP-Verordnung 127 2.6.2 Kennzeichnung nach Zubereitungsrichtlinie 129 2.6.3 Spezielle Kennzeichnungsvorschriften 132 2.6.4 Ausnahmen von den Kennzeichnungsvorschriften 134 3 Gefährdungsbeurteilung und Beurteilungsgrundlagen 135 3.1 Rechtliche Grundlagen 135 3.2 Durchführung der Gefährdungsbeurteilung 136 3.2.1 Gefährdungsbeurteilung bei vorgegebenen Maßnahmen 140 3.2.2 Gefährdungsbeurteilung ohne vorgegebene Maßnahmen 144 3.2.3 Substitutionsprüfung 147 3.3 Luftgrenzwerte am Arbeitsplatz 154 3.3.1 Arbeitsplatzgrenzwerte 156 3.3.2 EG-Grenzwerte 159 3.3.3 Grenzwerte der MAK-Kommission 161 3.3.4 DNEL, PNEC und DMEL 168 3.3.5 Internationale Grenzwerte 172 3.3.6 Biologische Grenzwerte 173 3.3.6.1 Der biologische Grenzwert 173 3.3.6.2 Der Biologische Arbeitsplatztoleranzwert 175 3.3.6.3 EKA-Werte 176 3.4 Methoden der Expositionsermittlung 176 3.4.1 Direktanzeigende Messgeräte 178 3.4.1.1 Probenahmeröhrchen 178 3.4.1.2 Indikatorpapiere 181 3.4.1.3 Elektrochemische Sensoren 183 3.4.1.4 Photoionisationsdetektor 184 3.4.2 Personal Air Sampling für Gase und Dämpfe 185 3.4.3 Bestimmung fester Partikel 190 3.4.3.1 Gesamtstaubmessungen 190 3.4.3.2 Feinstaubmessungen 192 3.4.3.3 Fasermessungen 193 4 Europäische Regelungen 195 4.1 REACH 195 4.1.1 Anwendungsbereich 197 4.1.2 Begriffsbestimmungen 199 4.1.3 Die Registrierung 203 4.1.3.1 Allgemeine Registrieranforderungen 205 4.1.3.2 Mengenabhängige Registrieranforderungen 207 4.1.3.3 Stoffsicherheitsbericht 208 4.1.3.4 Forschung und Entwicklung 213 4.1.3.5 Zwischenprodukte 214 4.1.3.6 Expositionsbedingter Verzicht auf Untersuchungen 216 4.1.3.7 Ausnahmen von der Registrierpflicht 217 4.1.3.8 Zulassungspflicht 220 4.1.3.9 Informationen in der Lieferkette 225 4.1.3.10 Nachträgliche Vorregistrierung 228 4.2 Das Sicherheitsdatenblatt 229 4.2.1 ABSCHNITT 1: Bezeichnung des Stoffes bzw. des Gemisches und des Unternehmens 233 4.2.2 ABSCHNITT 2: Mögliche Gefahren 234 4.2.3 ABSCHNITT 3: Zusammensetzung / Angaben zu Bestandteilen 235 4.2.4 ABSCHNITT 4: Erste-Hilfe-Maßnahmen 237 4.2.5 ABSCHNITT 5: Maßnahmen zur Brandbekämpfung 238 4.2.6 ABSCHNITT 6: Maßnahmen bei unbeabsichtigter Freisetzung 239 4.2.7 ABSCHNITT 7: Handhabung und Lagerung 240 4.2.8 ABSCHNITT 8: Begrenzung und Überwachung der Exposition / Persönliche Schutzausrüstung 241 4.2.9 ABSCHNITT 9: Physikalische und chemische Eigenschaften 245 4.2.10 ABSCHNITT 10: Stabilität und Reaktivität 246 4.2.11 ABSCHNITT 11: Toxikologische Angaben 247 4.2.12 ABSCHNITT 12: Umweltbezogene Angaben 249 4.2.13 13. ABSCHNITT: Hinweise zur Entsorgung 251 4.2.14 ABSCHNITT 14: Angaben zum Transport 252 4.2.15 ABSCHNITT 15: Rechtsvorschriften 253 4.2.16 ABSCHNITT 16: Sonstige Angaben 253 4.3 Das erweiterte Sicherheitsdatenblatt und Expositionsszenarien 254 4.4 Verbote beim Inverkehrbringen 261 4.5 Stoffrichtlinie 271 4.6 Zubereitungsrichtlinie 271 4.7 Agenzienrichtlinie 272 4.8 Krebsrichtlinie 274 4.9 Verordnung 689/2008/EG 275 4.10 Verordnung 3677/90/EWG 281 4.11 Verordnung 2037/2000/EG 282 4.12 Die POP-Verordnung 282 5 Deutsche Regelungen 285 5.1 Das Chemikaliengesetz 285 5.1.1 Aufbau des Chemikaliengesetzes 285 5.1.2 Bewertungsstelle für Chemikalien 286 5.1.3 Zulassung von Biozidprodukten 287 5.1.4 Mitteilungspflichten 291 5.1.5 Ermächtigungsgrundlagen 292 5.1.6 Verordnungen des Chemikaliengesetzes 292 5.2 Die Gefahrstoffverordnung 295 5.2.1 Anwendungsbereich und Begriffsbestimmungen 296 5.2.2 Gefahrstoffinformation 301 5.2.3 Informationsermittlung und Gefährdungsbeurteilung 302 5.2.4 Grundpflichten 304 5.2.5 Allgemeine Schutzmaßnahmen 306 5.2.5.1 Innerbetriebliche Kennzeichnung 307 5.2.5.2 Hygiene 309 5.2.5.3 Lagerung 309 5.2.6 Zusätzliche Schutzmaßnahmen 310 5.2.7 Besondere Schutzmaßnahmen bei Tätigkeiten mit krebserzeugenden, erbgutverändernden und fruchtbarkeitsgefährdenden Gefahrstoffen 311 5.2.8 Besondere Schutzmaßnahmen gegen physikalisch-chemische Einwirkungen 313 5.2.9 Betriebsstörungen, Unfälle oder Notfälle 313 5.2.10 Betriebsanweisung und Unterweisung 314 5.2.10.1 Gruppenbetriebsanweisungen 317 5.2.10.2 Gefahren für Mensch und Umwelt 319 5.2.10.3 Schutzmaßnahmen und Verhaltensregeln 319 5.2.10.4 Verhalten im Gefahrfall 321 5.2.10.5 Erste Hilfe 321 5.2.11 Sachgerechte Entsorgung 322 5.2.11.1 Betriebsunterweisung 323 5.2.12 Expositionsverzeichnis 325 5.2.13 Zusammenarbeit verschiedener Firmen 326 5.2.14 Unterrichtung der Behörde 326 5.2.15 Anhang I der Gefahrstoffverordnung 327 5.2.16 Anhang II der Gefahrstoffverordnung 331 5.2.17 Zoneneinteilung explosionsgefährdeter Bereiche 332 5.2.18 Maßnahmen des Explosionsschutzes 335 5.3 Chemikalien-Verbotsverordnung 336 5.3.1 Verbote des Inverkehrbringens 337 5.3.2 Abgabe an den privaten Endverbraucher 340 5.3.3 Abgabe an berufsmäßige Verwender 344 5.3.4 Sachkunde 345 5.3.5 Straftaten, Ordnungswidrigkeiten 346 5.4 Die Biostoffverordnung 347 5.4.1 Grundprinzipien und Gefährdungsbeurteilung 347 5.4.2 Grundpflichten und grundlegende Schutzmaßnahmen 351 5.4.3 Schutzmaßnahmen für die Risikogruppe 2 bis 4 353 5.4.4 Zusätzliche Maßnahmen 356 5.5 Mutterschutzverordnung und Jugendarbeitsschutzgesetz 358 5.6 Die Arbeitsmittelverordnung / Betriebssicherheitsverordnung 360 5.6.1 Die Anlagen- und Arbeitsmittelverwendungsverordnung 360 5.6.2 Überwachungsbedürftige Anlagen 363 5.6.3 Sichere Reaktionsführung 365 5.7 Das Bundes-Immissionsschutzgesetz und seine Verordnungen 367 5.7.1 Das Bundes-Immissionsschutzgesetz 367 5.7.2 Die Verordnungen des Bundes-Immissionsschutzgesetzes 372 5.7.3 Verordnung über genehmigungsbedürftige Anlagen 373 5.7.4 Die Störfall-Verordnung 374 5.8 Das Wasserhaushaltsgesetz 379 6 Persönliche Schutzausrüstungen 383 6.1 Augen- und Gesichtsschutz 383 6.1.1 Schutzbrillen 385 6.1.2 Schutzschirme 388 6.2 Schutzhandschuhe 389 6.2.1 Allgemeine Regeln bei der Benutzung von Schutzhandschuhen 391 6.2.2 Auswahl der Schutzhandschuhe 392 6.2.3 Kennzeichnung von Schutzhandschuhen 396 6.3 Körperschutz 398 6.4 Atemschutz 401 6.4.1 Filtergeräte 405 6.4.1.1 Partikelfilter 406 6.4.1.2 Gasfilter 410 6.4.2 Isoliergeräte 420 6.4.2.1 Schlauchgeräte 421 6.4.2.2 Behältergeräte 425 6.4.2.3 Regenerationsgeräte 425 6.4.3 Atemschutzgeräte für Selbstrettung 427 6.4.3.1 Filtergeräte für Selbstretter 428 6.4.3.2 Isoliergeräte für Selbstretter 429 7 Lagerung von Gefahrstoffen und Tätigkeiten mit ortsbeweglichen Druckgasbehältern 431 7.1 Lagerung von Gefahrstoffen in ortsbeweglichen Behältern 433 7.1.1 Anwendungsbereich und Aufbau der TRGS 433 7.1.2 Gefährdungsbeurteilung 438 7.1.3 Grundlegende Maßnahmen bei der Lagerung von Gefahrstoffen 438 7.1.4 Grundlegende Schutzmaßnahmen in Gefahrstofflagern 441 7.1.5 Zusätzliche Maßnahmen für spezielle Gefahrstoffe 443 7.1.6 Brandschutz 444 7.1.7 Zusammenlagerungskonzept 445 7.1.8 Lagerung akut toxischer Flüssigkeiten und Feststoffe 450 7.1.9 Lagerung oxidierender Stoffe 452 7.1.10 Lagerung von Gasen 453 7.1.11 Aerosolpackungen und Druckgaskartuschen 456 7.1.12 Lagerung entzündbarer Flüssigkeiten 457 7.2 Lagerung von Gefahrstoffen in ortsfesten Anlagen sowie Füll- und Entleerstellen für ortsbewegliche Behälter 460 7.2.1 Allgemeine Maßnahmen 462 7.2.2 Befüll- und Entnahmeeinrichtungen 463 7.2.3 Bauliche Anforderungen 464 7.2.4 Anforderungen an Ausrüstungsteile 465 7.2.5 Allgemeine Anforderungen für brennbare Flüssigkeiten und Feststoffe 466 7.2.6 Lagerung und Abfüllung brennbarer Flüssigkeiten mit einem Flammpunkt ≤ 55 °C 467 7.2.6.1 Brandschutz 469 7.2.6.2 Lagerräume mit Tanks und Räume mit Füllstellen 471 7.2.7 Lagerung von Feststoffen mit hoher Brandgefährdung 472 7.2.8 Explosionsschutzmaßnahmen 473 7.2.9 Zusammenlagerungsverbote 475 7.3 Lagerung von Gasen in ortsfesten Anlagen 475 7.3.1 Allgemeines und Gefährdungsbeurteilung 475 7.3.2 Stationäre Druckanlagen für Gase 478 7.3.2.1 Lagerbehälter im Freien 480 7.3.2.2 Lagerung entzündbarer Gase 481 7.3.2.3 Zusätzliche Maßnahmen bei sehr giftigen oder giftigen Gasen 482 7.3.2.4 Prüfungen und Kontrollen 484 7.3.2.5 Betrieb der Druckbehälter 485 7.4 Tätigkeiten mit ortsbeweglichen Druckgasbehältern 486 7.4.1 Allgemeine Schutzmaßnahmen 486 7.4.2 Füllen ortsbeweglicher Druckgasbehälter 487 7.4.3 Bereithalten von Druckgasbehältern 488 7.4.4 Entleeren von Druckgasbehältern 489 7.4.5 Innerbetriebliches Befördern 493 8 Transportvorschriften 495 8.1 Internationale Transportvorschriften 496 8.1.1 Eisenbahn 496 8.1.2 Straße 497 8.1.3 Schifffahrt 497 8.1.4 Luftverkehr 498 8.2 Klassifizierung gefährlicher Güter 499 8.2.1 Allgemeines 499 8.2.2 Klasse 1: Explosive Stoffe und Gegenstände mit Explosivstoff 502 8.2.3 Klasse 2: Gase 505 8.2.4 Klasse 3: Entzündbare flüssige Stoffe 507 8.2.5 Klasse 4.1: Entzündbare feste Stoffe, selbstzersetzliche Stoffe und desensibilisierte explosive feste Stoffe 508 8.2.6 Klasse 4.2: Selbstzentzündliche Stoffe 509 8.2.7 Klasse 4.3: Stoffe, die in Berührung mit Wasser entzündbare Gase entwickeln 510 8.2.8 Klasse 5.1: Entzündend (oxidierend) wirkende Stoffe 510 8.2.9 Klasse 5.2: Organische Peroxide 511 8.2.10 Klasse 6.1: Giftige Stoffe 512 8.2.11 Klasse 6.2: Ansteckungsgefährliche Stoffe 514 8.2.12 Klasse 7: Radioaktive Stoffe 515 8.2.13 Klasse 8: Ätzende Stoffe 515 8.2.14 Klasse 9:Verschiedene gefährliche Stoffe und Gegenstände 518 8.3 Das ADR 520 8.3.1 Geltungsbereich und Anwendbarkeit 523 8.3.2 Verzeichnis der gefährlichen Güter 524 8.3.3 Begrenzte und freigestellte Mengen 528 8.3.4 Sicherheitspflichten der Beteiligten 530 8.3.4.1 Der Absender 531 8.3.4.2 Der Beförderer 531 8.3.4.3 Der Empfänger 531 8.3.4.4 Der Verlader 532 8.3.4.5 Der Befüller 532 8.3.4.6 Der Betreiber von Tankcontainern oder ortsbeweglichen Tanks 533 8.3.4.7 Der Verpacker 533 8.3.5 Die Verpackung 533 8.3.5.1 Die Verpackungsarten 535 8.3.5.2 Verpackungsanweisungen 542 8.3.6 Zusammenpackung und Zusammenladung 544 8.3.7 Kennzeichnung von Versandstücken und Fahrzeugen 546 8.3.7.1 Bezettelung 546 8.3.7.2 Kennzeichnung der Verpackungen 549 8.3.7.3 Die orangefarbene Kennzeichnung 550 8.3.7.4 Die Begleitpapiere 553 8.3.8 Vorschriften für die Beförderung 560 8.3.8.1 Fahrzeugbesatzung und Fahrzeugausrüstung 560 8.3.8.2 Fahrerausbildung 563 8.4 Nationale Vorschriften 564 8.4.1 Das Gefahrgutbeförderungsgesetz 564 8.4.1.1 Verordnungen des GGBefG 566 Literatur 569 Glossar 577 Anhang: H- und P-Sätze 595 Stichwortverzeichnis 605

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Book SynopsisDieses praktisch orientierte Buch präsentiert systematisch neue und aktuelle Konzepte für Chemiestandorte. Geschrieben von einem renommierten Autorenteam aus Wissenschaft, Beratung & Praxis ist das Buch ein Muss für jedermann aus dieser Branche.Trade Review"Dieses Werk ist eine Pionierleistung und Bestandsaufnahme. Einen Königsweg zu allumfassender Prosperität bietet es nicht, aber es regt zur Diskussion an. Das Buch eignet sich für Führungskräfte, Unternehmensberater und Ausbilder sowie Studierende in Chemiemanagement, Strategie, Struktur und Organisation. Bei der Suche nach der problemfreien Chemieparkzone helfen ein umfassendes Stichwortverzeichnis und viele Literaturhinweise." Nachrichten aus der Chemie (01.02.2017) "Diese Veröffentlichung wirft (...) ein Licht auf die vielfachen Wechselbeziehungen, Abhängigkeiten und Auswirkungen von Veränderungen auf das Ökosystem Chemiepark." CHEManager (07.12.2016) "Wie so ein Chemiepark erfolgreich agiert, wie er all seine Möglichkeiten nutzt und sein Know-how einsetzt, zeigt dieses Buch." METALL (12.08.2016) "Das Buch nimmt mit seinen Autoren aus Wissenschaft, Beratung und Praxis die Herausforderungen an, das Thema Chemiestandorte aus verschiedenen Perspektiven transparent zu machen und gibt dem Leser die Möglichkeit, aus bereits gemachten Erfahrungen zu lernen und über aktuelle Erkenntnisse aus Marktstudien und Einzelfallstudien neue Ideen zu gewinnen." CHEManager (20.07.2016) "Wie so ein Chemiepark erfolgreich agiert, wie er all seine Möglichkeiten nutzt und sein Know-how einsetzt, das erläutern die Autoren dieses Titels. Ihr Ziel: den Standort zum Top Performer machen." Laborpraxis (Juni 2016) "Das Buch Chemiestandorte zeigt eine Strukturierung des Chemiestandorte-Marktes und den Blick aus verschiedenen Perspektiven, Herausforderungen und Erfolgsfaktoren von Industriedienstleistungen, Eigentümern, Investoren und des Managements von Chemiestandorten werden definiert. Strukturierungsmodelle, Werkzeuge und Vorgehensweisen werden vorgestellt, die den Leser - ob Praktiker, Geschäftsführer oder Unternehmensentwickler - dabei unterstützen können Chemiestandort-Strategien und Organisationsmodelle zu entwickeln." CIT-Plus (Juni 2016) "(Die Autoren) führen in die Grundlagen des Marktes inklusive Kundenanforderungen ein, erläutern ausführlich und anwendernah den Betrieb und das Management von Chemiestandorten und führen mögliche Geschäfts- und Organisationsmodelle aus." Process (01.04.2016)Table of ContentsProlog XI Vorwort XV Beitragsautoren XVII Teil 1 Grundlagen und Abgrenzung 1 1 Chemiestandortperspektiven und -strategien 3Carsten Suntrop 1.1 Chemische Industrie alsRahmenbedingung für denChemiestandort 3 1.2 Der Chemiestandort 7 1.2.1 Interessen der Chemiestandort-Stakeholder 8 1.2.2 Definition und Charakterisierung Chemiestandort 10 1.2.3 Herausforderungen der Stakeholder an einemChemiestandort 13 1.3 Perspektiven auf den Chemiestandort 14 1.3.1 Kundenperspektive 15 1.3.2 Eigentümerperspektive 17 1.3.3 Perspektive des Standortbetreibers 20 1.3.4 Perspektive des Standortmanagers 25 1.4 Perspektiven-Integration mit dem Site-Service-Audit 30 Teil 2 Markt und Kundenanforderungen 33 2 Das Chemieparkkonzept – Ein Modell mit Zukunft? 35Horst Wildemann 2.1 Treiber für die Entstehung von Chemieparks 35 2.1.1 Bedeutung der chemischen Industrie 35 2.1.2 Strukturwandel in der chemischen Industrie 36 2.1.3 Chemieindustrie heute 37 2.1.4 Relevanz der Chemieparks für die deutsche Chemieindustrie 38 2.2 Ein Chemiepark, was ist das? 39 2.2.1 Abgrenzung des Begriffs 39 2.2.2 Historische Entwicklung der Chemieparks in Deutschland 42 2.2.3 Erscheinungsformen und Interessengruppen 43 2.2.4 Die Chemieparkstruktur 45 2.2.5 Anforderungen der Chemieindustrie an Chemieparks 47 2.3 Perspektiven des Chemieparkkonzepts 51 2.3.1 Chancen und Herausforderungen 51 2.3.2 Erfolgsfaktoren von Chemieparks 53 2.3.3 Trends und Optimierungsansätze 55 2.4 Zusammenfassung und Ausblick 57 Literatur 59 3 Chemiekomplexe in ihrer historischen Entwicklung und Trends in der Entwicklung von Chemiestandorten 61Cord Matthies 3.1 Die Entwicklung der Chemischen Industrie im Kontext der industriellen Evolution 61 3.2 Chemische Industrie undChemiestandorte in der Gründerzeit 61 3.3 Standortmodelle derZwischenkriegszeit bis in die 1960er-Jahre 64 3.4 Standortmodelle der Nachkriegszeit bis in die 1980er-Jahre: Die Entwicklung von Chemie-Clustern 65 3.5 Zusammenwachsen von Clustern zu Megaclustern 67 3.6 Aufgabentrennung im Rhein-Maas-Schelde-Megacluster 69 3.7 Konzentration auf dasKerngeschäft:Chemiekonzerne reorganisieren sich vomstandortorientiertenModell zumBusiness-Unit-Modell 71 3.8 Standortbetrieb als Geschäftsmodell 72 3.9 Trends im Standortbetrieb von Chemieparks 74 3.10 Globale Trends der Chemieindustrie mit Auswirkung auf Chemieparks 75 3.11 Chemieparks müssen sich diesen Trends stellen 80 3.12 Schlussworte 81 Literatur 81 4 Industriedienstleistungen im Umfeld der Chemieund Industrieparks 83Benjamin Fröhling und Marcus Schnell 4.1 Einleitung und Definitionen 83 4.2 Marktüberblick Industriedienstleister 84 4.3 Entstehung des Marktes für Industriedienstleistungen in Chemieparks 89 4.3.1 Dienstleistungen zurUnterstützung derWertschöpfungskette 89 4.3.2 DienstleistungsbeziehungenzwischenRollen imChemiepark 90 4.4 Das Dienstleistungsportfolio als Differenzierungsmerkmal 94 4.5 Geschäftsmodelle der Industriedienstleistung 96 4.6 Der eigene Chemiepark 97 4.7 Die Eigentümerstruktur prägt das Geschäftsmodell 100 4.8 Spezialisierung und Diversifikation 101 4.9 Von Einzelgewerken zum Full-Service-Anbieter 103 4.10 Bewertung der Geschäftsmodelle 106 4.11 Perspektiven aus der Branche 108 4.12 Zusammenfassung und Ausblick 112 4.12.1 Veränderung derWertschöpfungskette 113 4.12.2 Globalisierung und Verlagerung der Produktion 113 4.12.3 Veränderung der chemischen Industrie 114 4.12.4 Externe Vergabe 114 Teil 3 Management von Chemiestandorten 117 5 InfraServKnapsack –durchWachstumundWandel vomStandortbetreiber zumIndustriedienstleister 119Clemens Mittelviefhaus, Pierre Kramer und Daniel Marowski 5.1 Ausgangslage 119 5.1.1 Übersicht und Differenzierung/Ausrichtung der verschiedenen Betreiber 119 5.1.2 Veränderungen in der Chemieindustrie 120 5.1.3 Richtungsentscheidung –Wie und wo können Standortbetreiber wachsen? 122 5.2 Marktumfeld 125 5.2.1 Der Markt für Industrieservices 125 5.2.2 Spezifische Chancen für InfraServ Knapsack 127 5.2.3 Positionierung von InfraServ Knapsack 129 5.2.4 Erfolgsfaktoren 129 5.3 Umsetzung 131 5.3.1 Strukturierung des Leistungsangebots 131 5.3.2 KonsequenteMarktausrichtung des gesamtenUnternehmens 134 5.4 Marktgerichtete Organisation und Prozesse 135 5.5 Geografische Expansion 136 5.6 „Neue“ Produkte als Erfolgsfaktoren 137 5.6.1 Individualisierung statt vorgefertigter Lösungen – Beispiel: strategische Instandhaltungskonzepte 138 5.6.2 Effizienzsteigerung im Planungsprozess – Beispiel: Entwicklung und Einsatz von mathematischen Optimierern in der Anlagenplanung 138 5.6.3 Konsequente Umsetzung von Kundenbedürfnissen – Beispiel: Prüfmanagement 139 5.7 Fazit 139 6 ErhöhungderAttraktivitäteinesChemiestandortverbundesamBeispiel von CHEMPARK – Verbundstrukturen von Chemiestandorten – Bedeutung und Entwicklungsperspektiven 141Ernst Grigat 6.1 Einleitung 141 6.2 Verbund – Definition und Detaillierung 143 6.3 Stofflicher und energetischer Verbund 144 6.4 Wissensverbund 146 6.5 Interessenverbund 147 6.6 Rollenmodelle des Standortbetreibers 149 6.7 Entwicklungsperspektiven der Standorte 150 6.8 Ein Blick nach draußen 151 6.9 Zusammenfassung und Ausblick 152 Teil 4 Betrieb von Chemiestandorten 155 7 Integration von Investoren in das Standortkonzept am Beispiel ValuePark® 157Klaus-Dieter Heinze 7.1 Einleitung 157 7.1.1 Überblick zur Geschichte des Chemiestandortes Schkopau 157 7.1.2 Wendezeiten 1990–1995: Stilllegung oder Privatisierung? 160 7.1.3 Ökologische Altlasten – Hemmschwelle für Investoren 161 7.1.4 Privatisierung 162 7.2 Investor in Sicht: Bildung desmitteldeutschen Olefinverbundes 162 7.3 Der ValuePark 164 7.3.1 ValuePark – Ein themenorientiertes Ansiedlungskonzept 164 7.3.2 Das Grundkonzept ValuePark 165 7.4 Umwelt- und sicherheitsrelevanteAnsiedlungsbedingungen 167 7.5 Die Auswahl potenzieller Investoren 167 7.6 Der Investor als Kunde und König 169 7.7 Regionale Vernetzung 170 7.7.1 Forschung und Entwicklung 171 7.7.2 Wissens- und Technologietransfer 172 7.7.3 Ausbildung und Qualifikation 173 7.8 Ergebnisse 173 7.9 Ausblick 175 Literatur 176 8 Standortdienstleistungen in der chemischen Industrie alsWettbewerbsfaktor 179Christian Hofmann und Christoph Michel 8.1 Standortdienstleistungen – ein breites Spektrum 179 8.2 Die Potenziale von Outsourcing bei der Optimierung von Standortdienstleistungen in der chemischen Industrie 181 8.3 Aktive Steuerung der Nachfrage als weiterer Optimierungshebel für Standortdienstleistungen in der chemischen Industrie – Beispiel Asset- und Instandhaltungsstrategie 183 8.4 Optimierte Gesamtprozesssteuerung 186 8.5 Total-Waste-Management als Beispiel einer Optimierung der Gesamtprozesssteuerung in der chemischen Industrie 189 8.6 Fazit 190 9 Energiemanagement und Versorgung von Chemieparks – Ein Ansatz zur wertschöpfungsgetriebenen Risikosteuerung 193Jörg Borchert und Sebastian Rothe 9.1 Einleitung 193 9.2 Energiewirtschaftliche Unternehmenssteuerung 194 9.3 Risikomanagementsysteme 197 9.4 Fallstudien 204 9.5 Konzeption eines strategischen Risikomanagementsystems für Energiemanagement und -versorgungsanlagen eines Chemieparkbetreibers 205 9.6 Konzeption einer Marktrisikosteuerung von Erzeugungsportfolios von Energieversorgungsunternehmen 207 9.7 Handlungsempfehlungen und Ausblick 209 10 Unternehmensinfrastruktur als Erfolgsfaktor fürdenChemiestandort – Modelle, Abhängigkeiten, Investitionen 211Werner Mailinger 10.1 Einleitung 211 10.2 Das Unternehmen und seine Infrastruktur 212 10.2.1 Unternehmensinfrastruktur im Kontext desUnternehmens 213 10.2.2 Was ist Unternehmensinfrastruktur? 214 10.3 Unternehmensinfrastruktur und deren Auswirkungen auf die Unternehmenseffizienz und -effektivität 216 10.3.1 Unternehmenseffizienz und -effektivität 216 10.3.2 Kategorien der Infrastrukturleistungen in einem Standort 218 10.3.3 Merkmale, Eigenschaften und Effekte der Unternehmensinfrastruktur 219 10.4 Kriterien und Auswahl von Infrastrukturmodellen 221 10.4.1 Verfügungsrechtsstrukturen und Rollenbilder 223 10.4.2 Koordinationsmöglichkeiten für den Unternehmensinfrastrukturbereich 224 10.4.3 Auswahlkriterien für ein Infrastrukturmodell 228 10.4.4 DerWeg zurWahl des passenden Infrastrukturmodells 231 10.5 Fazit und Ausblick 232 Literatur 233 Teil 5 Geschäftsmodelle und Organisation 235 11 Strategien und Geschäftsmodelle 237Carsten Suntrop 11.1 Standortbetreiber Abnehmer- und Leistungsstrukturen 237 11.2 Geschäftsmodelle Standortbetreiber 240 11.3 Erfolgreiche Geschäftsmodelle 245 11.3.1 Bester Eigentümer 245 11.3.2 Umfang des Dienstleistungsportfolios 246 11.3.3 Prozessorientierung 248 11.3.4 Effizienzsteigerung 250 11.3.5 Unternehmensfähigkeiten 251 Sachverzeichnis 253

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Book Synopsis"Nanowerkstoffe für Einsteiger" hält, was der Titel verspricht: Eine leichtverständliche Einführung zu Nanowerkstoffen für alle, die sich mit den Grundlagen und dem Potential dieser vielseitigen Materialklasse vertraut machen möchten, ohne allzu tief in die physikalischen und chemischen Details einzusteigen. Nanowerkstoffe sind Materialien wie Metalle, Legierungen, Keramiken oder Polymere, in denen mindestens eine Längendimension kleiner als 100 Nanometer ist. In diesem Längenbereich zeigen diese Materialien ganz besondere und fein einstellbare optische, elektrische und mechanische Eigenschaften, die auf der makroskopischen Skala nicht zutage treten. Eine Vielzahl von Anwendungen an der Schnittstelle zwischen Materialwissenschaft, Chemie, Physik und Biologie ist bereits in kommerziell erhältliche Produkte umgesetzt worden. Jedes Kapitel beginnt mit einer Einführung in den Lernstoff "In diesem Kapitel" und endet mit einer Zusammenfassung "Wichtig zu wissen". In die Tiefe gehende Erklärungen sind in Boxen aufgenommen und können so leicht ausgelassen werden.Trade Review"Das kompakte Buch führt in die Grundlagen des Themas verständlich ein." Allgemeines Ministerialblatt (30.09.2015) "Das Buch macht neugierig, vermittelt die Grundlagen zu den Nanowerkstoffen und gibt Hinweise für ein vertiefendes Studium." Materials and Corrosion (2015/66/Nr.3) "(D)er Einsteiger (wird) mit leicht verständlichen Zusammenfassungen zu jedem Abschnitt und illustrierenden Beispielen an das Thema herangeführt." BGRCI.magazin (01.05.2015/Nr.5-6) "Das Buch Nanowerkstoffe für Einsteiger hält, was der Titel verspricht: eine leichtverständliche Einführung zu Nanowerkstoffen für alle, die sich mit den Grundlagen und dem Potential dieser vielseitigen Materialklasse vertraut machen möchten, ohne allzu tief in die physikalischen und chemischen Details einzusteigen." Giesserei (02.05.2015/Nr.6.) "Nanowerkstoffen gehört die Zukunft, ermöglichen sie doch eine enorme Bandbreite an Anwendungen für unterschiedlichste Bereiche. Eine Einführung in die Thematik fehlte aber bisher, die das Thema für Quereinsteiger oder Ingenieure, kompakt und verständlich erläuterte - ohne dabei zu tief in chemische oder physikalische Details einzusteigen. Diese Lücke schließt dieser Band in hervorragender Weise." METALL (Juni 2015) "Nanowerkstoffe für Einsteiger ist eine gut lesbare Einführung in viele aktuelle Gebiete der Nanotechnologie und deren interdisziplinären Einfluss auf die Chemie, Physik, Biologie und die Materialwissenschaften." Kunststoffe (Mai 2015) "Ein ideales Werk, das in das hochaktuelle Fachgebiet der Nanowerkstoffe kompetent einführt." Materials Testing MP (15.05.2015) Table of ContentsVorwort EINFUHRUNG NANOMATERIALIEN Nanoteilchen - Nanokomposite Elementare Konsequenzen der kleinen Teilchengro?en Makroskopische Nanowerkstoffe OBERFLACHEN VON NAONOWERKSTOFFEN Allgemeine Betrachtungen Oberflachenenergie Einfluss der Krummung auf den Dampfdruck - Dampfdruck kleiner Teilchen Technische Anwendung der Oberflachenenergie - Hypothetische Nanomotoren GASPHASENSYNTHESE VON NANOTEILCHEN UND NANOKOMPOSITEN Grundlegende Betrachtungen Syntheseverfahren ohne zusatzliches elektrisches Feld Plasmaverfahren Flammensynthesen Synthese beschichteter Teilchen EIN- UND ZWEIDIMENSIONALE NANOTEILCHEN Grundsatzliche Betrachtungen Beispiele ein- und zweidimensionaler Teilchen Nanostrukturen aufgebaut aus in Schichten kristallisierenden Materialien NANOFLUIDE Grundlagen Nanofluide zur Verbesserung des Warmeuberganges Ferrofluide THERMODYNAMIK VON NANOTEILCHEN Thermodynamik kleiner Teilchen Phasentransformationen bei Nanoteilchen Warmekapazitat von Nanoteilchen Thermische Instabilitaten in Verbindung mit Phasentransformationen MAGNETISCHE NANOMATERIALIEN - SUPERPARAMAGNETISMUS Magnetische Materialien Physikalische Grundlagen des Superparamagnetismus Magnetische Anisotropie der Werkstoffe Superparamagnetische Werkstoffe in der experimentellen Realitat Mo?bauer-Spektrum superparamagnetischer Teilchen Ausgewahlte Anwendungen von superparamagnetischen Teilchen Austauschgekoppelte magnetische Nanowerkstoffe OPTISCHE EIGENSCHAFTEN Einfuhrende Anmerkungen Einstellung des Brechungsindex und visuell transparente optische UV-Absorber Gro?enabhangige optische Eigenschaften - Quanteneinschlussphanomene Halbleitende Nanoteilchen - Quanteneinschluss Lumineszenz wechselwirkender Teilchen Lumineszierende Nanokomposite Metallische Nanoteilchen - Plasmonenresonanz Auswahl eines Luminophors oder Absorbers in Hinblick auf technische Anwendungen Elektrolumineszenz Foto- und elektrochromeMaterialien Magnetooptische Anwendungen ELEKTRISCHE EIGENSCHAFTEN Elektrische Leitfahigkeit nanoskaliger Systeme: Diffusive und ballistische Leitfahigkeit Experimentelle Befunde zur Leitung des elektrischen Stromes in nanoskaligen Systemen Kohlenstoff-Nanorohrchen und Graphen Weitere eindimensionale elektrische Leiter Elektrische Leitfahigkeit von Nanokompositen MECHANISCHE EIGENSCHAFTEN Einfuhrende Anmerkungen Mechanische Eigenschaften nanokristalliner Materialien Verformungsmechanismen bei nanokristallinen Werkstoffen Superplastizitat Schwingungen von Nanostabchen und Nanorohrchen-Ma?stabsgesetze fur Schwingungen Nanokompositemit Polymer-Matrix CHARAKTERISIERUNG VON NANOMATERIALIEN Spezifische Oberflache Bestimmung der Kristallstruktur Elektronenmikroskopie Stichwortverzeichnis

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Book SynopsisMit fortschreitender Globalisierung von Waren und Dienstleistungen hält an immer mehr Arbeitsplätzen in Chemie-, Pharma- und Biotech-Branche die englische Sprache Einzug. In der Schule hat man zwar gelernt, sich über Alltagsthemen zu unterhalten, aber wenn es darum geht, dem Kundendienst am Telefon die Fehlfunktion des teuersten Geräts im Labor zu beschreiben, kommt doch so mancher ins Schwitzen. Nach einer Einführung, in der die wichtigsten Besonderheiten der englischen Sprache aus Sicht eines deutschen Sprechers rekapituliert werden, behandelt der Autor in 12 Lektionen Schritt für Schritt den Spezialwortschatz und fachspezifische Sprach- und Schreibformen. Die Themen reichen von mathematischen Ausdrücken über chemische Nomenklatur, Biomoleküle, Versuchstiere und Prozesstechnik bis hin zum Umgang mit Regulierungsbehörden und Audits. Gesprächssituationen wie der Anruf beim Kundendienst, die Vorstellung beim neuen Chef oder das Kundengespräch am Messestand werden analysiert und eingeübt. Mit direktem Bezug zur Berufspraxis geht dieser Sprachführer über herkömmliche Englischkurse weit hinaus und bietet wertvolle Hilfe für alle, die im Beruf besser Englisch sprechen wollen. Auch für den fachbezogenen Sprachunterricht an Fachschulen und Hochschulen ist dieses Buch bestens geeignet. Komplett mit Übungen, Tests und Rezepten, wie man die häufigsten Fehler vermeidet.Trade Review"Das Werk hilft beim Trainieren von Wortschatz und Sprachformen. Durch abwechslungsreiche Beispiele wird das Einüben aufgelockert. Der Spezialwortschatz wird und Schreibformen werden erläutert. Gesprächssituationen wie z.B. der Anruf beim Kundendienst, ein Gespräch am Messestand etc. werden eingeübt." Allgemeines Ministerialblatt (9/2016) "Die Themenpalette ist dabei vielfältig und reicht von der chemischen Nomenklatur über mathematische Ausdrücke und die Prozesstechnik bis hin zum Umgang mit Regulierungsbehörden. Außerdem werden Gesprächssituationen eingeübt. Das kann der Anruf beim Kundendienst sein, die Vorstellung beim neuen Chef oder das Gespräch am Messestand." dei-die Ernährungsindustrie (01.04.2016) "Das Buch stellt eine wichtige Ergänzung für normale Englischkurse dar und kann somit für den fachbezogenen Sprachunterricht eingesetzt werden." VDLUFA Mitteilungen (01/2016) "Fachenglisch für Laborberufe ist sehr informativ und somit zur Auffrischung und Vertiefung der Englisch- bzw. Fachkenntnisse für alle naturwissenschaftlichen Berufe oder als hilfreiche Ergänzung im Hochschulstudium geeignet." Fachschaft der Biowissenschaften der TUM (04.02.2016) "Insgesamt finde ich dieses Buch für einen Biologiestudierenden, besonders im Master, wo die meisten Vorlesungen und Praktika auf Englisch sind, sehr empfehlenswert. Das Buch ist sein Geld auf jeden Fall wert, wenn es einem manchmal schwer fällt sich gerade im Labor auf Englisch auszudrücken." FSI-bio.Imu.de (15.12.2015) "Das Einüben lockert der Autor durch abwechslungsreiche Beispiele auf und sorgt oft genug mit einprägsamen Hinweisen für den 'Aha-Effekt'. So geht dieses Buch weit über 'normale' Englischkurse hinaus und ist auch bestens für den fachbezogenen Sprachunterricht geeignet." Giesserei (11.12.2015)Table of ContentsPreface xvii Acknowledgments xxi 1 English Grammar 101 1 1.1 Parts of Speech: Noun, Pronoun, Adjective, Verb, Adverb, and so on 1 1.1.1 Noun = Subject(Person,Place,Thing) 2 1.1.2 Pronoun = Expresses a Distinction of a Person 2 1.1.3 Adjective = Words That Describe or Modify a Noun 2 1.1.4 Verb = Action Word 2 1.1.4.1 The Use of the Two Verbs; Can vs. May 2 1.1.5 Adverb = Words That Modify a Verb 3 1.1.5.1 Good (adj.) vs. Well (adv.) 4 1.1.6 Gerund = Using -ing, an Action Word, a Verb Becomes a Noun 4 1.1.7 Prepositions Indicate a Relation Between Things 5 1.1.7.1 Between (zwischen) vs. Among (unter); two confusing prepositions 5 1.1.8 Conjunctions Connect Two Words, Phrases, or Clauses 5 1.1.9 Interjections: Words of Exclamation, Interjections or Expressions of an Emotion or Sentiment 6 1.2 Practical Usage of Adjectives and Their Comparative and Superlative Forms 6 1.2.1 Citius, Altius, Fortius! (Faster, Higher, Stronger!) 6 1.2.1.1 One-Syllable Adjectives 6 1.2.1.2 Two-Syllable Adjectives 8 1.2.1.3 Adjectives with Three or More Syllables 9 1.2.1.4 Exceptions – Irregular Adjectives 9 1.2.2 QUIZ YOURSELF: Practical Usage of Adjectives and Their Comparative and Superlative Forms 10 1.2.2.1 Part I: Answer the Following Questions in the Space Provided 10 1.2.2.2 Part II: Quiz Based on Text Below – First Read the Paragraph Below and Then Write the Adjective in [Brackets] into its Correct Comparative or Superlative Form in the Spaces Below 11 1.3 Use of Questioning Words for the Inquisitive Lab Worker 11 1.3.1 What are the Questioning Words Used in Speech? 12 1.3.2 Questioning Words; Further Applications in Sentence Form – Practical Use of Questioning Words 13 2 English Grammar 102 15 2.1 Capitalization Rules (Regeln für Groß- und Kleinschreibung) 15 2.1.1 German vs. English Language Capitalization Rules 15 2.1.2 Basic Capitalization Rules with Exemplary Sentences 16 2.1.2.1 Gender Titles (Geschlechtsbezeichnungen) 19 2.1.2.2 Professional Titles (Further Discussed in Section 5.1) 19 2.1.2.3 First Word of the Salutation and Complimentary Closing to a Brief or Letter 19 2.1.2.4 Words Capitalized When They Stand before or after aNameor When Used as Part of a Name 19 2.1.2.5 QUIZ YOURSELF: Capitalization – Correct for Any Capitalization Mistake(s) 20 2.2 Punctuation Marks and Punctuation Rules (Interpunktionszeichen und Interpunktionsregeln) 20 2.2.1 Punctuation Marks 20 2.2.2 Punctuation Marks and Their Usage 21 2.2.3 QUIZ YOURSELF: Punctuation Marks in the Space Provided, Where Necessary, Make Corrections to the Sentence’s Punctuation 24 2.3 Spelling Hints, Tips, and a Rule with Exceptions! 24 2.3.1 Two confusing words: Receipt and Recipe 24 2.3.2 German versus English: Words Spelled with “ie” or “ei” and Their Pronunciation 25 2.3.3 The Spelling Rule with Exceptions: Words in English with “ie” vs. “ei” 26 2.3.4 European English 27 3 Technical English Vocabulary 29 3.1 Grammar 101: Homonyms 29 3.1.1 Homonyms That are Spelled the Same, yet Many Times Have a Different Pronunciation, and Different Meanings 30 3.1.2 Homonyms with Similar Pronunciations, But Having a Different Meaning and Spelling 32 3.1.3 QUIZ YOURSELF: Homonyms 38 3.2 Prefixes and Suffixes 39 3.2.1 Useful Hints Toward Deciphering the Technical Word’s Definition 39 3.2.1.1 Photosynthesis A Wonderful Scientific Word to Start with This Topic, Prefixes-/Suffixes! 40 3.2.1.2 Prefixes and Suffixes 41 3.2.1.3 Quiz Yourself 42 3.2.1.4 Scientific-/Technical Vocabulary List with Prefixes and Suffixes 43 3.2.1.5 QUIZ YOURSELF on Prefixes/Suffixes 47 3.3 Synonyms vs. Antonyms 47 3.3.1 Three Examples of Synonyms with Specific Prefixes and their Antonyms 48 3.3.2 QUIZ YOURSELF: Synonyms vs. Antonyms 49 4 Specialized Usages of English Language 51 4.1 Gender Wars: Masculine vs. Feminine Words 51 4.1.1 English Words of Gender – A Basic List 51 4.2 Comparisons of British (Oxford) EnglishBrE vs. American EnglishAmE : The Spelling and Expression Wars! 52 4.2.1 Spelling Differences Between British and American-English 55 4.2.2 Other Spelling Differences Between BrE and AmE 57 4.2.3 Irregular Spelling (Follows No Definite Rule) 57 4.2.4 British Words or Expressions, Which are Rarely Used by Americans 58 4.2.5 BrE vs. AmE – Other Expressions and their meanings with Translations 59 4.2.6 BrE Versus AmE; Other Differences 60 5 MBA 101 – Business Communication Skills 61 5.1 Abbreviations for Everyday Needs in the Laboratory 61 5.1.1 Common German Language Abbreviations with Translations in English 61 5.1.2 Abbreviation Lists 62 5.1.2.1 Common Abbreviations, Some Which Will Further Appear in Other Chapters of This Book 62 5.1.2.2 Abbreviations for Scientific Equipment 64 5.1.2.3 Abbrevations for Regulatory Affairs and Industry 64 5.1.3 Abbreviations for Certain Measurements 65 5.1.4 World Time Zone Abbreviations (Useful for Global Business Purposes) 66 5.1.5 International Currency Symbols 67 5.1.6 European Company Entities 67 5.1.7 What do These Business Titles or Abbreviations Mean (Discussed Further in Section 6.1)? 68 5.1.8 Abbreviations for Months of the Year/Days of the Week 68 5.1.9 Time of Day Abbreviations 69 5.1.10 Gender (Geschlecht) Title Abbreviations 70 5.1.11 Professional Title Abbreviations 70 5.1.12 Abbreviations of Nations, Political Units or Governmental-/Military Organizations 71 5.1.13 Company Legal Entities Abbreviations 71 5.1.14 NGOs – Non-Governmental Organizations 73 5.2 Oral Communication Skills 75 5.2.1 English Language & Usage 75 5.2.1.1 Schadenfreude, A Good Example of a German Loan Word 75 5.2.1.2 Expressions, Idioms & Proverbs 76 5.2.1.3 Expressions, Idioms, and Proverbs 76 5.2.1.4 Special Quotes or Proverbs from Well-Known People 82 5.2.1.5 QUIZ YOURSELF: Business Expressions, Idioms, and Proverbs 83 5.3 Writing Communication Skills 84 5.3.1 Improving Your Automatic E-mail Response (When Away from the Lab Station or Desk) 84 5.3.1.1 Business Travel 85 5.3.1.2 Two Anonymous Examples of Automatic E-Mail Responses 85 5.3.1.3 Lesson for only German and English automatic E-mail responses 87 5.3.1.4 Below are Five Different Automatic German/English E-mail Responses 88 5.3.1.5 Transitional Words or Phrases for Business Communication 91 5.4 Business Writing Communication Skills 92 5.4.1 Writing Effective E-mails and Business Letters 92 5.4.1.1 A Professional Business Letter’s Format – What Should it Contain? 94 5.4.1.2 Writing an Effective E-mail 96 5.5 Writing a ShortBio (Short Biography) 99 6 MBA 102 – Business Communication Skills 101 6.1 Company Hierarchies and Business Titles Used in Industry 101 6.1.1 Your Business Title, it’s your “Sheriff’s Badge,” so Wear It Well! 101 6.1.2 Executive Management – What are Typical Business Titles for “C-Level” Positions 101 6.1.3 Flow Chart: A Typical Global Fortune 500 Company’s Hierarchy 102 6.2 Participating in a Sector Industry Event 103 6.2.1 Comparing an onsite Seminar vs. an online Webinar 103 6.2.2 Participating in Typical Sector Industry Event – Interpreting a Full-Day Seminar Program 105 6.2.3 QUIZ YOURSELF: Interpreting a Seminar Program 106 6.3 Participating in a Webinar 107 6.3.1 What is a Webinar? 107 6.3.2 Reading Comprehension: Reviewing a Flyer from a Seminar Program 108 6.3.2.1 QUIZ YOURSELF: Reading Comprehension 111 6.3.3 What did you Learn from this Lesson? 111 6.4 Business Speaking Skills 112 6.4.1 The Elevator Speech, the 30 Second(s) Drill 112 6.4.2 Small Talk, the Fine Art of Schmoozing 113 6.4.2.1 Learning “Small Talk” – How to Become a Good Schmoozer 114 6.4.2.2 “Small Talk” Topics to Select from and Schmooze with 114 6.4.3 Making a Presentation: Presenting to Industry Colleagues at a Conference, Congress, or Trade Show 117 6.4.3.1 Key Phrases or Expressions to Consider Using in a Presentation 118 6.4.3.2 The Template for a Presentation 121 7 Science 101 125 7.1 Branches of Science – Biology, Chemistry, Physics, and Other Related Fields of Science 125 7.2 Weather and Meteorology 126 7.3 Meteorology 127 7.4 Fields of Science 128 7.4.1 Studies in the Field of Biology 128 7.4.2 Studies in the Field of Chemistry 133 7.4.3 Studies in the Field of Physics 135 7.5 Soft vs. Hard Sciences 138 7.6 Capitalization Rules for the Various Fields of Science 139 7.7 Branches of Medicine – The Many Facets and Faces of the Medical Field 139 7.7.1 QUIZ YOURSELF: Branches of Medicine 142 8 Bio-Medicine 102 145 8.1 Human Anatomy and Physiology: An In-depth Look at the Human Endocrine System 145 8.1.1 Mr. H’s Tip: Prefixes with Greek or Latin Language Roots, which are Heavily Used in Chemistry, Medicine and Other Sciences 147 8.1.2 Comparing Endocrine (Ductless) Gland vs. Exocrine (Duct) Gland 147 8.1.3 The Endocrine System 148 8.2 Laboratory Animals 150 8.2.1 The Animal Kingdom: Gender, Grouping, and Offspring Names 150 8.2.2 QUIZ YOURSELF – The Animal Kingdom: Gender, Grouping, and Offspring names 152 8.2.3 Working with Laboratory Animals 154 8.2.4 Dissection and its Instrumentation 155 9 Chemistry 101 157 9.1 Introduction to Basic Chemistry Terminology 157 9.1.1 Matter 158 9.1.2 Basic Chemistry Terminology 158 9.1.3 Elements of the Periodic Table 159 9.1.4 Elements Selected by Their Importance in the Laboratory 160 9.1.5 What is a Salt? 162 9.1.6 Metals 162 9.1.7 Noble Gases 165 9.1.8 QUIZ YOURSELF – Elements of the Periodic Table 165 9.1.9 Elements: Their Atomic Numbers, Atomic Masses, and Isotopes 167 9.1.9.1 QUIZ YOURSELF: Atomic Number and Atomic Mass 168 9.1.9.2 QUIZ YOURSELF: Calculating Number of Protons, Neutrons, and Electrons 168 9.1.10 Isotopes: Elements With the Same Atomic Number, but Varying Atomic Masses 168 9.1.10.1 QUIZ YOURSELF – Isotopes: Calculating the Number of Protons, Neutrons, and Electrons 169 9.1.11 Covalent versus Ionic: Two Major Chemical Bonds 169 9.1.12 Physical vs. Chemical Properties of Substances 169 9.1.12.1 Comparing Physical vs. Chemical Properties of Substances 170 9.1.12.2 Mr. H Puts Forth a Puzzling Question 171 9.1.12.3 QUIZ YOURSELF: Which is it, a Physical or Chemical Change? 172 9.2 Nomenclature – Organic and Inorganic Chemistry 173 9.2.1 Inorganic Chemistry – Nomenclature for Ionic Bonded Compounds 173 9.2.1.1 Binary Compounds (Contains Two Elements) With the -ide Suffix 174 9.2.1.2 Some Binary Compound Acids, Which Have -ic Suffixes 174 9.2.1.3 Compounds with CN − ,OH − , Which Use the -ide Suffix 174 9.2.1.4 When to Use the -ite and -ate Suffixes 174 9.2.1.5 Acids and Their Anions 175 9.2.1.6 When to Use the -ic and -ous Suffixes 175 9.2.1.7 When to Use the bi- and di- Hydrogen Prefix 175 9.2.2 Inorganic Chemistry Nomenclature – Covalent Bonding 176 9.2.3 Organic Chemistry Nomenclature for Many a Nightmare (Albtraum)! 177 9.2.3.1 Cracking Organic Chemistry’s “DaVinci Code”… it All Comes Down to Prefixes and Suffixes! 177 9.2.3.2 QUIZ YOURSELF: Organic Chemistry Nomenclature 178 9.3 Acids,Bases,and pH 179 9.3.1 Acids and Bases – Terminology 179 9.3.2 pH Scale – Various Substances and their pH Ranges 181 9.3.3 Pepsin and Trypsin – Two Important Human Digestive (Verdauungssystem) Enzymes and their pH Values 182 9.3.4 QUIZ YOURSELF: Acids, Bases, Neutral Substances, and pH 183 9.3.4.1 In the Brackets, Circle the Correct Answers 183 9.3.4.2 Multiple Choice Questions 183 9.3.4.3 Matching Quiz 184 9.3.4.4 QUIZ YOURSELF: Organic and Inorganic Compounds 184 9.4 Laboratory Equipment, Utensils, and Apparatus 187 9.4.1 QUIZ YOURSELF: Laboratory Equipment, Utensils, and Apparatus 188 9.4.2 QUIZ YOURSELF: Laboratory Equipment, Utensils, and Apparatus 190 10 Biochemistry 102 193 10.1 Carbohydrates, Lipids, and Proteins 193 10.1.1 Carbohydrates and Their Chemistry 193 10.1.2 Sugar, Cellulose, and Starch: The Three Carbohydrates 194 10.1.2.1 Sugars 194 10.1.2.2 Cellulose 195 10.1.2.3 Starch 195 10.1.3 QUIZ YOURSELF: Place the Letter from Column “B” with Its Correct Answer from Column “A” 196 10.1.4 Lipids 196 10.1.5 Proteins 199 10.1.6 QUIZ YOURSELF: Lipids and Proteins 199 10.1.7 QUIZ YOURSELF: Lipids and Proteins – Translate into either German or English 200 10.2 Nutrition 200 10.2.1 Typical Nutritional Label for a Food Product Sold in the USA 201 10.2.2 The Food Pyramid – Food Groups and the Recommended Amount per Day 202 10.2.3 Vitamins 202 10.2.4 QUIZ YOURSELF: Vitamins 206 10.2.5 QUIZ YOURSELF: Fill in the Blanks 207 10.2.6 QUIZ YOURSELF: Translate into either German or English 207 10.3 Fermentation and its Industrial Applications 207 10.3.1 Ethanol Production 209 10.4 The 3 E’s: Emulsions, Emulsifiers, and Enzymes 210 10.4.1 Emulsion 210 10.4.2 Emulsifier 212 10.4.3 Enzymes and Their Applications in Industry 213 10.4.3.1 Trypsin, Amylase, and Pepsin 213 10.4.3.2 Human Digestive Enzymes and the Food Products They Help Digest 215 10.4.3.3 The Human Digestive System 215 10.4.3.4 Enzymes as Catalysts 216 10.4.4 QUIZ YOURSELF – The 3Es; Emulsifiers, Emulsions, Enzymes 217 10.4.5 Reading Comprehension – Chemical Digestion of Protein 217 11 Chemistry 103 221 11.1 Physical Properties of Compounds 221 11.2 Describing a Substance or Compound’s Physical Properties 221 11.3 Quiz Yourself 225 12 Physics 101 227 12.1 What Is Physics? 227 12.2 Sound Waves vs. Light Waves 228 12.2.1 Convex and Concave Lenses 229 12.2.2 Refraction through Water or Air 230 12.2.3 What is Sound? 230 12.3 Force 231 12.4 Gravity 232 12.5 Osmosis 233 12.6 Temperature 234 12.7 Torque 235 12.8 Viscosity 238 12.9 QUIZ YOURSELF – Is it Force, Torque, Temperature, or Viscosity that’s being described? 239 12.10 The Electromagnetic Spectrum 240 12.11 Astronomy 242 12.11.1 The Hertzsprung–Russell Diagram 242 12.11.2 Spectral Classifications of Stars 243 12.11.3 The Big Bang (Urknall)Theory 244 13 Regulatory Affairs 101 245 13.1 Regulatory Affairs 245 13.1.1 GHS Classification and Labeling AmE System 246 13.1.2 Implementation of Regulations for Potential Global Crisises 248 13.1.3 Regulatory, What Does It Actually Mean? 249 13.1.4 European Regulatory Authorities, Governmental Organizations, and Agencies 254 13.1.5 National Regulatory Authorities 256 13.1.6 International Regulatory Authorities, Organizations & Agencies 257 13.1.7 USA Regulatory Authorities, Governmental Organizations, and Agencies 258 13.1.8 QUIZ YOURSELF: Match the City and Nation with the Correct Regulatory Organization 259 13.2 EU REACH Regulation, Its Language, Terminology, and Abbreviations 260 13.2.1 The Supply Chain 261 13.2.2 REACH’s Unique Language 262 13.2.3 QUIZ YOURSELF – REACH Terminology 267 13.3 CAS Numbers – Identifying Compounds, Reagents, and Chemicals 270 13.4 The Material Safety Data Sheet (MSDS)/Safety Data Sheet (SDS): Terminology 271 13.4.1 The Difference Between an MSDS and SDS 271 13.4.2 The 16 Sections of a Typical MSDS/SDS 273 13.4.3 Example of an MSDS and Its 16 Sections 274 13.4.4 QUIZ YOURSELF – The Sections of a Typical MSDS 279 13.5 Health Risks and Occupational Safety: Expressions for Use in the Lab 280 14 Legal Language 101 283 14.1 Introduction 283 14.2 Reviewing a Typical Contract, Which Concerns Two Parties 283 14.3 Preparing for the Visit of an English-speaking Technical Representative 293 14.4 Analyzing and Understanding a Warranty’s Terms and Conditions (Geschäftsbedingungen) 296 14.4.1 Reading Comprehension Based on an Actual Warranty 296 15 Mathematics 101 299 15.1 Basic Math Operations and Terminology 300 15.2 Numerals, Factors, and Words of Succession (Ranking or Order) 300 15.2.1 Numerals 301 15.2.2 Factor Numbers 301 15.2.3 Numbers of Succession 302 15.2.4 Fractions 302 15.2.5 Time and Frequency 303 15.2.6 Words of Succession (Rank or Order) 303 15.3 Geometry and Geometric Shapes 304 15.4 Velocity (Speed) 305 15.5 Density 306 15.5.1 Calculating Density 307 15.5.2 Calculating a Three-Dimensional Object’s Volume 307 15.6 Exponents (Scientific Notation) 310 16 Measurements 313 16.1 The Metric System 313 16.1.1 Measuring Temperature – Comparing Celsius (∘C) Versus Fahrenheit (∘F) Temperatures 314 16.1.2 Measuring Sizes with the Metric System 315 16.1.3 QUIZ YOURSELF: Measuring Sizes with the Metric System 315 16.2 The Micro Versus Macro Worlds 316 16.2.1 The Microscope, an Instrument Used to Observe the “Micro-World” 316 16.2.2 The Telescope, an Instrument Used to Observe Our “Macro-World.” 316 17 Biology 101 317 17.1 Biological Applications Used in Industry 317 17.2 The Cell, the Basic Unit of Life 318 17.3 Comparisons: Prokaryotes Versus Eukaryotes 318 17.3.1 What are Prokaryotes? 318 17.3.2 What are Eukaryotes? 319 17.3.3 Comparing Prokaryotic (Bacteria) vs. Eukaryotic Cells (Plant and Animal Cells) 321 17.3.4 Comparisons: Plant Versus Animal Cells 321 17.3.5 Prokaryotes and Eukaryotes 322 17.4 Hierarchy and Organization of Cells, Tissues, Organs, Systems, and the Organism 323 17.5 The Protists, Uni-cellular Organisms 324 17.5.1 Tissue, a Group of Cells Functioning Together Form a Tissue 324 17.5.2 Types of Human or Animal Tissues 325 17.5.3 Types of Connective Tissue 325 17.5.4 Ligaments and Tendons – Specialized Connective Tissue 326 17.5.5 Vascular Tissue (Blood, Lymph) 327 17.5.6 Muscle Tissue (Smooth, Cardiac, and Striated) 329 17.5.6.1 Muscle Tissue (Mammal) 329 17.5.7 Muscle Tissue 330 17.6 Organ,a Group of Tissues Functioning Together (Organ, Pronounced like, “Morgen”) 331 17.7 System, a Group of Organs Functioning Together 333 17.8 Organism, a Group of Systems Functioning Together 334 17.9 Comparing Vertebrates (Wirbeltiere) vs. Invertebrates (Wirbellose Tiere) 334 17.9.1 Mammals 334 17.9.2 Birds 336 17.9.3 Exothermic (Cold-Blooded) Vertebrates 337 17.9.4 Reptiles and Amphibians, also Exothermic Vertebrates 338 17.9.5 Invertebrates, Animals Without Backbones 338 17.9.6 Arthropods 339 17.9.7 QUIZ YOURSELF: Vertebrates versus Invertebrates 340 17.10 Advanced Biology Terminology 341 18 Sector Industry Terminology 343 18.1 Cosmetics and Toiletries (C&T), Personal or Consumer Health Care, Household Cleaning Products 343 18.1.1 What is an Anti-Perspirant? Deodorant? Anti-Itch Cream or Anti-Acne Ointment? 344 18.1.2 Perspiration vs. Transpiration 345 18.1.3 A commonly asked question: How does a Cream differ from an Ointment? 346 18.1.4 Cosmetics and Toiletries (C&T), Personal or Consumer Health Care, Household Cleaning Products 347 18.2 Coating, Spraying, Tabletting Technology 350 18.2.1 Defining the Meaning for Coating, Spraying, and Tabletting 350 18.2.2 Coating, Spraying, and Tabletting Terminology for Chemicals, Food, Cosmetics, Consumer or Personal Health Care, Pharmaceutical, and Medical Products 353 18.2.3 QUIZ YOURSELF: Storage and the Stocking of Chemicals 358 18.3 Flavor and Fragrance Terminology 359 18.4 Medical, Pharma, and Consumer Health: How Drugs and Medications are Administered to Humans 360 Answers 365 Chapter 1: English Grammar 101 365 Chapter 2: English Grammar 102 365 Chapter 3: Technical English Vocabulary 367 Chapter 5: MBA 101 Business Communications Skills 367 Chapter 6: MBA 102 Business Communications Skills 368 Chapter 7: Science 101 369 Chapter 8: Bio-Medicine 102 370 Chapter 9: Chemistry 101 370 Chapter 10: Biochemistry 102 373 Chapter 11: Chemistry 103 374 Chapter 12: Physics 101 374 Chapter 13: Regulatory Affairs 101 374 Chapter 14: Legal Language 101 376 Chapter 15: Mathematics 101 376 Chapter 16: Measurements 377 Chapter 17: Biology 101 377 Sources of Educational Materials – Textbooks, Publications, and Online Sources 379 Astronomy, Earth Science 379 Biology 379 Chemistry 380 English Grammar, Business Communication Skills 380 Regulatory and Legal 380 Sector Industry or Trade Organizations 381 Physics 381 Mathematics 381 Other Online Sources Used for This Book 382 Industry Related Sources 383

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Book SynopsisHere the renowned editor Evgeny Katz has chosen contributions that cover a wide range of examples and issues in implantable bioelectronics, resulting in an excellent overview of the topic. The various implants covered include biosensoric and prosthetic devices, as well as neural and brain implants, while ethical issues, suitable materials, biocompatibility, and energy-harvesting devices are also discussed. A must-have for both newcomers and established researchers in this interdisciplinary field that connects scientists from chemistry, material science, biology, medicine, and electrical engineering.Table of ContentsImplantable Bioelectronics - Editorial Introduction Magnetically-Functionalised Cells: Fabrication, Characterization and Biomedical Applications Untethered Insect Interfaces Miniaturized Biomedical Implantable Devices Cross-Hierarchy Design Exploration for Implantable Electronics Neural Interfaces: From Human Nerves to Electronics Cyborgs - The Neuro-Tech Version Interacting with Implanted Devices Through Implanted User Interfaces Ultra-Low Power and Robust On-Chip Digital Signal Processing for Closed-Loop Neuro-Prosthesis Implantable CMOS Imaging Devices Implanted Wireless Biotelemetry Nano-Enabled Implantable Device for In-Vivo Glucose Monitoring Improving the Biocompatibility of Implantable Bioelectronics Devices Abiotic (Non-Enzymatic) Implantable Biofuel Cells Direct Electron Transfer Based Enzymatic Fuel Cells In Vitro, Ex Vivo, and In Vivo Enzymatic Fuel Cells: From Design to Implantation in Mammals Implanted Biofuel Cells Operating In Vivo Biomedical Implantable Systems----History, Design and Trends Brain Computer Interfaces: Ethical and Policy Considerations Conclusions and Perspectives

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Book SynopsisThe book "Drug Selectivity - An Evolving Concept in Medicinal Chemistry" provides a current overview and comprehensive compilation for medicinal chemists that discusses the effects of aiming for multiple targets on the entire drug development process. The result is a broad survey of current and future strategies for drug selectivity in medicinal chemistry with theoretical but also practical aspects. Different strategies are presented and evaluated, such as various design approaches, merged multiple ligands, discovery technologies and a broad range of successful examples of unselective drugs taken from all major disease areas. With its wide-ranging view of an emerging new paradigm in drug development, this handbook is of prime importance for every medicinal and pharmaceutical chemist.Trade ReviewIn summary, this is a very good and valuable book for graduate students as well as medicinal chemists in academia and pharmaceutical companies. Readers will find many interesting chapters, some of which are more oriented to experts, while others are well suited for beginners. I recommend this book to those working in the field of medicinal chemistry, or even pharmacology, who have a particular interest in selective and selectively nonselective drugs. (Prof. Antonio Macchiarulo, ChemMedChem 19/2018)Table of ContentsPART I. INTRODUCTION Polypharmacology in Drug Discovery PART II. SELECTIVITY OF MARKTETED DRUGS Kinase Inhibitors New Indications for Marketed Drugs Discovery Technologies of New Indications PART III. FIXED-DOSE COMBINATIONS The Growing Market of Fixed-Dose Combinations PART IV. UNSELECTIVE DRUGS IN DRUG DISCOVERY The Growing Importance of Individualising Drugs Drug Discovery Strategies for the Generation of Multi-Target Ligands against Neglected Tropical Diseases Designing-In Approach The Linker Approach (Drug-Conjugates) Merged Multiple Ligands Pharmacophore Generation of Multiple Ligands Cellular Assays PART V. THERAPEUTIC AREAS FOR DESIGNED MULTIPLE LIGANDS 5HT Transporter-Based Multiple Ligands for Depression Multiple Ligands Targeting the Angiotensin System for Hypertension PPAR-Based Multiple Ligands for Metabolic Disease Antibiotics Multiple Ligands in Cancer Therapy Multiple Ligands in Neurodegenerative Diseases

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Book SynopsisMit dieser Einführung in die faszinierende Welt der Metalloproteine lernen Chemiker, Biochemiker und Biotechnologen Mechanismen, Methoden und Modellvorstellungen der bioanorganischen Chemie kennen. In einer Synthese aus aktuellen Arbeiten an Metalloenzymzentren und den Grundlagen der Koordinationschemie führen die Autoren in dieses spannende und im Wortsinne komplexe Thema ein. Der erste Teil des Buches stellt anhand ausgewählter Metalloproteine dar, dass die Natur die koordinationschemischen Prinzipien "kennt" und in einer Weise nutzt, die vorbildhaft für die Entwicklung synthetischer Katalysatoren sein kann. Einige der verwendeten Konzepte werden in Einschüben näher beleuchtet. Der zweite Teil vermittelt die Grundlagen der verschiedenen instrumentellen Methoden für die Untersuchung von Metalloproteinen, von der Kristallographie über die Vielfalt an spektroskopischen Methoden (UV, Raman, Fluoreszenz, EPR, Mößbauer etc.) bis hin zu elektrochemischen und computerchemischen Methoden. Durch die Betonung der koordinationschemischen Grundlagen biochemischer Funktion ist dieses Lehrbuch eine wichtige Ergänzung zu den Standardlehrbüchern der Biochemie und der anorganischen Chemie. Der modulare Aufbau erleichtert dabei den Einsatz für unterschiedliche Lehrveranstaltungen und Studiengänge.Trade Review"Zwei wirkliche Experten haben das aktuelle Wissen zusammengetragen und präsentieren es mit ansprechenden Bildern und in verständlicher Sprache und Terminologie." Prof. Dr. Axel Klein, Universität Köln (01.08.2018) "Dieses empfehlenswerter angemessene Vorkenntnisse voraussetzende Lehrbuch wendet sich vorwiegend an Studenten eines Bachelor-Studiengangs der Chemie und der Biochemle." CLB - Chemie in Labor und Biotechnik (06/2018) "Das Buch bietet eine Synthese aus aktuellen Arbeiten an Metalloenzymzentren und den Grundlagen der Koordinationschemie, was eine umfassende Einführung in das Thema ermöglicht." Allgemeines Ministerialblatt der Bayerischen Staatsregierung (30.05.2018) "Mit dieser Einführung in die faszinierende Welt der Metalloproteine lernen Chemiker, Biochemiker und Biotechnologen Mechanismen, Methoden und Modellvorstellungen der bioanorganischen Chemie kennen." CHEManager (25.10.2017) "In einer Synthese aus aktuellen Arbeiten an Metalloenzymzentren und den Grundlagen der Koordinationschemie führt der Band in dieses im Wortsinne komplexe Thema ein." METALL (01.10.2017)Table of ContentsVorwort xiii Teil I Die Koordinationschemie von Metalloenzymzentren 1 1 Säure-Base-Katalyse bei physiologischem pH-Wert: Zink(II) in Carboanhydrase und hydrolytischen Zinkenzymen 3 1.1 Carboanhydrasen 4 1.1.1 Molekülbau von humaner Carboanhydrase II (hCA II) 4 1.1.2 CA-Katalysezyklus 6 1.1.3 Cadmium als Zentralmetall in einer ζ-CA 7 1.2 Alkoholdehydrogenase 8 1.3 Hydrolytische Zinkenzyme, Klasse-II-Aldolase 8 1.4 Nicht katalytische Zinkzentren 9 1.5 Literatur 11 2 Funktion und Inhibition katalytischer Zentren: Urease und Ureasehemmstoffe 15 2.1 Harnstoff im Stickstoffstoffwechsel 15 2.2 Molekülbau von Urease 16 2.3 Ureasekatalysezyklus 17 2.4 Ureasehemmung durch Diamidophosphat 18 2.5 Ureasebiosynthese: Nickeleinbau durch UreE 19 2.6 Elementaranalyse an kristalliner Urease: Sumners Irrtum 20 2.7 Literatur 22 3 Superoxidreduktion in Anaerobiern: Rubredoxin (Rd) und Superoxidreduktasen (SORs) 25 3.1 O2 ∙− -Reduktion 25 3.2 Rubredoxin (Rd) 26 3.2.1 Aufbau von Rubredoxin 26 3.2.2 Das elektrochemische Potenzial von Rubredoxin: Thermodynamik der e – -Übertragung 27 3.3 Desulforedoxin (Dx) 29 3.4 Reorganisationsenergie einkerniger Highspin-Eisenzentren: Kinetik der e – -Übertragung 30 3.5 Superoxidreduktasen (SORs) 31 3.5.1 Molekülbau von SORs 31 3.5.2 SOR-Katalysezyklus 32 3.6 Literatur 33 4 Anionische Liganden senken das elektrochemische Potenzial: [2Fe-2S]-Ferredoxine und Rieske-Zentren 35 4.1 Zweikernige Eisen-Schwefel-Proteine 35 4.2 [2Fe-2S]-Ferredoxin 35 4.3 Rieske-Zentren 36 4.4 Oxidationsstufen und Redoxpotenziale 37 4.5 Biosynthese von Fe-S-Clustern 38 4.6 Literatur 39 5 [4Fe-4S]-Cluster: Ein „altes“ Zentrum mit vielen Funktionen 41 5.1 Ein Blick in die Evolution 42 5.2 [4Fe-4S]-Ferredoxine und HP-Proteine 42 5.2.1 [4Fe-4S]-Cluster als 1e – -Überträger 42 5.2.2 Molekülbau von [4Fe-4S]-Ferredoxinen 43 5.2.3 2[4Fe-4S]-Cluster 43 5.3 [3Fe-4S]-Cluster 43 5.4 [4Fe-3S]-Cluster 44 5.5 Aconitase 45 5.5.1 Molekülbau von Aconitase 46 5.5.2 Aconitasekatalysezyklus 47 5.6 IspG und IspH 48 5.7 Radikal-SAM-Enzyme 49 5.7.1 Molekülbau von Radikal-SAM-Enzymen 49 5.7.2 Bildung von 5 ′ -Adenosylradikalen 51 5.7.3 Eisen-Schwefel-Cluster als Schwefelquellen 51 5.8 Literatur 52 6 Katalyse einer Redoxreaktion: Mangan- und Eisensuperoxiddismutase (MnSOD, FeSOD) 55 6.1 O2 ∙− -Disproportionierung 55 6.2 Molekülbau von Fe-, Mn- und Fe/Mn-SODs 56 6.3 Mn/Fe-SOD-Katalysezyklus 57 6.4 Weitere SODs 59 6.5 Literatur 59 7 Mononukleare Nichthäm-Eisen-Enzyme 61 7.1 Isopenicillin-N-Synthase 63 7.2 Naphthalin-1,2-Dioxygenase, eine Rieske-Dioxygenase 65 7.3 Phenylalaninhydroxylase (PAH) 66 7.3.1 Monooxygenierung von Phenylalanin 67 7.3.2 Aufbau von PAH 68 7.3.3 O 2 -Aktivierung und Regulierung 69 7.3.4 Bio-Anorganisches: Die Elektronenstruktur eines Highspin-Fe IV O-Zentrums 69 7.3.5 Reaktionen der transienten Fe IV =O-Spezies 72 7.4 Literatur 73 8 O-Atom-Transfer: Der Molybdopterin-Kofaktor 75 8.1 Einkernige Molybdän-Enzyme 75 8.2 Sulfitoxidase 76 8.2.1 Katalyse 77 8.3 MoCu-CO-Dehydrogenase 80 8.4 Literatur 81 9 Ein Strukturelement – viele Funktionen: Oxidodieisenzentren 83 9.1 Hämerythrin (Hr) 84 9.1.1 Molekülbau von Hämerythrin 84 9.1.2 Sauerstofftransport in Hr 84 9.2 Lösliche Methanmonooxygenase (sMMO) 85 9.2.1 Methanotrophe Bakterien 85 9.2.2 Die Hydroxylasekomponente (sMMOH) der löslichen Methanmonooxygenase 86 9.2.3 sMMO-Katalyse 87 9.3 Ribonukleotidreduktase 88 9.4 Flavodieisenenzyme 89 10 Bioliganden und Bindungsmodelle 93 10.1 Histidin 94 10.2 Aspartat und Glutamat 95 10.3 Cysteinat 95 10.4 Tyrosinat 96 10.5 Methionin 96 10.6 Porphyrinliganden 96 10.7 Literatur 98 11 High- und Lowspin-Eisen: Myoglobin und Hämoglobin 101 11.1 O 2 -Transport 101 11.2 deoxyMb 102 11.3 oxyMb 103 11.4 MbCO 104 11.5 1 Fe II − 1 O2 , 2 Fe III − 2O2 ∙− oder 3 Fe II − 3O2 ? 106 11.6 metMb 109 11.7 Dynamik der Be- und Entladung von Mb 110 11.8 Literatur 110 12 Häm-NO-Komplexe: P450nor, Nitrophorine, MbNO, lösliche Guanylatcyclase (sGC) 113 12.1 Cytochrom P450nor, eine fungale NO-Reduktase 116 12.2 Die Fe–NO-Bindung in Häm-{FeNO} 6 -Zentren 117 12.3 Nitrophorine 119 12.4 NO-beladenes Mb, ein {FeNO} 7 -Zentrum 120 12.5 Die Fe–NO-Bindung in Häm-{FeNO} 7 -Zentren 120 12.6 Lösliche Guanylatcyclase (sGC) 121 12.7 Literatur 122 13 Redoxkatalyse mit Hämzentren: Cytochrom c, Katalase, Cytochrom P450 125 13.1 Cytochrom c 125 13.2 Häm-Katalase 126 13.3 Cytochrom P450 127 13.4 NO-Synthasen 130 13.5 Literatur 131 14 Redoxchemie bei hohem Potenzial: blaue Kupferproteine und Cu A -Zentren 133 14.1 Blaue Kupferzentren 136 14.2 Plastocyanin 136 14.2.1 Molekülbau von Plastocyanin 136 14.2.2 Das Modell vom entatischen Zustand 137 14.2.3 Der elektronische Grundzustand des Plastocyaninzentrums 137 14.2.4 Die Bedeutung kovalenter Bindungen in Kupferzentren 139 14.3 Cu A -Zentren 140 15 Aktivierung von O 2 -Spezies in Kupfer-Redox-Zentren: O 2 -Transport, Oxygenase-, Oxidase- und SOD-Aktivität 143 15.1 Hämocyanin (Hc) 143 15.1.1 Molekülbau von Hämocyanin 143 15.1.2 TS-3-Cu II (His) 3 – ein starkes Oxidationsmittel 144 15.2 Tyrosinase 146 15.2.1 Molekülbau von Tyrosinase 146 15.2.2 Oxidationszustände und Reaktionsschritte 147 15.3 Partikuläre Methanmonooxygenase (pMMO) 148 15.4 CuZnSOD 149 15.4.1 Der Molekülbau von CuZnSOD 149 15.4.2 Katalysezyklus 150 15.5 Mononukleare Cu-Monooxygenasen 151 15.6 Kupfer(III) in der Biochemie? 152 15.7 Literatur 153 16 Proteinogene Radikale als Liganden: Galactose-Oxidase (GO) und Cytochrom-c-Oxidase (CcO) 155 16.1 Galactose-Oxidase 155 16.1.1 Molekülbau von GO 156 16.1.2 Katalyse 157 16.2 Cytochrom-c-Oxidase (CcO) 158 16.2.1 Struktur des Häm-a 3 -Cu B -Zentrums in Cytochrom-c-Oxidase 159 16.2.2 Katalysezyklus 160 16.3 Literatur 161 17 Vierelektronen-katalyse, Zweiter Teil: Der O 2 -freisetzende Komplex in Photosystem II 163 17.1 Die fünf Zustände 163 17.2 Die Struktur Des Photosystems Ii 164 17.3 Oxidationszustände des OEC und Katalysezyklus 166 17.4 Synthetische Katalysatoren für die Wasseroxidation 168 17.4.1 Redoxkatalyse mit Manganoxiden 169 17.5 Literatur 169 18 Hydrogenasen 171 18.1 H 2 -Aktivierung 171 18.2 [NiFe]-Hydrogenasen 172 18.2.1 Katalysezyklus 173 18.2.2 Der μ-Hydrido-Zustand 174 18.2.3 Die Biosynthese des aktiven Zentrums 174 18.3 [FeFe]-Hydrogenase 175 18.4 [Fe]-Hydrogenase (Hmd) 177 18.5 Literatur 178 19 Nitrogenase 181 19.1 N 2 -Reduktion 181 19.2 Molekülbau von Nitrogenase 182 19.3 Katalysezyklus 183 19.4 Biosynthese von P- und M-Cluster 184 19.5 Literatur 185 20 Organometallchemie in Organismen I: cobalaminabhängige Methioninsynthase 187 20.1 Vitamin-B 12 -Derivate 187 20.2 Methioninsynthase 188 20.2.1 Methioninsynthase: Molekülbau und Oxidationsstufen 188 20.2.2 Katalysezyklus 189 20.3 Literatur 191 21 Organometallchemie in Organismen II: CO-Dehydrogenase/Acetyl-CoA-Synthase 193 21.1 CO 2 -Reduktion: anaerobe CO-Dehydrogenasen und bifunktionelle CODH/ACSs 193 21.2 Der C-Cluster in NiCODHs 194 21.3 Der A-Cluster in NiCODHs 196 21.3.1 Die Struktur des A-Clusters in CODH/ACS 196 21.3.2 A-Cluster-Katalyse 197 21.4 Literatur 197 22 Ein technisch genutztes Metallenzym: Xylose-Isomerase („Glucose-Isomerase“) 201 22.1 Xylose-Isomerase 201 22.1.1 Molekülbau von Xylose-Isomerase 202 22.1.2 Katalyse 204 22.2 Literatur 205 23 Eisenstoffwechsel 207 23.1 Metallstoffwechsel 207 23.2 Transferrin 210 23.3 Bakterielle Siderophore 212 24 Koordinationschemische „Steckbriefe“ einiger Zentralmetalle 215 25 Elektrochemische Potenziale von Sauerstoffspezies bei pH 7 219 Teil II Der Blick aufs Metall: Grundlegende und spezielle Methoden 221 26 Strukturanalyse von Proteinen 223 26.1 Kristallisation der Proteine 223 26.2 Röntgenbeugung 224 26.3 Röntgenstrukturanalyse 227 26.3.1 Methode des isomorphen Ersatzes 228 26.3.2 MAD-Methode (Multiwavelength Anomalous Dispersion) 229 26.3.3 Methode des molekularen Ersatzes (MR) 230 26.4 Die Strukturverfeinerung 230 26.5 Literatur 232 27 UV/Vis-, Fluoreszenz- und CD-Spektroskopie 233 27.1 Allgemeine Grundlagen derUV/Vis-Spektroskopie 233 27.2 Technisches 238 27.3 Allgemeine Grundlagen der Fluoreszenzspektroskopie 239 27.4 Technisches 242 27.5 Fluoreszenzlöschung 243 27.6 Förster-Energie-Transfer 244 27.7 Allgemeine Grundlagen der CD-Spektroskopie 245 27.8 Zusammenfassung 248 27.9 Literatur 248 28 Elektrochemie 249 28.1 Allgemeine Grundlagen 249 28.2 Cyclovoltammetrie 250 28.3 Einfluss der Diffusion 253 28.4 Reversible Systeme 254 28.5 Quasireversible und irreversible Systeme 256 28.6 Wichtige Kenngrößen 256 28.7 Technische Details 257 28.8 Pulsvoltammetrie 259 28.9 Differenzielle Pulsvoltammetrie 260 28.10 Square Wave Voltammetrie 261 28.11 Theorie des Elektronentransfers 262 28.12 Zusammenfassung 265 28.13 Literatur 265 29 Theoretische Methoden 267 29.1 Allgemeine Grundlagen 267 29.2 Dichtefunktionaltheorie 270 29.3 Beschreibung des Lösungsmittels 274 29.4 Optimierung der Geometrie 276 29.5 Berechnung thermodynamischer und optischer Eigenschaften 278 29.5.1 Frequenzen, Energien 278 29.5.2 UV/Vis-Spektren 280 29.5.3 NMR- und EPR-Spektren 281 29.5.4 Molekülorbitale und Ladungsverteilungen 282 29.6 Zusammenfassung 284 29.7 Literatur 284 30 Resonanz-Raman-Spektroskopie 285 30.1 Der Raman-Effekt 285 30.2 Resonanz-Raman-Spektroskopie 287 30.3 Technisches 289 30.4 Anwendung 291 30.5 Zusammenfassung 292 30.6 Literatur 292 31 Röntgenabsorptionsspektroskopie 293 31.1 Allgemeine Grundlagen 293 31.2 Technisches 295 31.3 Auswertung 296 31.4 Anwendung 298 31.5 Zusammenfassung 300 31.6 Literatur 300 32 Mößbauer-Spektroskopie 301 32.1 Allgemeine Grundlagen 301 32.2 Technisches 302 32.3 Mößbauer-Spektren und ihre Parameter 303 32.4 Anwendung: Rieske-Proteine 305 32.5 Zusammenfassung 306 32.6 Literatur 306 33 Elektronenspinresonanzspektroskopie 307 33.1 Allgemeine Grundlagen 307 33.2 Technisches 309 33.3 Spin-Bahn-Kopplung 310 33.4 Hyperfeinkopplung 311 33.5 Systeme mit einem Spin > 1∕2 313 33.6 Anwendung I: Blaue Kupferproteine 314 33.7 Anwendung II: Eisen-Porphyrin-Systeme 315 33.8 Moderne Entwicklungen 316 33.9 Zusammenfassung 317 33.10 Literatur 318 34 Magnetische Messungen mit SQUID 319 34.1 Allgemeine Grundlagen 319 34.2 Technisches 321 34.3 Anwendung 322 34.4 Zusammenfassung 322 34.5 Literatur 323 Sachverzeichnis 325

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Book SynopsisExtraction processes are essential steps in numerous industrial applications from perfume over pharmaceutical to fine chemical industry. Nowadays, there are three key aspects in industrial extraction processes: economy and quality, as well as environmental considerations. This book presents a complete picture of current knowledge on green extraction in terms of innovative processes, original methods, alternative solvents and safe products, and provides the necessary theoretical background as well as industrial application examples and environmental impacts. Each chapter is written by experts in the field and the strong focus on green chemistry throughout the book makes this book a unique reference source. This book is intended to be a first step towards a future cooperation in a new extraction of natural products, built to improve both fundamental and green parameters of the techniques and to increase the amount of extracts obtained from renewable resources with a minimum consumption of energy and solvents, and the maximum safety for operators and the environment.Table of ContentsPreface XIII List of Contributors XV 1 Green Extraction: From Concepts to Research, Education, and Economical Opportunities 1Farid Chemat, Natacha Rombaut, Anne-Sylvie Fabiano-Tixier, Jean T. Pierson, and Antoine Bily 1.1 Introduction 1 1.2 Orange Fruit is not Limited to Produce Only Juice? 5 1.3 Chemistry of Natural Products 9 1.3.1 Primary Metabolites 9 1.3.1.1 Glucides 9 1.3.1.2 Lipids 10 1.3.1.3 Amino Acids and Proteins 10 1.3.2 Secondary Metabolites 12 1.3.2.1 Terpenoids 12 1.3.2.2 Alkaloids 14 1.3.2.3 Polyphenols 14 1.4 From Metabolites to Ingredients 17 1.5 Green Extraction from Research to Teaching 22 1.5.1 Principle: Innovation by Selection of Varieties and Use of Renewable Plant Resources 28 1.5.2 Principle: Use of Alternative Solvents and Agro Solvent 28 1.5.3 Principle: Production of Coproducts Instead ofWaste to Include Biorefinery 29 1.5.4 Principle: Prioritizing a Non-denatured and Biodegradable Extract without Contaminant 29 1.6 Conclusions and Perspective 29 References 30 2 Process Engineering and Product Design for Green Extraction 37Simon Both, Reinhard Ditz, Martin Tegtmeier, Urban Jenelten, and Jochen Strube 2.1 Market and Market Development 37 2.2 Regulatory Framework 38 2.3 Systematic Apparatus and Process Design 39 2.3.1 Design of Experiments 40 2.3.2 Graphical Calculation Methods 40 2.3.3 Physicochemical Modeling 41 2.3.4 Approaches for Description of Diffusion 45 2.3.4.1 Maxwell-Stefan Approach 46 2.3.4.2 Calculation of Diffusion Coefficients 48 2.3.4.3 Thermodynamic Factor 49 2.3.4.4 Determination of Activity Coefficients 49 2.3.4.5 Proof of Principle 49 2.4 Model-Based Realization: Apparatus and Process Design 50 2.4.1 Quantification of Determining Factors 52 2.4.2 Proof of Principle – Process Optimization 53 2.4.3 Proof of Principle – Cost-Driven Decision 53 2.5 Extract Purification 54 2.5.1 Modeling Approaches 56 2.5.2 Scale-Up and Mini-plant 56 2.6 Total Process Development and Design 62 2.7 Conclusions and Summary 65 Acknowledgments 66 References 66 3 Tailor-Made Production of Plants for Green Extraction 71Hansjoerg Hagels 3.1 Introduction 71 3.2 Sustainable Processes 72 3.2.1 Social Sustainability 73 3.2.2 Environmental Sustainability 74 3.2.3 Economic Sustainability 75 3.3 Production Technology 75 3.3.1 Choice of Cultivation Location 75 3.3.2 Crop Rotation 78 3.3.3 Fertilization 79 3.3.4 Organic Farming 82 3.4 Seed and Seed Stock 84 3.4.1 Breeding 84 3.4.2 Seed 88 3.4.3 Vegetative Propagation 88 3.4.4 Stock Maintenance 89 3.4.4.1 Diseases 89 3.4.5 Pests 90 3.4.5.1 Weed Control 90 3.4.6 Harvesting Technology 91 3.4.7 Purification of Harvest 91 3.4.8 Mechanical Treatment 91 3.4.9 Thermal Treatment 91 3.4.9.1 Natural Drying 92 3.4.9.2 Artificial Drying 92 3.5 Quality Criteria 92 3.5.1 Quality Management 92 3.5.2 Quality Control 95 Glossary and Abbreviations 96 References 96 Further Reading 99 4 Mass Transfer Enhancement for Solid–Liquid Extractions 101Simon Both, Jochen Strube, and Giancarlo Cravatto 4.1 Introduction 101 4.2 State of the Art Solid-Liquid Extraction 102 4.2.1 Batch Processes 105 4.2.2 Continuous Processes 106 4.2.3 Hydro- and Steam Distillation 109 4.2.4 Alembic Distillation 111 4.2.5 Mechanical Expression (Extrusion) 112 4.3 Enhancement of Solid–Liquid Extraction Processes 115 4.3.1 Microwave-Assisted Extraction (MAE) 115 4.3.2 Ultrasound-Assisted Extraction (UAE) 118 4.3.3 Turbo Extraction 119 4.4 Example Processes for Solid–Liquid Extraction Enhancement 122 4.4.1 Extraction of Polyphenols from Black Tea – Conventional and Ultrasound-Assisted Extraction 122 4.4.1.1 Material and Methods 123 4.4.1.2 Equipment Concepts 126 4.4.1.3 Equilibrium Line by Multistage Maceration and Total Extraction 127 4.4.1.4 Mass Transport Kinetics 130 4.4.1.5 Particle Size Distribution 131 4.4.1.6 SEM Measurements – Cell Disruption 132 4.4.1.7 Conclusions 132 4.4.2 Pilot Scale UAE of Clove Buds in Batch and Flow Reactors 134 4.4.2.1 Experimental Methods and Reactors 135 4.4.2.2 Results and Discussion 137 4.4.2.3 Conclusions 139 4.4.3 UAE and MAE of Lipids from Microalgae 139 4.4.3.1 Experimental Methods and Equipments 139 4.4.3.2 Conclusions 141 4.5 Conclusion 141 Symbols 142 References 142 5 Fundamentals of Process-Intensification Strategy for Green Extraction Operations 145Tamara Allaf and Karim Allaf 5.1 Process-Intensification Strategy PI-S from High Capacity to High Controlled Quality Industrial Manufacturing 145 5.2 What Does “Intensified Industrial Manufacturing” Mean? 145 5.2.1 Unit Operation Performance 146 5.2.2 Final Product Quality 146 5.2.3 Equipment Reliability 147 5.3 Intensification Strategy as a Pluridimensional Approach 148 5.3.1 Objectives of Intensification Strategy 148 5.3.2 Specific Case of Food Industry 148 5.3.3 PI-S as a Continual Progressing-Development Strategy 148 5.4 Fundamentals for Starting Basis Analyses 149 5.4.1 Intensification Procedure 149 5.4.1.1 Intensification Cycle 149 5.4.1.2 Multi-cycle Intensification Procedure 150 5.4.1.3 Intensification Charter 150 5.4.2 Specificities of Instant Controlled Pressure DIC Drop in Process Intensification Strategy PI-S 151 5.4.2.1 Introduction 151 5.4.2.2 Transfer Phenomena in Instantaneous Controlled Pressure Drop DIC Treatment 152 5.4.2.3 DIC – Texturing 155 5.4.3 Mass Transfer by Permeability 156 5.5 Processes of Extraction 158 5.5.1 Extraction of Volatile Compounds 158 5.5.1.1 Kinetics 159 5.5.1.2 Intensification of Essential Oil Extraction 161 5.5.2 Case of Solvent extraction 162 5.5.2.1 Introduction 162 5.5.2.2 Extraction Process Issues 162 5.5.2.3 Kinetic Modeling 166 5.5.3 Conclusion: Process Intensification Strategy: How to Use PI-S Solvent Extraction Processes? 168 5.6 Conclusion 170 References 170 6 Panorama of Sustainable Solvents for Green Extraction Processes 173Iraj Koudous,Werner Kunz, and Jochen Strube 6.1 Introduction 173 6.2 Thermodynamic Models of Mixing and Dissolving 176 6.2.1 UNIFAC and Modified UNIFAC 176 6.2.2 The Hansen Solubility Parameters 178 6.2.3 COSMO and COSMO-RS 180 6.2.3.1 Example 1: Mutual Solubility of Acetone with Benzene, Chloroform, and Carbon disulfide 183 6.2.3.2 Example 2: Solubility Screening for Indigo 184 6.3 Solvent Selection for Green Solid–Liquid Extraction 187 6.3.1 General Green Solvent Ranking with COSMO-RS 188 6.3.2 Concrete Example: Solid–Liquid Extraction of Carnesol and Carnosic Acid from Sage 188 6.3.3 Experimental Validation of COSMO-RS Solvent Ranking 192 6.3.4 Conclusion 192 6.4 Alternative Solvents for Green Extraction 194 6.4.1 Ionic Liquids 194 6.4.2 Low-Transition-Temperature Mixtures and Deep Eutectic Solvents 196 6.4.3 Ionic Liquids Screening with COSMO-RS 197 6.5 Purification Strategies of Natural Products 199 6.5.1 Databased and Calculated Physicochemical Properties 204 6.5.2 Feed Characterization 213 6.5.2.1 Conceptual Process Design 216 6.5.2.2 Modeling Depths and Feed Characterization Approach 219 6.5.2.3 System 1: Vanillin 223 6.5.2.4 Potential Unit Operations for Product Purification 223 6.5.2.5 Data Evaluation 225 6.5.2.6 Model-Based Process Design and Calculation of Separation Costs 225 6.5.2.7 Separation Cost Estimation 228 6.5.2.8 System 2: Tea Aroma 228 6.5.2.9 Data for Potential Unit Operation 228 6.5.2.10 Process Design and Cost Estimation 229 6.5.2.11 Discussion and Conclusions 230 Symbols 231 Greek Letters 232 Indices 232 References 232 7 Water as Green Solvent for Extraction of Natural Products 237Loïc Petigny, Mustafa Zafer Özel, Sandrine Périno, Joël Wajsman, and Farid Chemat 7.1 Introduction 237 7.2 Maceration 239 7.2.1 Principle and Process 239 7.2.2 Applications 240 7.3 Subcritical Water Extraction 243 7.3.1 Principle and Process 243 7.3.2 Applications 245 7.4 Enzymatic Assistance 248 7.4.1 Principles and Process 248 7.4.2 Applications 249 7.5 Micellar Extraction 251 7.5.1 Principle and Process 251 7.5.2 Applications 252 7.6 Hydrotropes 255 7.6.1 Principles and Process 255 7.6.2 Applications 256 7.7 Conclusion 259 References 260 8 Coverage Exploitation of By-Products from the Agrofood Industry 265Carlos A. Ledesma-Escobar and María D. Luque de Castro 8.1 Introduction 265 8.2 Treatments for Safe Disposal/Exploitation of Agrofood Wastes or Residues 265 8.2.1 Physical Processes 266 8.2.2 Physicochemical Processes 267 8.2.3 Advanced Oxidation Processes 267 8.2.4 Thermal Processes 268 8.2.5 Biological Treatments 270 8.3 Exploitation of By-products from Olive Trees and Olive Oil Production 271 8.3.1 Generalities 271 8.3.2 Exploitation of Alpechín 277 8.3.3 Overall Use of Either Alperujo or Orujo 278 8.3.4 Partial Use of Either Alpechín or Alperujo 279 8.3.5 Olive Leaf Exploitation 280 8.3.6 Foreseeable/Desirable Future Uses of Olive Tree–Olive Oil Wastes 280 8.4 Exploitation of By-products from Vineyards and Wine Production 283 8.4.1 Generalities 283 8.4.2 Types and Characteristics of Vineyard Residues 286 8.4.3 Present and Potential Exploitation of Vineyard Residues 286 8.4.4 Types and Characteristics ofWine Residues 288 8.4.5 Present and Potential Exploitation ofWine Residues: Overall and Partial Exploitation 288 8.5 Exploitation of By-products from the Citrus Juice Industry 291 8.5.1 Generalities 291 8.5.2 Uses and Potential Applications of Bioactive Compounds from Citrus Residues 293 8.5.3 Potential Exploitation of Citrus Residues for Energy Production 296 8.5.4 Other Overall and Partial Uses of Citrus Residues 297 Acknowledgments 297 List of Abbreviations 298 References 298 9 Selective Extraction from Food Plants and Residues by Pulsed Electric Field 307Eugene Vorobiev and Nikolai Lebovka 9.1 Introduction 307 9.2 Basics of PEF-Assisted Extraction 308 9.3 Application of PEF for Different Food Plants and Residues 310 9.3.1 Sugar Beets 310 9.3.2 Red Beets 313 9.3.3 Chicory Roots 316 9.3.4 Apples 317 9.3.5 Grapes 318 9.3.6 Other Fruits and Vegetables 319 9.3.7 Egg Yolk 320 9.3.8 Bio-suspensions and Yeasts 320 9.3.9 Microalgae 321 9.3.10 Rhizomes 323 9.3.11 Bones 323 9.3.12 Eggshell 324 9.3.13 Leaves 324 9.3.14 Herbs 324 9.3.15 Ginseng 325 9.3.16 Peels 325 9.3.17 Mushrooms 325 9.3.18 Juices and Juice-Based Beverages 326 9.4 Conclusions 327 Acknowledgments 327 References 327 10 Green Extraction of Artemisinin fromArtemisia annua L 333Alexei A. Lapkin 10.1 Introduction 333 10.2 Extraction Technologies for Isolation of Artemisinin from A. annua 333 10.2.1 Industrial Extraction Processes 336 10.2.2 Cleaner and Intensified Processes for Extraction of Artemisinin 339 10.2.2.1 Innovative Process Conditions for Extraction 339 10.2.2.2 Alternative Solvents for Extraction of Artemisinin 340 10.3 Innovation in Artemisinin Purification 346 10.3.1 Hybrid Adsorption–Crystallization Separation 346 10.3.2 Column and HPLC Chromatography 347 10.3.3 Countercurrent Chromatography 348 10.4 Analysis of Artemisinin and Co-metabolites 348 10.5 Conclusions and Outlook 350 References 351 Index 357

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Book SynopsisThis book presents comprehensively the science and technology behind the formulation of disperse systems like emulsions, suspensions, foams and others. Starting with a general introduction, the book covers a broad range of topics like the role of different classes of surfactants, stability of disperse systems, formulation of different dispersions, evaluation of formulations and many more. Many examples are included, too. Written by the experienced author and editor Tharwart Tadros, this book is indispensable for every scientist working in the field.Table of ContentsPreface GENERAL INTRODUCTION Suspensions Latexes Emulsions Suspoemulsions Multiple Emulsions Nanosuspensions Nanoemulsions Microemulsions Pigment and Ink Dispersions Foams SURFACTANTS USED IN FORMULATION OF DISPERSIONS General Classification of Surface-Active Agents PHYSICAL CHEMISTRY OF SURFACTANT SOLUTIONS AND THE PROCESS OF MICELLISATION Thermodynamics of Micellisation Enthalpy and Entropy of Micellisation DISPERSANTS AND POLYMERIC SURFACTANTS Solution Properties of Polymeric Surfactants General Classification of Polymeric Surfactants Polyelectrolytes ADSORPTION OF SURFACTANTS AT THE AIR/LIQUID, LIQUID/LIQUID, AND SOLID/LIQUID INTERFACES Introduction Adsorption of Surfactants at the Air/Liquid (A/L) and Liquid/Liquid (L/L) Interfaces The Gibbs Adsorption Isotherm Equation of State Approach The Langmuir, Szyszkowski, and Frumkin Equations Interfacial Tension Measurements Adsorption of Surfactants at the Solid/Liquid (S/L) Interface ADSORPTION OF POLYMERIC SURFACTANTS AT THE SOLID/LIQUID INTERFACE Theories of Polymer Adsorption Experimental Techniques for Studying Polymeric Surfactant Adsorption Determination of Segment Density Distribution p(z) and Adsorbed Layer Thickness Examples of the Adsorption Isotherms of Nonionic Polymeric Surfactants COLLOID STABILITY OF DISPERSE SYSTEMS CONTAINING ELECTRICAL DOUBLE LAYERS Origin of Charge on Surfaces Structure of the Electrical Double Layer Stern-Grahame Model of the Double Layer Distinction between Specific and Nonspecific Adsorbed Ions Electrical Double Layer Repulsion van der Waals Attraction Total Energy of Interaction Flocculation of Suspensions Criteria for Stabilisation of Dispersions with Double Layer Interaction STABILITY OF DISPERSE SYSTEMS CONTAINING ADSORBED NONIONIC SURFACTANTS OR POLYMERS: STERIC STABILISATION Introduction Interaction between Particles Containing Adsorbed Nonionic and Polymeric Surfactant Layers (Steric Stabilisation) Mixing Interaction Gmix Elastic Interaction Gel Total Energy of Interaction Criteria for Effective Steric Stabilisation Flocculation of Sterically Stabilised Dispersions FORMULATION OF SOLID/LIQUID DISPERSIONS (SUSPENSIONS) Introduction Preparation of Suspensions Condensation Methods: Nucleation and Growth Dispersion Methods Bulk Properties of Suspensions FORMULATION OF LIQUID/LIQUID DISPERSIONS (EMULSIONS) Introduction Industrial Applications of Emulsions Physical Chemistry of Emulsion Systems Adsorption of Surfactants at the Liquid/Liquid Interface Selection of Emulsifiers Creaming or Sedimentation of Emulsions Flocculation of Emulsions General Rules for Reducing (Eliminating) Flocculation Ostwald Ripening Emulsion Coalescence Phase Inversion FORMULATION OF SUSPOEMULSIONS (MIXTURES OF SUSPENSIONS AND EMULSIONS) Introduction Suspoemulsions in Paints Suspoemulsions in Agrochemicals FORMULATION OF MULTIPLE EMULSIONS Introduction Preparation of Multiple Emulsions Types of Multiple Emulsions Breakdown Processes of Multiple Emulsions Factors Affecting Stability of Multiple Emulsions, and Criteria for Their Stabilisation General Description of Polymeric Surfactants Interaction between Oil or Water Droplets Containing an Adsorbed Polymeric Surfactant: Steric Stabilisation Examples of Multiple Emulsions Using Polymeric Surfactants Characterisation of Multiple Emulsions Rheological Measurements PREPARATION OF NANOSUSPENSIONS Introduction Nucleation and Growth, and Control of Particle Size Distribution Preparation of Nanosuspensions by Bottom-Up Processes Preparation of Nanosuspensions Using the Bottom-Down Process FORMULATION OF NANOEMULSIONS Introduction Mechanism of Emulsification Methods of Emulsification and the Role of Surfactants Preparation of Nanoemulsions Steric Stabilisation and the Role of the Adsorbed Layer Thickness FORMULATION OF MICROEMULSIONS Introduction Thermodynamic Definition of Microemulsions Mixed-Film and Solubilisation Theories of Microemulsions Thermodynamic Theory of Microemulsion Formation Characterisation of Microemulsions Using Scattering Techniques Characterisation of Microemulsions Using Conductivity NMR Measurements Formulation of Microemulsions FORMULATION OF FOAMS Introduction Foam Preparation Foam Structure Classification of Foam Stability Drainage and Thinning of Foam Films Theories of Foam Stability Foam Inhibitors Physical Properties of Foams Experimental Techniques for Studying Foams FORMULATION OF LATEXES Introduction Emulsion Polymerisation Polymeric Surfactants for Stabilisatoin of Preformed Latex Dispersions Dispersion Polymerisation FORMULATION OF PIGMENT AND INK DISPERSIONS Introduction Powder Wetting Breaking of Aggregates and Agglomerates (Deagglomeration) Classification of Dispersants METHODS OF EVALUATING FORMULATIONS AFTER DILUTION Introduction Assessment of the Structure of the Solid/Liquid Interface Assessment of Sedimentation of Suspensions Assessment of Flocculation and Ostwald Ripening (Crystal Growth) Scattering Techniques Measurement of Rate of Flocculation Measurement of Incipient Flocculation Measurement of Crystal Growth (Ostwald Ripening) Bulk Properties of Suspensions: Equilibrium Sediment Volume (or Height) and Redispersion EVALUATING FORMULATIONS WITHOUT DILUTION: RHEOLOGICAL TECHNIQUES Introduction Steady-State Measurements Constant Stress (Creep) Measurements Dynamic (Oscillatory) Measurements ASSESSMENT AND PREDICTION OF CREAMING, SEDIMENTATION, FLOCCULATIO, AND COALESCENCE OF FORMULATIONS Assessment and Prediction of Creaming and Sedimentation Assessment and Prediction of Flocculation Using Rheological Techniques Assessment and Prediction of Emulsion Coalescence Using Rheological Techniques Index

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Book SynopsisWährend im Rahmen der Hochschulausbildung in chemisch-technischen Studiengängen das Aneignen von Fachkenntnissen im Vordergrund steht, werden von einem Berufseinsteiger im analytisch-chemischen Labor weitere Fähigkeiten erwartet. Dieses Buch geht umfassend auf die wichtigten Punkte ein, die (nicht nur) dem Anfänger in Leitungsfunktion eines Labors oft Probleme bereiten: gesetzliche Regelungen zu Arbeits- und Gesundheitsschutz, Qualitätsmanagement und betriebswirtschaftliche Grundlagen, Führung und typische Workflows werden in diesem Buch diskutiert. Durch zahlreiche Beispiele und Berichte aus dem Alltag eines Laborleiters und Verweise auf weiterführende Literatur auch für den schon erfahrenden Laborleiter ein hilfreicher Leitfaden!Trade ReviewDas Buch "eröffnet einen Blick über das eigene Arbeitsgebiet hinaus". Nachrichten aus der Chemie (01.03.2015)Table of ContentsGRUNDLAGEN DER ARBEITSSICHERHEIT Einführung Gesetzliche Grundlagen Unfallversicherungsträger Grundsätze der Prävention Unterstützer der Arbeitssicherheit Unfälle Gefahrstoffe Informationsermittlung und Gefährdungsbeurteilung BGI/GUV-I-850-0 "SICHERES ARBEITEN IN LABORATORIEN" Anwendungsbereich Allgemeines Gefährdungsbeurteilung und Substitutionsprüfung Betriebsanweisungen und Unterweisungen Allgemeine Grundsätze und Ausrüstungen Tätigkeiten mit Gefahrstoffen Sicherheitseinrichtungen Bauliche Einrichtungen des Labors Prüfungen STRAHLEN- UND UMWELTSCHUTZ IM LABOR Einleitung Strahlenschutz Abwasser Abluft Beförderung gefährlicher Güter auf der Straße DER LABORLEITER ALS PERSONALVERANTWORTLICHER Kommunikation und Information Datenschutz Besprechungsmanagement Führungsstile Führen mit Zielen (Zielvereinbarungen) Change Management Personalvertretung Betriebliches Vorschlagswesen Sucht am Arbeitsplatz PROJEKTMANAGEMENT Einführung Projektbeispiel: "Erweiterung des Labors" FEHLER UND UNSICHERHEIT Fehler und Messabweichungen Kontrollkarten Verfahren zur Qualitätssicherung im Labor Messunsicherheit QUALITÄTSMANAGEMENT Einführung Qualitätsmanagementsysteme nach ISO 9000ff Qualitätsmanagementsysteme nach ISO 17025 Qualitätsmanagementsysteme nach ISO 15189 Akkreditierung Zulassung im gesetzlich geregelten Bereich (Notifizierung) Arbeiten unter GLP und GCLP NORMUNG Rechtlicher Stellenwert von Normen Nutzen der Normen Deutsches Institut für Normung e.V. (DIN) Erarbeitung von Normen Bezeichnungen von Normen Normensprache und Aufbau der Normen Kosten der Normen KOSTEN UND ERLÖSE Labors als Dienstleister Portfolio von Laboratorien Planung Kosten- und Erlösrechnung Prozessanalyse Beispiel: Detailerfassung der "Bestimmung von PAK im Wasser" VERÄNDERUNGSPROZESSE Ursachen Benchmark Optimierungsprozesse PROBENAHME UND PROBENVORBEREITUNG Probenahme Probenvorbereitung von Feststoffproben Probenvorbereitung von wässrigen Proben Probenvorbereitung von sonstigen Proben MATERIAL- UND INFORMATIONSFLUSS (WORKFLOW) Labororganisation Prüfplan Informations- und Probenfluss im Labor Kommunikation mit dem Kunden und Reklamationsbearbeitung EDV IM LABOR UND LIMS EDV-Einsatz im Labor Laborinformations- und Managementsysteme (LIMS) Struktur eines LIMS Auswahl und Beschaffung eines LIMS Anwendungsbeispiele für LIMS

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Book SynopsisIs it possible to enjoy reading and learning chemistry without being boring? Yes it is! Klaus Roth succeeds where others often fail, he narratively explains chemistry with all the funny, serious and fascinating stories readers want to know.Trade Review"Für neugierige Naturwissenschaftler, die Spaß an Chemie haben, sich für Hintergründe interessieren und sich gern überraschen lassen." Materials and Corrosion (Nr. 65, 2014) "Für vorgebildete Leser ist das Sachbuch eine spannende Weiterbildung auf hohem Niveau." Ernährung im Fokus (November / Dezember 2014) "Ein Chemiebuch für Genießer! Die reich bebilderte optische Gestaltung lädt den Leser zunächst zum spontanen Durchblättern des ganzen Buches ein. Vertieft man sich nach und nach in die einzelnen Kapitel des Buches, wird man von Klaus Roth in das Reich der lebendigen Chemie mitgerissen." Chemie & Schule (Heft 3 / 2014) "Seit über zehn Jahren veröffentlicht Klaus Roth alle zwei Monate in der Zeitschrift "Chemie in unserer Zeit" seine Artikel, die der Wiley-VCH Verlag alle drei bis vier Jahre zu einem beeindruckendem Buch zusammenfasst. (?) Jeder Artikel ist ein Meisterwerk." Lesart (01.07.2014) "Kurios, spannend, alltäglich." Rundschau für Fleischhygiene und Lebensmittelüberwachung (01.06.2014) "Viele chemische Stoffe bieten mindestens zwei Seiten - so hilft Chinin gegen Malaria und sorgt in Gin Tonic für Genuss. In seinem reichlich bebilderten Buch bietet Klaus Roth einen wilden Ritt durch die Chemie." Deutschlandradio Kultur (31.05.2014) "Dieses Buch erklärt die Welt der Chemie in all ihren witzigen, ernsten, bunten und faszinierenden Seiten und begeistert so auch Leser, für den Stoff, die sonst bei diesem Thema abwinken. Es unterhält sogar, hier mit kuriosen Geschichten aus dem Alltag." METALL (01.05.2014) "Das reich bebilderte Buch macht Chemie zum Lesevergnügen." Die PTA in der Apotheke (01.05.2014) "Dieses Buch unterhält und beim Lesen spürt man förmlich die Begeisterung des Autors, die man vielleicht schon aus einem seiner zahlreichen Vorträge kennt. Klare Empfehlung!" Amazon.de (13.04.2014) "Für Laien wie Experten eine interessante und auch immer wieder vergnügliche Lektüre." Main-Echo (29.03.2014) "informativ-vergnügliche Wissensreise" Pharma Tec Food (01.03.2014) "Der Inhalt lässt keine Wünsche offen." Max-Planck-Forschung (01.03.2014) "Von wegen Chemie sei kompliziert, Chemie macht Spaß!" Gdch.de (05.02.2014) "innovativ-vergnügliche Wissensreise" PROCESS (01.02.2014)Table of ContentsVorwort Geleitwort Wasser - Jo mei! Mein kleiner grüner Kaktus Eine Rinde erobert die Welt Die "Pille" Helicobacter pylori zum Abschied Die Saccharin-Saga Süß, Süßer, Süßstoff Manche mögen's scharf Die tödliche Brechnuss Starker Tobak Das Geheimnis des Weihnachtsdufts Sachregister Bildquellen Historie

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Book SynopsisFrom its origins as a niche technique more than 15 years ago, fragment-based approaches have become a major tool for drug and ligand discovery, often yielding results where other methods have failed. Written by the pioneers in the field, this book provides a comprehensive overview of current methods and applications of fragment-based discovery, as well as an outlook on where the field is headed. The first part discusses basic considerations of when to use fragment-based methods, how to select targets, and how to build libraries in the chemical fragment space. The second part describes established, novel and emerging methods for fragment screening, including empirical as well as computational approaches. Special cases of fragment-based screening, e. g. for complex target systems and for covalent inhibitors are also discussed. The third part presents several case studies from recent and on-going drug discovery projects for a variety of target classes, from kinases and phosphatases to targeting protein-protein interaction and epigenetic targets.Table of ContentsContributors XV Preface XXI A Personal Foreword XXIII Part I The Concept of Fragment-based Drug Discovery 1 1 The Role of Fragment-based Discovery in Lead Finding 3Roderick E. Hubbard 1.1 Introduction 3 1.2 What is FBLD? 4 1.3 FBLD: Current Practice 5 1.3.1 Using Fragments: Conventional Targets 5 1.3.2 Using Fragments: Unconventional Targets 13 1.4 What do Fragments Bring to Lead Discovery? 14 1.5 How did We Get Here? 16 1.5.1 Evolution of the Early Ideas and History 16 1.5.2 What has Changed Since the First Book was Published in 2006? 16 1.6 Evolution of the Methods and Their Application Since 2005 19 1.6.1 Developments in Fragment Libraries 21 1.6.2 Fragment Hit Rate and Druggability 22 1.6.3 Developments in Fragment Screening 23 1.6.4 Ways of Evolving Fragments 23 1.6.5 Integrating Fragments Alongside Other Lead-Finding Strategies 23 1.6.6 Fragments Can be Selective 24 1.6.7 Fragment Binding Modes 25 1.6.8 Fragments, Chemical Space, and Novelty 27 1.7 Current Application and Impact 27 1.8 Future Opportunities 28 References 29 2 Selecting the Right Targets for Fragment-Based Drug Discovery 37Thomas G. Davies, Harren Jhoti, Puja Pathuri, and Glyn Williams 2.1 Introduction 37 2.2 Properties of Targets and Binding Sites 39 2.3 Assessing Druggability 41 2.4 Properties of Ligands and Drugs 42 2.5 Case Studies 43 2.5.1 Case Study 1: Inhibitors of Apoptosis Proteins (IAPs) 44 2.5.2 Case Study 2: HCV-NS3 46 2.5.3 Case Study 3: PKM2 47 2.5.4 Case Study 4: Soluble Adenylate Cyclase 49 2.6 Conclusions 50 References 51 3 Enumeration of Chemical Fragment Space 57Jean-Louis Reymond, Ricardo Visini, and Mahendra Awale 3.1 Introduction 57 3.2 The Enumeration of Chemical Space 58 3.2.1 Counting and Sampling Approaches 58 3.2.2 Enumeration of the Chemical Universe Database GDB 58 3.2.3 GDB Contents 59 3.3 Using and Understanding GDB 61 3.3.1 Drug Discovery 61 3.3.2 The MQN System 62 3.3.3 Other Fingerprints 63 3.4 Fragments from GDB 65 3.4.1 Fragment Replacement 65 3.4.2 Shape Diversity of GDB Fragments 66 3.4.3 Aromatic Fragments from GDB 68 3.5 Conclusions and Outlook 68 Acknowledgment 69 References 69 4 Ligand Efficiency Metrics and their Use in Fragment Optimizations 75György G. Ferenczy and György M. Keserû 4.1 Introduction 75 4.2 Ligand Efficiency 75 4.3 Binding Thermodynamics and Efficiency Indices 78 4.4 Enthalpic Efficiency Indices 81 4.5 Lipophilic Efficiency Indices 83 4.6 Application of Efficiency Indices in Fragment-Based Drug Discovery Programs 88 4.7 Conclusions 94 References 95 Part II Methods and Approaches for Fragment-based Drug Discovery 99 5 Strategies for Fragment Library Design 101Justin Bower, Angelo Pugliese, and Martin Drysdale 5.1 Introduction 101 5.2 Aims 102 5.3 Progress 102 5.3.1 BDDP Fragment Library Design: Maximizing Diversity 103 5.3.2 Assessing Three-Dimensionality 103 5.3.3 3DFrag Consortium 104 5.3.4 Commercial Fragment Space Analysis 105 5.3.5 BDDP Fragment Library Design 108 5.3.6 Fragment Complexity 111 5.3.6.1 Diversity-Oriented Synthesis-Derived Fragment-Like Molecules 113 5.4 Future Plans 114 5.5 Summary 116 5.6 Key Achievements 116 References 116 6 The Synthesis of Biophysical Methods In Support of Robust Fragment-Based Lead Discovery 119Ben J. Davis and Anthony M. Giannetti 6.1 Introduction 119 6.2 Fragment-Based Lead Discovery on a Difficult Kinase 121 6.3 Application of Orthogonal Biophysical Methods to Identify and Overcome an Unusual Ligand: Protein Interaction 127 6.4 Direct Comparison of Orthogonal Screening Methods Against a Well-Characterized Protein System 131 6.5 Conclusions 135 References 136 7 Differential Scanning Fluorimetry as Part of a Biophysical Screening Cascade 139Duncan E. Scott, Christina Spry, and Chris Abell 7.1 Introduction 139 7.2 Theory 140 7.2.1 Equilbria are Temperature Dependent 140 7.2.2 Thermodynamics of Protein Unfolding 142 7.2.3 Exact Mathematical Solutions to Ligand-Induced Thermal Shifts 143 7.2.4 Ligand Binding and Protein Unfolding Thermodynamics Contribute to the Magnitude of Thermal Shifts 145 7.2.5 Ligand Concentration and the Magnitude of Thermal Shifts 147 7.2.6 Models of Protein Unfolding Equilibria and Ligand Binding 148 7.2.7 Negative Thermal Shifts and General Confusions 150 7.2.8 Lessons Learnt from Theoretical Analysis of DSF 151 7.3 Practical Considerations for Applying DSF in Fragment-Based Approaches 152 7.4 Application of DSF to Fragment-Based Drug Discovery 154 7.4.1 DSF as a Primary Enrichment Technique 154 7.4.2 DSF Compared with Other Hit Identification Techniques 159 7.4.3 Pursuing Destabilizing Fragment Hits 166 7.4.4 Lessons Learnt from Literature Examples of DSF in Fragment-Based Drug Discovery 168 7.5 Concluding Remarks 169 Acknowledgments 169 References 170 8 Emerging Technologies for Fragment Screening 173Sten Ohlson and Minh-Dao Duong-Thi 8.1 Introduction 173 8.2 Emerging Technologies 175 8.2.1 Weak Affinity Chromatography 175 8.2.1.1 Introduction 175 8.2.1.2 Theory 177 8.2.1.3 Fragment Screening 179 8.2.2 Mass Spectrometry 185 8.2.2.1 Introduction 185 8.2.2.2 Theory 186 8.2.2.3 Applications 186 8.2.3 Microscale Thermophoresis 187 8.2.3.1 Introduction 187 8.2.3.2 Theory 189 8.2.3.3 Applications 189 8.3 Conclusions 189 Acknowledgments 191 References 191 9 Computational Methods to Support Fragment-based Drug Discovery 197Laurie E. Grove, Sandor Vajda, and Dima Kozakov 9.1 Computational Aspects of FBDD 197 9.2 Detection of Ligand Binding Sites and Binding Hot Spots 198 9.2.1 Geometry-based Methods 199 9.2.2 Energy-based Methods 201 9.2.3 Evolutionary and Structure-based Methods 202 9.2.4 Combination Methods 202 9.3 Assessment of Druggability 203 9.4 Generation of Fragment Libraries 205 9.4.1 Known Drugs 206 9.4.2 Natural Compounds 207 9.4.3 Novel Scaffolds 208 9.5 Docking Fragments and Scoring 209 9.5.1 Challenges of Fragment Docking 209 9.5.2 Examples of Fragment Docking 210 9.6 Expansion of Fragments 212 9.7 Outlook 214 References 214 10 Making FBDD Work in Academia 223Stacie L. Bulfer, Frantz Jean-Francois, and Michelle R. Arkin 10.1 Introduction 223 10.2 How Academic and Industry Drug Discovery Efforts Differ 225 10.3 The Making of a Good Academic FBDD Project 226 10.4 FBDD Techniques Currently Used in Academia 228 10.4.1 Nuclear Magnetic Resonance 229 10.4.2 X-Ray Crystallography 230 10.4.3 Surface Plasmon Resonance/Biolayer Interferometry 231 10.4.4 Differential Scanning Fluorimetry 232 10.4.5 Isothermal Titration Calorimetry 232 10.4.6 Virtual Screening 232 10.4.7 Mass Spectrometry 233 10.4.7.1 Native MS 233 10.4.7.2 Site-Directed Disulfide Trapping (Tethering) 234 10.4.8 High-Concentration Bioassays 234 10.5 Project Structures for Doing FBDD in Academia 235 10.5.1 Targeting p97: A Chemical Biology Consortium Project 235 10.5.2 Targeting Caspase-6: An Academic–Industry Partnership 236 10.6 Conclusions and Perspectives 239 References 240 11 Site-Directed Fragment Discovery for Allostery 247T. Justin Rettenmaier, Sean A. Hudson, and James A. Wells 11.1 Introduction 247 11.2 Caspases 249 11.2.1 Tethered Allosteric Inhibitors of Executioner Caspases-3 and -7 249 11.2.2 Tethering Inflammatory Caspase-1 250 11.2.3 Tethered Allosteric Inhibitors of Caspase-5 251 11.2.4 General Allosteric Regulation at the Caspase Dimer Interface 252 11.2.5 Using Disulfide Fragments as “Chemi-Locks” to Generate Conformation-Specific Antibodies 253 11.3 Tethering K-Ras(G12C) 254 11.4 The Master Transcriptional Coactivator CREB Binding Protein 256 11.4.1 Tethering to Find Stabilizers of the KIX Domain of CBP 256 11.4.2 Dissecting the Allosteric Coupling between Binding Sites on KIX 257 11.4.3 Rapid Identification of pKID-Competitive Fragments for KIX 258 11.5 Tethering Against the PIF Pocket of Phosphoinositide-Dependent Kinase 1 (PDK1) 259 11.6 Tethering Against GPCRs: Complement 5A Receptor 261 11.7 Conclusions and Future Directions 263 References 264 12 Fragment Screening in Complex Systems 267Miles Congreve and John A. Christopher 12.1 Introduction 267 12.2 Fragment Screening and Detection of Fragment Hits 268 12.2.1 Fragment Screening Using NMR Techniques 270 12.2.2 Fragment Screening Using Surface Plasmon Resonance 271 12.2.3 Fragment Screening Using Capillary Electrophoresis 272 12.2.4 Fragment Screening Using Radioligand and Fluorescence-Based Binding Assays 273 12.2.5 Ion Channel Fragment Screening 275 12.3 Validating Fragment Hits 276 12.4 Fragment to Hit 279 12.4.1 Fragment Evolution 280 12.4.2 Fragment Linking 281 12.5 Fragment to Lead Approaches 281 12.5.1 Fragment Evolution 282 12.5.2 Fragment Linking 284 12.6 Perspective and Conclusions 285 Acknowledgments 287 References 287 13 Protein-Templated Fragment Ligation Methods: Emerging Technologies in Fragment-Based Drug Discovery 293Mike Jaegle, Eric Nawrotzky, Ee Lin Wong, Christoph Arkona, and Jörg Rademann 13.1 Introduction: Challenges and Visions in Fragment-Based Drug Discovery 293 13.2 Target-Guided Fragment Ligation: Concepts and Definitions 294 13.3 Reversible Fragment Ligation 295 13.3.1 Dynamic Reversible Fragment Ligation Strategies 295 13.3.2 Chemical Reactions Used in Dynamic Fragment Ligations 296 13.3.3 Detection Strategies in Dynamic Fragment Ligations 299 13.3.4 Applications of Dynamic Fragment Ligations in FBDD 301 13.4 Irreversible Fragment Ligation 311 13.4.1 Irreversible Fragment Ligation Strategies: Pros and Cons 311 13.4.2 Detection in Irreversible Fragment Ligation 311 13.4.3 Applications of Irreversible Fragment Ligations in FBDD 313 13.5 Fragment Ligations Involving Covalent Reactions with Proteins 316 13.6 Conclusions and Future Outlook: How Far did We Get and What will be Possible? 319 References 320 Part III Successes from Fragment-based Drug Discovery 327 14 BACE Inhibitors 329Daniel F. Wyss, Jared N. Cumming, Corey O. Strickland, and Andrew W. Stamford 14.1 Introduction 329 14.2 FBDD Efforts on BACE1 333 14.2.1 Fragment Hit Identification, Validation, and Expansion 333 14.2.2 Fragment Optimization 333 14.2.3 From a Key Pharmacophore to Clinical Candidates 340 14.3 Conclusions 346 References 346 15 Epigenetics and Fragment-Based Drug Discovery 355Aman Iqbal and Peter J. Brown 15.1 Introduction 355 15.2 Epigenetic Families and Drug Targets 357 15.3 Epigenetics Drug Discovery Approaches and Challenges 358 15.4 FBDD Case Studies 359 15.4.1 BRD4 (Bromodomain) 360 15.4.2 EP300 (Bromodomain) 363 15.4.3 ATAD2 (Bromodomain) 364 15.4.4 BAZ2B (Bromodomain) 364 15.4.5 SIRT2 (Histone Deacetylase) 365 15.4.6 Next-Generation Epigenetic Targets: The “Royal Family” and Histone Demethylases 366 15.5 Conclusions 367 Abbreviations 368 References 368 16 Discovery of Inhibitors of Protein–Protein Interactions Using Fragment-Based Methods 371Feng Wang and Stephen W. Fesik 16.1 Introduction 371 16.2 Fragment-Based Strategies for Targeting PPIs 372 16.2.1 Fragment Library Construction 372 16.2.2 NMR-Based Fragment Screening Methods 373 16.2.3 Structure Determination of Complexes 374 16.2.4 Structure-Guided Hit-to-Lead Optimization 375 16.3 Recent Examples from Our Laboratory 376 16.3.1 Discovery of RPA Inhibitors 377 16.3.2 Discovery of Potent Mcl-1 Inhibitors 378 16.3.3 Discovery of Small Molecules that Bind to K-Ras 379 16.4 Summary and Conclusions 382 Acknowledgments 383 References 384 17 Fragment-Based Discovery of Inhibitors of Lactate Dehydrogenase A 391Alexander L. Breeze, Richard A. Ward, and Jon Winter 17.1 Aerobic Glycolysis, Lactate Metabolism, and Cancer 391 17.2 Lactate Dehydrogenase as a Cancer Target 392 17.3 “Ligandability” Characteristics of the Cofactor and Substrate Binding Sites in LDHA 394 17.4 Previously Reported LDH Inhibitors 395 17.5 Fragment-Based Approach to LDHA Inhibition at AstraZeneca 398 17.5.1 High-Throughput Screening Against LDHA 398 17.5.2 Rationale and Strategy for Exploration of Fragment-Based Approaches 399 17.5.3 Development of Our Biophysical and Structural Biology Platform 400 17.5.4 Elaboration of Adenine Pocket Fragments 404 17.5.5 Screening for Fragments Binding in the Substrate and Nicotinamide Pockets 405 17.5.6 Reaching out Across the Void 407 17.5.7 Fragment Linking and Optimization 408 17.6 Fragment-Based LDHA Inhibitors from Other Groups 410 17.6.1 Nottingham 410 17.6.2 Ariad 413 17.7 Conclusions and Future Perspectives 417 References 419 18 FBDD Applications to Kinase Drug Hunting 425Gordon Saxty 18.1 Introduction 425 18.2 Virtual Screening and X-ray for PI3K 426 18.3 High-Concentration Screening and X-ray for Rock1/2 427 18.4 Surface Plasmon Resonance for MAP4K4 428 18.5 Weak Affinity Chromatography for GAK 429 18.6 X-ray for CDK 4/6 430 18.7 High-Concentration Screening, Thermal Shift, and X-ray for CHK2 432 18.8 Virtual Screening and Computational Modeling for AMPK 433 18.9 High-Concentration Screening, NMR, and X-ray FBDD for PDK1 434 18.10 Tethering Mass Spectometry and X-ray for PDK1 435 18.11 NMR and X-ray Case Study for Abl (Allosteric) 436 18.12 Review of Current Kinase IND’s and Conclusions 437 References 442 19 An Integrated Approach for Fragment-Based Lead Discovery: Virtual, NMR, and High-Throughput Screening Combined with Structure-Guided Design. Application to the Aspartyl Protease Renin 447 Simon Rüdisser, Eric Vangrevelinghe, and Jürgen Maibaum 19.1 Introduction 447 19.2 Renin as a Drug Target 449 19.3 The Catalytic Mechanism of Renin 451 19.4 Virtual Screening 452 19.5 Fragment-Based Lead Finding Applied to Renin and Other Aspartyl Proteases 455 19.6 Renin Fragment Library Design 464 19.7 Fragment Screening by NMR T1ρ Ligand Observation 469 19.8 X-Ray Crystallography 473 19.9 Renin Fragment Hit-to-Lead Evolution 475 19.10 Integration of Fragment Hits and HTS Hits 476 19.11 Conclusions 479 References 480 Index 487

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Book SynopsisSichere und kontaminationsfreie Arzneimittel dank intelligenter Hygienekonzepte und Produktionsabläufe: Dieser neue Praxisleitfaden zu Grundlagen und Verfahren der hygienischen Pharmaproduktion deckt alle gängigen Arzneiformen ab. Von der Personalhygiene über die Herstellungsverfahren der verschiedenen Arzneiformen (fest und flüssig, steril und nicht-steril), von den verwendeten Medien und Hilfsstoffen bis hin zur Verpackung und zur Reinigung der Anlagen werden alle potenziellen Quellen von Kontaminationen unter Berücksichtigung der aktuellen Standards und Prüfverfahren beschrieben und erklärt. Fertigungsleiter und Qualitätsprüfer in der betrieblichen Praxis sowie Sachverständige in Prüf- und Regulierungsbehörden finden hier zahlreiche in der Praxis bewährte Annleitungen zur Optimierung und Gewährleistung einer hygienisch einwandfreien Produktion der unterschiedlichsten Arzneiformen.Trade Review"Das Buch sei allen angehenden und fortgeschrittenen Ingenieuren, Technikern, Technologen und allen denjenigen empfohlen, die Verantwortung für qualitativ hochstehende Produkte tragen." Chemie Ingenieur Technik (01.09.2017) "In dem Werk werden sämtliche Aspekte der hygienischen Produktion von sterilen und nicht-sterilen, flüssigen und festen Arzneimitteln behandelt. Es wird auf alle wichtigen Themen der Hygiene eingegangen." Allgemeines Ministerialblatt der Staatsregierung Bayern (22.12.2017)Table of ContentsVorwort IX Abkürzungen XI 1 Einleitung 1 2 Hygiene in der Arzneimittelproduktion 3 2.1 Personalhygiene 17 2.1.1 Hygieneschulungen 18 2.1.2 Schulungen zum mikrobiologischenMusterzug 19 2.1.3 Medizinische Überwachung 19 2.1.4 Bekleidungskonzepte 20 2.1.5 Hygienebeauftragte 24 2.1.6 Der Mensch und seine Mikroben 28 2.2 Mikrobiologisches Umgebungsmonitoring 34 2.3 Pest Control 44 Literatur 47 3 Herstellung flüssiger, steriler Arzneiformen 49 3.1 Hygienepläne 53 3.2 Zonenkonzept 58 3.2.1 Mikrobiologisches Umgebungsmonitoring 59 3.3 Herstellung mit terminaler Sterilisation 65 3.3.1 Qualifizierung von Dampfsterilisatoren 66 3.3.2 Bioindikatoren 68 3.3.3 Bowie-Dick-Test 77 3.4 Aseptische Herstellung 78 3.4.1 Filterintegritätstests 79 3.5 Einsatz und Prüfung von Packmitteln 83 3.5.1 Entpyrogenisierung 84 3.5.2 Qualifizierung eines Heißluftsterilisiertunnels 85 3.5.3 Container Closure Integrity Test 88 3.5.4 Waschen von Stopfen 90 3.6 Media Fill 91 Literatur 100 Weiterführende Literatur 101 4 Herstellung flüssiger, nicht steriler Arzneiformen 103 4.1 Mikrobiologisches Umgebungsmonitoring 105 4.2 Konservierungsmittelbelastungstest 106 4.3 Herstellprozessvalidierung – Tropfenprodukte 112 Literatur 116 5 Herstellung fester Arzneiformen 119 5.1 Mikrobiologisches Umgebungsmonitoring 119 5.2 Wasseraktivität 119 Literatur 121 6 Reinigungsvalidierung 123 Literatur 128 7 Verpackung Tabletten/Glas 129 Weiterführende Literatur 130 8 Wasser 133 8.1 Musterzug 137 8.1.1 Mustertransport 137 8.1.2 Schulung zum Musterzug 138 8.1.3 Biologische Untersuchungen 139 8.1.4 Chemisch-physikalische Untersuchungen 141 8.2 Trinkwasser 142 8.2.1 Trinkwasserverordnung 143 8.2.2 Chlorung 144 8.2.3 Legionellen 144 8.3 Aqua purificata 149 8.3.1 Ozonisierung 149 8.4 Highly PurifiedWater 150 8.5 Wasser für Injektionszwecke 150 8.6 Wasser zur Herstellung von Extrakten 151 8.7 Rouging 151 8.8 Biofilme 152 8.9 Qualifizierung/Validierung vonWassersystemen 156 8.10 Six Sigma imWassermonitoring 162 8.11 Einsatz der Real-Time PCR als Schnellbestimmungsmethode 164 Literatur 166 9 Medien 167 9.1 Gase und Druckluft 167 9.2 Schmiermittel 168 9.3 Reinigungs- und Desinfektionsmittel 169 9.3.1 Qualifizierung der Desinfektionswirkung 170 Literatur 172

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Book SynopsisFilling the gap between publications for industrial developers and academic researchers on graphene synthesis and its applications, this book presents the essential aspects for the successful upscaling of graphene production. After an introduction to graphene, its synthesis and characterization, the text covers a wide variety of graphene composites and compounds. The larger part of the book discusses various applications where graphene has been successfully integrated into technologies, including uses in the energy sector, oil and gas industry, biomedical areas, sensors and coatings. Finally, the book concludes with a summary and a look at the future of graphene technology, including a market review. With its focus on applications, this is equally useful for both academic and industrial users.Table of ContentsList of Contributors IX 1 Graphene Technology: The Nanomaterials Road Ahead 1Stephen R. Waite and Soroush Nazarpour 1.1 Newly Discovered 2D Materials 1 1.2 Wonder Materials 2 1.3 The Rise of MPM 5 1.4 Addressing the Environment, Health, and Safety 7 1.5 The Nanomaterials Road Ahead 7 1.6 Can Graphene Survive the “Disillusionment” Downturn? 9 1.6.1 Gartner’s Hype Cycle 9 1.6.2 Surviving the Trough of Disillusionment 10 1.6.3 Graphene and Batteries 11 1.6.4 Heat Management with Graphene 13 1.6.5 How Graphene Could Revolutionize 3D Printing 14 2 Graphene Synthesis 19Siegfried Eigler 2.1 Introduction 19 2.2 Definitions 20 2.2.1 Nomenclature and Structure 20 2.2.2 Polydispersity of Graphene 20 2.3 Characterization of Graphene by Raman Spectroscopy 22 2.4 Epitaxial Growth of Graphene from SiC 26 2.5 Graphene by Chemical-Vapor-Deposition 27 2.6 Delamination of Graphene from Graphite 31 2.6.1 Mechanical Cleavage of Graphite 32 2.6.2 Liquid Phase Exfoliation of Graphite – Stirred Media Mills 33 2.6.3 Liquid Phase Exfoliation of Graphite – Sonication 35 2.6.4 Liquid Phase Exfoliation of Graphite – Shear Mixing 36 2.6.5 Liquid Phase Exfoliation of Graphite Using Smart Surfactants 38 2.6.6 Electrochemical Exfoliation of Graphite 38 2.7 Wet-Chemical Functionalization and Defunctionalization 40 2.7.1 Reductive Functionalization of Graphene 40 2.7.2 Oxidative Functionalization of Graphene 43 2.7.2.1 Generalized Synthesis of GO 45 2.7.2.2 Historical Development of the Synthesis of GrO 46 2.7.2.3 Structure of GO 48 2.7.2.4 GO as Precursor for Graphene 49 2.8 Synthesis of Nanographene from Small Molecules 52 References 57 3 Graphene Composites 63Suman Chhetri, Tapas Kuila, and Naresh Chandra Murmu 3.1 Introduction 63 3.2 Preparation and Properties of Graphene 65 3.3 Functionalization of Graphene 66 3.3.1 Covalent Modification 67 3.3.2 Non-Covalent Modification 70 3.4 Preparation of Graphene Polymer Composites 71 3.4.1 In Situ Polymerization 71 3.4.2 Solution Mixing 72 3.4.3 Melt Mixing 72 3.4.4 Other Preparative Technique 73 3.5 Characterization of Graphene-Polymer Composites 74 3.6 Properties of Graphene/Polymer Composites 77 3.6.1 Mechanical Properties 77 3.6.2 Thermal Properties 84 3.6.3 Electrical Properties 88 3.6.4 Dynamic Mechanical Properties 93 3.7 Application of Graphene Based Polymer Composites 94 3.7.1 Gas Barrier 95 3.7.2 Sensor 97 3.7.3 EMI Shielding 97 3.7.4 Flammability Reduction 99 3.7.5 Automotive and Aircrafts 99 3.7.6 Turbine Blades 100 3.7.7 Others 100 3.8 Conclusions and Outlook 101 References 102 4 Graphene in Lithium-ion Batteries 113Cyrus Zamani 4.1 Introduction 113 4.2 Renewable Energies 114 4.3 Batteries,What are They? 115 4.4 Lithium-ion Batteries 116 4.5 Anodes, Cathodes, and Electrolytes 117 4.6 Carbon Materials 118 4.7 Graphite 119 4.8 Graphene 120 4.9 Graphene in Lithium-Ion Batteries 121 4.10 Graphene in Anodes 122 4.11 Graphene in Cathodes 126 4.12 Graphene in Other Types of Lithium Batteries 127 Summary 127 References 128 5 Graphene-Based Membranes for Separation Engineering 133Luisa M. Pastrana-Martínez, Sergio Morales-Torres, José L. Figueiredo, and Adrián M.T. Silva 5.1 Introduction 133 5.2 Preparation of Graphene-Based Membranes 134 5.3 Graphene-based Membranes for Separation Applications 140 5.3.1 Gas Separation 140 5.3.2 Water Treatment 142 5.4 Conclusions 149 Acknowledgments 150 References 150 6 Graphene Coatings for the Corrosion Protection of Base Metals 155Robert V. Dennis, Nathan A. Fleer, Rachel D. Davidson, and Sarbajit Banerjee 6.1 Introduction to Corrosion 155 6.2 Bare Graphene as a Protective Barrier 159 6.2.1 Some Electronic Structure Considerations at Graphene/Metal Interfaces 159 6.2.2 Graphene as a Standalone Corrosion-Resistant Coating and Some Mechanistic Considerations 162 6.3 Graphene Nanocomposites for Corrosion Inhibition 164 6.4 Graphene/Metal Nanocomposites for Corrosion Inhibition 168 6.5 Graphene/Ceramic Nanocomposites for Corrosion Inhibition 171 6.6 Summary and Future Outlook 172 Acknowledgments 173 References 174 7 Graphene Market Review 177Marko Spasenovic 7.1 Introduction 177 7.2 Graphene Market: Past and Present 178 7.3 Co-ordinated Market Initiatives 184 7.4 Market and Application Projections 185 7.5 Conclusion 186 References 187 8 Financing Graphene Ventures 189Stephen R. Waite 8.1 Graphene Start-ups 190 8.2 The Art of Raising Capital 191 8.3 Shifting Financial Landscape for Graphene Ventures 199 8.4 The Graphene Financing Road Ahead 203 Summary 205 Appendix Nantero Case Study – The Funding and Evolution of a Nanomaterials Start-up 206 The Founding of Nantero 207 Series A: Financing Round 207 Post-Series A: Funding Evolution 208 Series B: Financing Round 208 Post-Series B: Funding Evolution 209 Series C: Financing Round 210 Post-Series C: Funding Evolution 210 Series D: Financing Round 212 Post-Series D: Funding Evolution 212 Series E: Financing Round 212 Summary 213 Index 215

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Book SynopsisErstmalig in einem Buch liegt die moderne HPLC/UHPLC-Anlage im Fokus. In kompakter Form wird gezeigt, wie die verschiedenen Geräte für eine maximale Auflösung optimal genutzt werden können. Aber auch wie vorzugehen ist, wenn eher die Robustheit im Vordergrund steht. Praxisnah erfährt der erfahrene Leser welche Möglichkeiten ihm heute zur Verfügung stehen aber auch wo die Grenzen einer modernen HPLC/UHPLC-Anlage liegen. Ein Handbuch von Praktikern für Praktiker. Teil 1• Wann sollte ich meine UHPLC als UHPLC betreiben?• Die moderne HPLC/UHPLC-Anlage• Die Anforderungen heute an die einzelne Module• Der Säulenthermostat – eine einfache Angelegenheit?• Das Problem der Bandenverbreiterung in einer HPLC/UHPLC-Anlage• Der Gradient; Anforderungen, optimaler Einsatz, Tricks und Fallstricke• Anforderungen an LC-Hardware bei der Kopplung mit unterschiedlichen Massenspektrometern• 2D-Chromatographie – Möglichkeiten und Grenzen• Materialien in HPLC/UHPLC – was, für welchen Zweck? Teil 2• Was muss die Software können, damit die Hardware optimal genutzt werden kann?• Aspekte der modernen HPLC - Erfahrungsbericht eines Anwenders• Erfahrungsbericht eines unabhängiges Serviceingenieurs – Tipps und• Empfehlungen für einen optimalen Betrieb von Agilent- und Waters-Anlagen Der Analyt, die• Fragenstellung und die UHPLC – der Einsatz von UHPLC in der Praxis• Geräte-Hersteller berichten - Beiträge von Agilent, Shimadzu und Thermo ScientificTable of ContentsVorwort xiii Zum Aufbau des Buches xv Beitragsautoren xvii 1 Wann sollte ich meine UHPLC als UHPLC betreiben? 1 S. Kromidas 1.1 Was möchte ich erreichen und was „kann“ die UHPLC? 1 1.2 Anforderungen an eine HPLC-Methode 3 1.2.1 Gut trennen 3 1.2.2 Schnell trennen 13 1.2.3 Massenempfindlichkeit verbessern (konstantes Injektionsvolumen) 15 1.2.4 Robuste Trennungen gewährleisten 17 1.3 Die UHPLC im Alltag 19 1.4 Wie kann das Potenzial der UHPLC tatsächlich ausgeschöpft werden? 23 1.5 Zusammenfassung und Ausblick 26 Literatur 29 Teil 1 Hardware/Software Spezifika, Trennmodi, Materialien 31 2 Die moderne HPLC-/UHPLC-Anlage 33 2.1 Heutige Anforderungen an die einzelnen Module 33 S. Wiese 2.1.1 Überblick 33 2.1.2 UHPLC-Pumpentechnik 34 2.1.3 Autosampler 41 2.1.4 Säulenofen 47 2.1.5 Detektoren 50 2.1.6 Kapillaren/Verschraubungen 53 Literatur 57 2.2 Der Säulenofen – eine einfache Angelegenheit? 59 M. Heidorn und F. Steiner 2.2.1 Thermische Betriebsweisen von Säulenöfen 62 2.2.2 Temperaturunterschiede zwischen mobiler Phase und LC-Säule 64 2.2.3 Reibungswärme – nur ein Phänomen der UHPLC? 69 2.2.4 Thermostatisierung in der Methodenübertragung 76 Literatur 79 3 Das Problem der externen Bandenverbreiterung in einer HPLC-/UHPLC-Anlage 81 M. Dittmann 3.1 Theoretischer Hintergrund 83 3.1.1 Effizienz und Peakauflösung moderner UHPLC-Säulen 83 3.1.2 Bestimmung der Peakvolumina 85 3.2 Externe Bandenverbreiterung in UHPLC-Systemen 87 3.2.1 Die Ursachen externer Bandenverbreiterung in HPLC-/UHPLC-Systemen 87 3.2.2 Experimentelle Bestimmung der externen Bandenverbreiterung 97 3.3 Auswirkung externer Bandenverbreiterung in verschiedenen Applikationsbereichen 100 3.3.1 Einfluss auf isokratische Trennungen 100 3.3.2 Auswirkungen auf Gradiententrennungen 100 3.4 Optimierung des HPLC-/UHPLC-Systems 104 3.4.1 Test der Säuleneffizienz 105 3.4.2 Andere isokratische Trennungen 105 3.4.3 Hochauflösende Gradiententrennungen 106 3.4.4 Schnelle Gradiententrennungen 106 3.5 Zusammenfassung 107 Literatur 108 4 Der Gradient – Anforderungen, optimaler Einsatz, Tricks und Fallstricke 111 F. Steiner und M. Heidorn 4.1 Apparative Einflüsse bei der Gradientenelution – ein Überblick 111 4.1.1 Gradientenverweilvolumen oder Gradientenverzögerungsvolumen 111 4.1.2 Rolle des Gradientenmischers 113 4.1.3 Auf physikalisch-chemischen Phänomenen beruhende Unterschiede zwischen Gradientenpumpentypen 115 4.1.4 Apparative Einflüsse außerhalb der Pumpe 121 4.1.5 Belastung und Abnutzung von Säulen bei Gradientenmethoden 124 4.2 Technische Umsetzung und Charakterisierung von Gradienten- Hplc 125 4.2.1 Wissenswertes und Grundlegendes zum Einfluss der bei Gradientenpumpen angewandten Förderund Dosierungstechniken 126 4.2.2 Notwendigkeit der Entgasung der Laufmittelkomponenten 128 4.2.3 Verschiedene Pumpentypen (seriell, parallel, Nockenantrieb, Spindelantrieb) und ihre Spezifika 130 4.2.4 Auswirkungen der Pumpenbauart auf die Anwendung im Gradienten 134 4.2.5 Auswirkungen der Arbeitszyklen auf die Chromatographie und notwendige Abstimmungen bei HPG-Anlagen 135 4.2.6 Auswirkungen der Arbeitszyklen auf die Chromatographie und notwendige Abstimmungen bei LPG-Anlagen – eine gänzlich verschiedene Problematik 139 4.2.7 Thermische Effekte in einer Gradientenpumpe und ihre Auswirkungen 141 4.2.8 Methoden mit besonders steilen (ballistischen) Gradienten 142 4.2.9 Grundsätzliches zur Bestimmung des Gradientenverweilvolumens einer Apparatur 149 4.2.10 Die Markerpulsmethode als eine quick-and-dirty Lösung 150 4.2.11 Die Dolan-Methode – ein Klassiker und seine Varianten 152 4.2.12 Wie eine effektive Mischung bei einem angemessenen GDV technisch erreicht werden kann 154 4.2.13 Charakterisierung der Mischungseffizienz und Gradientenformung einer Apparatur 160 4.2.14 Richtiges Mischervolumen in Abhängigkeit von Pumpentyp, Flussrate und Applikation am Beispiel von TFA-Gradienten 166 4.2.15 Gradientenmischung und die Besonderheiten bei der Elution von Proteinen 173 Literatur 174 5 Anforderungen bei der (U)HPLC-Kopplung mit unterschiedlichen Massenspektrometern 175 T. Teutenberg, T. Hetzel, C. Portner und J. Türk 5.1 Einleitung 175 5.2 Von der Target-Analytik zu Screeninguntersuchungen 176 5.2.1 Target-Analytik 176 5.2.2 Suspected-Target Screening 176 5.2.3 Non-Target Screening 177 5.3 Was ist bei der Kopplung von UHPLC und MS zu beachten? 178 5.3.1 DasInterfaceunddieoptimaleFlussrate 178 5.3.2 Optimierung der massenspektrometrischen Parameter 179 5.3.3 Optimierung der chromatographischen Parameter 179 5.3.4 Auswahl der geeigneten Säule und Säulengeometrie 181 5.4 Target-Analytik mittels Triple-Quadrupol-Massenspektrometrie 184 5.5 Screening mittels LC-MS 192 5.6 Miniaturisierung – LC-MS quo vadis? 197 Literatur 201 6 2D-Chromatographie – Möglichkeiten und Grenzen 203 T. Teutenberg 6.1 Einführung – warum zweidimensionale HPLC? 203 6.2 Peakkapazität ein- und zweidimensionaler HPLC-Verfahren 205 6.2.1 Peakkapazität eindimensionaler Trennverfahren 205 6.2.2 Peakkapazität zweidimensionaler Trennverfahren 206 6.3 Modulation 210 6.3.1 Online Heart-Cut 2D LC 210 6.3.2 Umfassende Online 2D LC 211 6.3.3 Stop-Flow und Offline LC × LC 213 6.4 Praktische Probleme der online LC × LC 214 6.4.1 Kompatibilität der Lösemittelsysteme 214 6.4.2 Verdünnung 214 6.4.3 Hohe Flussraten 214 6.4.4 Kompatibilität mit Massenspektrometrie 215 6.5 Realisierung eines miniaturisierten LC × LC-Systemaufbaus 215 6.5.1 Technische Plattform 215 6.5.2 Auswahl der stationären Phasen 216 6.5.3 Auswahl der mobilen Phase und Temperatur 217 6.5.4 Säulengeometrie und Modulation 217 6.5.5 Gradientenprogrammierung und Gesamtanalysenzeit 218 6.5.6 Kopplung mit Massenspektrometer 218 6.6 Applikationsbeispiel 219 6.6.1 Messung eines Referenzstandards 219 6.6.2 Messung einer Realprobe 221 6.7 Vorteile der MS/MS-Funktionalität 222 6.8 Offline LC × LC versus Online LC × LC 223 6.9 Lösungen der Gerätehersteller (in alphabetischer Reihenfolge) 226 6.9.1 Kommerziell verfügbare Gesamtlösungen für die LC × LC 227 6.9.2 Weitere Systemlösungen 228 6.10 2D-LC – quo vadis? 228 6.10.1 Software 228 6.10.2 Systemkonfektionierung 229 6.10.3 Peakkapazität versus Realprobe 229 6.11 Abschließende Bemerkungen 230 Literatur 231 7 Materialien in HPLC und UHPLC – was für welchen Zweck? 233 Tobias Fehrenbach und Steffen Wiese 7.1 Abkürzungsverzeichnis 233 7.2 Überblick 234 7.3 Anforderungen an Materialien einer UHPLC 235 7.3.1 Mechanische Beständigkeit 236 7.3.2 Chemische Beständigkeit 236 7.3.3 Kompatibilität zum Analyten/Biokompatibilität 237 7.4 Flusswege in einem UHPLC-System 238 7.4.1 Niederdruck- und Hochdruckflussweg 238 7.4.2 Flussweg der mobilen Phase und der Probe 239 7.5 Niederdruckflussweg 240 7.6 Hochdruckflussweg 242 7.6.1 Pumpe 242 7.6.2 Autosampler 249 7.6.3 Kapillaren und Verschraubungen 255 7.7 Wann und warum kann ein inertes UHPLC-System erforderlich sein? 260 7.7.1 Begriff der Inertheit 261 7.7.2 Natur der Passivschicht 262 7.7.3 Anforderungen und Wechselwirkungen 266 7.7.4 Passivierungsstrategien und -methoden 272 Literatur 275 Teil 2 Erfahrungsberichte, Trends 281 8 Wasmussdie Software können, damitdie Hardware optimal genutzt werden kann? 283 A. Simon 8.1 Einführung 283 8.2 Funktionalität und Bedienung 284 8.3 Integration 284 8.4 Gerätesteuerung 285 8.5 Bedienung 286 8.6 Ease of Use 287 8.7 Bedienoberflächen 288 8.8 Multilingual 289 8.9 Austausch von Daten 290 8.10 Datenimport und -export 291 8.11 Skalierbarkeit vom PC bis zur globalen Installation 292 9 Aspekte der modernen HPLC – Erfahrungsbericht eines Anwenders 295 Steffen Wiese 9.1 Einführung 295 9.2 Bestimmung des Gradientenverweilvolumens 295 9.3 Hochdurchsatztrennung (High Throughput Separations) 299 9.4 Methodentransfer zwischen UHPLC-Systemen unterschiedlicher Hersteller 302 9.5 Anwendung höherer Temperaturen 305 9.6 Injektion großer Volumina (Large Volume Injection, LVI) 307 9.7 UHPLC-Trennungen mit 1 mm Innendurchmesser Säulen 312 Literatur 315 10 Erfahrungsbericht eines unabhängigen Serviceingenieurs – Tipps und Empfehlungen für einen optimalen Betrieb von Agilent- und Waters-Anlagen im Alltag 317 S. Chroustovsky 10.1 Einleitung 317 10.2 Der Degasser, Prinzipien 317 10.2.1 Verschiedene Hersteller, verschiedene Typen 318 10.3 Die Pumpe, Prinzipien 319 10.3.1 Verschiedene Hersteller, verschiedene Typen 321 10.4 Autosampler, Prinzipien 322 10.4.1 Verschiedene Hersteller, verschiedene Typen 324 10.5 Die UV-Detektoren, Prinzipien 325 10.5.1 Verschiedene Hersteller, verschiedene Typen 326 11 Der Analyt, die Fragestellung und die UHPLC – der Einsatz von UHPLC in der Praxis 329 S. Lamotte 11.1 Einleitung 329 11.2 Wann ist der Einsatz von UHPLC sinnvoll und wann eher nicht? 329 11.3 Freisetzungstests in der pharmazeutischen Industrie 331 11.4 Methodenentwicklung und -optimierung 331 11.5 Klassische flüssigchromatographische Analytik 332 11.6 Schnelle (meist zweite) Dimension der multidimensionalen Chromatographie 332 11.7 Trennung von (Bio)polymeren 333 11.8 Prozessanalysentechnik (PAT) 334 Literatur 334 12 Gerätehersteller berichten 335 12.1 Agilent Technologies, Waldbronn 335 J. Trafkowski Literatur 345 12.2 Shimadzu, Duisburg 346 B.-T. Erxleben 12.3 Thermo Fisher Scientific, Germering 352 F. Steiner 12.3.1 Anforderungen an das gesamte System und wie die Erfahrung gelehrt hat diese zu meistern 352 12.3.2 Die Eluentenförderungseinheit, weit mehr als eine Hochdruckpumpe 357 12.3.3 Der Probengeber für das robuste Ausführen ultrapräziser Analysen, auch im Hochdurchsatz 358 12.3.4 Neue Wege der Säulenthermostatisierung für die beste Trennleistung und Methodenübertragbarkeit 360 12.3.5 Auch eine exzellente ultraschnelle Trennung muss von einem Detektor aufgezeichnet werden 361 12.3.6 2D-LC zur Steigerung der Peakkapazität und andere Wege zu diesem Ziel sowie zur Steigerung der Produktivität 364 Über die Autoren 367 Index 371

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Book SynopsisIn Deutschland schließen inzwischen ebenso viele Frauen wie Männer ein naturwissenschaftliches Studium ab. Welche Karrieremöglichkeiten stehen ihnen offen? Wie begegnen sie der sehr realen Gefahr der Altersarmut durch Stipendien und befristete Anstellung? Und wie schaffen sie es, Familie und Beruf miteinander zu vereinbaren? Karin Bodewits, Andrea Hauk und Philipp Gramlich zeigen in diesem etwas anderen Karriereführer, wie Naturwissenschaftlerinnen die Widrigkeiten des Berufseinstiegs meistern und schon während des Studiums die Weichen richtig stellen können, um im Berufsleben zu bestehen. Die Autoren schöpfen dabei nicht nur aus ihren persönlichen Erfahrungen mit der Arbeitswelt, sondern lassen zahlreiche Wissenschaftlerinnen zu Wort kommen, die ihre mehr oder weniger geradlinigen Karrierewege schildern. Frauen aber auch Männer finden hier viele wertvolle Karrieretipps, von Alternativen zur klassischen Forscherkarriere über die richtige Bewerbung, Aufstiegsmöglichkeiten und beruflichen Wechsel bis zum Wiedereinstieg nach einer Familienpause. Sein lockerer und humorvoller Stil macht das Buch zu einem sympathischen Begleiter durch das Berufsleben, den man beziehungsweise frau nicht mehr missen möchte!Trade Review"Die Autoren zeigen in diesem etwas anderen Karriereführer, wie Naturwissenschaftlerinnen die Widrigkeiten des Berufseinstiegs meistern und schon während des Studiums die Weichen stellen können, um im Berufsleben zu bestehen. Der lockere und humorvolle Stil macht das Buch zu einem sympathischen Begleiter durch das Berufsleben, den man bzw. frau nicht mehr missen möchte." Chemie Ingenieur Technik. CIT-Journal (04/2018) "Das Buch regt Naturwissenschaftlerinnen an, die eigene Position zu überdenken. Es charakterisiert die manchmal unterschiedliche Herangehensweise von Wissenschaftlerinnen im Vergleich zu ihren Kollegen und wird nicht nur den weiblichen Lesern, sondern gerade auch den männlichen empfohlen." Materials and Corrosion (08.03.2017) "Neben den Themenbereichen Bewerbung, Vorstellungsgespräch, Interview, Assessment Center und Gehalts- und Vertragsverhandlungen ist das Kapitel 'Vereinbarkeit von Familie und Karriere' wirklich bemerkenswert." Technik in Bayern (01.02.2017) "Insgesamt ist das Buch für alle Absolventen eines naturwissenschaftlichen Studiums ein guter Wegbegleiter während des gesamten Berufslebens und eignet sich auch als Nachschlagewerk - übrigens auch für Männer." Pro Physik (23.09.2016) "Dieser umfassende, kurzweilige Ratgeber zeigt ihnen Karrierechancen im Hochschulbereich und in der Wirtschaft auf und hat nützliche Tipps für Bewerbungen, Job-Interviews und einen erfolgreichen Start ins Berufsleben parat." Deutsche Universitätszeitung, 15.08.2016 "Das Buch ist eine anregende Mischung aus Ratgeber und Erfahrungsbericht, von dem nicht nur Frauen profitieren können, die Naturwissenschaften studiert haben. (...) Neben grundlegenden Informationen gibt es immer wieder Erfahrungsberichte von Frauen, die die Realität spiegeln." ekz.Bibliotheksservice (16.08.2016) "Nicht nur Frauen, sondern auch Männer, finden in diesem locker wie humorvoll geschriebenen Buch wertvolle Tipps zur Karriere als Naturwissenschaftler, von Alternativen zur klassischen Forscherkarriere über die richtig(e) Bewerbung, Aufstiegschancen und den beruflichen Wechsel bis zum Wiedereinstieg nach einer Familienpause." Der Tagesspiegel (04.06.2016) "Insgesamt ist das Buch für alle Absolventen eines naturwissenschaftlichen Studiums ein guter Wegbegleiter während des ganzen Berufslebens und eignet sich auch als Nachschlagewerk - übrigens auch für Männer." Physik in unserer Zeit (4/2016) "Endlich einmal ein Buch, das nicht nur den Idealtyp präsentiert oder realitätsferne Versprechungen macht, sondern vermittelt, dass es darauf ankommt, den individuell passenden Weg zu finden. (...) Eine anregende Lektüre, nicht nur für Männer und auch nicht nur für Naturwissenschaftlerinnen (...)." DLR Magazin (März 2016) "Frauen, die sich für den Spagat zwischen Beruf und Familie motivieren und ermutigen lassen möchten, finden in diesem Buch viele Anregungen und Denkanstöße." Nachrichten aus der Chemie (01.03.2016) "Alles in allem ist das Buch sehr umfangreich, informativ und schön zu lesen zugleich. Ich werde sicherlich noch oft zu dem Buch greifen und es vielen Naturwissenschaftlerinnen in die Hand drücken." VBio.de (17.02.2016) "(...) das Werk gibt auch wertvolle Karrieretipps und zeigt Alternativwege zur klassischen Forscherkarriere auf. Auch die Themen Bewerbung, Jobwechsel, Aufstiegsmöglichkeiten oder Wiedereinstieg nach einer Familienpause behandelt das Autorentrio." Chemanager-online.com (03.02.2016) "Das Buch ist sehr detailliert und liefert einen guten Überblick über die Möglichkeiten einer Frau in den Naturwissenschaften. Mit vielen zusätzlichen Praxistipps wird das ganze Buch aufgelockert und gibt noch Informationen am Rande." fsi.bio.Imu.de (01.02.2016) "Fakten, Praxistipps und Hintergründe, mal als Bericht, mal in Interviewform, werden (im Karriereführer für Naturwissenschaftlerinnen) unterhaltsam und lehrreich zugleich präsentiert." Die Rheinpfalz (27.01.2016) "Das Lesen des Buches fällt durch den lockeren und humorvollen Schreibstil leicht. Die drei Autoren sind selbst Naturwissenschaftler und lassen eigene berufliche und private Erfahrungen im In- und Ausland einfließen." FAZ Personaljournal (01.01.2016) "Insgesamt ist das Buch ein sehr gelungener Karriereführer, der realistische Einblicke gibt und keine Frau mit Ihren Problemen alleine lässt. Die humorvolle Art in der das Buch geschrieben ist, lässt es sehr entspannt wirken." Testmania.de (01.12.2015) "Dieses absolut lesenswerte Buch öffnet die Tür für eine erfolgreiche Berufskarriere sowohl an Universitäten und Fachhochschulen als auch in Unternehmen. Viel Glück und Erfolg bei der Anwendung der Tipps." Media-spider.com (12.10.2015) / Amazon.de-Kundenrezension-Media-Spider (12.01.2016) "Die Autoren begleiten die Leserinnen mit ihren Anregungen und Schilderungen aus der Praxis anschließend sogar bis zu so wichtigen Gesprächen, wie Gehaltsverhandlungen oder wie frau sich etwa mit ihrem Chef / ihrer Chefin über Schwangerschaft, Kinder und Karrierewünsche austauschen kann. Das alles ist so anschaulich geschrieben, dass die 300 Seiten in einem Rutsch durchgelesen werden können." Deutsche-botanische-gesellschaft.de (17.11.2015) "Für höhere, breitgefächert interessierte Semester, die noch keinen Karriereführer haben, ist (das Buch) sehr empfehlenswert, insbesondere wenn auch die Familienplanung durchdacht werden soll/will." EinSchlag (Nr. 37) "Frauen aber auch Männer finden hier viele wertvolle Karrieretipps, von Alternativen zur klassischen Forscherkarriere über die richtige Bewerbung, Aufstiegsmöglichkeiten und beruflichen Wechsel bis zum Wiedereinstieg nach einer Familienpause. Sein lockerer und humorvoller Stil macht das Buch zu einem sympathischen Begleiter durch das Berufsleben, den man beziehungsweise frau nicht mehr missen möchte." Liesmalwieder.de (04.11.2015)Table of ContentsEinleitung XI Danke XV Teil I Wo soll’s hingehen? Berufswahl als Naturwissenschaftlerin 1 1 Ein Spektrum an Karrieremöglichkeiten: Uni oder Industrie? 5 1.1 Arbeiten in der Universität 5 Forschung 6 Mittelbau 8 Fachhochschule 9 1.2 Arbeiten in der Industrie 11 Forschung und Entwicklung 11 Produktion 13 Qualitätsmanagement 15 Medizinische Dokumentation 17 Marketing, Sales, Business Development, ProductManagement 18 1.3 Die Arbeitsbedingungen: Gehalt und Befristungen 21 Gehalt 21 Befristete vs. unbefristete Verträge 22 1.4 David oder Goliath: vom Start-up bis zum Großkonzern 22 1.5 Wieso ich geblieben oder gegangen bin 24 2 Sie haben es in der Hand: Entscheidungen beeinflussen den Karriereweg 27 2.1 Wann ist der optimale Zeitpunkt für die richtige Entscheidung? 28 Wie gelingt derWechsel von der Universität in die Industrie? 29 Wechsel zurück an die Universität 29 2.2 Richtungsänderungen: das C und D auf demWeg von A nach B 30 3 PhD und Postdoc: die Krönung der Qualifikation oder überflüssiger Ballast? 37 3.1 Promotion, wer braucht das schon? 37 Berufseinstieg mit oder ohne Titel 38 Promotion: wie geht das eigentlich? 40 Promotion ja? Dann aber richtig! 42 3.2 Postdoc – Karriereschritt oder Parkposition? 45 Frau Dr. Bequemlich 47 Frau Dr. Spezialist (Mädchenname: Alter) 48 Frau Dr. Armut 49 Teil II Bewerbung und Vorstellungsgespräch 51 4 Stellenanzeige und Co: wie kommen Sie zu Ihrer Traumposition? 53 4.1 Die Klassiker: die Stellenanzeige 54 Tipps für Ihre Stellensuche 56 4.2 Die Initiativbewerbung 58 4.3 Jeder kennt jeden – Netzwerke oder Vetternwirtschaft? 59 4.4 Headhunter, Recruiter, Zeitarbeit: vom modernen Talente-Handel 61 5 Dokumente verfassen: Beispiele und Erläuterungenmit Expertentipps 65 5.1 Anschreiben 67 Der erste Satz: Einstieg, Stolperfalle undWeichensteller 67 Der Hauptteil: die Kunst dasWesentliche herauszustellen 70 Der Schlussteil 75 5.2 Lebenslauf 77 Wo bewerben Sie sich? 78 Umgang mit persönlichen Angaben 78 Moderne Frau, moderner Lebenslauf: Schlüsselwörter, Highlights und Kurzprofile 80 Das sind Sie: Ihr Inhalt 82 Dinge, die uns (nicht) interessieren: was wichtig und was redundant ist 83 Schlafmützen, Hausmuttchen und fleißige Bienen: von Arbeitslosigkeit und Elternzeit 85 Format und Länge 85 ... and the winner is: not you! Troubleshooting for Dummies 86 5.3 Big brother is watching you: Ihre Präsenz imWorldWideWeb 87 5.4 Einreichen von elektronischen Unterlagen 88 6 Überzeugend im Interview 93 6.1 Machen Sie sich Ihre Vorzüge klar 94 6.2 Unsere Top Fragen, für die Sie fit sein sollten 96 6.3 Haben Sie noch Fragen? 102 6.4 Neunzig entscheidende Sekunden 104 6.5 Dresscode: mit Birkenstocksandalen oder doch im Anzug? 108 6.6 Der Kopf folgt dem Körper: bringen Sie sich in Stimmung 110 6.7 Entspannt ankommen zeigt Souveränität 110 6.8 Das Interview beginnt beim Empfang 111 6.9 Kommunikation ohneWorte 112 6.10 Wissenschaftler und Personaler: zweiWelten treffen aufeinander 119 6.11 Die erste, zweite und dritte Gesprächsrunde: so gleich und doch so anders 120 6.12 Nach dem Gespräch 123 6.13 Nicht alle können gewinnen: Umgang mit Absagen 126 6.14 Nicht ganz trivial: das Telefoninterview 127 Wie unterscheidet sich ein Telefoninterview vom klassischen Interview? 127 Die Terminvereinbarung 128 Vorbereitungen speziell für das Gespräch am Telefon 129 Am Tag des Telefoninterviews 130 Während des Telefongesprächs 130 Eine Variante: das Skype-Interview 131 7 Volle Konzentration: das Assessment-Center 133 8 Ein verführerisches Angebot? Gehalts- und Vertragsverhandlungen 137 8.1 Die Frau als Verhandlerin 138 8.2 Verhandeln: was heißt das eigentlich? 139 8.3 Los geht’s: von der Vorbereitung bis zur Unterschrift 140 8.4 Es geht nicht nur um eine Zahl: seien Sie kreativ 143 8.5 Die Macht mehrerer Angebote 147 8.6 Die gemeinsame Lösung 149 8.7 Wenn nötig, gehen Sie weg 150 8.8 Die Frau als gute Verhandlerin 151 Teil III Im Berufsleben 153 9 Tipps für den erfolgreichen Start 155 9.1 Der erste Tag 155 9.2 Nicht nur Leistung zählt, sondern auch Persönlichkeit 159 9.3 Von Allianzen und Netzwerken 168 9.4 Hochmut kommt vor dem Fall 171 10 Wo ist mein Platz? Von Konferenzen und Dinnerparties 175 10.1 Das König Artus Prinzip 176 10.2 Ihr erstes Mal am Tisch 179 11 Die Spiele sind eröffnet! Herausforderungen im Job 183 11.1 Die Bescheidenheitsfalle 185 11.2 Die Dornröschenfalle oder wie vermarkte ich mich selbst? 186 11.3 Die Beliebtheitsfalle 187 11.4 Die Perfektionsfalle 189 11.5 Die Konkurrenzfalle: Stutenbissigkeit gibt es nicht nur unter Pferden 190 11.6 Die Schreibtischfalle 193 11.7 Die Netzwerkfalle 193 11.8 Die Kommunikationsfalle 195 12 Führungseigenschaften: in den Schoß gefallen oder erlernt? 201 12.1 Was macht einen perfekten Chef aus? 203 12.2 Führen Frauen anders als Männer? 205 12.3 Was genau unterscheidet denn einenMitarbeiter von einem Chef? 206 12.4 Plötzlich Chef – was nun? 208 12.5 Herausforderungen einer Führungskraft:Motivation von Mitarbeitern 211 12.6 Wie vielWeiblichkeit darf als Führungskraft sein? Eine Umfrage unter Männern und Frauen 214 13 Wenn die Hormone verrückt spielen: Herausforderungen an besonderen Tagen 217 14 Kennen Sie Ihr Ziel? 223 14.1 Ziele können motivieren und auch lähmen 223 14.2 Augen zu und durch 224 14.3 Das Ende in Sichtweite behalten: erreichbare Zwischenziele 226 14.4 Die Strategie zum unglücklich sein: Ziele über andere definieren 226 14.5 Ziele zu definieren heißt gleichzeitig Pläne zu schmieden 227 15 Chancen nutzen und neue Türen öffnen 229 16 Alles hat ein Ende nur dieWurst hat zwei? 233 Teil IV Sackgasse Mutter? Chancen und Herausforderungen unserer Zeit 235 17 Die (politische) Lage 237 17.1 Hausfrauen der Zukunft? 238 17.2 Karrieremütter – die Frauen der Zukunft? 241 17.3 Teilzeitarbeit: das Beste von beidenWelten? 245 17.4 Naturwissenschaftlerinnen in Deutschland – eine spezielle Situation 246 18 Gibt es einen perfektenMoment, umKinder zu bekommen? 249 19 Über Unfruchtbarkeit im familienfreundlichen Langweiler-Job 261 20 Wie sage ich’s demChef? Schwangerschaft, Kinder und Karrierewunsch 265 20.1 Die frohe Botschaft verkünden 265 20.2 Gleichbehandlung 267 20.3 Ihr Comeback 269 21 Frauen, Mütter, Arbeitgeber: von schiefen Blicken und Vorurteilen 271 21.1 Karrieremutter versus Hausfrau: ein Kulturkampf 272 21.2 Der soziale Druck am Arbeitsplatz 277 22 Organisation von Arbeit und Familie 279 22.1 Platz eins und zwei: Ihr Partner und andere Helfer 281 Partnerwahl 281 Mein, dein, unser oder ihr Problem: die Hausarbeit 282 22.2 Der dritte Platz: Organisationstalent, Flexibilität und Durchsetzungsfähigkeit 284 22.3 Work-Life-Balance 285 23 (Erfolgs-)Geschichten 291 Stichwortverzeichnis 303

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Book SynopsisAn excellent, concise, and interdisciplinary overview of different classes of emerging pollutants arising, for example, from pharmaceuticals, pesticides, personal care products, and industrial chemicals and their impact on water, soil, and air. Following an introduction to chemical pollutants, with special attention focused on organic compounds and their properties, the book goes on to describe major emerging pollutants grouped according to their applications in different sectors of industrial or economic activity. For each type of compound, the chemical structure, main properties, and source are presented, along with their fate in the environment as pollutants, the latest analytical methods for detection, possible health or ecology consequences, as well as current regulatory laws. New developments, such as nanotechnology as a pollution source, are also included. The book closes with a chapter devoted to conclusions and future perspectives.Table of ContentsEpigraph xv Abbreviations xvii Glossary xxiii Preface xxvii Acknowledgment xxix 1 Introduction 1 1.1 Chemistry and Development 1 1.2 Pollution and Contamination 3 1.3 Chemical pollutants 4 1.4 Pollutants in the Environment 6 1.5 Concept of Emerging Pollutants 7 1.6 Historical Background of Emerging Pollutants 8 1.7 Classification of Emerging Pollutants 9 1.8 Regulations and Normatives 11 References 13 2 Occurrence and Removal of Environmental Pollutants 19 2.1 Introduction 19 2.2 Pollutants in the Atmosphere 19 2.3 Pollutants in Ground and SurfaceWaters: Quality Parameters 20 2.4 Pollutants in the Ground and Soil 23 2.5 Sources of Emerging Pollutants or CECs 23 2.5.1 CECs fromWWTPs 24 2.5.2 CECs inWastewater Biosolids 25 2.5.3 CECs from Agriculture and Livestock 25 2.5.4 CECs in Soils 26 2.5.5 CECs in Groundwater 27 2.5.6 CECs in Landfill 28 2.5.7 CECs in Seawater 29 2.6 Treatment of CECs 30 2.6.1 Treatment of CECs inWWTPs 30 2.6.2 Treatment of CECs in Landfill Leachates 32 2.6.3 Wastewater Reuse 33 2.7 Toxicity of CECs 34 References 37 3 Detection and Analysis of Chemical Pollutants 43 3.1 Introduction 43 3.2 Sample Preparation 43 3.2.1 Extraction with Organic Solvents 44 3.2.2 Microwave-Assisted Extraction (MAE) 44 3.2.3 Dispersive Liquid–Liquid Microextraction (DLLME) 45 3.2.4 Vortex-Assisted Liquid–Liquid Microextraction (VALLME) 45 3.2.5 Single-Drop Microextraction 45 3.2.6 Solid-Phase Extraction (SPE) 46 3.2.7 Solid-Phase Microextraction (SPME) 47 3.2.8 Dispersive Solid Phase Microextraction (DSPE/DSPME) 47 3.2.9 Matrix Solid-Phase Dispersion (MSPD) 48 3.2.10 Passive Sampling 48 3.2.11 Immunosorbent Extraction 49 3.2.12 Extraction of Volatile Compounds 49 3.2.13 Online Extraction 50 3.2.14 Extraction with Nanomaterials 50 3.2.15 Sampling from Biological Materials 50 3.3 AnalyticalMethods for Identifying EPs 50 3.3.1 SeparationMethods 52 3.3.2 CharacterizationMethods 52 References 53 4 Overview of Pharmaceutical Products as Emerging Pollutants 57 4.1 Introduction 57 4.2 Therapeutic Classes of PCs Detected in the Environment 59 4.3 Sources of PCs in the Environment 59 4.4 Detection and Analysis of PCs in the Environment 61 4.5 Occurrence of PCs in the Environment 63 4.5.1 Pharmaceuticals inWWTPs 64 4.5.2 PCs in HospitalWastewater 64 4.5.3 PCs in SurfaceWater and Groundwater 66 4.5.4 PCs in Seawater 68 4.5.5 PCs in DrinkingWater 68 4.5.6 PCs in Soil 69 4.6 Ecotoxicological Aspects of PCs on Environment 72 4.7 Removal of PCs 75 4.7.1 Conventional Systems for Removing PCs inWater-Treatment Systems 76 4.7.2 Adsorption on Activated Carbon 77 4.7.3 Technologies Based on Advanced Oxidation Processes (AOPs) 77 4.8 Conclusions 79 References 80 5 Therapeutic Classes of PCs in the Environment 103 5.1 Introduction 103 5.2 Antibiotics (ABs) 105 5.2.1 Chemical Classes of Antibiotics 105 5.2.2 The Problem of the Resistance of Antibiotics 114 5.2.3 Antibiotics in the Environment 114 5.2.4 Degradation/Removal of Antibiotics 116 5.2.5 An Example of ABs in the Environment: Sulfonamides 116 5.3 Estrogens and Hormonal Compounds 117 5.3.1 Estrogens in the Environment 117 5.4 Drugs with Endocrine Disruption Properties 120 5.5 Analgesic, Anti-inflammatory, Antiarthritic, and Antirheumatic Compounds 124 5.5.1 Non-Narcotic Analgesics Drugs 124 5.5.2 Narcotic Analgesics Drugs 125 5.5.3 Non-Steroidal Anti-Inflammatory Drugs (NSAIDs) 125 5.6 Psychotropic Drugs 128 5.6.1 Environmental Impact of Psychotropic Drugs 129 5.7 Antiepileptic Drugs 131 5.8 β-Blockers/Diuretics 1335.8.1 β-Blockers in the Environment 133 5.9 Lipid Regulators 1355.10 β2-Sympathomimetic Drugs 136 5.11 Antidiabetic Drugs 138 5.12 X-Ray Contrast Drugs: Diagnostic Agents 139 5.13 Cytostatic PCs: Antineoplastics 140 5.14 Veterinary Drugs: Anthelmintics 141 5.14.1 Classes of Anthelmintics 142 5.14.2 Anthelmintics in the Environment 145 References 146 6 Illegal Drugs, Occurrence, and Fate in Environment 167 6.1 Introduction 167 6.2 What is an Illicit Drug? 168 6.2.1 Differences Between Licit and Illicit Drugs as Environmental Contaminants 169 6.3 Classes of Illicit Drugs 171 6.3.1 Opiates 171 6.3.2 Other Central Nervous System Depressants 172 6.3.3 Central Nervous System Stimulants: Cocaine 173 6.3.4 Central-Nervous-System Stimulants: Amphetamine-Type Substances (ATSs) 173 6.3.5 Hallucinogens 176 6.3.6 Cannabis 177 6.4 AnalyticalMethods for Detecting of Illicit Drugs 177 6.5 Illicit Drugs in the Environmental Compartments 178 6.5.1 Illicit Drugs inWastewater 179 6.5.2 Illicit Drugs in SurfaceWater 181 6.5.3 Illicit Drugs in Seawater 182 6.5.4 Illicit Drugs in DrinkingWater 182 6.5.5 Illicit Drugs in Soil 183 6.5.6 Illicit Drugs in Ambient Air 184 6.5.7 Illicit Drugs on Currency Notes 184 6.6 Estimation of Drug Consumption in Communities (Sewage-Based Epidemiology) 185 References 187 7 Pesticides as Pollutants 197 7.1 Introduction 197 7.2 Classification of Pesticides 198 7.2.1 Classification of Pesticides by Activity 199 7.2.2 Classification of Pesticides by Toxicity 199 7.2.3 Classification of Pesticides by Chemical Structure 200 7.3 Organic Pesticides 200 7.3.1 Organochlorine Pesticides 200 7.3.2 Organophosphorus Pesticides 202 7.3.3 Carbamates 203 7.3.4 Thiocarbamates 204 7.3.5 Pyrethrins and Pyrethroids 205 7.3.6 Phenoxy Carboxylic Acids 205 7.3.7 Triazines 206 7.3.8 Uracils and Ureas 207 7.3.9 Azoles and Related Compounds 208 7.3.10 Morpholine Derivatives 209 7.3.11 Bipyridines 210 7.3.12 Amides 211 7.3.13 Neonicotinoids 211 7.3.14 Other Classes of Herbicides 213 7.4 Pesticides in the Environment 215 7.4.1 Degradation and Transformation of Pesticides in Environment 217 7.4.2 Pesticide TPs in the Environment 217 7.4.3 Analysis of Pesticides 218 7.4.4 Pesticides inWater 220 7.5 An Example of National Survey: Pesticides in Italy 221 7.6 An Example of Pesticides in the Environment: Neonicotinoid Insecticides 223 References 224 8 Lifestyle Products as Emerging Pollutants 233 8.1 Introduction 233 8.2 Stimulants 233 8.2.1 Caffeine 234 8.2.2 Nicotine 236 8.3 Food Additives 238 8.3.1 Toxicology of Food Additives 239 8.3.2 Global Regulation on Food Additives 240 8.4 Classes of Food Additives 241 8.4.1 Substances with Nutritive and Other Dietary Effects 241 8.4.2 Substances with Stabilizing Effects 242 8.4.3 Substances with Sensory Effects (Organoleptic Substances) 245 8.4.4 Substances as Processing Aids 247 8.4.5 Dietary Supplements 249 8.5 Food Additives as Emerging Organic Contaminants 250 8.6 Antioxidants in the Environment 250 8.7 Artificial Sweeteners in the Environment 251 8.7.1 Metabolism of Artificial Sweeteners 252 8.7.2 Occurrence of the Artificial Sweeteners in the Environment 253 8.7.3 Artificial Sweeteners as Pollution Markers 255 References 257 9 Industrial Chemicals as Emerging Pollutant 265 9.1 Introduction 265 9.2 Perfluorinated Alkyl Substances (PFASs) 266 9.2.1 PFASs in the Environment 268 9.2.2 Analysis of PFASs 269 9.2.3 Toxicology and Regulation of PFASs 270 9.3 Plasticizers 271 9.3.1 Bisphenol A (BPA) 271 9.3.2 Phthalates 274 9.3.3 N-Butylbenzenesulfonamide (NBBSA) 280 9.4 Flame Retardants 281 9.5 Brominated Flame Retardants (BFRs) 281 9.5.1 Polybrominated Diphenyl Ether (PBDE) 282 9.5.2 Tetrabromobisphenol A (TBBPA) 289 9.5.3 Polybrominated Biphenyls (PBBs) 291 9.5.4 Hexabromobenzene (HBB) 291 9.5.5 Hexabromocyclododecane (HBCD) 292 9.5.6 Decabromodiphenyl Ethane (DBDPE) 292 9.5.7 1,2-Bis(2,4,6-Tribromophenoxy)ethane (BTBPE) 292 9.6 Polychlorinated Alkanes (C10–C13) 292 9.6.1 Use and Consumption of PCAs 293 9.6.2 Properties of PCAs 294 9.6.3 PCAs in the Environment 295 9.6.4 Toxicology and Regulations of PCAs 296 9.7 Organophosphate Flame Retardants (OPFRs) 297 9.7.1 Use and Demand of OPFRs 297 9.7.2 Properties of OPFRs 298 9.7.3 OPFRs in the Environment 299 9.7.4 Toxicology and Regulations of OPFRs 300 9.8 Corrosion Inhibitors: Benzothiazoles and Benzotriazoles 302 9.8.1 Benzotriazoles 302 9.8.2 Benzothiazoles 303 9.9 Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs) 304 9.10 Volatile Organic Compounds (VOCs) 306 9.10.1 Hazardous Compounds Originating from Oil Products 308 9.10.2 Gasoline Additives: MTBE 309 9.11 Other Industrial Chemicals 310 9.11.1 Siloxanes 310 9.11.2 1,4-Dioxane 311 9.11.3 Nitroaromatic Compounds 311 9.11.4 Naphthenic Acids 312 9.11.5 Other Chlorinated Compounds 312 9.11.6 Perchlorate 313 References 314 10 Surfactants in the Environment 341 10.1 Introduction 341 10.2 Structure and Classification 342 10.3 Nonionic Surfactants 343 10.3.1 Fatty Alcohols 344 10.3.2 Alcohol Ethoxylates 344 10.3.3 Ethylene Oxide/Propylene Oxide-Block Polymers 345 10.3.4 Alkylphenol Ethoxylates 345 10.3.5 Ethoxylated Oils and Fats 346 10.3.6 Alkanolamides 346 10.3.7 Esters 347 10.3.8 Nonionic Surfactants Derived from Carbohydrates and Related Compounds 347 10.3.9 Ester/Ether Surfactants 349 10.3.10 Amine Oxides 351 10.4 Anionic Surfactants 351 10.4.1 Carboxylic Acids Derivatives 351 10.4.2 Sulfuric and Sulfonic Acid Derivatives 353 10.4.3 Phosphoric Acid Esters and Salts 356 10.4.4 Acylamino Acids and Salts 356 10.5 Cationic Surfactants 357 10.5.1 Alkyl Amines 357 10.5.2 Alkylimidazolines 358 10.5.3 Quaternary Ammonium Compounds 358 10.5.4 Ethoxylated Alkyl Amines 359 10.5.5 Esterified Quaternaries 360 10.6 Amphoteric Surfactants 360 10.6.1 Acyl Ethylenediamines and Derivatives 360 10.6.2 N-Alkyl Amino Acids or Imino Diacids 361 10.6.3 Alkyl Betaines 361 10.7 Alkoxylated Polysiloxanes 362 10.8 Fluorosurfactants 362 10.9 Toxicological Aspects (Environmental Impact) of Surfactants 363 10.9.1 Environmental Impact of Alkylphenol Ethoxylates (APEOs) 364 10.10 Environmental Occurrence of the Surfactants 365 10.10.1 Alkylphenol Ethoxylates (APEOs), andTheir Degradation Products in the Environment 366 10.10.2 LASs and Their Degradation Products 368 10.11 Biodegradation of Surfactants 368 10.11.1 Aerobic Biodegradation 371 10.11.2 Anerobic Biodegradation 371 References 373 11 Personal-Care Products 385 11.1 Introduction 385 11.2 Musks: Fragrances 385 11.3 Biocides 388 11.3.1 Triclosan 389 11.3.2 Chlorophene and Dichlorophene 391 11.3.3 Parabens 392 11.4 Sunscreen Agents: UV Filters 396 11.4.1 Analysis of UV-Filters 397 11.4.2 UV-Filters as Endocrine Disrupters 398 11.4.3 UV Filters in the Environment 399 11.5 Insect Repellents: N,N-diethyl-m-toluamide (DEET) 403 11.6 Other PCPs 405 References 407 12 Water Disinfectant By-Products 423 12.1 Introduction 423 12.2 Wastewater Treatments 424 12.2.1 Water Reuse 425 12.2.2 DrinkingWater Treatments 425 12.2.3 Water Disinfection 425 12.3 Disinfection Methods 426 12.3.1 Chlorination 426 12.3.2 Chlorine Dioxide 427 12.3.3 Chloramination 428 12.3.4 Sodium Dichloroisocyanurate 428 12.3.5 Ozonization 429 12.3.6 UV Irradiation 429 12.3.7 Other Methods of Disinfection 429 12.4 Water DPBs 430 12.4.1 DBPs from Chlorination 430 12.4.2 Other Halogenated DBPs 432 12.4.3 Nitrogenous DBPs 433 12.4.4 Carbonaceous DPBs from Ozonation 435 12.5 Methods of Analysis of DBPs 435 12.6 Disinfection By-Products (DBPs) in DrinkingWater 437 12.7 Disinfection By-Products in Swimming Pools 438 12.8 Changes in Oxidation/Disinfection Strategies 439 12.9 Toxicological Studies on DBPs 441 12.10 Regulations/Guidelines of DBPs in DrinkingWater 442 References 444 13 Other Contaminants of Emerging Concern 453 13.1 Introduction 453 13.2 Nanotechnology as a Pollution Source 453 13.2.1 Detection of NMs 454 13.2.2 NMs in the Environment 456 13.2.3 Toxicity of NMs 457 13.3 Microplastics (MPs) 458 13.4 Toxic Elements and Elemental Species 460 13.4.1 Arsenic (As) 462 13.4.2 Cadmium (Cd) 462 13.4.3 Lead (Pb) 463 13.4.4 Mercury (Hg) 464 13.4.5 Manganese (Mn) 465 13.4.6 Antimony (Sb) 466 13.4.7 Technology-Critical Elements 466 13.4.8 Radionuclides 467 13.5 Biotoxins 467 13.5.1 Mycotoxins 468 13.5.2 Algal Toxins 469 13.5.3 Other Marine Toxins 472 13.5.4 Bacterial Toxins 473 13.5.5 Naturally Occurring Toxins in Vegetable Foodstuffs 473 13.6 Microorganisms 473 13.7 Contaminants on the Horizon: Ionic Liquids and Prions 474 References 475 A InChI Key for theMost Relevant Compounds in this Book 487 Index 493

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Book SynopsisDie Visionen von heute können die Realität von morgen sein - die Naturwissenschaften werden auch in Zukunft die Grenzen der menschlichen Erkenntnis immer weiter hinausschieben!Trade Review"Die besondere Begabung Ganteförs ist, komplexe und komplizierte wissenschaftliche Zusammenhänge so darzustellen, dass sie auch für einen Laien verständlich werden." Lebensmittelchemie (31.07.2017) "Wer wissen will, ob es irgendwann einmal "Supermenschen" geben wird oder wir in der Zukunft Gedanken lesen werden können, der kann sich hier sehr aufregende Antworten holen." Deutsche Behinderten-Zeitschrift (27.06.2017) "Auf den interessierten Laien zugeschnitten, werden die komplexen Themen des Buches in elf Kapiteln gut verständlich und so kurz und anschaulich wie möglich erklärt. Da jedoch schon zu Beginn des Buches beim Lesen einige Ungereimtheiten auftreten, betrachtet man als Leser die nachfolgenden Erläuterungen dann doch mit etwas gemischten Gefühlen. Dennoch ist es ein interessantes Buch, das spannende Themen aufgreift und damit etwas Licht auf den Stand der heutigen Forschung und die Zukunftshoffnungen der Wissenschaftler wirft." leser-welt.de (08.05.2017) "Die Lektüre empfiehlt sich als optimistisches Gegengewicht in einer Zeit, in der die pessimistischen Stimmen häufig überhand nehmen. Der Band ist vor allem für diejenigen lesenswert, die sich einen Überblick darüber verschaffen wollen, was derzeit Kenntnisstand der Naturwissenschaften ist und welche Vorstöße diese in Regionen unternehmen, in denen sie auf plausible Vermutungen angewiesen sind." Nachrichten aus der Chemie (05.04.2017) "Der Rezensent hat dieses bemerkenswerte Buch mit großem Interesse, ja Begeisterung, gelesen. Er kann es allen Kolleginnen und Kollegen als Lektüre empfehlen, die Argumente suchen, um an die Zukunft der Naturwissenschaften glauben zu können." Prof. Dr. Steinhart, Universität Hamburg (07.03.2017) "Der Autor will mit seinem Buch etwas gegen die Technologieskepsis und die grassierende Zukunftsangst tun: Ob ihm dies gelingt, bleibt offen. Aber zum Nachdenken bringt er den Leser, und das ist eigentlich noch wichtiger." Naturwissenschaftliche Rundschau (01.03.2017) "Wer sich als Leser wieder auf den aktuellen Stand von Wissenschaft und Technik bringen möchte, dem sei dieses Buch ans Herz gelegt. So schnell und kompakt wird der aktuelle Kenntnisstand in kaum einem Buch vermittelt." astronomie.de (22.01.2017) "Gerd Ganteför bietet einen gut verständlichen Überblick über den Stand der Forschung und die möglichen zukünftigen Erkenntnisse. Das Buch ist jedem zu empfehlen, der einen gut zu lesenden und spannenden Überblick sucht. Mit klarem Strich zeichnet es eine Zukunftsvision, die Hoffnung und zumindest Interesse an der Technik weckt, manchmal jedoch allzu sehr an die aus Star Trek bekannte, durch Technologie erlöste Menschheitsvorstellung erinnert." theologie-naturwissenschaften.de (21.02.2017) "Wie auch immer, dem Leser offenbart sich ein sehr spannendes Thema mit faszinierenden und manchmal auch verblüffenden Erkenntnissen. (...) Auf jeden Fall muss man dieses Buch gelesen, besser verinnerlicht haben." Raumfahrt Concret (20.01.2017) "Wer wissen will, ob es irgendwann einmal 'Supermenschen' geben wird oder wir in der Zukunft Gedanken lesen werden können, der kann sich in Gerd Ganteförs unterhaltsamen und höchst informativen Sachbuch sehr aufregende Antworten abholen." kultbote.de (19.01.2017) "Ein Buch, das Fragen beantwortet, Hoffnung macht und doch an seine Grenzen stößt, an die Grenzen der Naturgesetze. Spannend zu lesen, mit wissenschaftlichem Aufbau, dennoch sehr informativ." amazon.de (07.01.2017) "Ein leicht lesbares, hochaktuelles Buch, nachdrücklich allen Büchereien zu empfehlen." Buchprofile (02.01.2017) "Implantierte Kameras, die Augen ersetzen; Pillen gegen Krebs; Exo-Skelette - eine Art Rüstung, die Körperkraft mit Maschinenkraft verstärkt oder Nanopartikel im Blut, die soviel Sauerstoff speichern, dass Menschen über eine halbe Stunde lang unter Wasser bleiben könnten? Viele der vorgestellten Projekte sind heute tatsächlich noch Science Fiction. Einen eindeutigen Zeitraum zu nennen, wann diese Entwicklungen Realität werden, wäre unseriös. Aber allein die fundierte Dokumentation, dass all dies tatsächlich Science und nicht nur Fiction ist, macht Eindruck." ORF Hörfunk (30.12.2016) "Ein spannendes Buch für Leser, die ein gewisses Grundverständnis und ein Interesse für naturwissenschaftliche Fragestellungen mitbringen. (...) Dabei kommt ein unterhaltsamer Erzählstil nicht zu kurz, der die Leser nicht ermüden lässt." Lebensmitteltechniker Mitteilungen (30.12.2017) "Spannende naturwissenschaftliche Visionen hat der Physikprofessor Ganteför in diesem Buch versammelt. (...) Informativ und unterhaltsam erörtert er Fragen wie 'Kann Wissen direkt in das Gehirn übertragen werden?' oder: 'Beamen: Das Transportmittel der Zukunft?' und punktet mit fundiertem Wissen und originellen Denkanstößen." DUZ (20.12.2016) "Gerd Ganteför räumt mit der weitverbreiteten Meinung auf, in der Wissenschaft seien keine großen Erkenntnisse wie etwa die Quantentheorie mehr zu erwarten. (...) Wer also wissen will, ob es irgendwann einmal "Super-Menschen" geben wird, oder wir in der Zukunft Gedanken lesen können werden, der kann sich hier sehr aufregende Antworten abholen." CHEManager (11/2016) "In "Heute Science Fiction, morgen Realität" skizziert der Konstanzer Physikprofessor Gerd Ganteför die Grenzen der heutigen naturwissenschaftlichen Erkenntnis und wirft einen Blick über sie hinaus. Auf diese Weise zeichnet er ein spannendes Bild möglicher naturwissenschaftlich-technischer Entwicklungen." spektrum.de (11/2016) "Während Lisa Randall mit ähnlichen Grundlagen mehr auf die retrospektive Erklärung des belebten Universums zielt, richtet der neue Band aus der Reihe "Erlebnis Wissenschaft" den Blick nach vorn und versammelt die spannendsten naturwissenschaftlichen Themen der Zukunft." ekz.Bibliotheksservice (11/2016) "Mit "Heute Science Fiction, morgen Realität?" bietet Gerd Ganteför auch und gerade absoluten Wissenschafts-Laien einen spannenden und leicht verständlichen Einblick in die Möglichkeiten der Wissenschaft von morgen, welche ebenso vielfältig bunt sind wie das Cover des Buches. Doch dank eben dieser Themenvielfalt bin auch ich als "Wissenschafts-Profi" bei der Lektüre hier und da ins Staunen gekommen." keinsteins-kiste.de (11/2016) "Fundiert, ruhig, sachlich, mit vielfachen Abbildungen illustriert, führt Ganteför im Buch den Status quo der wissenschaftlichen Forschung und dessen, was auf dieser Basis demnächst möglich sein könnte (...), sehr verständlich aus." Q'Phaze (11/2016) "Eine interessante und überaus lehrreiche Lektüre (...), über das, was die Welt ausmacht, wo das herkommt und wo es auch ganz konkret hingehen könnte." rezensionsseite.de (10/2016) "Das Buch besticht durch seine klare und leicht verständliche Sprache, mit der der Autor trotzdem eine Menge detailliertes Wissen vermittelt. Faszinierend und interessant." buchrezicenter.de (10/2016) "Ein verständliches Einstiegswerk in die Welt der Technologie." Technological Reviews (10/2016) "Wäre Beamen angenehmer als ein Langstreckenflug? Nein, das Naturgesetz der Erhaltung der Energie kann man nicht umgehen, und Masse nicht an einem Ort verschwinden und woanders auftauchen. Diese und mehr Fragen beantwortet Ganteför hier auf gut lesbare und doch wissenschaftliche Weise." Die Presse (08.10.2016) "Das Buch stellt so viele Fragen (...), die zum Nachdenken und auch zum Träumen auf jeden Fall anregen, so schaut unbedingt selbst einfach mal rein, es lohnt sich sehr." mediennerd.de (28.09.2016)Table of ContentsÜber den Autor v Vorwort ix 1 Einleitung 1 Ein grundlegendes Rätsel: Die Naturkonstanten 2 Das Zeitalter des Pessimismus 4 Ist eine Zukunft ohne Entwicklung möglich? 5 Der Optimismus der Nachbarn 6 Der erste Schritt: Die Grenzen des Wissens erkennen 6 2 Das Wunder des Universums 9 Wie weit ist es bis zum Ende der Welt? 9 Gibt es eine zweite Erde? 13 Gibt es außerirdisches Leben? 21 Gibt es außerirdisches intelligentes Leben? 28 3 Reisen zu den Sternen 31 Sind Reisen mit Überlichtgeschwindigkeit möglich? 31 Wird man durch die Zeit reisen können? 34 Beamen: Transportmittel der Zukunft? 36 Werden wir jemals zu den Sternen reisen? 38 4 Energiequellen der Zukunft 45 Lassen sich Schwarze Löcher zähmen? 45 Wird es neue, unerschöpfliche Energiequellen geben? 50 5 Visionen der Biologie 59 Können Dinosaurier wieder zum Leben erweckt werden? 59 Wie ist das Leben auf der Erde entstanden? 69 Kann der Mensch künstliches Leben erschaffen? 78 6 Visionen der Medizin 87 Werden alle Krankheiten besiegt werden? 87 Bleibt das ewige Leben ein ewiger Traum? 102 Wird es Supermenschen geben? 112 7 Geist und Bewusstsein 121 Kann Wissen direkt in das Gehirn übertragen werden? 121 Wird man Gedanken lesen können? 132 Wird es intelligente Computer geben? 137 Kann ein Ichbewusstsein in einen Computer kopiert werden? 145 8 Die Grenzen des Wissens: Die Elementarteilchen 151 Was sind Quarks? 151 Gibt es eine Weltformel? 159 Was sind Raum und Zeit? 164 Was ist eigentlich ein Teilchen? 169 Das Higgs-Feld: Eine neue Äthertheorie? 175 9 Die Grenzen des Wissens: Die Naturgesetze 179 Warum sind die Naturgesetze so wie sie sind? 179 Warum gibt es vier Naturkräfte? 183 Was bestimmt die Werte der Naturkonstanten? 186 Warum ist im Universum Leben möglich? 189 10 Die Grenzen des Wissens: Das Universum 191 Ist das Universum wirklich in einem Urknall entstanden? 191 Wo ist die Antimaterie geblieben? 195 Was ist die dunkle Materie? 197 Was ist die Quelle der Dunklen Energie? 200 Expandierte das Universum mit Überlichtgeschwindigkeit? 204 Was war vor dem Urknall? 206 11 Eine Vision der Zukunft 209 Aufbruch ins Universum 210 Neue Energiequellen 211 Visionen der Biologie 212 Visionen der Medizin 213 Bewusstsein und künstliche Intelligenz 214 Vorstoß ins Unbekannte 215 Sachverzeichnis 219

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Book SynopsisHelmut Werner, selbst ein anerkannter Anorganiker, beleuchtet in seinem Buch die Entwicklung der anorganischen Chemie in Deutschland von den ersten wirklich wissenschaftlichen Schritten im frühen 19. Jahrhundert bis hin zu den modernen Forschungsthemen des beginnenden 21. Jahrhunderts. Dabei stehen stets die Wissenschaftler im Vordergrund, die mit ihren Leistungen und Schwerpunktsetzungen die wissenschaftliche Landschaft über ihren Tod hinaus geprägt haben. Dem Autor gelingt es so, die Geschichte einer Wissenschaft lebendig werden zu lassen.Trade Review"Dieses umfangreiche Sachbuch gibt einen guten Überblick über weltweit anerkannte Anorganiker Deutschlands und bietet nicht nur Chemiestudenten ein interessantes Nachschlagewerk zu Persönlichkeiten, die auf dem Gebiet der anorganischen Chemie aktiv waren und deren Forschungsthemen." Materials and Corrosion (03/2018) "Der Autor hat mit seinen Recherchen ein gewaltiges Pensum absolviert und die Ergebnisse ansprechend formuliert." Physik in unserer Zeit (01.12.2017) "(...) zeichnet die Entwicklung der anorganischen Chemie in Deutschland von den ersten wirklich wissenschaftlichen Schritten im frühesten 19. Jh. bis hin zu den modernen Forschungsthemen des beginnenden 21. Jh. nach. Im Vordergrund der historischen Betrachtung stehen dabei über die gesamte Zeitspanne hinweg die einzelnen Wissenschaftler, die mit ihren jeweiligen Leistungen und Schwerpunktsetzungen die wissenschaftliche Landschaft geprägt haben. Mit dieser Fokussierung auf die handelnden Personen erzählt Werner die Geschichte dieser Wissenschaft lebendig. Das Buch ist eine historische, spannende Darstellung der Anorganik. METALL (24.03.2017) "Das Werk ist eine historische Darstellung der Anorganik, die zugleich grundlegendes Wissen über diese Wissenschaft spannend aufbereitet." PROCESS (01.02.2017)Table of ContentsVorwort XI Teil I Historischer Abriss der Entwicklung der anorganischen Chemie in Deutschland 1 1 Prolog 2 2 Vorfahren 5 3 Das 19. Jahrhundert: Die anorganische Chemie bekommt Konturen 11 4 Das erste Drittel des 20. Jahrhundert: Ein schrittweiser Aufschwung 29 4.1 Die Chemie der Borane und Silane:Meisterleistungen der Experimentierkunst 32 4.2 Otto Ruff und der Höhenflug der Fluorchemie 37 4.3 Die Koordinationschemie fasst Fuß 39 4.4 Metallorganik trifft Koordinationschemie: Die Chemie der Metallcarbonyle 43 4.5 Pionierarbeiten in der Festkörperchemie 45 5 1933–1945: Eine bedrückende Zeit 52 5.1 Die allgemeine Situation 52 5.2 Alte und neue Forschungsprojekte 58 6 1945–1960: Die Aufbaujahre 66 6.1 Ein schwieriger Beginn 66 6.2 Die vorherrschenden Forschungsthemen 69 6.3 Ein Schritt in Neuland 71 7 1960–1975: Die Renaissance der anorganischen Chemie 76 7.1 Der erste Paukenschlag: Die Synthese stabiler Verbindungen der „edlen“ Gase 77 7.2 Der zweite Paukenschlag: Die Entdeckung der Carben- und Carbinkomplexe 78 7.3 Renaissance der Nichtmetallchemie 80 7.4 Frische Impulse in der Festkörperchemie 81 7.5 Fortschritte in der metallorganischen Chemie 82 8 1975–1990: Eine neue Generation rückt nach 85 8.1 Der Sturz des Doppelbindungsverbots 86 8.2 Weitere Glanzpunkte in der Nichtmetallchemie 89 8.3 Ein altes und doch neues Gebiet: Molekulare Metallcluster 93 8.4 Experiment und Theorie in der Festkörperchemie 94 8.5 Neue Facetten in der Organometall- und Koordinationschemie 98 9 Die anorganische Chemie an den Universitäten in der DDR 105 9.1 Unruhige Jahre 105 9.2 Forschungsaktivitäten im real existierendem Sozialismus 111 10 Anorganische Chemie vor und nach der Jahrtausendwende 118 10.1 Festkörperchemie und Nanomaterialien 118 10.2 Metalloide, „Wagenräder“ und Riesencluster 124 10.3 Chemie der Nichtmetalle: Unverändert aktuell 126 10.4 Elementorganische undMetallorganische Chemie 131 10.5 Ein neuer Zweig: Bioanorganische Chemie 137 Teil II Die Entwicklung der anorganischen Chemie an den deutschen Universitäten und Technischen Hochschulen 147 11 Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen 148 12 Humboldt-Universität zu Berlin 162 13 Technische Universität Berlin 177 14 Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn 192 15 Technische Universität Braunschweig 199 16 Technische Universität Clausthal 209 17 Technische Universität Darmstadt 217 18 Technische Universität Dresden 226 19 Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg 238 20 JohannWolfgang Goethe-Universität Frankfurt am Main 250 21 Technische Universität Bergakademie Freiberg 256 22 Albert-Ludwigs-Universität Freiburg 266 23 Justus-Liebig-Universität Gießen 274 24 Georg-August-Universität Göttingen 280 25 Ernst-Moritz-Arndt-Universität Greifswald 292 26 Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg 298 27 Universität Hamburg 307 28 Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover 319 29 Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg 329 30 Friedrich-Schiller-Universität Jena 343 31 Karlsruher Institut für Technologie (KIT) 355 32 Christian-Albrechts-Universität Kiel 367 33 Universität Köln 374 34 Universität Leipzig 384 35 Johannes Gutenberg-Universität Mainz 396 36 Philipps-Universität Marburg 404 37 Ludwig-Maximilians-Universität München 417 38 Technische Universität München 435 39 Westfälische Wilhelms-Universität Münster 450 40 Universität Rostock 466 41 Universität Stuttgart 472 42 Eberhard Karls Universität Tübingen 484 43 Julius-Maximilians-Universität Würzburg 497 44 Die ehemals deutschen Universitäten Königsberg und Breslau und die Technischen Hochschulen Breslau und Danzig 509 Teil III Die „jungen“ Universitäten 515 45 Universität Augsburg 516 46 Universität Bayreuth 520 47 Freie Universität Berlin 527 48 Universität Bielefeld 535 49 Ruhr-Universität Bochum 542 50 Universität Bremen 550 51 Technische Universität Chemnitz 555 52 Technische Universität Dortmund 558 53 Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf 567 54 Universität Duisburg-Essen 572 55 Universität Hohenheim 578 56 Technische Universität Kaiserslautern 582 57 Universität Kassel 586 58 Universität Konstanz 589 59 Otto-von Guericke-Universität Magdeburg 594 60 Carl von Ossietzky Universität Oldenburg 596 61 Universität Osnabrück 600 62 Universität Paderborn 602 63 Universität Potsdam 606 64 Universität Regensburg 609 65 Universität des Saarlandes 614 66 Universität Siegen 621 67 Universität Ulm 625 68 Bergische Universität Wuppertal 628 69 Max-Planck-Institute 633 Epilog 641 Quellenverzeichnis 644 Stichwortverzeichnis 651 Namensverzeichnis 664

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Book SynopsisDie zweite Auflage eines Standardwerks: Alle wichtigen Aspekte und Techniken der Elektrophorese werden abgedeckt, von SDS-PAGE und Isotachophorese bis zu isoelektrischer Fokussierung, blauer Nativ-Elektrophorese und zweidimensionalen Methoden. Speziell auf die Bedürfnisse von Laboranten und technischen Angestellten zugeschnitten, stehen praktische Gesichtspunkte und Methoden im Mittelpunkt des Buchs. Nach einem Überblick über alle gängigen Elektrophoresetechniken mit einer Einführung in Detektion, Musterauswertung und Proteomik folgen Kapitel zu Instrumentierung und benötigten Arbeitsmaterialien. Detaillierte Methodenanleitungen erleichtern auch dem Anfänger den praktischen Einstieg in die Welt der Elektrophorese. Die Begleitwebsite mit zahlreichen Animationen ermöglicht einen zusätzlichen visuellen Zugang zu den einzelnen Techniken.Trade Review"Trotz des Preises ist es ein empfehlenswertes Buch für all diejenigen, die viel mit diesen Techniken zu tun haben, und wissen, wie frustrierend es ist, Tage an Arbeit in eine Detektion gesteckt zu haben, ohne ein vernünftiges Ergebnis zu erzielen, aber auch, ohne zu wissen, warum." Fachschaft Medizin Universität Münster (01.02.2017) "Für Elektrophorese-affine Forscher lohnt sich die Anschaffung von Reiner Westermeiers 'Elektrophorese-Praxisbuch' definitiv." Laborjournal (23.02.2017)Table of ContentsGeleitwort XV Vorwort XVII Vorwort zur ersten Auflage XIX Abkürzungen XXI Teil I Grundlagen 1 1 Elektrophorese 7 1.1 Allgemeines 7 1.1.1 Elektrophoresen in freier Lösung 7 1.1.2 Elektrophoresen in stabilisierenden Medien 11 1.1.3 Gelelektrophorese 12 1.1.4 Stromversorger 20 1.1.5 Trennkammern 20 1.2 Elektrophoresen in nicht restriktiven Gelen 25 1.2.1 Agarosegelelektrophorese 25 1.2.2 Polyacrylamidgelelektrophorese von niedermolekularen Substanzen 27 1.3 Elektrophorese in restriktiven Gelen 28 1.3.1 Der Ferguson-Plot 28 1.3.2 Agarosegelelektrophorese 29 1.3.3 Polyacrylamidgelelektrophorese von Nukleinsäuren 31 1.3.4 Polyacrylamidgelelektrophorese von Proteinen 34 Literatur 48 2 Isotachophorese 53 2.1 Wanderung mit gleicher Geschwindigkeit 55 2.2 Trennung der Substanzen in der Form einer Kette ion train 55 2.3 Zonenschärfungseffekt 55 2.4 Konzentrationsregulierungseffekt 56 Literatur 57 3 Isoelektrische Fokussierung 59 3.1 Prinzip 59 3.2 Gele für die IEF 61 3.2.1 Polyacrylamidgele 61 3.2.2 Agarosegele 63 3.3 Temperatur 64 3.4 Kontrolle des pH-Gradienten 64 3.5 Arten von pH-Gradienten 65 3.5.1 Freie Trägerampholyten 65 3.5.2 Immobilisierte pH-Gradienten 69 3.6 Präparative Isoelektrische Fokussierung 72 3.7 Titrationskurvenanalyse 73 Literatur 75 4 Hochauflösende Zweidimensional-Elektrophorese 79 4.1 IEF in IPG-Streifen 79 4.1.1 Streifengeometrie 80 4.1.2 pH-Gradienten 80 4.1.3 Einfluss von Salzen 80 4.1.4 Basische pH-Gradienten 81 4.1.5 Rehydratisieren von IPG-Streifen 82 4.1.6 Probenaufgabe 85 4.1.7 IEF-Bedingungen 87 4.1.8 Instrumentierung 88 4.2 SDS-PAGE 90 4.2.1 Äquilibrieren der IPG-Streifen 90 4.2.2 TechnischeKonzepte für die zweite Dimension (SDS-PAGE) 91 4.2.3 Geltypen 93 4.2.4 Gelherstellung 94 4.2.5 Durchführung der SDS-Elektrophorese 97 4.3 Proteomik 99 Literatur 99 5 Proteinprobenvorbereitung 103 5.1 Proteinquantifizierungsmethoden 103 5.2 Vorbereitung von nativen Proben 104 5.3 Proben für die SDS-Elektrophorese 105 5.3.1 SDS-Behandlung 105 5.3.2 Aufreinigung und Proteinanreicherung 109 5.4 Proben für die hochauflösende 2-D-PAGE 110 5.4.1 Waschen von Zellen 111 5.4.2 Zellaufschluss 111 Inhaltsverzeichnis VII 5.4.3 Probennahme und -aufbewahrung 112 5.4.4 Inaktivierung von Proteasen 114 5.4.5 Inaktivierung von Phosphatasen 114 5.4.6 Alkalische Bedingungen 114 5.4.7 Entfernung von störenden Substanzen 115 5.4.8 Vorfraktionierung 116 5.4.9 Spezialfall: Pflanzenproteine 117 Literatur 118 6 Proteindetektion 121 6.1 Fixierung 121 6.1.1 IEF-Gele 121 6.1.2 Agarosegele 122 6.1.3 SDS-Polyacrylamidgele 122 6.2 Färbungen nach der Elektrophorese 122 6.2.1 Organische Farbstoffe 122 6.2.2 Silberfärbung 123 6.2.3 Negativfärbung 125 6.2.4 Fluoreszenzfärbung 126 6.2.5 Spezifische Detektion 127 6.2.6 Visualisierung ohne Färbung 128 6.3 Proteinmarkierung 129 6.3.1 Proteinmarkierung mit Fluorophoren 129 6.3.2 Radioaktive Markierung von lebenden Zellen 130 6.4 Differenzgelelektrophorese (DIGE) 130 6.4.1 Minimal-Lysinmarkierung 131 6.4.2 Sättigung-Cysteinmarkierung 133 6.4.3 Der interne Standard 134 6.4.4 Planung eines Experiments 134 6.4.5 Die wichtigsten Vorteile von 2-D-DIGE 134 6.4.6 Vergleichende Fluoreszenzgelelektrophorese 135 6.5 Bildaufzeichnung, Bildanalyse, Spotpicken 136 6.5.1 Gehaltsbestimmungen 136 6.5.2 Bildaufzeichnungssysteme 138 6.5.3 Bildanalyse 141 6.5.4 Identifizierung und Charakterisierung von Proteinen 144 Literatur 146 7 Blotting 151 7.1 Transfermethoden 151 7.1.1 Diffusions-Blotting 151 7.1.2 Kapillar-Blotting 152 7.1.3 Press-Blotting 153 7.1.4 Vakuum-Blotting 153 7.1.5 Elektrophoretisches Blotting 154 7.2 Blotmembranen 157 7.3 Puffer für elektrophoretische Transfers 158 7.3.1 Proteine 158 7.3.2 Nukleinsäuren 160 7.4 Allgemeine Anfärbung 160 7.5 Blockieren 161 7.6 Spezialdetektion 161 7.6.1 Hybridisierung 161 7.6.2 Enzym-Blotting 162 7.6.3 Immun-Blotting 162 7.6.4 Lektin-Blotting 165 7.6.5 Stripping,Mehrfachanalyse 166 7.6.6 Doppel-Blotting 166 7.7 Proteinsequenzierung 166 7.8 Transferprobleme 166 7.9 Elektroelution von Proteinen aus Gelen 167 Literatur 169 Teil II Praktische Methodenanleitungen – Ausrüstung und Methoden 173 Methode 1 PAGE von Farbstoffen 183 M1.1 Probenvorbereitung 183 M1.2 Stammlösungen 183 M1.3 Vorbereitung der Gießkassette 184 M1.3.1 Dichtung 184 M1.3.2 Slotformer 184 M1.3.3 Zusammenbau der Gießkassette 185 M1.4 Gießen der ultradünnen Gele 187 M1.5 Elektrophoretische Trennung 187 M1.5.1 Entnahme des Gels aus der Kassette 187 Methode 2 Agarose- und Immunelektrophoresen 191 M2.1 Probenvorbereitung 191 M2.2 Stammlösungen 192 M2.3 Herstellung der Gele 192 M2.3.1 Agarosegelelektrophorese 192 M2.3.2 Immunelektrophoresegele 194 M2.4 Elektrophoresen 198 M2.4.1 Grabar-Williams-Technik 199 M2.4.2 Laurell-Technik 199 M2.5 Proteinnachweis 200 M2.5.1 Coomassie-Färbung (Agaroseelektrophorese) 200 M2.5.2 Immunfixation der Agaroseelektrophorese 200 M2.5.3 Coomassie-Färbung (Immunelektrophoresen) 201 M2.5.4 Silberfärbung 202 Literatur 202 Methode 3 Titrationskurvenanalyse 203 M3.1 Probenvorbereitung 203 M3.2 Stammlösungen 203 M3.3 Herstellung der leeren Gele 204 M3.3.1 Vorbereitung der Gießform 204 M3.3.2 Zusammenbau der Gelkassette 205 M3.3.3 Befüllen der Gelgießkassette 207 M3.3.4 Entnahme des Gels aus der Gießkassette 207 M3.4 Titrationskurvenelektrophorese 209 M3.4.1 Erzeugung des pH-Gradienten (Lauf ohne Probe) 209 M3.4.2 Nativelektrophorese im pH-Spektrum 210 M3.5 Coomassie- und Silberfärbung 210 M3.5.1 Kolloidale Coomassie-Färbung 210 M3.5.2 Acid-Violet-17-Färbung 211 M3.5.3 Fünf-Minuten-Silberfärbung getrockneter Gele 211 M3.6 Interpretation der Kurven 212 Literatur 214 Methode 4 Native PAGE in amphoteren Puffern 215 M4.1 Probenvorbereitung 216 M4.2 Stammlösungen 217 M4.3 Herstellung der leeren Gele 218 M4.3.1 Slotformer 218 M4.3.2 Zusammenbau der Gießkassette 219 M4.3.3 Polymerisationslösungen 220 M4.3.4 Befüllen der gekühlten Gelgießkassette 221 M4.3.5 Entnahme des Gels aus der Gießkassette 221 M4.3.6 Waschen und Trocknen der Gele 222 M4.3.7 Quellen des Gels im amphoteren Puffer 222 M4.4 Elektrophorese 224 M4.5 Coomassie- und Silberfärbung 226 M4.5.1 Kolloidale Coomassie-Färbung 226 M4.5.2 Acid-Violet-17-Färbung 227 M4.5.3 Fünf-Minuten Silberfärbung getrockneter Gele 227 Literatur 228 Methode 5 Agarosegel-IEF 231 M5.1 Probenvorbereitung 231 M5.2 Herstellung des Agarosegels 232 M5.2.1 Hydrophobisierung des Abstandhalters 232 M5.2.2 Zusammenbau der Gelkassette 232 M5.2.3 Herstellung der Agaroselösung (0,8% Agarose) 233 M5.3 Isoelektrische Fokussierung 235 M5.3.1 Herstellung der Elektrodenlösungen 235 M5.4 Proteinnachweis 237 M5.4.1 Coomassie-Blau-Färbung 237 M5.4.2 Immunfixation 237 M5.4.3 Silberfärbung 238 Literatur 239 Methode 6 PAGIEF in rehydratisierten Gelen 241 M6.1 Probenvorbereitung 241 M6.2 Stammlösungen 241 M6.3 Herstellung der leeren Gele 242 M6.3.1 Hydrophobisierung des Abstandhalters 242 M6.3.2 Zusammenbau der Gelkassette 242 M6.3.3 Befüllen der Gelgießkassette 243 M6.3.4 Entnahme des Gels aus der Gießkassette 244 M6.3.5 Waschen des Gels 244 M6.3.6 Trocknen des Gels 245 M6.4 Isoelektrische Fokussierung 245 M6.4.1 Rehydratisierlösung (Servalyt™, Pharmalyte™) 245 M6.4.2 Quellen des Gels 245 M6.4.3 Proteintrennung 246 M6.4.4 Probenaufgabe 247 M6.5 Coomassie- und Silberfärbung 248 M6.5.1 Kolloidale Coomassie-Färbung 248 M6.5.2 Acid-Violet-17-Färbung 249 M6.5.3 Die empfindlichste Silberfärbung für die IEF 249 M6.6 Methodischer Ausblick 251 Literatur 253 Methode 7 Horizontale SDS-Polyacrylamidelektrophorese 255 M7.1 Probenvorbereitung 255 M7.1.1 Nicht reduzierende SDS-Behandlung 255 M7.1.2 Reduzierende SDS-Behandlung 256 M7.1.3 Reduzierende SDS-Behandlungmit Alkylierung 257 M7.2 Proteinmarkierung mit einem Fluoreszenzfarbstoff 257 M7.2.1 Markierung 257 M7.2.2 Detektion 258 M7.3 Stammlösungen für die Gelherstellung 258 M7.4 Vorbereitung der Gießkassette 259 M7.4.1 Herstellen des Slotformers 259 M7.4.2 Zusammenbau der Gießkassette 260 M7.5 Gradienten-Gel 261 M7.5.1 Gießen des Gradientengels 261 M7.6 Elektrophorese 265 M7.6.1 Vorbereitung der Trennkammer 265 M7.6.2 Entnahme des Gels aus der Kassette 265 M7.6.3 Platzierung auf der Kühlplatte 265 M7.6.4 Elektrophorese 267 M7.7 Coomassie- und Silberfärbung 267 M7.7.1 Heiße Coomassie-Färbung 267 M7.7.2 Kolloidalfärbung 268 M7.7.3 Reversible Imidazol-Zink-Negativfärbung 269 M7.7.4 Silberfärbung 270 M7.7.5 Fluoreszenzfärbung mit SERVA Purple 270 M7.8 Blotting 271 M7.9 Methodischer Ausblick 272 M7.9.1 SDS-Elektrophorese in gewaschenen und rehydratisierten Gelen 272 M7.9.2 Trennung von Peptiden 273 Literatur 274 Methode 8 Vertikale PAGE 275 M8.1 Probenvorbereitung und Proteinmarkierung 276 M8.2 Stammlösungen für die SDS-PAGE 277 M8.3 Gießen von Einzelgelen 278 M8.3.1 Diskontinuierliche SDS-Polyacrylamidgele 278 M8.3.2 Gradientengele 279 M8.4 Gießen vonMehrfachgelen 281 M8.4.1 Multiple diskontinuierliche SDS-Polyacrylamidgele 282 M8.4.2 Multiple SDS-Polyacrylamidgradientengele 283 M8.5 Elektrophorese 286 M8.6 SDS-Elektrophorese von niedermolekularen Peptiden 288 M8.6.1 Stammlösungen 288 M8.7 Zweidimensional-Elektrophorese 289 M8.8 DNA-Elektrophorese 290 M8.9 Langzeitstabile Gele 291 M8.10 Proteindetektion 291 M8.11 Präparieren von Glasplatten mit Bind-Silan 292 M8.11.1 Beschichten einer Glasplatte mit Bind-Silan 292 M8.11.2 Entfernen von Gel und Bind-Silan von einer Glasplatte 293 Literatur 293 Methode 9 Blau-Nativ-PAGE 295 M9.1 Solubilisierung 295 M9.2 Stammlösungen 296 M9.3 Gießen der Gele 297 M9.4 Elektrophorese 299 Literatur 300 Methode 10 Semidry-Blotting von Proteinen 301 M10.1 Transferpuffer 303 M10.1.1 Kontinuierliches Puffersystem 303 M10.1.2 Diskontinuierliches Puffersystem 303 M10.1.3 Transfers aus Agarosegelen 304 M10.2 Technische Durchführung 304 M10.2.1 Gele ohne Trägerfolie 305 M10.2.2 Trägerfoliengebundene Gele 306 M10.2.3 Bei Verwendung von Nitrocellulose (NC)-Membran 306 M10.2.4 Bei Verwendung einer PVDF-Membran 307 M10.2.5 Proteintransfer aus den abgeschnittenen Gelen 308 M10.3 Färbung von Blotfolien 309 M10.3.1 Amidoschwarzfärbung 309 M10.3.2 Reversible Färbung 309 M10.3.3 Indian-Ink-Färbung 310 Literatur 311 Methode 11 IEF im immobilisierten pH-Gradienten 313 M11.1 Probenvorbereitung 314 M11.2 Stammlösungen 314 M11.3 Immobilinerezepturen 315 M11.3.1 Maßgeschneiderte pH-Gradienten 315 M11.4 Vorbereitung der Gießkassette 318 M11.4.1 Hydrophobisierung des Abstandhalters 318 M11.4.2 Zusammenbau der Gelkassette 319 M11.5 Herstellung der pH-Gradientengele 320 M11.5.1 Gießen des Gradienten 321 M11.6 Isoelektrische Fokussierung 327 M11.6.1 Probenaufgabe 327 M11.6.2 Elektrodenlösungen 328 M11.6.3 Fokussierungsbedingungen 328 M11.6.4 Messung des pH-Gradienten 329 M11.7 Coomassie- und Silberfärbung 329 M11.7.1 Kolloidale Coomassie-Färbung 329 M11.7.2 Acid-Violet-17-Färbung 330 M11.8 Strategien der IPG-Fokussierung 331 Literatur 332 Methode 12 Hochauflösende Zweidimensional-Elektrophorese 333 M12.1 Probenvorbereitung 334 M12.1.1 Probenaufreinigung 335 M12.1.2 Wichtige Hinweise zur kompletten Resolubilisierung der Pellets 335 M12.2 Proteinmarkierung mit einem Fluoreszenzfarbstoff 338 M12.2.1 Markierung einer Probe 338 M12.2.2 Detektion 338 M12.3 Stammlösungen für die Gelherstellung 339 M12.4 Gelherstellung 340 M12.4.1 IPG-Streifen 340 M12.5 SDS-Porengradientengele 344 M12.6 Trennbedingungen 346 M12.6.1 Erste Dimension (IPG-IEF) 346 M12.6.2 Äquilibrieren 351 M12.6.3 Zweite Dimension (SDS-Elektrophorese) 352 M12.7 Proteindetektion 356 M12.7.1 Färben von multiplen Gelen 356 M12.7.2 Kolloidalfärbung 358 M12.7.3 Reversible Imidazol-Zink-Negativfärbung 358 M12.7.4 Silberfärbung 359 M12.7.5 Fluoreszenzfärbung mit SERVA Purple 360 Literatur 361 Methode 13 Zweidimensional-Differenzgelelektrophorese (DIGE) 365 M13.1 Planung eines Experiments 365 M13.2 Probenvorbereitung 366 M13.2.1 Solubilisierung von DIGE-Proben 366 M13.2.2 Rekonstituierung der CyDyes 367 M13.2.3 Für Minimalmarkierung der Lysine 367 M13.2.4 Für Sättigungsmarkierung der Cysteine 368 M13.3 DIGE-Markierung 368 M13.3.1 Minimalmarkierung der Lysine 368 M13.3.2 Sättigungsmarkierung der Cysteine 369 M13.4 Vorbereitung für die Probenaufgabe auf die IPG-Streifen 371 M13.5 Detektion der DIGE-Spots 371 Literatur 372 Methode 14 PAGE von DNA-Fragmenten 373 M14.1 Stammlösungen 374 M14.1.1 Puffersystem I (Tris-Acetat/Tris-Tricin) 374 M14.1.2 Puffersystem II (Tris-Phosphat/TBE) 375 M14.2 Herstellung der Gele 375 M14.2.1 Vorbereitung der Gießkassette 375 M14.2.2 Herstellen des Slotformers 376 M14.2.3 Zusammenbau der Gießkassette 377 M14.2.4 Befüllen der Gelgießkassetten 378 M14.2.5 Entnahme des Gels aus der Gießkassette 379 M14.2.6 Waschen und Trocknen der Gele 379 M14.3 Probenvorbereitung 379 M14.3.1 PCR-Produkte generell 379 M14.3.2 SSCP-Proben 380 M14.4 Elektrophorese 381 M14.4.1 Anquellen von gewaschenen und getrockneten Gelen 381 M14.4.2 Vorbereitung der Elektrodendochte 383 M14.4.3 Entnahme des Gels aus der Kassette 383 M14.4.4 Platzierung auf der Kühlplatte 384 M14.4.5 Probenaufgabe und Elektrophorese 385 M14.5 Silberfärbung 386 Anhang A Problemlösungen 389 A.1 Häufige Fehler 389 A.2 Isoelektrische Fokussierung 392 A.2.1 PAGIEF mit Trägerampholyten 392 A.2.2 Agarosegel-IEF mit Trägerampholyten 401 A.2.3 Immobilisierte pH-Gradienten 406 A.3 SDS-Elektrophorese 413 A.3.1 Horizontale SDS PAGE 413 A.3.2 Vertikale PAGE 422 A.4 Zweidimensional-Elektrophorese 425 A.5 Semidry-Blotting 433 A.6 PAGE von DNA-Fragmenten 440 Literatur 443 Stichwortverzeichnis 445

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Book SynopsisQuantenmechanische Aspekte der Erzeugung und Deaktivierung angeregter Elektronenzustände stellen die theoretische Grundlage der Elektronenspektroskopie dar. Ausgehend vom Experiment wird zunächst die Beschreibung von Molekülzuständen durch Wellenfunktionen eingeführt. Didaktisch geschickt folgt eine ausführliche Diskussion der Erzeugung von angeregten Zuständen, zusätzlich wird auch das Thema "optische Aktivität" erläutert. Die verschiedenen Kanäle der Deaktivierung angeregter Zustände werden umfassend diskutiert, mit einem besonderen Schwerpunkt auf strahlungsloser Deaktivierung durch Elektronenübertragung. Aufbauend auf langjährigen Vorlesungsnotizen optimal zum vorlesungsbegleitenden Lernen, Dank des modularen Aufbaues aber auch zum punktuellen Nachschlagen und Auffrischen von Wissen geeignet!Table of ContentsVorwort IX Einleitung XI 1 Experimentelle Daten 1 1.1 Was beobachtet man bei Versuchen zur UV/VIS-Spektroskopie? 1 1.2 Zusammenfassung 8 Teil I Zustände 9 2 Der Zustandsraum 11 2.1 Materiewellen und Wellenfunktionen 11 2.1.1 Quantelung 11 2.1.2 Die elektronische Ψ-Funktion 13 2.2 Zustände 20 2.2.1 Die Lösungen der Schrödinger-Gleichung 20 2.2.2 Der vollständige Zustandsraum 22 2.2.3 Der unvollständige Zustandsraum 26 2.2.4 Die Energie im Zustandsraum 28 2.2.5 Der Elektronenspin 30 2.3 Beschreibung von Molekülzuständen durchWellenfunktionen 34 2.3.1 Elektronen und Kerne: Molekülschwingungen und die Born-Oppenheimer-Näherung 34 2.3.2 Ermittlung der ψ-Funktionen von Elektronenzuständen 40 2.3.3 Kann man die Orbitalenergien messen? 59 2.4 Symmetrie 61 2.4.1 Butadien und die Charakterentafeln mit irreduziblen Darstellungen 65 2.4.2 Benzol und die mehrdimensionalen Darstellungen 70 2.4.3 Formaldehyd, σ-, n-und π-Elektronen 75 2.5 Zusammenfassung 77 Teil II Absorption – Erzeugung von angeregten Zuständen 79 3 Anregung von „reinen“ Zuständen 81 3.1 Die zeitabhängige Störungstheorie 81 3.2 Der Störoperator H des Strahlungsfeldes 84 3.3 Die Störung eines molekularen Systems durch ein elektromagnetisches Wechselfeld 86 3.3.1 Die Dipolnäherung 87 3.3.2 HöhereMultipolnäherungen 89 3.3.3 Auswahlregeln 90 3.4 Vibronische Zustände, Franck-Condon-Prinzip 93 3.5 Verbindung zur praktischen Spektroskopie 99 3.5.1 Absorptionsspektrum und Übergangsdipolmoment 100 3.5.2 Absorptionsspektrum und Dipollänge 102 3.5.3 Absorptionsspektrum und Oszillatorenstärke 103 3.5.4 Beispiel trans-Azobenzol 106 3.6 Optische Aktivität 107 3.6.1 Phänomen 107 3.6.2 Der Störoperator für die optische Aktivität 109 3.6.3 Die Absorption von unpolarisiertem Licht durch eine enantiomere Form chiraler Moleküle 110 3.6.4 Die Absorption von zirkularpolarisiertem Licht durch eine enantiomere Form chiralerMoleküle 112 3.7 Zusammenfassung 117 4 Mischung von Zuständen durch Störpotenziale 119 4.1 Zeitunabhängige Störungstheorie 119 4.2 Schwingungsinduzierte Übergänge 123 4.3 Singulett-Triplett-Übergänge 130 4.3.1 Mischung von Singulett- und Triplettzuständen 132 4.3.2 Der Spin-Bahn-Wechselwirkungsoperator 134 4.3.3 Ein Beispiel 139 4.4 Molekülaggregate 141 4.4.1 Der Grundzustand eines Dimeren 141 4.4.2 Anregungszustände 142 4.4.3 Auswahlregeln 145 4.4.4 Höhere Aggregate 148 4.5 Induzierte Optische Aktivität 150 4.5.1 Asymmetrische Störung durch Punktladungen 150 4.5.2 Asymmetrische Störung durch isotrop polarisierbare Gruppen 155 4.5.3 Störung durch anisotrop polarisierbare Gruppen 160 4.5.4 Sektorenregeln 164 4.6 Zusammenfassung 168 Teil III Deaktivierung angeregter Zustände 171 5 Der angeregte Zustand 173 5.1 Eigenzustände und Nichteigenzustände 173 5.2 Deaktivierungsprozesse 176 5.3 Zusammenfassung 179 6 Deaktivierung durch Strahlung 181 6.1 Der Anregungszustand 181 6.2 Stimulierte Emission 182 6.3 Spontane Emission 184 6.3.1 Die Einstein-Koeffizienten 184 6.3.2 Die Lebensdauer 186 6.4 Verbindung zur praktischen Spektroskopie 187 6.4.1 Bestimmung der Quantenausbeute mithilfe von Absorptionsdaten 187 6.4.2 Bestimmung der Quantenausbeute mithilfe von Standardproben 190 6.5 Lichtverstärkung 190 6.6 Zusammenfassung 192 7 Strahlungslose Deaktivierung 195 7.1 Internal Conversion 197 7.1.1 Präparation des Ausgangszustands und seine Deaktivierung 197 7.1.2 Der „Mechanismus“ der strahlungslosen Deaktivierung 202 7.1.3 Modellvorstellungen der strahlungslosen Deaktivierung, Kopplung der vibronischen Zustände 213 7.1.4 Resümee 230 7.2 Intersystem Crossing 231 7.3 Energieübertragung 232 7.3.1 Singulett-Singulett-Energieübertragung: Der Förster-Mechanismus 237 7.3.2 Triplett-Triplett-Energieübertragung: Der Dexter Mechanismus 246 7.3.3 Resümee 249 7.4 Elektronenübertragung 250 7.4.1 Die klassische und halbklassische Theorien der Elektronenübertragung 253 7.4.2 Die quantenmechanische Behandlung der Elektronentransferreaktion 275 7.4.3 Resümee 302 7.5 Zusammenfassung 303 Anhang A Die zeitliche Entwicklung eines präparierten Zustands unter einer Störung 307 Anhang B Berechnungen 311 B.1 Umrechnung der Formel ⟨ψm| δ δ x |ψn⟩ = −m h2 (Em − En )⟨ψm|x|ψn⟩ 311 B.2 Berechnung der Absorptionswahrscheinlichkeit 312 Anhang C Übergänge eines Systems von einer auf die andere Potenzialfläche 315 Anhang D Ableitung der Schwingungsfunktion χn(ξ)nach der Koordinate 319 Anhang E Skizze der Entwicklung der Formel von Levich und Dogonadze 321 Anhang F Fermi's Golden Rule 325 Literaturverzeichnis 329 Stichwortverzeichnis 331

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Book SynopsisWas passiert beim Erhitzen eines kohlensäurehaltigen Mineralwassers? Wie viel Ascorbinsäure (= Vitamin C) ist im Apfel? Wie verändert sich der pH-Wert beim Lösen von Brausetabletten? Was passiert während der Gärung?Stets spielen chemische Gleichgewichte (und deren Verschiebungen, u.a. durch pH-Änderungen), Oxidationen und Reduktionen eine Rolle. Als wichtiges Hilfsmittel für die insgesamt 131 Experimente werden Teststäbchen verwendet, die in kürzester Zeit halb-quantitative Analysen ermöglichen. Auf diese Weise lassen sich auch Reaktionsverläufe erfassen – ebenso wie Lösungs- und Fällungsreaktionen. Das Verstehen-Lernen chemischer Reaktionen steht im Vordergrund aller Experimente. Dem Kapitel Gleichgewichtsreaktionen folgen Redox-Reaktionen am Beispiel von Kupfer, Eisen, Ascorbinsäure, Sulfit/Sulfat und Nitrit/Nitrat. Den chemischen und enzymatischen Reaktionen von Glucose ist ein weiteresKapitel gewidmet. Gleichzeitig wird die chemische Fachsprache erläutert und geübt.Ein Muss für jedes Schülerlabor, engagierte Lehrer und jeden an Chemie Interessierten: das Buch hilft beim Erlernen und der Verinnerlichung der chemischen Denkweise.Trade Review"In verständlichen Texten hilft das Buch, die Versuche entsprechend auszuwerten und dabei die entsprechenden Reaktionen zu verstehen. Somit werden Neugierige und Schüler, aber auch engagierte Lehrer behutsam an die chemische Fachsprache herangeführt." LaborPraxis (20.04.2015)Table of ContentsVorwort VII Einleitung – Aus der Geschichte der Teststäbchen IX Literatur XII 1 Die vier Gesichter der Kohlensäure 1 1.1 Allgemeine und historische Einführung 1 1.1.1 Mofetten in der Eifel 3 1.1.2 Die Dunsthöhle zu Bad Pyrmont 4 1.1.3 In Herste bei Bad Driburg 4 1.1.4 Das Selterswassermuseum in Niederselters/Taunus 6 1.2 pH-Änderungen vom Mineralwasser bis zum Brausepulver 7 1.2.1 pH-Veränderungen im Mineral- und Trinkwasser 7 1.2.2 Backpulver und Backtriebmittel – pH-Einstellungen nach der Zugabe vonWasser 16 1.2.3 Von Brausepuver/Brausetablette bis zu Sauren Früchtchen 19 1.3 Flüchtige Säuren 26 1.4 pH-Puffer-Systeme 28 Literatur 33 2 Härtebildner imWasser und das Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht 35 2.1 Das Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht 36 2.2 Kalk oder Gips 39 Literatur 45 3 Lösungs- und Fällungsreaktionen 47 3.1 Calcium 48 3.2 Eisen 64 3.3 Kupfer 78 3.4 Zink 85 3.5 Aluminium 97 Literatur 104 4 Reduktion und Oxidation 107 4.1 Kupfer 108 4.2 Eisen 113 4.3 Das Redox-System Ascorbinsäure 121 4.4 Vom Sulfit zum Sulfat 128 4.5 Vom Nitrat zum Nitrit 141 Literatur 153 5 Glucose – Vorkommen, Bildung und Abbau 155 5.1 Glucose in ausgewählten Lebensmitteln 156 5.2 Bildung durch chemische und enzymatische Reaktionen 166 5.3 Abbau von Glucose – durch Karamellisierung, Oxidation und Vergärung 175 Literatur 178 Anhang A Übersicht zu den verwendeten Teststäbchen 179 Anhang B Liste der Experimente 181 Literaturempfehlungen 185 Stichwortverzeichnis 187

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Book SynopsisDas Buch beginnt mit einer Einführung in die Physik der Nanotechnologie und der Nanostrukturen sowie deren Herstellung und Charakterisierung. Der zweite Teil befasst sich mit dem faszinierenden Element Kohlenstoff, das den Ausgangspunkt für alle weiteren Betrachtungen darstellt: Dank der besonderen Eigenschaften des Kohlenstoffs kann dieser in verschiedenen Formen auftreten, etwa in Form von transparentem Diamant oder opakem Graphit. Der dritte Teil des Buches widmet sich ungewöhnlicheren Kohlenstoffnanostrukturen wie den Kohlenstoffnanoröhrchen, Fullerenen, Kohlenstoff-"Zwiebeln" und dem Super-Material Graphen, einem heißen Kandidaten für bessere, schnellere und zuverlässigere Elektronik. Das Buch schließt mit einem Ausblick auf strukturell den Kohlenstoffnanostrukturen verwandte Materialien.Trade Review"Dieses Sachbuch gibt einen guten Einblick in das komplexe Thema der Nanotechnologie." Materials and Corrosion (11/2017) "Didaktisch sehr gelungen und mit hochwertigen Abbildungen ergänzt, stellt der Autor die vielfältigen Arten von Nanostrukturen dar und erläutert zahlreiche Herstellungs- und Charakterisierungsmethoden." Physik in unserer Zeit (04.09.2017) "Das anschauliche und wissenschaftlich fundierte Lehrbuch beginnt mit einer Einführung in die Physik der Nanotechnologie und der Nanostrukturen sowie deren Herstellung und Charakterisierung (...)." Allgemeines Ministerialblatt (06.06.2017) Obwohl in dem Buch Einsatzmöglichkeiten und damit verbundene Probleme der Nanotechnologie im Lebensmittel- und Ernährungsbereich nicht diskutiert werden, ist es für Studierende ein didaktisch klug aufgebauter Einstieg in die interdisziplinäre Wissenschaft Nanotechnologie. Es gibt kaum Literatur, in der vor allem didaktisch geschickt und gut lesbar begründet wird, warum sich Nanomaterialien im Verhalten deutlich von makroskopischen Materialien unterscheiden. Da nanoskalierte Materialien bei der Herstellung von Lebensmitteln und kosmetischen Mitteln immer wichtiger werden, empfehle ich das Buch besonders auch den Studierenden der Lebensmittelchemie und ? technologie als didaktisch gut gemachten Einstieg in das Thema. Prof. Dr. Steinhart, Universität Hamburg Das Buch basiert auf den erfolgreichen Vorlesungen des Autors und wurde hinsichtlich von Stil und Niveau geschrieben für Studenten mit nur geringen Vorkenntnissen der Festkörperphysik. (...) Der Autor kombiniert dabei wissenschaftliche Fachkenntnis mit guter Didaktik und studentengerechtem Schreibstil. Zielgruppe sind speziell Master-Studenten der Materialwissenschaften, Master-Studenten und Dozenten der Physik, Chemie und Biologie sowie Bibliotheken. Konstruktion (01.04.2017) Die einzelnen Kapitel sind sehr gut für das jeweilige Thema aufgebaut, wobei die entsprechende Thematik sehr gut erklärt und mit geeigneten Bildern untermauert wird. Dabei wird vor allem viel Wert auf Verständnis gelegt. (...) Das Buch bietet einen guten Einstieg in die Materie der Nanotechnologie und alles in allem einen schönen Überblick. Somit hält der Titel, was er verspricht und macht mehr Lust auf das Thema. ChemlsTry20 (14.03.2017) Ein sehr gut geschriebenes Werk, das einem die Grundzüge anschaulich darlegt. Fachschaft Medizin Universität Marburg (06.03.2017) "Das Buch kommt ansatzweise schon für Oberstufenschüler, hauptsächlich für Studenten naturwissenschaftlicher Fachrichtungen infrage." Ekz.Bibliotheksservice (30.01.2017)Table of ContentsVorwort XI 1 Einführung 1 1.1 Nanowissenschaften und Nanotechnologie 1 1.2 Nanowissenschaften sind interdisziplinär 3 1.3 Nanotechnologie – Heilsbringer oder Risiko? 3 1.4 Kohlenstoffnanostrukturen 4 1.5 Der Aufbau dieses Buchs 5 Literatur 7 Teil I Nanotechnologie und Nanostrukturen 9 2 Nanostrukturen 11 2.1 Definition 11 2.2 Physik und Chemie im Nanometerbereich 12 2.2.1 Der Einfluss der Oberfläche 13 2.2.2 Platzersparnis 14 2.2.3 Kritische Längen 16 2.2.4 Quantenmechanik 22 2.3 Arten von Nanostrukturen 25 2.4 Vorbilder in der Natur 31 2.5 Wissen testen 34 Literatur 35 3 Herstellung von Nanostrukturen 37 3.1 Grundlegende Ansätze zur Herstellung von Nanostrukturen 37 3.2 Top-down-Verfahren 37 3.2.1 Erzeugung von Nanopartikeln durchMahlen 39 3.2.2 Mechanische Oberflächenermüdung 40 3.2.3 Lithografie und Ätzen 41 3.3 Irgendwo dazwischen: die weiche Lithografie 44 3.3.1 Nanokontaktdruck 45 3.3.2 Weitere auf Stempeln beruhende Verfahren der weichen Lithografie 46 3.3.3 Dip-Pen-Nanolithografie 47 3.4 Bottom-up-Verfahren 48 3.4.1 Selbstassemblierte Systeme und Schichten 50 3.4.2 Verwendung von Templates 52 3.4.3 Verwendung von DNA 54 3.4.4 Prozessführung 55 3.5 Funktionalisierung 55 3.5.1 Möglichkeiten zur Funktionalisierung 56 3.5.2 Verleihung von Funktionalitäten 59 3.6 Wissen testen 62 Literatur 62 4 Charakterisierung von Nanostrukturen 65 4.1 Kann man Atome sehen? 65 4.1.1 Das Rayleigh-Kriterium 65 4.1.2 Reduzierung derWellenlänge elektromagnetischer Strahlung 66 4.1.3 Die Lösung: Teilchenstrahlen 67 4.2 Elektronenstrahlverfahren 68 4.2.1 SEM 68 4.2.2 TEMund HRTEM 70 4.2.3 TED und EELS 71 4.3 Charakterisierung mittels Nanosystemen: Rastersondenmikroskopie 72 4.3.1 Rastertunnelmikroskopie 73 4.3.2 AFM 76 4.3.3 Weitere Verfahren 79 4.4 Makroskopische Verfahren 82 4.4.1 Raman-Spektroskopie 82 4.4.2 Weitere spektroskopische Verfahren 85 4.4.3 Verfahren zur Bestimmung der Zusammensetzung 85 4.4.4 Beugungsverfahren zur Ermittlung der Kristallinität 88 4.5 Wissen testen 90 Literatur 90 Teil II Das Element Kohlenstoff 93 5 Das Element Kohlenstoff 95 5.1 Vorkommen 95 5.1.1 Die Entstehung von Kohlenstoff 96 5.1.2 Bedeutung als Energieträger 97 5.1.3 Bedeutung in der Biologie 97 Inhaltsverzeichnis VII 5.2 Die besondere Chemie des Kohlenstoffs 98 5.2.1 Hybridisierung 98 5.2.2 Ring- und Kettenbildung 100 5.2.3 Polymere 103 5.2.4 Fremdatome und funktionelle Gruppen 104 5.3 Wissen testen 107 Literatur 108 6 Kohlenstofffestkörpermodifikationen 109 6.1 Diamant 111 6.1.1 Vorkommen und Herstellung 111 6.1.2 Physikalische Eigenschaften 118 6.1.3 Chemische Eigenschaften 121 6.1.4 Anwendungen 121 6.2 Graphit 122 6.2.1 Struktur 122 6.2.2 Gewinnung bzw. Herstellung 123 6.2.3 Physikalische Eigenschaften 123 6.2.4 Chemische Eigenschaften 124 6.2.5 Anwendungen 125 6.3 Weitere Modifikationen 127 6.3.1 Glaskohlenstoff 127 6.3.2 Ruß 128 6.3.3 Amorpher Kohlenstoff 129 6.4 Wissen testen 130 Literatur 131 Teil III Kohlenstoff-Nanostrukturen 133 7 Punktförmige Kohlenstoffnanostrukturen: Fullerene 135 7.1 Entdeckung 135 7.2 Struktur 137 7.2.1 Die große Varietät der Fullerene 137 7.2.2 C60 und C70 139 7.2.3 Nomenklatur 140 7.3 Fullerite 140 7.4 Fullerene mit Fremdatomen 141 7.4.1 Heterofullerene 141 7.4.2 Endohedrale Komplexe 142 7.5 Herstellung 144 7.5.1 Laserablation 144 7.5.2 Thermische Zersetzung 144 7.5.3 Vakuum-Bogenentladung 146 7.5.4 Pyrolyse 146 7.5.5 Verbrennungsverfahren 147 7.5.6 Vergleich der Verfahren 147 7.6 Weiterverarbeitung 148 7.6.1 Reinigung und Anreicherung 148 7.6.2 Funktionalisierung 149 7.6.3 Polymerisation 150 7.7 Eigenschaften von Fullerenen 150 7.7.1 Chemische Eigenschaften 151 7.7.2 Mechanische Eigenschaften 151 7.7.3 Optische Eigenschaften 152 7.8 Anwendungen 152 7.8.1 Wasserstoffspeicherung 155 7.8.2 Härtung vonMaterialien 155 7.8.3 Medizin 155 7.9 Wissen testen 159 Literatur 160 8 Eindimensionale Kohlenstoffnanostrukturen: Nanoröhrchen 163 8.1 Entdeckung 163 8.2 Beschreibung, Klassifizierung und Nomenklatur 164 8.2.1 Armchair-, Zigzag- und chirale Röhrchen 164 8.2.2 Singlewall- andMultiwall-Röhrchen 167 8.2.3 Die Enden der Nanoröhrchen 168 8.2.4 Spezielle Arten von CNTs 168 8.2.5 Nanoröhrchenmit Fremdatomen 170 8.2.6 Nanoröhrchen aus anderenMaterialien 172 8.3 Herstellung 172 8.3.1 Physikalische Verfahren 172 8.3.2 CVD-Verfahren 173 8.3.3 Ein spezielles Beispiel: das HiPCO-Verfahren 177 8.3.4 Zusammenfassender Vergleich 178 8.3.5 Reinigung, Trennung und Aufbereitung 179 8.3.6 CNT-Bündel, -Fasern und -Filme 181 8.4 Eigenschaften 185 8.4.1 Mechanische Eigenschaften 186 8.4.2 Elektrische und elektronische Eigenschaften 186 8.4.3 Thermische Eigenschaften 187 8.4.4 Chemische Eigenschaften 188 8.5 Anwendungen 188 8.5.1 Nanoverbundwerkstoffe 189 8.5.2 Anwendungen in elektronischen Bauelementen 190 8.5.3 Feldemission 196 8.5.4 Sensoren 197 8.5.5 Anwendung von CNTs in der Medizin 198 8.5.6 Weitere Anwendungen 200 8.5.7 Gegenwärtige Probleme 200 8.6 Wissen testen 201 Literatur 201 9 Zweidimensionale Kohlenstoffnanostrukturen: Graphen 205 9.1 Entdeckung 205 9.2 Struktur 206 9.3 Herstellung 207 9.3.1 Ablöseverfahren 208 9.3.2 CVD-Verfahren 208 9.3.3 Direktes epitaktischesWachstum durch Segregation 209 9.3.4 Transfer auf geeignete Substrate 210 9.3.5 Graphenwachstum auf SiC 211 9.3.6 Reduktion von Graphenoxid 212 9.4 Eigenschaften 214 9.4.1 Mechanische Eigenschaften 215 9.4.2 Elektrische und elektronische Eigenschaften 215 9.4.3 Thermische Eigenschaften 216 9.4.4 Optische Eigenschaften 216 9.4.5 Chemische Eigenschaften 217 9.4.6 Weitere Eigenschaften 217 9.5 Anwendungen 218 9.5.1 Graphentransistor 218 9.5.2 Chemische Sensoren und Biosensoren 219 9.5.3 Nanoverbundwerkstoffe 221 9.6 Wissen testen 221 Literatur 223 10 Dreidimensionale Kohlenstoffnanostrukturen 225 10.1 Kohlenstoffnanozwiebeln 225 10.1.1 Struktur 225 10.1.2 Herstellung 227 10.1.3 Eigenschaften 230 10.1.4 Anwendungen 230 10.2 Kohlenstoffnanohörner 231 10.3 Weitere graphitische dreidimensionale Kohlenstoffnanostrukturen 234 10.4 Zusammenfassung: graphitähnliche dreidimensionale Kohlenstoffnanostrukturen 236 10.5 Diamantnanopartikel 236 10.5.1 Herstellungsverfahren 237 10.5.2 Struktur, Aufbereitung und Funktionalisierung 239 10.5.3 Anwendungen 240 10.6 Nano- und ultrananokristalline Diamantschichten 240 10.7 Diamantnanosäulen und Nanostäbe 243 10.8 Wissen testen 243 Literatur 244 11 Verwandte Nanostrukturen aus anderen Elementen 247 11.1 Bornitrid 247 11.1.1 Herstellung von BN 249 11.1.2 Eigenschaften von BN 249 11.1.3 BN-Nanostrukturen 250 11.1.4 BN-Nanoröhrchen 251 11.1.5 Weitere BN-Nanostrukturen 255 11.2 Silizium 260 11.2.1 Siliziumnanodrähte 261 11.2.2 Siliziumquantenpunkte 262 11.2.3 Mesoporöse SiO2-Nanoteilchen 264 11.3 Wissen testen 265 Literatur 266 Richtig gelöst 269 Stichwortverzeichnis 283

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Book SynopsisWritten by one of the world's leading experts on the topic, this advanced textbook is the perfect introduction for newcomers to this exciting field. Concise and clear, the text focuses on such key aspects as kinetics, reaction mechanism and surface reactivity, concentrating on the essentials. The author also covers various catalytic systems, catalysis by design, and activation-deactivation. A website with supplementary material offers additional figures, original material and references.Table of ContentsPreface xv Acknowledgments xix Arrangement of This Book xxi Part I Physical Chemistry and Kinetics 1 1 Heterogeneous Catalysis 3 1.1 What is Heterogeneous Catalysis? 3 1.2 Early Developments 4 1.3 The Three Basic Laws of Catalysis 7 References 12 2 Heterogeneous Catalytic Processes 15 2.1 Introduction 15 2.2 Important Heterogeneous Catalytic Reactions and Processes 19 2.3 Summary 48 References 51 3 Physical Chemistry, Elementary Kinetics 59 3.1 Introduction 59 3.2 Catalyst Characterization 63 3.3 Elementary Kinetics 68 3.4 Transient Kinetics: The Determination of Site Concentration 104 3.5 Diffusion 106 References 114 4 The State of the Working Catalyst 117 4.1 Introduction 117 4.2 Surface Reconstruction 119 4.3 Compound Formation: Activation and Deactivation 123 4.4 Supported Small Metal Particles 124 4.5 Structure Sensitivity of Transition Metal Particle Catalysts 129 4.6 Alloys and Other Promotors 133 4.7 The Working Zeolite Catalysts 136 4.8 The State of the Mixed Oxide Surface 139 4.9 Summary 139 References 140 5 Advanced Kinetics: Breakdown of Mean Field Approximation 145 5.1 Introduction 145 5.2 The Kinetic Monte Carlo Method: RuO2 Catalyzed Oxidation 146 5.3 Single Molecule Spectroscopy 149 5.4 Catalytic Self-Organizing Systems 153 References 165 Part II Molecular Heterogeneous Catalysis 167 Introduction 167 References 171 6 Basic Quantum-Chemical Concepts, The Chemical Bond Revisited (Jointly Written with I. Tranca) 173 6.1 Introduction 173 6.2 The Definitions of Partial Density of States and Bond Order Overlap Population 174 6.3 Diatomic Molecules that Have σ Bonds 176 6.4 Diatomic Molecules with π Bonds 182 6.5 Comparison of the Electronic Structure of Molecules and Solids 186 6.6 Chemical Bonding in Transition Metals 190 Appendix 205 References 205 7 Chemical Bonding and Reactivity of Transition Metal Surfaces 209 7.1 Introduction 209 7.2 The Nature of the Surface Chemical Bond 210 7.3 The Transition States of Elementary Surface Reactions 264 7.4 Reactivity of Surfaces at High Coverage 274 References 286 8 Mechanisms of Transition Metal Catalyzed Reactions 293 8.1 Introduction 293 8.2 Hydrogenation Reactions 293 8.3 Oxidation Reactions 321 8.4 Uniqueness of a Metal for a Particular Selective Reaction 337 References 338 9 Solid Acid Catalysis, Theory and Reaction Mechanisms 345 9.1 Introduction 345 9.2 Elementary Theory of Surface Acidity and Basicity 345 9.3 Mechanism of Reactions Catalyzed by Zeolite Protons 371 9.4 Acid Catalysis and Hydride Transfer by Enzyme Catalysts 420 References 421 10 Zeolitic Non-Redox and Redox Catalysis, Lewis Acid Catalysis 429 10.1 Introduction 429 10.2 Non-Reducible Cations; The Electrostatic Field 429 10.3 Catalysis with Non-Framework Non-Reducible Cations 433 10.4 Catalysis by Non-Framework Redox Complexes 440 10.5 Related Homogeneous and Enzyme Oxidation Catalysts 446 10.7 Catalysis by Redox Cations located in the Zeolitic Framework: The Thomas Oxidation Catalysts 463 10.8 Summary of Zeolite Catalysis 468 References 469 11 Reducible Solid State Catalysts 475 11.1 Introduction 475 11.2 Chemical Bonding of Transition Metal Oxides and Their Surfaces 475 11.3 Mechanism of Oxidation Catalysis by Group V, VI Metal Oxides 494 11.4 Metathesis and Polymerization Catalysis: Surface Coordination Complexes 507 11.5 Sulfide Catalysts 515 11.6 Electrocatalysis: The Oxygen Evolution Reaction (OER) 520 11.7 Photocatalytic Water Splitting 538 References 545 Index 553

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Book SynopsisEin internationales Expertenteam unter Leitung eines der renommiertesten deutschen Toxikologen beschreibt die Toxikologie in ihrer gesamten Breite, von grundlegenden Aspekten der molekularen Wirkung von Toxinen über die Wechselwirkung des menschlichen Organismus mit Fremdstoffen bis hin zu Fragen des Schutzes vor und der Risikobewertung von Schadstoffen. Der toxikologische Dreiklang von Stoff, Organismus und Untersuchungsmethode wird in drei großen Teilen mit zahlreichen Querverweisen umfassend und systematisch dargestellt. Der Abchnitt "Regulatorische Toxikologie" erläutert die nationalen und internationalen Rechtsgrundlagen für die Untersuchung, Bewertung und Kontrolle toxischer Stoffe. Aktuelle methodische Entwicklungen, etwa im Bereich der Hochdurchsatzverfahren und der Alternativmethoden zum klassichen Tierversuch werden ebenso beschrieben wie neuere Forschungsergebnisse zur Toxizität von Nanomaterialien, Duftstoffen und Abbauprodukten von Medikamenten in der Umwelt. Dieses Handbuch ist ein zuverlässiger Begleiter für alle toxikologischen Fragestellungen in Ausbildung, Lehre und beruflicher Praxis.Trade Review"Es ist nun gelungen, eine Gruppe von renommierten Autoren für dieses neue Werk zu gewinnen und den Umfang wesentlich zu erweitern. (?) Trotz des Umfangs von 1000 Seiten verliert man nicht die Übersicht. Dafür sorgen die klare Gliederung sowie die zahlreichen Hervorhebungen durch Fettdruck und Umrahmungen wichtiger Texte." Arzneimitteltherapie (04/2018) "Dieses Handbuch ist ein zuverlässiger Begleiter für alle toxikologischen Fragestellungen in Ausbildung, Lehre und beruflicher Praxis." Gour-med (22.08.2017) "Das umfassende Nachschlagwerk legt sowohl den aktuellen wissenschaftlichen Stand als auch die moderne toxikologische Praxis dar." Allgemeines Ministerialblatt der Staatsregierung Bayern (17.12.2017) Table of ContentsInhaltsverzeichnis Geleitwort V Vorwort XXIX Liste der Autoren XXXI Abkurzungen XXXVII Teil I Grundlagen 1 1 Einfuhrung 3H. Greim 1.1 Einleitung 3 1.2 Die Komponenten der Risikoabschatzung 4 1.3 Ermittlung des Risikos versus Risikomanagement 11 1.4 Ermittlung der gefahrlichen Stoffeigenschaften 12 1.5 Strategien fur die Zusammenstellung von Daten 16 1.6 Festlegung von Grenzwerten 19 1.7 Praktische Bedeutung der Grenzwerte 21 1.8 Kritische Faktoren bei Kindern 21 1.9 Polymorphismen metabolisierender Enzyme 22 1.10 Die Bedeutung standardisierter Testverfahren (Test Guidelines) 23 1.11 Berucksichtigung von Unsicherheiten 23 1.12 Das Threshold-of-Toxicological-Concern(TTC)-Konzept 24 1.13 Das Problem der Risikokommunikation 25 1.14 Arbeitsgebiete der Toxikologie 26 1.15 Einige Bewertungsbeispiele 28 1.16 Zusammenfassung 30 Literatur 30 2 Toxikokinetik 31J.G. Filser 2.1 Definition und Aufgabe 31 2.2 Grundlagen: Resorption, Verteilung, Elimination 32 2.3 ToxikokinetischeModelle 45 2.4 Zusammenfassung 64 Literatur 64 3 Biotransformation von Fremdstoffen 65W. Dekant 3.1 Einleitung 65 3.2 Phase-I-Reaktionen 68 3.3 Phase-II-Reaktionen 80 3.4 Faktoren, welche die Biotransformation von Fremdstoffen beeinflussen 87 3.5 Genetisch bedingte Unterschiede in der Aktivitat von Fremdstoffwechselenzymen 94 3.6 Rolle der Bioaktivierung in der Toxizitat 96 3.7 Interaktionen von bei der Biotransformation gebildeten reaktiven Zwischenstufen 101 3.8 Zusammenfassung 108 Literatur 110 4 Toxikogenetik 111L. Stanley und H. Greim 4.1 Einleitung 111 4.2 Genotyp und Phanotyp 112 4.3 Toxikologisch relevante Polymorphismen 115 4.4 Beispiele fur Variationen in der Empfindlichkeit gegenuber Chemikalien 118 4.5 Studien zur Bewertung der gesundheitlichen Relevanz von Polymorphismen 123 4.6 Zusammenfassung 125 Literatur 126 5 Rezeptor-vermittelteMechanismen 127J. Schlosmann und F. Hofmann 5.1 Einleitung 127 5.2 Ligand-Rezeptor-Wechselwirkungen 128 5.3 Biologische Konsequenzen der Ligand-Rezeptor-Interaktionen 130 5.4 Rezeptorsignaltransduktion 133 5.5 Zusammenfassung 136 Literatur 136 6 Kombinationswirkungen von Chemikalien 139H.M. Bolt 6.1 Einleitung 139 6.2 Mechanismen von Kombinationswirkungen 139 6.3 Epidemiologische Studien 143 6.4 Folgerungen 144 6.5 Grenzwertfestlegungen fur Gemische am Arbeitsplatz 145 6.6 Grenzwertfestlegungen in anderen Bereichen 146 6.7 Zusammenfassung 147 Literatur 147 7 Chemische Kanzerogenese 149J. Fahrer und B. Kaina 7.1 Einleitung 149 7.2 Mehrstufenmodell der Kanzerogenese 150 7.3 Chemische Kanzerogene 151 7.4 Molekulare genotoxischeMechanismen 157 7.5 Tumorsuppressorgene 166 7.6 Zusammenfassung 170 Literatur 171 8 Zur Frage einer unwirksamen Dosis genotoxischer Agenzien 173H. Greim und R.A. Albertini 8.1 Einleitung 173 8.2 Krebsentstehung durch genotoxische Kanzerogene 174 8.3 DNA-Reparatur 175 8.4 ATM und ATR bei der Reparatur von DNA-Schaden 178 8.5 Unterschiedliche Persistenz von DNA-Addukten 180 8.6 Apoptose und Nekrose 180 8.7 Epigenetische Mechanismen 181 8.8 Interzellulare Kommunikation uber Gap Junctions 181 8.9 Beispiele fur dosisabhangige Reaktionen bei Genotoxizitat 182 8.10 Schlussfolgerung 183 8.11 Zusammenfassung 184 Literatur 184 9 Reproduktionstoxikologie 187H. Spielmann 9.1 Einleitung 187 9.2 Besonderheiten der Reproduktionstoxikologie 188 9.3 Weibliche und mannliche Fruchtbarkeit (Fertilitat) 189 9.4 Internationale Prufmethoden auf dem Gebiet der Reproduktionstoxikologie 192 9.5 Pra- und Postnataltoxikologie 194 9.6 Toxikologie von Fremdstoffen in der Stillzeit 202 9.7 Hormonaktive Umweltsubstanzen (engl. endocrine disrupters, ED) 203 9.8 Zusammenfassung 203 Literatur 204 10 Okotoxikologie 205J. Rombke 10.1 Definition und geschichtlicher Uberblick 205 10.2 Konzeptionelle Grundlagen der Okotoxikologie 207 10.3 Okotoxikologische Testmethoden fur Chemikalien 214 10.4 Retrospektive Testmethoden fur Umweltproben 227 10.5 Neue Entwicklungen in der Okotoxikologie 230 10.6 Zusammenfassung 232 Literatur 233 Teil II Organe und Organsysteme 235 11 Gastrointestinaltrakt 237M. Schwenk 11.1 Einleitung 237 11.2 Struktur und Funktion 238 11.3 Schicksal von Xenobiotika im Gastrointestinaltrakt 240 11.4 Toxikologie 243 11.5 Untersuchungsmethoden 248 11.6 Zusammenfassung 249 Literatur 250 12 Leber 251J.G. Hengstler 12.1 Einleitung 251 12.2 Struktur und Funktion 252 12.3 Toxikologie 259 12.4 Mythen zur Leber 272 12.5 Zusammenfassung 273 Literatur 273 13 Respirationstrakt 275F. Schulz 13.1 Einleitung 275 13.2 Struktur 276 13.3 Funktion 280 13.4 Protektive Systeme 282 13.5 Der Respirationstrakt als Zielorgan fur Toxizitat 285 13.6 Respiratorische Allergien und Asthma 292 13.7 Lungenkrebs 293 13.8 Testsysteme zur Detektion toxischer Effekteinhalierter Substanzen 294 13.9 Zusammenfassung 294 Literatur 295 14 Zentralnervensystem(ZNS)undperipheresNervensystem(PNS) 297G.P. Eckert und W.E. Muller 14.1 Einleitung 297 14.2 Bau und Funktion 298 14.3 Toxikologie 305 14.4 Zusammenfassung 310 Literatur 310 15 Verhaltenstoxikologie 311C. vanThriel 15.1 Einleitung 311 15.2 Physiologie und Pathophysiologie des ZNS und peripheren Nervensystems 311 15.3 Verhalten als Leistungs- und Toxizitatsindikator 313 15.4 Tierexperimentelle Methoden 316 15.5 Methoden fur Humanstudien 317 15.6 Berucksichtigung von Confoundern und Kovariablen 319 15.7 Ausgewahlte Neurotoxine mit verhaltenstoxischer Humanevidenz 320 15.8 Zusammenfassung 326 Literatur 327 16 Haut 329B. Blomeke 16.1 Einleitung 329 16.2 Aufbau 329 16.3 Funktion 331 16.4 Toxikologie der Haut 334 16.5 Zusammenfassung 343 Literatur 344 17 Niere und ableitende Harnwege 345H. Greim 17.1 Einleitung 345 17.2 Bau und Funktion 346 17.3 Toxikologie 349 17.4 Tumoren der Niere 353 17.5 Ableitende Harnwege 354 17.6 Tumoren der Blase 354 17.7 Zusammenfassung 355 Literatur 356 18 Blut und Knochenmark 357H. Greim und R. Snyder 18.1 Einleitung 357 18.2 Bau und Funktion des Knochenmarks 358 18.3 Die Bildung von Blutzellen (Hamatopoese) 359 18.4 Funktion der einzelnen Bestandteile im Blut 361 18.5 Toxikologie des Knochenmarks 365 18.6 Toxikologie des Hamoglobins 369 18.7 Zusammenfassung 375 Literatur 376 19 Toxikologie des Immunsystems 377P. Griem 19.1 Einleitung 377 19.2 Anatomie und Zellen des Immunsystems 378 19.3 Antigene und ihre Erkennung 380 19.4 Entzundungsreaktion (unspezifische Immunabwehr) 381 19.5 Antigenprozessierung und MHC-Restriktion 382 19.6 T-Lymphozyten und ihre Aktivierung 383 19.7 B-Lymphozyten und Antikorperproduktion 385 19.8 Immunologische Toleranz 386 19.9 Sensibilisierung und Allergie 387 19.10 Methoden zur Ermittlung eines sensibilisierenden Potenzials 388 19.11 Allergieausloseschwellen 395 19.12 Risikobewertung Hautsensibilisierung 397 19.13 Atemwegssensibilisierung 398 19.14 Orale und parenterale Sensibilisierung 402 19.15 Chemikalieninduzierte Autoimmunitat 404 19.16 Generelle Immunstimulation 405 19.17 Immunsuppression 408 19.18 Zusammenfassung 411 Literatur 412 20 Das Herz- und Kreislaufsystem 415H. Greim 20.1 Anatomie und Funktion 415 20.2 Toxikologie 418 20.3 Zusammenfassung 427 Literatur 427 21 Endokrines System 429V. Strauss und B. van Ravenzwaay 21.1 Einleitung 429 21.2 Bau und Funktion 429 21.3 Fetale Entwicklung der Hypothalamus-Hypophysen-Gonaden-Achse (HPG) 441 21.4 Uberprufungen der Sexualfunktionen in der Toxikologie 444 21.5 Zusammenfassung 447 Literatur 447 Teil III Toxikologische Prufverfahren 449 22 Methodeninder Toxikologie –OECD-Prufrichtlinienfur Toxizitatstests in vivo 451R. Bartsch 22.1 Einleitung 451 22.2 Voraussetzungen fur In-vivo-Tests 453 22.3 Akute Toxizitat 455 22.4 Haut- und Augenreizwirkung 458 22.5 Hautsensibilisierung 461 22.6 Toxizitat nach wiederholter Gabe 462 22.7 Reproduktionstoxizitat 468 22.8 Andere Prufrichtlinien 475 22.9 Andere Gremien 476 22.10 Zusammenfassung 476 Literatur 477 23 Genotoxizitatstests in vitro 479U. Andrae und H.-J.Martus 23.1 Einleitung 479 23.2 Fremdstoffmetabolismus in vitro 481 23.3 Testsysteme mit Bakterien 484 23.4 Testsysteme mit Saugerzellen 486 23.5 Zelltransformationstests 498 23.6 Zusammenfassung 499 Literatur 500 24 Mutagenitatstests in vivo 501I.-D. Adler 24.1 Einleitung 501 24.2 Chromosomenmutationen in somatischen Zellen 503 24.3 Genmutationen in somatischen Zellen 507 24.4 Chromosomenmutationen in Keimzellen 510 24.5 Nicht mehr eingesetzte Tests 513 24.6 Genmutationen in Keimzellen 516 24.7 Zusammenfassung 520 Literatur 521 25 Teststrategien fur die Bewertung von Genotoxizitat 523H.-J.Martus 25.1 Einfuhrung 523 25.2 Grundlagen der Genotoxizitatstestung 524 25.3 Teststrategien 528 25.4 Quantifizierung genotoxischer Effekte 533 25.5 Kritische Aspekte bei der Durchfuhrung von Genotoxizitatstests und der Beurteilung von Daten 533 25.6 Zusammenfassung 534 Literatur 534 26 Erfassungder individuellenFremdstoffbelastung(Biomonitoring) 537T. Goen 26.1 Einleitung 537 26.2 Voraussetzungen zur Durchfuhrung eines Biomonitorings 540 26.3 Beispiele fur das Biomonitoring spezieller Stoffgruppen bzw. besondere Biomonitoringparameter 556 26.3.3 Biomonitoringparameter mit hoher biologischer Persistenz 558 26.4 Zusammenfassung 558 Literatur 559 27 Epidemiologie 561K. Ulm 27.1 Einleitung 561 27.2 Maszahlen zur Beschreibung des Krankheitsrisikos 561 27.3 Standardisierte Maszahlen 564 27.4 Typen epidemiologischer Studien 566 27.5 Statistische Tests zur Beurteilung eines erhohten Risikos und Konfidenzbereiche 569 27.6 Metaanalyse 571 27.7 Kriterien zur Annahme eines kausalen Zusammenhangs 572 27.8 Zusammenfassung 575 Literatur 575 28 Alternativen zu Tierversuchen 577T. Hartung 28.1 Einleitung 577 28.2 Die Geburt des Zweifels an Tierversuchen 578 28.3 Erfolgreiche erste Alternativmethoden 579 28.4 Es geht auch anders – der Ersatz von Tierversuchen 580 28.5 Validierung von Ersatzmethoden – Tierschutz darf nicht auf Kosten der Sicherheit erfolgen 583 28.6 Wie verlasslich sind Tierversuche? 584 28.7 Das Verbot von Tierversuchen fur Kosmetika in Europa alsMotor von Ersatzmethoden 585 28.8 „Toxikologische Ignoranz“ – Das REACH-Projekt alsMotor von Ersatzmethoden 585 28.9 Die nachste Generation von Ersatzmethoden – Toxikologie fur das 21. Jahrhundert 586 28.10 Zusammenfassung 589 Literatur 589 29 Omics in der Toxikologie 591L. Suter-Dick 29.1 Einleitung 591 29.2 Das Grundkonzept von Toxikogenomik 591 29.3 Technologien 594 29.4 Bioinformatik und Biostatistik 600 29.5 Anwendungen von Toxikogenomik 602 29.6 Zusammenfassung 606 Literatur 607 30 Einfuhrung in die statistische Analyse experimentellerDaten 609G. Csanady und I. Zollner 30.1 Einleitung 609 30.2 Deskriptive Statistik 611 30.3 Fehlerfortpflanzung 615 30.4 Wahrscheinlichkeitsverteilung 616 30.5 Inferenzstatistik/Schliesende Statistik/Konfirmative Statistik 622 30.6 Regressionsanalyse 632 30.7 Probitanalyse 635 30.8 Versuchsplane 637 30.9 Statistische Software 638 30.10 Zusammenfassung 639 Literatur 639 31 Mathematische Modelle zur Extrapolation von Risikowerten 641J. Timm 31.1 Einleitung 641 31.2 Grundlagen der linearen Extrapolation 644 31.3 Spezielle Methoden der linearen Extrapolation 646 31.4 Berucksichtigung des Zeitaspekts 647 31.5 Nicht lineare Extrapolation 651 31.6 Modelle der Kanzerogenese 653 31.7 Voraussetzungen und Grenzen der Extrapolation 656 31.8 Zusammenfassung 659 Literatur 659 Teil IV Regulatorische Toxikologie 661 32 Rechtliche Regelungen fur gefahrliche chemische Stoffe 663K.-M. Wollin und W. Lilienblum 32.1 Einleitung 663 32.2 Definitionen 664 32.3 Regelungen zu toxikologischen Prufungen 667 32.4 Wie funktioniert das Stoffrecht in Europa? 669 32.5 Entwicklung des Stoffrechts in Deutschland 682 32.6 Internationale Ubereinkommen und Regelwerke zu gefahrlichen Stoffen 693 32.7 Zusammenfassung 695 Literatur 696 33 Das Konzept von REACH 697J. Lebsanft 33.1 Einleitung 697 33.2 Historische Entwicklung 698 33.3 Stoffe, Gemische und Erzeugnisse 699 33.4 Die Hauptelemente von REACH 701 33.5 Verantwortlichkeiten und Verwaltungsstrukturen 707 33.6 Nachgeschaltete Anwender 710 33.7 Zusammenfassung 711 Literatur 712 Teil V Spezielle Toxikologie 713 34 Persistente halogenierte aromatische Kohlenwasserstoffe 715H. Greim und K.K. Rozman 34.1 Einleitung 715 34.2 Polychlorierte Dibenzodioxine und -furane (PCDD und PCDF) 716 34.3 Polychlorierte Biphenyle (PCB) 719 34.4 Dichlordiphenyltrichlorethan (DDT) 720 34.5 Hexachlorbenzol (HCB) 722 34.6 Physikalisch-chemische Eigenschaften 723 34.7 Toxizitat 724 34.8 Wirkungsmechanismen 734 34.9 Metabolismus 738 34.10 Enzyminduktion 739 34.11 Kinetik 740 34.12 Zusammenfassung 742 Literatur 743 35 Metalle 745A. Hartwig und G. Jahnke 35.1 Allgemeine Aspekte 745 35.2 Die Bedeutung der Bioverfugbarkeit 748 35.3 Akute und chronische Toxizitat sowie Kanzerogenitat 749 35.4 Toxikologie ausgewahlter Metallverbindungen 752 35.5 Zusammenfassung 771 Literatur 771 36 Partikel- und Fasertoxikologie 773R. Halter und I.Mangelsdorf 36.1 Partikel 773 36.2 Mineralfasern 790 36.3 Zusammenfassung 802 Literatur 803 37 Toxikologie von Nanomaterialien 805T. Gebel 37.1 Einleitung 805 37.2 Toxikologie 807 37.3 Toxikokinetik 808 37.4 Toxikodynamik 810 37.5 FaserformigeMaterialien 810 37.6 Nanopartikel 812 37.7 Stoffspezifische Toxizitat 813 37.8 Zusammenfassung 814 Literatur 815 38 Stoffemit hormonahnlicherWirkung 817V. Strauss und B. van Ravenzwaay 38.1 Einleitung 817 38.2 Endokrin aktive Substanzen 819 38.3 Niedrigdosis, nicht-monotone Dosis-Wirkungs-Beziehung und additive Effekte 829 38.4 Zusammenfassung 830 Literatur 831 39 Organische Losemittel 833W. Dekant 39.1 Einleitung 833 39.2 Toxikologie ausgewahlter Losemittel 835 39.3 Zusammenfassung 851 Literatur 852 40 Treibstoffe, Erdolprodukte wie Bitumen 853E. Pospischil 40.1 Einleitung 853 40.2 Herstellung oder Gewinnung von Kraftstoffen und Erdolprodukten, Erdoldestillation 853 40.3 Flussige Kraftstoffe 854 40.4 Weitere Erdolprodukte 861 40.5 Zusammenfassung 864 Literatur 865 41 Toxische Gase 867K. Kehe und H.Thiermann 41.1 Einleitung 867 41.2 Systemisch wirkende Atemgifte 867 41.3 Lokal schadigende Gase in der Atemluft (Reizgase) 875 41.4 Einzelne Reizgase 877 41.5 Zusammenfassung 882 Literatur 883 42 Duftstoffe 885A. Schnuch und P. Griem 42.1 Einleitung 885 42.2 Einsatz/Vorkommen von hautsensibilisierenden Riechstoffen 886 42.3 Toxikologie 888 42.4 Diagnostik eine Duftstoff-Kontaktsensibilisierung 890 42.5 Epidemiologie 895 42.6 Risiko einer Duftstoffallergie 898 42.7 Zusammenfassung 901 Literatur 902 43 Pestizide 903R.A. Solecki 43.1 Einleitung 903 43.2 Toxizitat ausgewahlter Pestizidwirkstoffe 906 43.3 Regulatorische Toxikologie der Pestizidwirkstoffe 916 43.4 Zusammenfassung 922 Literatur 923 44 Dieselmotoremissionen 925H. Greim 44.1 Einleitung 925 44.2 Inhaltsstoffe von Dieselmotoremissionen 926 44.3 Toxikokinetik 927 44.4 Toxizitat 928 44.5 Mechanismen der kanzerogenenWirkung von Dieselmotoremissionen 932 44.6 Die Belastung des Menschen mit Dieselmotoremissionen 934 44.7 Bewertung durch nationale und internationale Organisationen 935 44.8 Zusammenfassung 936 Literatur 936 45 Gifttiere und giftige Pflanzen 939T. Zilker 45.1 Einleitung 939 45.2 Gifttiere 939 45.3 Giftpflanzen 952 45.4 Zusammenfassung 965 Literatur 966 Glossar wichtiger toxikologischer Begriffe 969 Die Autoren 979 Sachverzeichnis 991

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Book SynopsisThe basic working knowledge for the practicing control engineer in industry, offered here as a handy deluxe edition comprising two volumes each devoted to methods and practical problems. Focusing on the practical implementation, the methods volume provides readers with rapid access to process modelling and control, while including the theoretical background necessary. Throughout, the essential knowledge is built up from chapter to chapter, starting with laying the foundations in plant instrumentation and control. Modelling abilities are then developed by starting from simple time-loop algorithms and passing on to discrete methods, Laplace transforms, automata and fuzzy logic. In the end, readers have the means to design simple controllers on the basis of their own models, and to use more detailed models to test them. With its clarity and simplicity of presentation, and illustrated by more than 200 diagrams, the volume supports self-study and teaches readers how to apply the appropriate method for the application required, and how to handle problems in process control. Bridging theory and practice, the second volume contains over 200 practical exercises and their solutions to develop the problem-solving abilities of process engineers. The problems were developed by the author during his many years of teaching at university and are kept brief, taken from the fields of instrumentation, modeling, plant control, control strategy design and stability of control. The algorithm flows and codes, which are mostly based on MATLAB®, are given in many cases and allow for easy translation into applications. With a clarity and simplicity of presentation, the two volumes are similarly structured for easy orientation.Table of ContentsIntroduction Instrumentation Modelling Basic Elements used in Plant Control Schemes Control Strategy Design for Processing Plants Estimation of Variables and Model Parameters from Plant Data Advanced Control Algorithms Stability and Quality of Control Optimisation

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Book SynopsisEine bunte und überraschende Abenteuerreise durch die faszinierenden Weiten des Chemie-Universums: Wie erklärt die Chemie die Entstehung des Lebens, wie hat sie die Welt verändert und wie lassen sich die drängenden Probleme unserer Zeit mit ihrer Hilfe lösen? In zwölf Kapiteln geben uns ausgesuchte Spezialisten, Chemiker und Chemikerinnen einen Einblick in die Chemie als äußerst kreative und verantwortungsbewusste Wissenschaft. Viele praktische Beispiele, Produkte und Anwendungen zeigen das Potential der Chemie auf. So erfährt man etwa, dass eine moderne Energie- und Rohstoffversorgung ohne Chemie weder denkbar noch machbar ist und welche Bedeutung die Chemie für die moderne Informationstechnologie hat. Ein besonderes Augenmerk wird darauf gerichtet, welche Rolle die Chemie bei aktuellen und zukünftigen Herausforderungen unserer Gesellschaft spielt: Die ungebrochen wachsende Weltbevölkerung, die drohende Knappheit von Nahrung und Wasser, die Gesundheitsvorsorge und Heilung von Krankheiten, der ansteigende Energieverbrauch sowie der Erhalt unserer Lebensqualität - als stark interdisziplinär orientierte Wissenschaft schafft die Chemie die Grundlagen, um diese dringenden Probleme unserer Zeit nachhaltig anzugehen. Quo vadis Chemie? In diesem Buch wird kritisch und fachkundig diskutiert, wie sich die Chemie entwickeln muss, um diesen Aufgaben gerecht zu werden. Heute gelingt schon vieles, dennoch werden neue Denkansätze und innovative Prozesse und Produkte für die Zukunft gebraucht. Ohne Chemie ist keine Lösung möglich. Ein spannendes und informatives Buch für alle, die sich für Chemie und für die Welt, in der wir leben, interessieren und gerne wissen möchten, welche Rolle die Chemie nicht nur heute wahrnimmt, sondern vor allem zukünftig spielen sollte.Trade Review"Diese spannende und vielseitige Sachbuch reißt viele Themen an und zeigt, dass die Chemie wirklich nicht langweilig ist." Materials and Corrosion (12/2017) "Tatsächlich finden sich in dem reichhaltig bebilderten und im bewährten Layout der ChiuZ gestalteten Buch viele und vielfältige Beispiele dafür, was Chemie heute alles ist ?" Physik in unserer Zeit (01.12.2017) "Es empfiehlt sich für alle, die chemisches Interesse haben, bzw. für Personen in chemischen Berufen, die sich über den neueren Stand der Forschung informieren wollen." Chemie Ingenieur Technik (01.10.2017) "Laut Vorwort soll das Buch vor allem bei der Jugend, die vor der Berufswahl steht, Interesse an der Chemie wecken. Dazu ist es bestens geeignet, da es trotz z.T. sehr anspruchsvoller Inhalte durch die vielen Abbildungen und Zusammenfassungen gut lesbar bleibt." BIOSpektrum (01.10.2017) "Ein spannendes und informatives Buch für alle, die sich für Chemie und für die Welt, in der wir leben, interessieren, die mehr über die aktuellen Forschungsthemen wissen möchten und teilhaben wollen an den Überlegungen zur Zukunft." Leser-welt.de (16.08.2017) "Aus Anlass ihres Jubiläums hat die Gesellschaft Deutscher Chemiker (GDCh) ein Buch veröffentlicht, das auf unterhaltsame Weise die Leistungen und Möglichkeiten der Chemie in all ihren Facetten beleuchtet. (...) Das Buch richtet sich sowohl an naturwissenschaftliche Laien als auch an Experten und liefert in einem bunten Kaleidoskop viele Ansätze, um die Bedeutung der Chemie für unsere Welt besser kennen und verstehen zu lernen." Galvanotechnik (02.06.2017) "Mit Unendliche Weiten. Kreuz und quer durchs Chemie-Universum legen die Herausgeber (...) einen einzigartigen, hochspannenden und schön gestalteten Band vor, in dem zahlreiche renommierte Autoren den Leser in die packende Welt der Chemie führen." LVT Lebensmittel (08.05.2017) "Auf über 200 Seiten wird der Leser in die faszinierende Welt der chemischen Forschung entführt. Auch wer bis jetzt noch keine Zuneigung zur Chemie verspürt hat, wird sich in diesem reich bebilderten und ansprechend gestalteten Sachbuch verlieren und dabei überraschende Facetten der Chemie kennenlernen. (...) Ein wunderschöner und lehrreicher Bildband zum überraschend günstigen Preis ? auch als Geschenk geeignet." JATROS (03.05.2017) "Aus Anlass ihres 150jährigen Jubiläums hat die Gesellschaft Deutscher Chemiker (GDCh) ein Buch veröffentlicht, das zu einer überraschenden Reise durch die Chemie einlädt. In dem einzigartigen, hochspannenden und schön gestalteten Bildband beschäftigen sich ausgewiesene Experten in zwölf Kapiteln mit Errungenschaften, Anwendungen und Innovationen aus der Chemie. (...) Nicht nur Experten werden von diesem bunten Kaleidoskop begeistert sein. Besonders interessierte und neugierige Leser werden eingeladen, die Bedeutung des Abenteuers Chemie für unsere Welt besser kennen und verstehen zu lernen." METALL (02.05.2017) "Der Großteil der Beiträge ist gut verständlich und gibt einen interessanten und differenzierten Überblick über die jeweiligen Themen. Insgesamt haben Herausgeber und Autoren mit Unendliche Weiten ? Kreuz und quer durchs Chemie-Universum einen ansehnlichen und interessanten Jubiläumsband geliefert. Prall gefüllt mit Themen aus allen Bereichen der Chemie werden hier alle Interessierten ? auch ?Schüler, deren Schulzeit zu Ende geht? (Vorwort) ? mit vielen, meist spannend aufgearbeiteten Informationen versorgt." Buchrezicenter.de (09.04.2017) "Das Buch (...) bietet einen Fundus an Antworten und Lösungsansätzen auf die drängenden Fragen unserer Zeit." PROCESS (01.04.2017)Table of ContentsV Geleitwort VII Vorwort Kapitel 1 2 Faszination ChemieHans-Jürgen Quadbeck-Seeger Kapitel 2 Die Spielwiese der Anorganischen Chemie 8 ElementaresBarbara Albert, Thomas Geelhaar, Wilma Neumann, Armin Reller Kapitel 3 Von wenigen Rohstoffen zur beinahe unbegrenzten Produktvielfalt 20 Schwarzes Gold und Grüne ChemieMichael Röper Kapitel 4 44 Von der Chemie und Technik des LebensMark Helm, Johanna Bretzler, Nina Simon, Thomas Carell 44 Der erweiterte genetische Code: DNA- und RNA-Basen jenseits von Watson und Crick 49 CRISPR-Cas9: Revolution der Biologie durch ein bakterielles ImmunsystemSabine Schneider 51 Ein erweiterter genetischer Code – neue Proteine aus dem LaborSusanne Mayer, Kathrin Lang 56 Die Glykowissenschaften: ein vielfältiges Forschungsgebiet für die chemische BiologieAnja Hoffmann-Röder 63 Biotechnologie – alles Bio, oder was?Holger Bengs und Julia Schüler Kapitel 5 68 Der blaue Planet und das blaue Gold 68 Chemie auf dem Weg in die Nachhaltige IndustriegesellschaftMartin Faulstich, Elisabeth Schmid und Alexander Franke 69 Chemie und Wasser Herausgegeben von der Gesellschaft Deutscher Chemiker 71 Wasser – das „blaue Gold“des 21. JahrhundertsTorsten C. Schmidt und Walter Kölle 73 Mikroplastik im aquatischen ÖkosystemSascha Klein, Eckhard Worch und Thomas P. Knepper 75 Stimmt die Atmosphäre, stimmt das KlimaReinhard Zellner Kapitel 6 80 Vom absoluten Nullpunkt bis in die unendlichen Weiten des Weltalls – Powered by Chemistry 81 Ein Hansdampf in allen Gassen – die Physikalische ChemieKatharina Al-Shamery 89 Was heißt „Energie“ heute?Hermann Pütter 94 Hochspannung garantiert – elektrochemische GrenzflächenOlaf Magnussen 97 Expedition zur Insel der Stabilität – Faszination Nuklearchemie im gesellschaftlichen KontextHorst Geckeis 101 Chemie am absoluten NullpunktBernhard Dick 106 Chemie im Weltall – die Mission Rosetta-PhilaeUwe J. Meierhenrich Kapitel 7 Von riesengroßen Polymeren bis hin zu den kleinsten Nanopartikelchen – auf jeden Fall mehr als nur Plastik 112 Living in a material worldKatharina Landfester, Frederik R. Wurm, Markus B. Bannwarth Kapitel 8 126 iChemie – Informationstechnik, Elektronik, KommunikationRainer Waser Kapitel 9 Was machen denn eigentlich Lebensmittel - chemikerinnen und -chemiker? 144 Mahlzeit! Prost! Wohl bekomms!Jörg Häseler, Marina Creydt, Anna Dingel, Martin Doert, Markus Fischer, Hans-Ulrich Humpf, Lothar W. Kroh, Reinhard Matissek, Verena Pietzner, Monika Pischetsrieder, Martin Rühl, Julia, Schnapka, Dieter Schrenk, Andreas Vilcinskas, Holger Zorn Kapitel 10 154 Im Dienste der GesundheitPeter H. Seeberger Kapitel 11 Wie leistungsstarke Forschung, vielseitige Lehre und innova tive Industrieprodukte zusammenhängen 166 Mit Chemie in die Zukunft 167 Chemie neu erfindenGeorge M. Whitesides 177 Innovation – Was ist das überhaupt?Peter Nagler 178 Start-ups in der Chemie – Wie kommen Innovationen in die Industrie?Sonja Jost 180 Die Rolle der chemischen Wissenschaften im 21. Jahrhundert – one-world chemistryHenning Hopf, Stephen A. Matlin, Alain Krief und Goverdhan Mehta Kapitel 12 186 Das Imaginäre wirklich werden zu lassen 187 Der Chemiker und der ArchitektDirk Trauner 201 Danksagung 203 Literatur 207 Autorenadressen 213 Bildquellen

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Book SynopsisMuon Spin Spectroscopy An introduction to muon spin spectroscopy with a focus on applications in chemistry and materials science Muon Spin Spectroscopy: Methods and Applications in Chemistry and Materials Science delivers a robust and practical discussion of the areas in muon spin spectroscopy most relevant to chemistry and materials science. In this text readers will find the background details of muonium chemistry, as well as descriptions of applications in a variety of topics of varying complexity, from chemical reactivity in the gas phase to condensed matter and biological systems. The text covers material ranging from the historical background to recent technological and theoretical developments in the field. Readers will also find: An introduction to muon beams and spin spectroscopy, including discussions of spin polarization and muon decayComprehensive explanations of the formation of chemical states incorporating muonsPractical discussions of chemical reactivity and dynamics t

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Book SynopsisNow in full color for a more intuitive learning experience, this new edition of the long-selling reference also features a number of new developments in methodology and the application of enzyme kinetics. Starting with a description of ligand binding equilibria, the experienced author goes on to discuss simple and complex enzyme reactions in kinetic terms. Special cases such as membrane-bound and immobilized enzymes are considered, as is the influence of external conditions, such as temperature and pH value. The final part of the book then covers a range of widely used measurement methods and compares their performance and scope of application. With its unique mix of theory and practical advice, this is an invaluable aid for teaching as well as for experimental work.Table of ContentsPreface xi Symbols and Abbreviations xiii Introduction and Definitions xv 1 Multiple Equilibria, Principles, and Derivations 1 1.1 General Considerations 1 1.2 Diffusion 2 1.3 Modes of Ligand Binding 4 1.4 Interaction between Macromolecules and Ligands 6 1.4.1 Binding Constants 6 1.4.2 Binding to a Single Site 7 1.5 Binding to Identical Independent Sites 7 1.5.1 General Binding Equation 7 1.5.2 Graphic Representations of the Binding Equation 13 1.5.2.1 Direct and Linear Diagrams 13 1.5.2.2 Analysis of Binding Data from Spectroscopic Titrations 15 1.5.3 Binding of Different Ligands, Competition 18 1.5.4 Noncompetitive Binding 21 1.6 Binding to Nonidentical, Independent Sites 23 References 25 2 Cooperativity and Allosteric Enzymes 27 2.1 Binding to Interacting Sites 27 2.1.1 The Hill Equation 27 2.1.2 The Adair Equation 29 2.1.3 The Pauling Model 32 2.2 Allosteric Enzymes 32 2.2.1 The Symmetry or Concerted Model 33 2.2.2 The SequentialModel and Negative Cooperativity 38 2.2.3 Analysis of Cooperativity 42 2.2.4 Physiological Aspects of Cooperativity 44 2.2.5 Examples of Allosteric Enzymes 46 2.2.5.1 Hemoglobin 46 2.2.5.2 Aspartate Transcarbamoylase 48 2.2.5.3 Aspartokinase 49 2.2.5.4 Phosphofructokinase 50 2.2.5.5 Allosteric Regulation of the Glycogen Metabolism 50 2.2.5.6 Membrane-Bound Enzymes and Receptors 50 2.3 Binding to Nonidentical, Interacting Sites 51 References 52 3 FromReaction Order to the Michaelis–Menten Law: Fundamental Relationships of Enzyme Kinetics 55 3.1 Reaction Order 55 3.1.1 First-Order Reactions 56 3.1.2 Second-Order Reactions 57 3.1.3 Zero-Order Reactions 58 3.2 Steady-State Kinetics and the Michaelis–Menten Equation 58 3.2.1 Derivation of the Michaelis–Menten Equation 58 3.3 Analysis of Enzyme Kinetic Data 62 3.3.1 Graphic Representations of the Michaelis–Menten Equation 62 3.3.1.1 Direct and Semilogarithmic Representations 62 3.3.1.2 Direct Linear Plots 68 3.3.1.3 LinearizationMethods 70 3.3.2 Analysis of Progress Curves 72 3.3.2.1 Integrated Michaelis–Menten Equation 73 3.3.2.2 Determination of Reaction Rates 75 3.3.2.3 Graphic Methods for Rate Determination 77 3.3.2.4 Graphic Determination of True Initial Rates 79 3.4 Reversible Enzyme Reactions 80 3.4.1 Rate Equation for Reversible Enzyme Reactions 80 3.4.2 Product Inhibition 82 3.4.3 The Haldane Relationship 84 References 85 4 Enzyme Inhibition and RelatedMechanisms 87 4.1 Unspecific and Irreversible Inhibition 87 4.1.1 Unspecific Inhibition 87 4.1.2 Irreversible Inhibition 88 4.1.2.1 General Features of Irreversible Inhibition 88 4.1.2.2 Suicide Substrates 90 4.1.2.3 Transition-State Analogs 91 4.1.2.4 Analysis of Irreversible Inhibition 92 4.2 Reversible Inhibition 94 4.2.1 General Rate Equation 94 4.2.1.1 Noncompetitive Inhibition and Graphic Representation of Inhibition Data 97 4.2.1.2 Competitive Inhibition 102 4.2.1.3 Uncompetitive Inhibition 106 4.2.2 Partial Inhibitions 108 4.2.2.1 Partially Noncompetitive Inhibition 108 4.2.2.2 Partially Uncompetitive Inhibition 110 4.2.2.3 Partially Competitive Inhibition 111 4.2.3 Noncompetitive and Uncompetitive Product Inhibition 113 4.2.4 Substrate Inhibition 114 4.3 Enzyme Reactions with Two Competing Substrates 116 4.4 Different Enzymes Catalyzing the Same Reaction 118 References 119 5 Multi-Substrate Reactions 121 5.1 Nomenclature 121 5.2 Multi-Substrate Mechanisms 122 5.2.1 Random Mechanism 122 5.2.2 Ordered Mechanism 127 5.2.3 Ping-Pong Mechanism 129 5.2.4 Product Inhibition in Multi-Substrate Reactions 131 5.2.5 Haldane Relationships in Multi-Substrate Reactions 132 5.2.6 Mechanisms with MoreThan Two Substrates 133 5.2.7 Other Nomenclatures for Multi-Substrate Reactions 134 5.3 Derivation of Rate Equations of Complex Enzyme Mechanisms 135 5.3.1 King–Altmann Method 135 5.3.2 Simplified Derivations Applying GraphTheory 140 5.3.3 Combination of Equilibrium and Steady-State Approach 141 References 143 6 pH and Temperature Dependence of Enzymes 145 6.1 pH Optimum and Determination of pK Values 145 6.2 pH Stability 147 6.3 Temperature Dependence 148 References 152 7 Special EnzymeMechanisms 153 7.1 Kinetic Treatment of Allosteric Enzymes 153 7.2 Hysteretic Enzymes 154 7.3 Kinetic Cooperativity, the Slow Transition Model 155 7.4 Ribozymes 156 7.5 Enzymes Reacting with Polymeric Substrates 159 References 160 8 Enzymes Bound to Artificial Matrices and to Membranes 163 8.1 Immobilized Enzymes 163 8.1.1 Kinetics of Immobilized Enzymes 163 8.1.2 External Diffusion Limitation 165 8.1.3 Internal Diffusion Limitation 166 8.1.4 Inhibition of Immobilized Enzymes 168 8.1.5 pH and Temperature Behavior of Immobilized Enzymes 169 8.2 Enzyme Reactions at the Membrane 169 8.2.1 Transport Processes 169 8.2.2 Enzyme Reactions at Membrane Interfaces 172 References 175 9 Isotope Exchange and Isotope Effects 177 9.1 Isotope Exchange 177 9.1.1 Isotope Exchange Kinetics 177 9.2 Isotope Effects 181 9.2.1 Primary Kinetic Isotope Effect 181 9.2.2 Influence of the Kinetic Isotope Effect on V and Km 182 9.2.3 Other Isotope Effects 183 References 184 10 Related Subject Areas 185 10.1 Relationship between Enzyme Kinetics and Pharmacokinetics 185 10.2 Application of StatisticalMethods in Enzyme Kinetics 189 10.2.1 General Remarks 189 10.2.2 Statistical Terms Used in Enzyme Kinetics 191 References 193 11 Methods for the Study of Multiple Equilibria 195 11.1 General Aspects 195 11.2 Equilibrium Dialysis as an Example for the Performance of Binding Measurements 197 11.2.1 Principle of Equilibrium Dialysis 197 11.2.2 Control Experiments and Sources of Error 200 11.2.2.1 Dialysis Time 200 11.2.2.2 Concentration and Activity of the Macromolecule 200 11.2.2.3 Concentration of the Ligand 201 11.2.2.4 Donnan Effect 202 11.2.3 Continuous Equilibrium Dialysis 203 11.3 Ultrafiltration 206 11.4 Gel Filtration 208 11.4.1 Batch Method 208 11.4.2 The Method of Hummel and Dreyer 209 11.4.3 Other Gel FiltrationMethods 210 11.5 Ultracentrifugation 212 11.5.1 Fixed-Angle UltracentrifugationMethods 212 11.5.2 Sucrose-Gradient Centrifugation 215 11.6 Surface Plasmon Resonance 218 References 220 12 Manometric, Electrochemical, and Calorimetric Methods 223 12.1 Warburg’s Manometric Apparatus 223 12.2 Electrochemical Methods 224 12.2.1 The Oxygen Electrode 224 12.2.2 The CO2 Electrode 226 12.2.3 Potentiometry, Redox Potentials 227 12.2.4 The pH-Stat 227 12.2.5 Polarography 229 12.3 Calorimetry 230 References 232 13 Absorption and Fluorescence Spectroscopy 235 13.1 General Aspects 235 13.2 Absorption Spectroscopy 237 13.2.1 The Lambert–Beer Law 237 13.2.2 Spectral Properties of Enzymes and Ligands 238 13.2.3 Structure of Spectrophotometers 241 13.2.4 Double-Beam Spectrophotometer 245 13.2.5 Difference Spectroscopy 246 13.2.6 The Dual-Wavelength Spectrophotometer 249 13.3 Photochemical Action Spectra 250 13.4 Bioluminescence 251 13.5 Fluorescence Spectroscopy 251 13.5.1 Quantum Yield 251 13.5.2 Structure of Spectrofluorometers 252 13.5.3 Perturbations of Fluorescence Measurements 254 13.5.4 Fluorescent Compounds (Fluorophores) 255 13.5.5 Radiationless Energy Transfer 260 13.5.6 Fluorescence Polarization 262 13.5.7 Pulse Fluorometry 263 13.5.8 Fluorescence Correlation Spectroscopy 265 References 265 14 Other Spectroscopic Methods 269 14.1 Circular Dichroism and Optical Rotation Dispersion 269 14.2 Infrared and Raman Spectroscopy 274 14.2.1 IR Spectroscopy 274 14.2.2 Raman Spectroscopy 275 14.2.3 Applications 275 14.3 Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy 276 14.4 Electron Paramagnetic Resonance Spectroscopy 279 References 281 15 Methods to Measure Fast Reactions 283 15.1 General Aspects 283 15.2 Flow Methods 284 15.2.1 The Continuous-Flow Method 284 15.2.2 The Stopped-Flow Method 287 15.2.3 Measurement of Enzyme Reactions by Flow Methods 291 15.2.4 Determination of the Dead Time 293 15.3 Relaxation Methods 294 15.3.1 The Temperature-Jump Method 294 15.3.2 The Pressure-Jump Method 297 15.3.3 The Electric Field Method 299 15.4 Flash Photolysis, Pico- and Femtosecond Spectroscopy 300 15.5 Evaluation of Rapid Kinetic Reactions (Transient Kinetics) 302 References 305 Index 307

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Book SynopsisFür eine sichere und nachhaltige Trinkwasserversorgung muss die Qualität von Trinkwasser wie auch von Rohwässern ständig mithilfe immer komplexerer Wasseranalysen überwacht werden. In dieser vollständig überarbeiteten und an die aktuelle Trinkwasserverordnung angepassten Neuauflage seines Klassikers bietet Walter Kölle anhand von zahlreichen Beispielanalysen einmal mehr einen umfassenden Überblick über wasserchemische Grundlagen, die Relevanz verschiedener Messgrößen für die unterschiedlichen Wassertypen, das Vorkommen von natürlichen und anthropogenen Wasserinhaltsstoffen, sowie praktische Hinweise zur Berechnung und Auswertung von Analysedaten. Die in Deutschland und in der EU gültigen Grenzwerte gemäß Trinkwasserverordnung und Europäischer Trinkwasserrichtlinie werden durchgehend berücksichtigt. Zahlreiche Parameter wurden neu aufgenommen, beispielsweise Arzneimittel, Bauchemikalien, Süßstoffe, Phthalate und Mikroplastik. Ein besonderes Augenmerk gilt der der Calcitsättigung und ihrer Bedeutung für die Trinkwassernutzung sowie ihrer Berechnung nach der neugefassten DIN-Norm. Auf der zugehörigen Webseite findet der Leser umfangreiches ergänzendes Bildmaterial u. a. zu den Reaktionspartnern des Wassers im Grundwasserleiter, zur Wasseraufbereitung, zu Biofilmen, Korrosionsprodukten und Asbest. Ein unverzichtbarer und in der Praxis bestens bewährter Leitfaden für jeden, der beruflich mit der Überwachung der Wasserqualität zu tun hat.Table of ContentsVorwort zur vierten Auflage XIII 1 Grundlagen 1 1.1 Maseinheiten: Menge und Masse 1 1.2 Dezimalvorsilben 3 1.3 Reaktionstypen 4 1.3.1 Losungs- und Fallungsreaktionen 4 1.3.2 Reduktions- und Oxidationsreaktionen („Redoxreaktionen“) 5 1.3.3 Ionenaustauschreaktionen 8 1.3.4 Neutralisationsreaktionen 9 1.3.5 Sorptionsreaktionen 9 1.3.6 Reaktionsgleichungen 10 1.4 Reaktionsgeschwindigkeiten und Hemmung von Reaktionen 11 1.4.1 Allgemeines 11 1.4.2 Reaktionskinetik 12 1.4.3 Radioaktiver Zerfall 13 1.4.4 Bakterienwachstum 13 1.4.5 Hemmung von Reaktionen 13 1.5 Titration 14 1.6 Ionenbilanz 15 1.6.1 „Klassische“ Ionenbilanz 15 1.6.2 Ionenbilanz unter Berucksichtigung der Komplexbildung 17 1.7 Aufbau eines Analysenformulars 18 1.7.1 Allgemeine Information 18 1.7.2 Gliederung der Parameterliste 18 1.8 Angabe von Analysenergebnissen 19 1.8.1 Angabe als Oxide 21 1.8.2 Angabe: „nicht nachweisbar“, „Spuren“ 21 1.8.3 Angabe: „Konzentration 0“ 22 1.9 Angabe von Mischungsverhaltnissen 22 1.10 Laboratorien, Analysenwerte, Grenzwerte 23 1.10.1 Gerundete Zahlenwerte 25 1.10.2 Nitratgrenzwerte 26 1.10.3 „Ausnahmegrenzwerte“ 27 1.10.4 Geogen oder anthropogen? 28 1.10.5 Grenzwerte fur ungeloste Substanzen 28 1.11 Umgang mit grosen Datenmengen und „Ausreisern“ 30 1.11.1 Haufigkeitsverteilungen 32 1.11.2 Haufigkeitsverteilungen imWahrscheinlichkeitsnetz 34 1.11.3 Arithmetischer Mittelwert 35 1.11.4 Geometrischer Mittelwert 36 1.11.5 Medianwert, Perzentile 36 1.11.6 Umgang mit Ausreisern und Fehlern 37 1.12 Umgang mit Kundenreklamationen 39 1.13 Datenverarbeitung, Datensicherung 41 1.13.1 Allgemeines 41 2 Wassertypen, Identifizierung vonWassern 45 2.1 Destilliertes (vollentsalztes)Wasser 45 2.2 Regenwasser 46 2.2.1 Emissionen in die Atmosphare 46 2.2.2 Beschaffenheit des Regenwassers 47 2.3 See- und Talsperrenwasser 50 2.4 Grundwasser 51 2.5 Flusswasser 52 2.6 Wasser inWasserwerken 53 2.7 Wasser in Hallenbadern 55 2.8 Abwasser 56 2.8.1 Kuhlwasser 56 2.8.2 Industrieabwasser 57 2.8.3 Kommunales Abwasser 59 2.9 Meerwasser 61 2.10 Mineralwasser, Quellwasser, Tafelwasser, Heilwasser 61 2.11 Lagerstattenwasser 63 2.12 Identifizierung vonWassern 64 2.12.1 Unterscheidung individuellerWasser 64 2.12.2 Identifizierung reinerWasser in Mischungen 65 2.12.3 Identifizierung von Sickerwassern in Gebauden 65 2.13 Sonstige, spezielleWasser 66 3 Physikalische, physikalisch-chemische und allgemeine Parameter 69 3.1 Temperatur 70 3.1.1 Temperatur naturlicherWasser 70 3.1.2 Temperaturanderungen 71 3.1.3 Ausschlusskriterien 73 3.1.4 „Falsche Temperaturen“ 73 3.1.5 Temperaturbestimmung durch Isotopenanalyse 73 3.2 Elektrische Leitfahigkeit 74 3.2.1 Allgemeines 74 3.2.2 Anwendungsbeispiele 75 3.2.3 TypischeWerte der elektrischen Leitfahigkeit 76 3.3 pH-Wert, Saure und Lauge in der Umwelt 77 3.3.1 pH-Wert 77 3.3.2 Rechnerischer Umgang mit dem pH-Wert 80 3.3.3 Saure und Lauge in der Umwelt 82 3.3.4 Beeinflussung des pH-Wertes auf der Rohwasserseite und bei der Wasseraufbereitung 86 3.4 Sauerstoff 86 3.4.1 Allgemeines 86 3.4.2 Herkunft 87 3.4.3 Chemie 87 3.4.4 Eckpunkte der Konzentration 88 3.4.5 Ausschlusskriterien 89 3.4.6 Konzentrationsanderungen im Rohwasser 89 3.4.7 Konzentrationsunterschiede Roh-/Reinwasser 90 3.4.8 Analytik 90 3.4.9 Wirkungen 91 3.5 Kohlenstoffdioxid 93 3.5.1 Allgemeines 93 3.5.2 Geochemische Aspekte 93 3.5.3 Wirkung auf den Menschen 94 3.5.4 HistorischeWortschopfungen 95 3.6 Geruch und Geschmack 96 3.6.1 Allgemeines 96 3.6.2 Ursachen von Geruchsproblemen in der Praxis 98 3.7 Farbung 99 3.7.1 Allgemeines 99 3.7.2 Herkunft 100 3.7.3 Eckpunkte des Parameterwertes 100 3.7.4 Anderungen des Parameterwertes 101 3.7.5 Analytik 101 3.7.6 Wirkungen 102 3.8 Trubung 102 3.8.1 Allgemeines 102 3.8.2 Herkunft 102 3.8.3 Eckpunkte des Parameterwertes 103 3.8.4 Anderungen des Parameterwertes 104 3.8.5 Analytik 105 3.9 Redoxspannung 105 3.9.1 Kontrolle der Desinfektion 106 3.9.2 Kontrolle der Brunnenverockerung 107 3.9.3 Redoxspannung alsMilieuindikator 107 3.10 Aufgegebene Parameter (Abdampfruckstand, Gluhruckstand) 109 3.10.1 Allgemeines 109 3.10.2 Abdampfruckstand, Gluhruckstand 109 4 AnorganischeWasserinhaltsstoffe, Hauptkomponenten 111 4.1 Erdalkalimetalle, Harte 111 4.1.1 Calcium 117 4.1.2 Magnesium 122 4.1.3 Strontium 125 4.1.4 Barium 127 4.2 Alkalimetalle 129 4.2.1 Natrium 130 4.2.2 Kalium 133 4.3 Eisen undMangan 137 4.3.1 Eisen 137 4.3.2 Mangan 154 4.4 Anionen (auser Nitrit und Nitrat) 164 4.4.1 Chlorid 164 4.4.2 Bromid 175 4.4.3 Iodid (klassische Schreibweise: „Jodid“) 176 4.4.4 Sulfat, Sulfit, Schwefelwasserstoff 177 4.4.5 Carbonat, Hydrogencarbonat 185 4.4.6 Phosphat 187 4.4.7 Kieselsaure (Silicat) 196 4.5 Stickstoff und Stickstoffverbindungen 200 4.5.1 Nitrat 203 4.5.2 Nitrit 211 4.5.3 Ammonium 213 4.6 Chemische Verschmutzungsindikatoren 221 5 AnorganischeWasserinhaltsstoffe, Spurenstoffe 223 5.1 Datenbasis 224 5.2 Mobilisierungs- und Immobilisierungsprozesse 227 5.2.1 Prozesse in der Natur 227 5.2.2 Mobilisierung durch Korrosionsprozesse 229 5.2.3 SonstigeMobilisierungsprozesse 230 5.2.4 Spurenstoffe in der Landwirtschaft 230 5.3 Parameter 231 5.3.1 Aluminium 232 5.3.2 Antimon 234 5.3.3 Arsen 235 5.3.4 Blei 238 5.3.5 Bor 243 5.3.6 Cadmium 244 5.3.7 Chrom 246 5.3.8 Cyanid 248 5.3.9 Fluorid 249 5.3.10 Gadolinium 250 5.3.11 Kupfer 251 5.3.12 Nickel und Cobalt 253 5.3.13 Quecksilber 256 5.3.14 Selen 259 5.3.15 Silber 260 5.3.16 Thorium 262 5.3.17 Uran 262 5.3.18 Zink 265 5.3.19 Zinn 268 5.3.20 Asbest 270 6 Organische Wasserinhaltsstoffe 271 6.1 Allgemeines 271 6.2 Substanzen, die aus Molekulen einheitlicher Beschaffenheit bestehen 273 6.2.1 Eigenschaften einheitlicher organischer Substanzen 273 6.2.2 Herkunft einheitlicher organischer Substanzen 273 6.2.3 Wirkungen einheitlicher organischer Substanzen 274 6.3 Refraktare Substanzen 274 6.3.1 Eigenschaften refraktarer organischer Substanzen 275 6.3.2 Herkunft refraktarer organischer Substanzen 276 6.3.3 Wirkungen refraktarer organischer Substanzen 282 6.3.4 Bilder zum Thema „organische Substanzen“ 283 6.4 OrganischeWasserinhaltsstoffe, Parameter 284 6.4.1 Biochemischer Sauerstoffbedarf 285 6.4.2 Chemischer Sauerstoffbedarf (bestimmt mit Kaliumdichromat) 286 6.4.3 Oxidierbarkeit (chemischer Sauerstoffbedarf bestimmt mit Kaliumpermanganat), Kaliumpermanganatverbrauch 287 6.4.4 Geloster organischer Kohlenstoff („DOC“), gesamter organischer Kohlenstoff („TOC“) 288 6.4.5 Ausblasbarer organischer Kohlenstoff („POC“, Purgeable Organic Carbon) 290 6.4.6 Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe („PAK“) 290 6.4.7 Organische Chlorverbindungen 291 6.4.8 Pflanzenschutzmittel- und Biozidproduktwirkstoffe 293 6.4.9 Polychlorierte und polybromierte Biphenyle und Terphenyle, PCB und PCT 298 6.4.10 Trihalogenmethane („Haloforme“) 299 6.4.11 Benzol 301 6.4.12 Acrylamid, Epichlorhydrin und Vinylchlorid 301 6.4.13 Arzneimittelruckstande 303 6.4.14 Rontgenkontrastmittel 307 6.4.15 Perfluorierte Verbindungen 309 6.4.16 Organophosphonsauren 310 6.4.17 Hydrazin, Dimethylhydrazin 311 6.4.18 Melamin 311 6.4.19 Methyltertiarbutylether (MTBE) 312 6.4.20 Sonstige organische Spurenstoffe 313 6.4.21 Aufgegebene Parameter (Kjeldahl-Stickstoff;mit Chloroform extrahierbare Stoffe; geloste oder emulgierte Kohlenwasserstoffe,Mineralole; Phenole; oberflachenaktive Stoffe) 319 6.5 Methan (Garung und Faulung) 324 6.5.1 Allgemeines 324 6.5.2 Methan 325 7 Calcitsattigung 329 7.1 Einfuhrung 329 7.2 Kohlensaure 330 7.2.1 Basekapazitat bis pH 8,2 332 7.2.2 Saurekapazitat bis pH 4,3 332 7.2.3 Saurekapazitat bis pH 8,2 333 7.3 Rolle des Calciums 334 7.3.1 Wasser im Zustand der Calcitsattigung 336 7.3.2 Wasser, die vom Zustand der Calcitsattigung abweichen 337 7.3.3 Einfluss unterschiedlicher Parameter 339 7.3.4 Der pH-Wert der Calciumcarbonatsattigung (Sattigungs-pH-Wert) 340 7.3.5 Calcitlosekapazitat 340 7.4 Beurteilung einesWassers im Hinblick auf die Calcitsattigung 341 7.5 Analysenangaben 347 7.6 Grenzwert 348 7.7 Ausschlusskriterien 349 7.8 Beeinflussung des Sattigungszustandes 351 7.8.1 Rohwasserseitige Beeinflussung, Stoffumsatze 351 7.8.2 Beeinflussung im Rahmen der Trinkwasseraufbereitung 354 7.9 Bedeutung der Calcitsattigung 355 7.9.1 Korrosion von Blei 355 7.9.2 Die „Kalk-Rost-Schutzschicht“ 355 7.9.3 Korrosion von Zink 356 7.9.4 Reaktionen mit Zementmortel 356 7.9.5 Reaktionen mit Asbestzement 356 7.9.6 Calcitubersattigung 356 7.9.7 Bilder zum Thema „Calciumcarbonat in technischen Anlagen“ 357 8 Mikrobiologische Parameter und Desinfektionsmittel 359 8.1 Bakteriologische Verschmutzungsindikatoren, Hygiene 361 8.1.1 Bakteriologische Verschmutzungsindikatoren 362 8.1.2 Grenzwerte 364 8.1.3 Infektionen uber den Luftpfad 367 8.1.4 Interne Probleme 369 8.1.5 Bewertung 371 8.2 Desinfektionsmittel 371 8.2.1 Chlor („freies Chlor“) 371 8.2.2 Chloramin („gebundenes Chlor“) 374 8.2.3 Chlordioxid 376 8.2.4 Ozon 377 8.2.5 Wasserstoffperoxid 378 8.2.6 Desinfektionsverfahren in Sonderfallen 378 8.2.7 Elektrochemische Desinfektionsmethoden 379 9 Radioaktivitat 381 9.1 Vorbemerkung 381 9.2 Allgemeines 381 9.3 Radioaktive Spaltprodukte 384 9.4 Aktivierungsprodukte, Tritium 385 9.5 Maseinheiten 385 9.6 Daten 387 9.7 Erfahrungen 388 9.8 Grenzwerte 388 9.9 Gefahrdungssituation in der Bundesrepublik 391 10 Chronik der gesetzlichen Rahmenbedingungen 393 10.1 Rechtlicher Rahmen 393 10.2 Entwicklung 395 Anhang A Tabellenanhang 417 Anhang B Analysenanhang 427 Abkurzungsverzeichnis und Glossar 459 Literatur 473 Sachverzeichnis 495

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Book SynopsisAus einem Verfahren für Spezialisten in der Forschung hat sich die LC/MS-Kopplung zu einer bewährten Routineanwendung entwickelt. Ziel des Buchs ist, LC/MS-Anwendern möglichst detaillierte Informationen zu geben, damit sie ihre LC/MS-Applikation optimal durchführen können. Nach einem Überblick über den gegenwärtigen Stand der Technik und instrumentelle Voraussetzungen werden Aspekte der Methodenentwicklung diskutiert. Ein Kapitel mit Tipps und Tricks leitet zu Anwenderberichte über, bei denen auch ein Blick über die klassische HPLC hinaus zur Ionenchromatographie geworfen wird. Berichte von renommierten Geräteherstellern über neueste Entwicklungen runden das Buch ab. Dieses Praktikerbuch liefert LC/MS-Anwendern die Informationen, die sie zur optimalen Nutzung ihrer Geräte benötigen: Von instrumentellen Voraussetzungen und Methodenentwicklung bis zu Anwender- und Herstellerberichten werden wichtige Themen kompakt auf den Punkt gebracht.Table of ContentsVorwort xi Zum Aufbau des Buches xiii Liste der Autoren xv Teil I Überblick, Fallstricke, Hardwareanforderungen 1 1 Stand der Technik in der LC-MS-Kopplung 3 O. Schmitz 1.1 Einleitung 3 1.2 Ionisationsmethoden bei Atmosphärendruck-Massenspektrometern 5 1.2.1 Übersicht API-Methoden 5 1.2.2 ESI 6 1.2.3 APCI 8 1.2.4 APPI 10 1.2.5 APPI 10 1.2.6 Bestimmung der Ionensuppression 11 1.2.7 Beste Ionisationsmethode für die jeweilige Fragestellung 12 1.3 Massenanalysatoren 13 1.4 Zukünftige Entwicklungen 14 1.5 Worauf sollten Sie beim Kauf eines Massenspektrometers achten? 16 Literatur 17 2 Technische Aspekte und Fallstricke der LC-MS-Kopplung 21 M. M. Martin 2.1 Instrumentelle Voraussetzungen für LC-MS-Analytik – die richtige Anlage zum Analysenproblem 22 2.1.1 (U) HPLC und Massenspektrometrie – nicht bloß „irgendein Frontend“ 22 2.1.2 UHPLC-Systemoptimierung – Gradientenverzögerung und Außersäulenvolumina 23 2.1.3 Das passende Massenspektrometer zur analytischen Fragestellung 35 2.1.4 Datenraten und Zyklenzeiten von Massenspektrometern 40 2.1.5 Komplementäre Informationen durch zusätzliche Detektoren oder: Massenspektrometrie ist kein Allheilmittel 41 2.2 LC-MS-Methodenentwicklung und HPLC-Methodenanpassung – wie mache ich meine Trennung fit für LC-MS? 45 2.2.1 Methodenentwicklung LC-MS – die Trennchemie passt sich an 46 2.2.2 Umrüsten von klassischen HPLC-Methoden auf LC-MS 55 2.3 Fehlerquellen und Fallstricke – wenn es mal nicht richtig läuft 56 2.3.1 Kein Signal 57 2.3.2 Schlecht angepasste Quellenbedingungen und ihre Auswirkung auf das Chromatogramm 58 2.3.3 Ionensuppression 60 2.3.4 Unbekannte Massensignale im Massenspektrum 61 2.3.5 Apparative Gründe für Fehlinterpretation von Massenspektren 67 2.4 Fazit 70 2.5 Abkürzungen 71 Literatur 72 3 Aspekte der Methodenentwicklung bei der LC-MS-Kopplung 75 T. Teutenberg, T. Hetzel, C. Portner, S. Wiese, C. vom Eyser und J. Türk 3.1 Einleitung 75 3.2 Von der Targetanalytik zu Screeninguntersuchungen 76 3.2.1 Targetanalytik 76 3.2.2 Suspected-target screening 76 3.2.3 Non-target screening 77 3.2.4 Vergleichende Übersicht der verschiedenen Akquisitionsmodi 77 3.3 Optimierung chromatografischer und massenspektrometrischer Parameter 78 3.3.1 Anforderungen und Empfehlungen zur HPLC-MS-Analyse am Beispiel der DIN 38407-47 78 3.3.2 Definition kritischer Peakpaare im Kontext der HPLC-MS-Kopplung 80 3.3.3 Abtrennung polarer Komponenten von der Durchflusszeit 81 3.3.4 Festlegung der HPLC-Methodenparameter am Beispiel der Trennung ausgewählter Pharmazeutika 83 3.3.5 Durchführung der Screeningexperimente 88 3.3.6 Auswertung der Daten und Diskussion der Einflussparameter 90 3.3.7 Nutzung von Simulationssoftware für Feinoptimierung 102 3.3.8 Auswahl des chromatografischen Trägermaterials 104 3.3.9 Einfluss des Innendurchmessers und der Flussrate 108 3.3.10 Einfluss des Injektionsvolumens 109 3.3.11 Festlegung der massenspektrometrischen Parameter 121 3.3.12 Optimierung der massenspektrometrischen Parameter 123 3.4 Quantifizierung mittels LC-MS 128 3.5 Screening mittels LC-MS 135 3.6 Miniaturisierung – LC-MS quo vadis? 139 Literatur 143 Teil II Tipps, Beispiele, Trends 145 4 LC-MS für alle(s)? – LC-MS-Tipps 147 F. Mandel 4.1 Einführung 147 4.2 Tipp 1 148 4.2.1 Die Qual der Wahl des LC-MS-Interfaces 148 4.3 Tipp 2 154 4.3.1 Welche mobilen Phasen passen zu LC-MS? 154 4.4 Tipp 3 156 4.4.1 Phosphatpuffer – die Ausnahme 156 4.5 Tipp 4 157 4.5.1 Gepaarte Ionen 157 4.5.2 Welches Gegenmittel gibt es? 157 4.5.3 Fazit 158 4.6 Tipp 5 159 4.6.1 Verbesserte Elektrospray-Ionisation durch Additive 159 4.6.2 Additive für APCI 160 4.6.3 Fazit 160 4.7 Tipp 6 161 4.7.1 Wie kann ich die Nachweisempfindlichkeit steigern? 161 4.8 Tipp 7 162 4.8.1 Nicht linear und wenig dynamisch? 162 4.8.2 Die Gründe 163 4.8.3 Lösungsansätze 163 4.8.4 Fazit 164 4.9 Tipp 8 164 4.9.1 Wieviel MS brauchen Sie? 164 4.9.2 Lösungsansätze 165 4.9.3 Fazit 165 4.10 Noch mehr Hilfe 174 Literatur 175 Teil III Anwender berichten 177 5 Ein praktisches Beispiel aus der Ionenchromatografie 179 A. Muller und A. Hofmann Literatur 183 6 Problemlösungen mittels HPLC-MS aus der Praxis für die Praxis 187 E. Fleischer 6.1 Einführung und Aufgabenstellungen 187 6.2 Fallbeispiel 1 191 6.2.1 Aufklärung der Methohexitalverunreinigungen und Zersetzungsprodukte 191 6.2.2 Probenvorbereitung 191 6.3 Fallbeispiel 2 193 6.3.1 Oligomerentrennung aus Caprolactam, Mehrkomponententrennung von Verunreinigungen im Grammbereich 193 6.4 Fallbeispiel 3 194 6.4.1 Herstellung und Isolierung von Bis-Nalbuphin aus Nalbuphin 194 6.5 Fallbeispiel 4 197 6.5.1 Isolierung und Aufklärung von Dopaminverunreinigungen 197 7 LC-MS aus Sicht eines Wartungsingenieurs 199 O. Müller 7.1 Einleitung und historischer Abriss 199 7.2 Spraytechniken 200 7.3 Durchgang durch den Ionenpfad 201 7.4 Der Analysator 202 7.5 Wartung 203 Literatur 210 Teil IV Hersteller berichten 211 8 Agilent Massenspektrometrie, Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft 213 T. L. Sheehan und F. Mandel 9 Hersteller berichten – SCIEX 217 D. Schleuder 10 Hersteller berichten – Thermo Fisher Scientific 223 M. M. Martin 10.1 Flüssigchromatografie (LC) für LC-MS 224 10.2 Massenspektrometrie (MS) für LC-MS 225 10.3 Integrierte LC-MS-Lösungen 227 10.4 Software 227 Literatur 229 Über die Autoren 231 Sachverzeichnis 237

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Book SynopsisA drug discovery reference to the crippling tropical diseases that affect more than 1 billion people. Neglected Tropical Diseases is the first book of its kind to offer a guide that follows the World Health Organization?s list of neglected tropical diseases. The authors?all are experts on the topic?address the development of effective treatments for 12 crippling infectious diseases that affect almost 20% of the world?s popluation. The book includes information on the common approaches and the most important factors that lead to the development of new drugs for treating tropical diseases. Individual chapters review 12 neglected tropical diseases that are grouped by infectious agent, from viruses to bacteria to eukaryotic parasites. For each of these diseases, the book explains the unmet medical need and explores the current and potential drug discovery strategies. The book also includes information on potential drug compounds derived from natural products. This important book: -Ties together information from different sources for developing novel treatsments forneglected tropical diseases -Is aligned with WHO?s initiative to eradicate tropical diseases -Outlines current and potential drugs for treating tropical diseases -Provides a standard reference for the entire field Written for medicinal chemists, pharmaceutical chemists, pharmaceutical industry, virologists, parasitologists, and specialists on tropics medicine, Neglected Tropical Diseases offers an essential guide and a systematic reference for the development of successful treatments for 12 crippling infectious diseases. Table of ContentsA Personal Foreword xiii Preface xvii 1 Drug Discovery Strategies for Neglected Tropical Diseases: Repurposing Knowledge, Mechanisms and Therapeutics to Increase Discovery Efficiency 1David C. Swinney and Michael P. Pollastri 1.1 Introduction 1 1.2 First-line Therapies for NTDs and Mechanisms of Action 1 1.3 Drug Discovery Efficiency 3 1.3.1 Drug Discovery Process 3 1.3.2 Drug Discovery Strategies 5 1.3.3 PDD versus TDD for NTDs 6 1.4 Critical Components for Successful Drug Discovery 7 1.4.1 Finding a Starting Point 7 1.4.2 Assays Robustness and Hit Selection Criteria 7 1.4.3 Optimization Processes 8 1.5 Repurposing Knowledge Mechanisms and Therapeutics 9 1.6 Summary 10 References 10 Part I Virus 15 2 Toward Antiviral Therapies for the Treatment of Zika Virus Infection: Lessons Learned from Dengue Virus 17Sarah K. Stevens, Paul C. Jordan, Andreas Jekle, and Jerome Deval 2.1 Zika Virus: History and Epidemiology 17 2.2 Detection, Clinical Presentation, and Medical Need 20 2.3 ZIKV Replication Cycle 21 2.4 Lessons Learned from Dengue Antiviral Research 23 2.4.1 Host Targeting Agents 24 2.4.2 Direct Antiviral Agents 24 2.5 In Vitro Tools for Anti-ZIKV Drug Discovery 25 2.5.1 Cell-Based Assays 25 2.5.2 Biochemical Assays and Tools for Structure-Based Drug Design 26 2.5.2.1 The NS5 MTase and Polymerase 26 2.5.2.2 The NS2B–NS3 Protease 27 2.5.2.3 The NS3 Helicase 27 2.6 Animal Models for Evaluating In Vivo Efficacy 28 2.7 ZIKV NS5 RdRp and MTase Inhibitors 30 2.7.1 Ribavirin and T-705 (Favipiravir) 30 2.7.2 2′-C-Methylated Nucleosides 32 2.7.3 NITD008 33 2.7.4 BCX4430 33 2.7.5 MTase Inhibitors 33 2.8 NS3 Protease and Helicase Inhibitors 34 2.9 Other Classes of Small Molecules against ZIKV 36 2.10 Conclusions and Future Directions on ZIKV Inhibition 37 References 37 3 Developing Therapeutics for Ebola Virus Disease: A Multifaceted Approach 49Michael K. Lo, Jessica R. Spengler, Bobbie Rae Erickson, and Christina F. Spiropoulou 3.1 Overview of Ebola Virus Disease (EVD) 49 3.2 Ebola Virus Diagnostics: Challenges and Innovations 50 3.3 Ebola Virus Genome Structure, Components, and Replication Cycle 52 3.4 In vitro Toolbox: Cell-Based Assays 54 3.5 In Vivo Toolbox: Animal Models for Efficacy Testing 54 3.6 Therapeutic Strategies 57 3.6.1 Host-Directed Antivirals 57 3.6.1.1 S-Adenosyl-Homocysteine Hydrolase Inhibitors 57 3.6.1.2 Kinases and Phosphatases 60 3.6.1.3 Protein Folding and Processing 60 3.6.1.4 Non-Proteolytic Endosomal Targets 63 3.6.1.5 Priming Host Immune Responses 65 3.6.1.6 Other Host Targets 67 3.6.2 Direct-Acting Antivirals 67 3.6.2.1 Antibody-Based Therapeutics 67 3.6.2.2 Inhibitors of Viral Protein Interactions 69 3.6.2.3 Nucleic Acid Inhibitors 70 3.6.2.4 Nucleoside Analogs/Polymerase Inhibitors 71 3.7 Conclusions 74 Acknowledgments 74 References 74 Part II Kinetoplastids 93 4 Designing Drugs to Target Trypanosoma cruzi, the Etiological Agent of Chagas Disease: When Chemistry needs Biology 95Martine Keenan and Eric Chatelain 4.1 Introduction 95 4.2 Chagas Disease Overview 95 4.3 Toward Sterile Cure in a Chagas Disease Mouse Model: Which Way Forward? 96 4.3.1 Feeding the Chagas Disease Pipeline: Compound Selection and Identification of Potential Hits/Starting Points 98 4.3.2 Choosing the “Right” Starting Points 98 4.3.3 Using In Vitro Assays to Guide Structural Optimization 101 4.3.4 Getting Compounds to the Site of Action 103 4.3.5 Mechanism of Action: Is There a Need for Target Deconvolution before Starting a Lead Optimization Program? 106 4.4 Conclusion 107 Acknowledgments 108 References 109 5 Drug Discovery and Development for Human African Trypanosomiasis 115Andrew Spaulding, Mitchell F. Gallerstein, and Lori Ferrins 5.1 Overview of Disease 115 5.2 Etiology and Epidemiology 115 5.3 Current Treatments 119 5.3.1 Stage 1 Treatments 119 5.3.2 Stage 2 Treatments 122 5.4 Diagnostics 123 5.5 Medicinal Chemistry 125 5.6 Future Drug Candidates 129 5.7 Conclusion 132 References 132 6 Discovery of Drugs for Leishmaniases: A Progress Report 139Baljinder Singh, Frederick S. Buckner, and Michael P. Pollastri 6.1 Visceral Leishmaniasis (VL) 139 6.1.1 Current Treatment Regimens for VL 140 6.2 Cutaneous Leishmaniasis (CL) 141 6.2.1 Current Treatment Regimens for CL 142 6.3 Mucosal Leishmaniasis (ML) 143 6.3.1 Current Treatment Regimens for ML 143 6.4 Medicinal Chemistry 144 6.4.1 Phenotypic Screening Approach Versus Target-Based Approach 144 6.4.2 Phenotypic Screening Approaches 144 6.4.3 Target-Based Approaches 150 6.4.4 In Silico Computational Approaches 152 6.5 Conclusion 153 References 154 Part III Helminths 161 7 Onchocerciasis Drug Discovery 163Natalie A. Hawryluk and Ivan Scandale 7.1 Introduction 163 7.1.1 The Vector 163 7.1.2 Life Cycle of O. volvulus 164 7.2 Epidemiology 165 7.3 Clinical Manifestation 166 7.3.1 Skin Lesions 166 7.3.2 Nodules 166 7.3.3 Eye Lesions 166 7.3.4 Nodding Syndrome 167 7.4 Diagnostics 168 7.4.1 Clinical Diagnosis 168 7.4.2 Ultrasonography 168 7.4.3 Mazzotti Test 168 7.4.4 Parasitological Diagnosis 168 7.4.5 Immunological Tests and PCR 169 7.5 Current Therapies and Approaches 169 7.5.1 Direct-Acting Approach 169 7.5.1.1 Diethylcarbamazine 170 7.5.1.2 Ivermectin 170 7.5.1.3 Albendazole 171 7.5.1.4 Suramin 171 7.5.2 Antibacterial Approach 171 7.5.2.1 Tetracycline Derivatives 171 7.5.3 Nodulectomy 172 7.6 Discovery Models 172 7.6.1 Primary In Vitro Assays 172 7.6.2 In Vivo Efficacy Models 173 7.7 Medicinal Chemistry Approaches 173 7.7.1 Benzimidazoles 173 7.7.1.1 Flubendazole (FLBZ) 173 7.7.1.2 UMF-078 174 7.7.1.3 Boron-Derived Benzimidazoles 175 7.7.2 Macrocyclic Lactones 175 7.7.2.1 Milbemycins 175 7.7.2.2 Cyclooctadepsipeptides 176 7.7.2.3 Tylosins 177 7.7.3 Natural Products 178 7.7.3.1 Corallopyronin A 178 7.7.4 Small Molecules 180 7.7.4.1 Pyrazolopyridine 180 7.8 Conclusion 180 References 180 8 Drug Discovery and Development for Schistosomiasis 187Conor R. Caffrey, Nelly El-Sakkary, Patrick Mäder, Reimar Krieg, Katja Becker, Martin Schlitzer, David H. Drewry, Jonathan L. Vennerstrom, and Christoph G. Grevelding 8.1 Schistosomiasis: The Disease and the One Drug We Have for Treatment, Praziquantel 187 8.2 Drug Discovery for Schistosomiasis: Strategies, Tools, Targets, and a Note on the Target Product Profile 189 8.3 Drug Repurposing 190 8.4 Structure-Based Drug Design 195 8.5 Phenotypic Approaches 196 8.6 Organometallics 199 8.7 Natural Products 200 8.8 Perspective on Schistosome Kinases as Potential Drug Targets 202 8.9 Case Study 1: Biarylalkyl Carboxylic Acids (BACAs) as Antischistosomals 206 8.10 Case Study 2: Arylmethylamino Steroids (AASs) as Antischistosomals 212 8.11 Brief Summary of the Drug Development Pipeline 213 Acknowledgments 215 References 215 9 Soil-transmitted Helminthiasis – Challenges with Discovery of Novel Anthelmintics 227Graham M. Kyne,Michael P. Curtis, Jennifer Keiser, and Debra J.Woods 9.1 Current Therapies and Unmet Needs for Soil-transmitted Helminthiases (STHs) 227 9.2 Anthelmintic Research and Development in Animal Health: Value Drivers 229 9.3 Anthelmintic Discovery: State of the Art (2005–2017) 232 9.3.1 New Molecules from the Patent Literature 232 9.3.2 Medicinal Chemistry Approaches to New Molecules 235 9.3.2.1 Intervet Multicyclics 235 9.3.2.2 Vesicular Acetylcholine Transporter (VAChT) Inhibitors 238 9.3.2.3 Cyclooctadepsipeptides 242 9.4 Discussion 245 Acknowledgment 245 References 245 10 Drug Discovery and Development for the Treatment of Echinococcosis, Caused by the Tapeworms Echinococcus granulosus and Echinococcus multilocularis 253Andrew Hemphill, Reto Rufener, Dominic Ritler, Luca Dick, and Britta Lundström-Stadelmann 10.1 Echinococcus and Echinococcosis 253 10.2 The Biological Features of E. granulosus and E. multilocularis: Similar, but Different 254 10.3 Clinical Hallmarks, Diagnosis, and Prevention and Control of CE and AE 255 10.4 Currently Applied Benzimidazole Treatments for CE and AE 257 10.5 In vitro and in vivo Models to Study Drug Efficacy and Drug Targets in Echinococcus 261 10.6 Drug Repurposing as the Only Strategy for Discovering Novel Compounds to Treat Echinococcosis 264 10.6.1 Drug Repurposing for the Discovery of Novel Compounds to Treat AE 265 10.6.1.1 Anti-Infective Agents 265 10.6.1.2 Anticancer Drugs 269 10.6.2 Drug Repurposing for the Discovery of Novel Compounds to Treat CE 272 10.7 Where to Go from Here? 274 Acknowledgments 276 References 276 11 New Insights into the Treatment of Foodborne Trematode Infections 289Rafael Toledo, Alba Cortés, Maria Álvarez-Izquierdo, CarlaMuñoz-Antoli, and J. Guillermo Esteban 11.1 Introduction 289 11.2 Morphology and Biology of Foodborne Trematodes 290 11.3 Epidemiology and Global Impact 292 11.4 Major Foodborne Trematodes 293 11.4.1 Liver Foodborne Trematode Infections 293 11.4.1.1 Clonorchiasis and Opisthorchiasis 293 11.4.1.2 Fascioliasis 294 11.4.2 Lung Foodborne Trematode Infections (Paragonimiasis) 294 11.4.3 Intestinal Foodborne Trematode Infections 295 11.4.3.1 Diplostomiasis 295 11.4.3.2 Echinostomiasis 295 11.4.3.3 Fasciolopsiasis 296 11.4.3.4 Gymnophalloidiasis 296 11.4.3.5 Heterophyasis 296 11.5 Current Drugs Used Against Foodborne Intestinal Trematodes 296 11.5.1 Praziquantel 296 11.5.2 Triclabendazole 299 11.5.3 Tribendimidine 301 11.5.4 Other Drugs 303 11.6 Natural Products and Drug Discovery against Foodborne Trematodes 304 Acknowledgments 312 References 312 Part IV Bacteria 325 12 Buruli Ulcer 327Nicole Scherr and Gerd Pluschke 12.1 Etiology and Epidemiology 327 12.2 Current Treatments 328 12.3 Unmet Needs 329 12.4 Diagnostics 329 12.5 Discovery Models 330 12.5.1 In Vitro Test Formats 330 12.5.2 In Vivo Testing 331 12.6 Testing of Compounds for Activity Against M. ulcerans 332 12.6.1 Preclinical Profiling of Currently Recommended Antibiotic Treatment Regimens for BU 332 12.6.2 Repurposing of Tuberculosis Drug Candidates 332 12.6.3 Compound Screening 336 12.7 Clinical Studies 336 12.8 Future Directions and Opportunities 338 References 339 13 Drug Discovery and Development for Leprosy 349Carlos Franco-Paredes 13.1 Unmet Medical Needs in the Treatment of Leprosy 349 13.2 Current Therapies for Leprosy 350 13.2.1 Direct-Acting Antibacterial Therapy 350 13.3 Innovative Therapeutic Strategies 355 13.3.1 Host-Directed Therapy 355 13.4 Conclusions 358 References 358 Index 363

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Book SynopsisDer "kleine" Atkins ist ideal für Bachelor-Studierende der Chemie und Studierende anderer Naturwissenschaften sowie der Ingenieurwissenschaften: das Buch führt ein in die Grundlagen der Physikalischen Chemie, die besonders hohe Anforderungen an die Studentinnen und Studenten stellt. Das erstmals auf Deutsch vorliegende Arbeitsbuch zur 5. Auflage des "kleinen" Atkins ermöglicht die eigenständige Kontrolle des Lernerfolgs dank der ausführlich durchgerechneten Lösungen der mehr als 800 Aufgaben aus dem Lehrbuch. Auch im attraktiven Deluxe-Set mit dem Lehrbuch erhältlich!Trade ReviewDas erstmals auf Deutsch vorliegende Arbeitsbuch zur 5. Auflage des ?kleinen? Atkins ermöglicht die eigenständige Kontrolle des Lernerfolgs dank der ausführlich durchgerechneten Lösungen der Aufgaben aus dem Lehrbuch. METALL (04.08.2021)Table of Contents1 Die Eigenschaften der Gase 1 Lösungen zu den Selbsttests 1 Lösungen zu den Übungen 5 Lösungen zu den Verständnisfragen 16 Lösungen zu den Aufgaben 18 Lösungen zu den Projekten 24 2 Thermodynamik: der Erste Hauptsatz 31 Lösungen zu den Selbsttests 31 Lösungen zu den Übungen 38 Lösungen zu den Verständnisfragen 54 Lösungen zu den Aufgaben 61 Lösungen zu den Projekten 76 3 Thermodynamik: der Zweite Hauptsatz 87 Lösungen zu den Selbsttests 87 Lösungen zu den Übungen 91 Lösungen zu den Verständnisfragen 99 Lösungen zu den Aufgaben 102 Lösungen zu den Projekten 110 4 Physikalische Umwandlungen 113 Lösungen zu den Selbsttests 113 Lösungen zu den Übungen 120 Lösungen zu den Verständnisfragen 133 Lösungen zu den Aufgaben 139 Lösungen zu den Projekten 154 5 Chemische Umwandlungen 161 Lösungen zu den Selbsttests 161 Lösungen zu den Übungen 179 Lösungen zu den Verständnisfragen 203 Lösungen zu den Aufgaben 212 Lösungen zu den Projekten 275 6 Chemische Kinetik 281 Lösungen zu den Selbsttests 281 Lösungen zu den Übungen 290 Lösungen zu den Verständnisfragen 305 Lösungen zu den Aufgaben 317 Lösungen zu den Projekten 342 7 Quantentheorie 353 Lösungen zu den Selbsttests 353 Lösungen zu den Übungen 356 Lösungen zu den Verständnisfragen 363 Lösungen zu den Aufgaben 366 Lösungen zu den Projekten 372 8 Der Aufbau der Atome 377 Lösungen zu den Selbsttests 377 Lösungen zu den Übungen 384 Lösungen zu den Verständnisfragen 393 Lösungen zu den Aufgaben 396 Lösungen zu den Projekten 404 9 Die chemische Bindung 409 Lösungen zu den Selbsttests 409 Lösungen zu den Aufgaben 413 Lösungen zu den Verständnisfragen 417 Lösungen zu den Aufgaben 420 Lösungen zu den Projekten 430 10 Molekulare Wechselwirkungen 437 Lösungen zu den Selbsttests 437 Lösungen zu den Übungen 440 Lösungen zu den Verständnisfragen 443 Lösungen zu den Aufgaben 447 Lösungen zu den Projekten 460 11 Molekulare Spektroskopie 463 Lösungen zu den Selbsttests 463 Lösungen zu den Übungen 469 Lösungen zu den Verständnisfragen 486 Lösungen zu den Aufgaben 491 Lösungen zu den Projekten 504 12 Statistische Thermodynamik 507 Lösungen zu den Selbsttests 507 Lösungen zu den Übungen 515 Lösungen zu den Verständnisfragen 521 Lösungen zu den Aufgaben 525 Lösungen zu den Projekten 536 13 Magnetische Resonanz 541 Lösungen zu den Selbsttests 541 Lösungen zu den Übungen 543 Lösungen zu den Verständnisfragen 548 Lösungen zu den Aufgaben 550 Lösungen zu den Projekten 555 14 Makromoleküle und Selbstorganisation 557 Lösungen zu den Selbsttests 557 Lösungen zu den Übungen 559 Lösungen zu den Verständnisfragen 562 Lösungen zu den Aufgaben 564 Lösungen zu den Projekten 567 15 Festkörper 573 Lösungen zu den Selbsttests 573 Lösungen zu den Übungen 577 Lösungen zu den Verständnisfragen 582 Lösungen zu den Aufgaben 585 Lösung zum Projekt 593

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Book SynopsisErstmalig werden in einem Buch alle Aspekte der HPLC-Gradientenelution in den unterschiedlichen Trennmodi umfassend behandelt. Der Anwender findet konkrete Hinweise zur Optimierung von klassischen Lösungsmittelgradienten für RP- und LC-MS-Trennungen neben wertvollen Hinweisen zum Einsatz von Salz-, pH-Wert- und Temperaturgradienten - praxisnah und mit zahlreichen Beispielen. Teil 1 Aspekte der Gradienten-Optimierung in der RP-Chromatographie Apparative Einflüsse auf die Qualität von Gradienten-Methoden und deren Übertragung zwischen unterschiedlichen Geräten Optimierung einer Reversed Phase Gradiententrennung mit EXCEL Teil 2 Die Gradientelution ionischer Verbindungen Der Gradient in der Biochromatographie Spezifika der Gradientenelution in der HILIC Spezifika der Gradientenelution in der SFC Der Gradient in LC-MS-MessungenTrade Review"Neun Autoren haben bei der Entstehung dieses umfangreichen Werkes mitgewirkt. Sie kennen sich sowohl in der Praxis als auch in der Theorie der Gradientenelution bestens aus." ChemieXtraTable of ContentsVorwort ix Zum Aufbau des Buches xi Zu den Autoren xiii Beitragsautoren xvii Teil 1 Die Grundsätze der Gradientenelution 1 1 Aspekte der Gradienten-Optimierung 3Stavros Kromidas 1.1 Einführung 3 1.2 Besonderheiten des Gradienten 3 1.3 Einige chromatographische Größen und Formeln 5 1.4 Nachweisgrenze, Peakkapazität, Auflösung – Möglichkeiten der Optimierung 8 1.4.1 Nachweisgrenze 8 1.4.2 Peakkapazität und Auflösung 10 1.5 Gradienten-„Mythen“ 14 1.6 Beispiele zur Optimierung von Gradientenläufen: ausreichende Auflösung in einer adäquaten Zeit 16 1.7 Gradienten-Aphorismen 38 2 Apparative Einflüsse auf die Qualität von Gradienten-Methoden und deren Übertragung zwischen unterschiedlichen Geräten 43Frank Steiner 2.1 Arten der technischen Umsetzung der Gradientenelution und die jeweiligen Charakteristika 43 2.1.1 Die niederdruckseitige und die hochdruckseitige Gradientenerzeugung – Zwei technisch grundlegend verschiedene Prinzipien 43 2.1.2 Die Rolle der Mischvorrichtung bei HPG- und LPG-Systemen vor dem Hintergrund der verschiedenen Prinzipien der Gradientenformung 45 2.1.3 Die Arbeitsweise von Mischvorrichtungen und die systematische Charakterisierung von deren Effektivität 49 2.1.4 Auswirkungen der Volumenkontraktion beim Mischen von Wasser und organischen Lösemitteln bei Gradientensystemen 62 2.1.5 Auswirkungen kleinster Leckraten von Pumpenköpfen bei sensiblen Applikationen und HPG-Synchronisierungs-Techniken zu deren Korrektur 68 2.2 Die Bestimmung und Bedeutung des Gradientenverzögerungsvolumens der Apparatur 70 2.2.1 Die Bestimmung des GDV und seine Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen des Systems 71 2.2.2 Der Einfluss des GDV auf die chromatographischen Ergebnisse 82 2.2.3 Möglichkeiten der GDV-Beeinflussung und seiner Auswirkung durch den Anwender 83 2.3 Die Übertragung von Gradientenmethoden zwischen unterschiedlichen HPLC-Systemen 86 2.3.1 Praktische Tipps zum Umgang mit abweichenden GDVs und Gegenmaßnahmen 86 2.3.2 Was ist bezüglich Druckäbhangigkeit des GDV zu beachten? 89 2.3.3 Auswirkung einer zu großen Elutionsstärke des Probelösemittels im schwachen Laufmittel des Gradientenstarts 91 2.4 Einfluss von Schwankungen der Eluentenzusammensetzung auf die Qualität der Detektion 94 2.4.1 Einfluss eines Referenzkanals auf die Basislinie bei den Diodenarray-Detektoren 95 2.4.2 Die spezielle Herausforderung bei Methoden mit UV-absorbierenden retardierten Additiven wie TFA (Trifluoressigsäure) in der mobile Phase 96 2.5 Weitere Arten der praktischen Anwendung von Gradientensystemen in der HPLC 103 2.5.1 Alternative und kombinierte Gradienten-Modi in der HPLC 103 2.5.2 Vorteile bei der Umsetzung isokratischer Methoden mit Gradientenapparaturen 104 2.5.3 Nutzung von Gradientensystemen bei der Methodenentwicklung und Methodenoptimierung 106 3 Optimierung einer „Reversed-Phase“-Gradiententrennung mit EXCEL 111Hans-Joachim Kuss Teil 2 Die Spezifika des Gradienten in einzelnen Trennmodi 119 4 Die Gradientelution ionischer Verbindungen 121Joachim Weiss 4.1 Einführung 121 4.2 Theoretische Aspekte 122 4.3 Gradientenarten in der Ionenchromatographie 124 4.4 Wahl des Eluenten 128 4.4.1 Möglichkeiten zur Optimierung von Konzentrationsgradienten 134 4.5 Gradientelution von Anionen an Anionenaustauschern 135 4.6 Gradientelution von Kationen an Kationenaustauschern 146 4.6.1 pH-Gradienten für die Trennung monoklonaler Antikörper 154 4.7 Gradientelution von Anionen und Kationen an Mixed-mode-Phasen 160 5 Der Gradient in der Biochromatographie 173Oliver Genz 5.1 Biomoleküle 173 5.2 Biochromatographie 173 5.3 Der Gradient in der Biochromatographie 174 5.3.1 Ein Gradient, den man unbedingt vermeiden sollte 175 5.4 Gradienten bei unterschiedlichen Biochromatographietechniken 176 5.4.1 Gelfiltration, Size-Exclusion-Chromatography (SEC) 176 5.4.2 Ionenaustauschchromatographie 177 5.4.3 Hydrophobe Interaktionschromatographie (HIC) 181 5.4.4 Umkehrphasenchromatographie von Biomolekülen 183 5.4.5 Affinitätschromatographie (AC) 184 5.5 Zusammenfassung 186 6 Spezifika der Gradientenelution in der HILIC 187Thomas Letzel 7 Spezifika der Gradientenelution in der SFC 197Stefan Bieber und Thomas Letzel 7.1 Arten von Gradienten in der SFC 197 7.1.1 Lösungsmittelgradienten 197 7.1.2 Druckgradienten 199 7.1.3 Temperaturgradienten 199 7.2 Effekte von Gradienten 200 8 Der Gradient in LC-MS-Messungen 203Markus M. Martin 8.1 Bedeutung der Gradientelution für LC-MS 203 8.2 Technische Aspekte des Einsatzes von Gradientelution zur LC-MS-Analytik 207 8.2.1 Technische Einflüsse der LC-Anlage: Systemdispersion, Proportionierungspräzision und ihre Bedeutung für MS-Messungen 207 8.2.2 Technische Einflüsse des Massenspektrometers: der LC-Gradient und die Signalerzeugung im MS 212 8.2.3 Quantifizierung im Massenspektrometer innerhalb einer Gradientelution: Matrixeinflüsse und ihre Kompensation 219 8.2.4 MS-Auslastung in der Gradientelution – Säulenäquilibrierung als Durchsatzvernichter 222 8.2.5 Gradientenverzögerung, Flussrate und Säulendimension – wieviel hilft Downsizing bei Gradiententrennungen in der LC-MS? 224 8.3 Fazit 227 8.4 Abkürzungen 227 9 Zusätzliche Werkzeuge zur Methodenverbesserung: Fluss- und Temperaturgradienten 231Egidijus Machtejevas 9.1 Einleitung 231 9.2 Temperaturgradienten 231 9.3 Flussgradienten 232 9.3.1 Kombination von Fluss- und Temperaturgradienten 233 9.3.2 Fallbeispiele 233 9.4 Schlussfolgerung 236 Stichwortverzeichnis 239

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Book SynopsisThe International System of Units, the SI, provides the foundation for all measurements in science, engineering, economics, and society. The SI has been fundamentally revised in 2019. The new SI is a universal and highly stable unit system based on invariable constants of nature. Its implementation rests on quantum metrology and quantum standards, which base measurements on the manipulation and counting of single quantum objects, such as electrons, photons, ions, and flux quanta. This book explains and illustrates the new SI, its impact on measurements, and the quantum metrology and quantum technology behind it. The book is based on the book ?Quantum Metrology: Foundation of Units and Measurements? by the same authors. From the contents: -Measurement -The SI (Système International d?Unités) -Realization of the SI Second: Thermal Beam Cs Clock, Laser Cooling, and the Cs Fountain Clock -Flux Quanta, Josephson Effect, and the SI Volt -Quantum Hall Effect, the SI Ohm, and the SI Farad -Single-Charge Transfer Devices and the SI Ampere -The SI Kilogram, the Mole, and the Planck constant -The SI Kelvin and the Boltzmann Constant -Beyond the present SI: Optical Clocks and Quantum Radiometry -Outlook Table of ContentsForeword ix Preface xi List of Abbreviations xv 1 Introduction 1 References 3 2 Some Basics 5 2.1 Measurement 5 2.1.1 Limitations of Measurement Uncertainty 5 2.1.1.1 The Fundamental Quantum Limit 6 2.1.1.2 Noise 7 2.2 The SI (Système International d’Unités) 9 2.2.1 The Second: Unit of Time 11 2.2.2 The Meter: Unit of Length 13 2.2.3 The Kilogram: Unit of Mass 14 2.2.4 The Ampere: Unit of Electric Current 15 2.2.5 The Kelvin: Unit of Thermodynamic Temperature 16 2.2.6 The Mole: Unit of Amount of Substance 18 2.2.7 The Candela: Unit of Luminous Intensity 19 2.2.8 Summary: Base and Derived Units of the SI 21 References 21 3 Realization of the SI Second: Thermal Beam Cs Clock, Laser Cooling, and the Cs Fountain Clock 23 3.1 The Thermal Beam Cs Clock 25 3.2 Techniques for Laser Cooling and Trapping of Atoms 28 3.2.1 Doppler Cooling, Optical Molasses, and Magneto-Optical Traps 29 3.2.2 Cooling Below the Doppler Limit 31 3.3 The Cs Fountain Clock 32 References 35 4 Flux Quanta, Josephson Effect, and the SI Volt 39 4.1 Josephson Effect and Quantum Voltage Standards 39 4.1.1 Basics of Superconductivity 39 4.1.2 Basics of the Josephson Effect 41 4.1.2.1 AC and DC Josephson Effect 42 4.1.2.2 Mixed DC and AC Voltages: Shapiro Steps 43 4.1.3 Basic Physics of Real Josephson Junctions 44 4.1.4 Josephson Voltage Standards 46 4.1.4.1 General Overview: Materials and Technology of Josephson Arrays 47 4.1.4.2 SIS Josephson Voltage Standards 48 4.1.4.3 Programmable Binary Josephson Voltage Standards 50 4.1.4.4 Pulse-Driven AC Josephson Voltage Standards 53 4.1.5 Metrology with Josephson Voltage Standards 57 4.1.5.1 DC Voltage, the SI Volt 57 4.1.5.2 The Conventional Volt in the Previous SI 59 4.1.5.3 AC Measurements with Josephson Voltage Standards 59 4.2 Flux Quanta and SQUIDs 62 4.2.1 Superconductors in External Magnetic Fields 62 4.2.1.1 Meissner–Ochsenfeld Effect 63 4.2.1.2 Flux Quantization in Superconducting Rings 65 4.2.1.3 Josephson Junctions in External Magnetic Fields and Quantum Interference 66 4.2.2 Basics of SQUIDs 67 4.2.3 Applications of SQUIDs in Measurement 71 4.2.3.1 Real DC SQUIDs 71 4.2.3.2 SQUID Magnetometers and Magnetic Property Measurement Systems 73 4.2.3.3 Cryogenic Current Comparators: Current and Resistance Ratios 74 4.2.3.4 Biomagnetic Measurements 76 4.3 Traceable Magnetic Flux Density Measurements 77 References 80 5 Quantum Hall Effect, the SI Ohm, and the SI Farad 87 5.1 Basic Physics of Three- and Two-Dimensional Semiconductors 88 5.1.1 Three-Dimensional Semiconductors 88 5.1.2 Two-Dimensional Semiconductors 90 5.2 Two-Dimensional Electron Systems in Real Semiconductors 91 5.2.1 Basic Properties of Semiconductor Heterostructures 92 5.2.2 Epitaxial Growth of Semiconductor Heterostructures 93 5.2.3 Semiconductor Quantum Wells 94 5.2.4 Modulation Doping 95 5.3 The Hall Effect 97 5.3.1 The Classical Hall Effect 97 5.3.1.1 The Classical Hall Effect in Three Dimensions 97 5.3.1.2 The Classical Hall Effect in Two Dimensions 98 5.3.2 Physics of the Quantum Hall Effect 99 5.4 Metrology Using the Quantum Hall Effect 103 5.4.1 DC Quantum Hall Resistance Standards, the SI Ohm 103 5.4.2 The Conventional Ohm in the Previous SI 104 5.4.3 Technology of DC Quantum Hall Resistance Standards and Resistance Scaling 106 5.4.4 AC Quantum Hall Resistance Standards, the SI Farad 108 5.4.5 Relation Between Electrical Metrology and the Fine-Structure Constant 110 5.5 Graphene for Resistance Metrology 111 5.5.1 Basic Properties of Graphene 111 5.5.2 Fabrication of Graphene Monolayers for Resistance Metrology 113 5.5.3 Quantum Hall Effect in Monolayer Graphene 115 References 117 6 Single-Charge Transfer Devices and the SI Ampere 123 6.1 Basic Physics of Single-Electron Transport 124 6.1.1 Single-Electron Tunneling 124 6.1.2 Coulomb Blockade in SET Transistors 125 6.1.3 Coulomb Blockade Oscillations and Single-Electron Detection 127 6.1.4 Clocked Single-Electron Transfer 129 6.2 Quantized Current Sources 130 6.2.1 Metallic Single-Electron Pumps 131 6.2.2 Semiconducting Quantized Current Sources 133 6.2.2.1 GaAs-Based SET Devices 133 6.2.2.2 Silicon-Based SET Devices 137 6.2.3 Superconducting Quantized Current Sources 138 6.2.4 Self-Referenced Quantized Current Sources 140 6.3 Realization of the SI Ampere 142 6.3.1 Ampere Realization via the SI Volt and SI Ohm 142 6.3.2 Direct Ampere Realization with Quantized Current Sources 144 6.4 Consistency Tests: Quantum Metrology Triangle 144 References 146 7 The SI Kilogram, the Mole, and the Planck Constant 153 7.1 From “Monitoring the Stability of the Kilogram” to the Planck Constant 156 7.2 The Avogadro Experiment 158 7.3 The Kibble Balance Experiment 165 7.4 The Mole: Unit of Amount of Substance 169 7.5 The CODATA Evaluation of the Value of the Defining Planck Constant and the Maintenance and Dissemination of the Kilogram 170 7.5.1 The CODATA Evaluation and the Final Value of the Defining Planck Constant, h 170 7.5.2 Realization, Maintenance, and Dissemination of the Kilogram 172 References 173 8 The SI Kelvin and the Boltzmann Constant 181 8.1 Primary Thermometers 182 8.1.1 Dielectric Constant Gas Thermometry 183 8.1.2 Acoustic Gas Thermometry 184 8.1.3 Radiation Thermometry 186 8.1.4 Doppler Broadening Thermometry 187 8.1.5 Johnson Noise Thermometry 189 8.1.6 Coulomb Blockade Thermometry 191 8.2 The CODATA Evaluation of the Value of the Defining Boltzmann Constant, Realization and Dissemination of the New Kelvin 193 8.2.1 The CODATA Evaluation of the Final Value of the Defining Boltzmann Constant 193 8.2.2 Realization and Dissemination of the Kelvin 194 References 194 9 Beyond the Present SI: Optical Clocks and Quantum Radiometry 201 9.1 Optical Clocks and a New Second 201 9.1.1 Femtosecond Frequency Combs 204 9.1.2 Trapping of Ions and Neutral Atoms for Optical Clocks 209 9.1.2.1 Ion Traps 209 9.1.2.2 Optical Lattices 211 9.1.3 Neutral Atomic clocks 211 9.1.4 Atomic Ion Clocks 214 9.1.5 Possible Variation of the Fine-Structure Constant, 𝛼 217 9.2 Single-Photon Metrology and Quantum Radiometry 220 9.2.1 Single-Photon Sources 222 9.2.1.1 (NV) Color Centers in Diamond 223 9.2.1.2 Semiconductor Quantum Dots 225 9.2.2 Single-Photon Detectors 227 9.2.2.1 Nonphoton-Number-Resolving Detectors 227 9.2.2.2 Photon-Number-Resolving Detectors 228 9.2.3 Metrological Challenge 229 References 230 10 Outlook 245 References 246 Index 247

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Book SynopsisTemplated Fabrication of Graphene-Based aterials for Energy Applications An illuminating look at the latest research on graphene-based materials and their applications in energy In Templated Fabrication of Graphene-Based Materials for Energy Applications, a team of distinguished materials scientists delivers a unique and topical exploration of a versatile fabrication method used to create high-quality graphene and composites. The book offers a three-part approach to current topics in graphene fabrication. The first part introduces graphene-based materials and is followed by cutting-edge discussions of template methods used in the preparation of graphene-based materials. The editors conclude with the latest research in the area of graphene-based materials applications in various energy-related pursuits. Readers will find relevant content that refers to original research conducted by the editors themselves, as well as work from up-and-coming and established researchers that explores the most interesting horizons in the study of graphene-based materials. The book also provides: A thorough introduction to graphene, including its history and physical properties An in-depth analysis of current graphene synthesis strategies, including the classification of graphene preparations Expansive discussions of various kinds of template methods for graphene production, including the study of porous metals and the preparation of graphene in large quantities Comprehensive explorations of the applications of various graphene-based materials, including lithium-ion batteries, lithium-sulfur batteries, and supercapacitors Perfect for materials scientists, electrochemists, and solid-state physicists, Templated Fabrication of Graphene-Based Materials for Energy Applications will also earn a place in the libraries of physical chemists and professionals in the electrotechnical industry.Table of ContentsPART I INTRODUCTION OF GRAPHENE-BASED MATERIALS Chapter 1. Graphene-Based Materials: Structure, Properties Chapter 2. Graphene Synthesis: An Overview of Current Status PART II GRAPHENE-BASED MATERIALS FABRICATED BY TEMPLATE-ASSISTED CHEMICAL METALLURGY METHODS Chapter 3. Nanoporous Metal Template Methods Chapter 4. Soluble Salt Template Methods Chapter 5. Powder Metallurgy Template Methods PART III APPLICATIONS Chapter 6. Graphene-Based Materials for Lithium-Ion Batteries Chapter 7. Graphene-Based Materials for Sodium-Ion Batteries Chapter 8. Graphene-Based Materials for Lithium-Sulfur Batteries Chapter 9. Graphene-Based Materials for Supercapacitors Chapter 10. Graphene-Based Materials for Electrocatalysis

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Book SynopsisSimultaneous Mass Transfer and Chemical Reactions in Engineering Science A comprehensive look at the basic science of diffusional process and mass transfer Mass transfer as a principle is an essential part of numerous unit operations in biomolecular, chemical, and process engineering; crystallization, distillation, and membrane separation processes, for example, use this important method. Given this significance – particularly in engineering design where these processes occur – understanding the design and analysis of such unit operations must begin with a basic understanding of how simultaneous mass transfer and the chemical reactions that influence these occurrences. It is also vital to be aware of the most up-to-date technologies for analyzing and predicting the phenomena. Given the significance of this process, Simultaneous Mass Transfer and Chemical Reactions in Engineering Science is an important resource as it introduces the reader to the complex subject of simultaneous mass transfer with biochemical and chemical reactions and gives them the tools to develop an applicable design. Analyzing the systems of simultaneous mass transfer and reactions is at the core of this book, as all known design approaches are carefully examined and compared. The volume also provides the reader with a working knowledge of the latest technologies – with a special focus on the open-sourced computer programming language R – and how these tools are an essential resource in quantitative assessment in analysis models. Simultaneous Mass Transfer and Chemical Reactions in Engineering Science provides a working knowledge of the latest information on simultaneous mass transfer and reactions by focusing on the analysis of this process, as well as discussing the existence and distinctive quality of the solutions to the Simultaneous Mass Transfer and Chemical Reactions in Engineering Science readers will also find: A theoretical basis of each design model that is carefully stated, compared, and assessed Carefully developed and established Existence and Uniqueness Theorems for a general design model Comprehensive coverage of how the programming language R may be used to analyze models Numerous examples and case studies that provide a working knowledge of simultaneous mass transfer and reactions Simultaneous Mass Transfer and Chemical Reactions in Engineering Science is a useful reference for students in chemical engineering, biotechnology, or chemistry, as well as professional process and chemical engineers.Table of ContentsPreface 1. INTRODUCTION TO SIMULTANEOUS MASS TRANSFER AND CHEMICAL REACTIONS IN ENGINEERING SCIENCE 1.1 Mathematical Models 1.2 Diffusion Models for Environmental Transport 2. DATA ANALYSIS USING R PROGRAMMING 2.1 Data and Processing 2.2 Beginning R 2.2.1 A First Session Using R 2.2.2 The R Environment 2.3 R as a Calculator 2.3.1 Mathematical Operations Using R 2.3.2 Assignment of Values in R, and Computations using Vectors and Matrices 2.3.3 Computations in Vectors and Simple Graphics 2.3.4 Use of Factors in R Programming 2.3.5 Simple Graphics 2.3.6 x as Vectors and Matrices in Statistics 2.3.7 Some Special Functions that Create Vectors 2.3.8 Arrays and Matrices 2.3.9 Use of the Dimension Function dim in R 2.3.10 Use of the Matrix Function matrix in R 2.3.11 Some Useful Functions Operating on Matrices in R 2.3.12 NA `Not Available? for Missing Values in Datasets 2.3.13 Special Functions That Create Vectors 2.4 Using R in Data Analysis in Human Genetic Epidemiology 2.4.1 Entering Data at the R Command Prompt 2.4.1.1 Creating a data-frame for R computation using the EXCEL spreadsheet (on a Windows platform) 2.4.1.2 Obtaining a Data Frame from a Text File 2.4.1.3 Data Entry and Analysis Using the Function data.entry() 2.4.1.4 Data Entry Using Several Available R Functions 2.4.1.5 Data Entry and Analysis Using the Function 2.4.1.6 Data Entry and Analysis Using the Function source() 2.4.1.7 Data Entry and Analysis Using the Spreadsheet Interface in R 2.4.1.8 Human Genetic epidemiology Using R: The CRAN Package GASTON in Genetics 2.4.2 The Function list() and the Making of data.frame() in R 2.5 Univariate, Bivariate, and Multivariate Data Analysis 2.5.1 Univariate Data Analysis 2.5.2 Bivariate and Multivariate Data Analysis 2.6 Some Final Remarks on Statistics and Biostatistics, Using Appendix 1 Documentation for the plot function Special References for Chapter 2 References Index

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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 erhältlich.Trade Review"Der Lehrstoff wird übersichtlich und leicht verständlich vermittelt, mit vielen Praxisbeispielen, Exkursen und Aufgaben." Die, 05.11.2020 "Anschaulich, verständlich und grafisch übersichtlich wird der Leser interessiert und vereinnahmt. (...) Ohne Frage: ein modernes, sehr zu empfehlendes Lehrbuch!" BIOspektrum (01.04.2021) "Das Buch (...) zeichnet sich durch eine sehr kluge Stoffauswahl aus, die sich auf die wichtigsten Konzepte beschränkt und diese sehr gut erklärt. (...) Durch die vielen Bezüge zu praktischen Beispielen aus dem Alltag wird der Lehrstoff spannend aufbereitet." Prof. Dr. Rolf Breinbauer (06.04.2021) Das Buch ist in seiner deutschen Übersetzung sehr gut zu Lesen und gut geeignet für die Prüfungsvorbereitung. Die zahlreichen Beispiele (mit Lösungen) und Übungen machen das Lehrbuch - grade für Studierende im Nebenfach - zu einem hilfreichen Tool. Dr:A ndreas Winter, Friedrich-Schiller-Universität Jena, Institut für Organische & Makromolekulare Chemie (11/2023)Table of ContentsDie Zielsetzung dieses Lehrbuchs xvii Über die Autoren xxi Danksagung xxiii 1 Die kovalente Bindung und die Struktur von Molekülen 1 1.1 Wie kann man die elektronische Struktur von Atomen beschreiben? 2 1.1.1 Die Elektronenkonfiguration von Atomen 3 1.1.2 Lewis-Formeln 3 1.2 Was ist das Lewis-Bindungskonzept? 5 1.2.1 Bildung von Ionen 5 1.2.2 Die Bildung chemischer Bindungen 6 1.2.3 Elektronegativität und chemische Bindung 7 1.2.4 Formalladungen 12 1.3 Wie kann man Bindungswinkel und Molekülstrukturen vorhersagen? 16 1.4 Wie kann man vorhersagen, ob eine Verbindung polar oder unipolarist? 20 1.5 Was ist Mesomerie? 22 1.5.1 Mesomerie 22 1.5.2 Elektronenflusspfeile und Elektronenfluss 24 1.5.3 Regeln für das Zeichnen korrekter Grenzformeln 24 1.6 Was ist das Orbitalmodell der Entstehung kovalenter Bindungen? 25 1.6.1 Die Gestalt von Atomorbitalen 25 1.6.2 Bildung von kovalenten Bindungen durch Überlappung von Atomorbitalen 26 1.6.3 Hybridisierung von Atomorbitalen 26 1.6.4 sp3-Hybridorbitale: Bindungswinkel etwa 109.5◦ 27 1.6.5 sp2-Hybridorbitale: Bindungswinkel etwa 120◦ 27 1.6.6 sp-Hybridorbitale: Bindungswinkel von etwa 180◦ 29 1.7 Was sind funktionelle Gruppen? 31 1.7.1 Alkohole 32 1.7.2 Amine 34 1.7.3 Aldehyde und Ketone 34 1.7.4 Carbonsäuren, Carbonsäureester und Carbonsäureamide 35 2 SäurenundBasen 45 2.1 Was sind Arrhenius-Säuren und -Basen? 46 2.2 Was sind Brønsted-Lowry-Säuren und -Basen? 46 2.3 Wie bestimmt man die Stärke von Säuren und Basen? 50 2.4 Wie bestimmt man die Gleichgewichtslage in einer Säure-Base-Reaktion? 51 2.5 Wie hängen Säurestärke und Molekülstruktur zusammen? 54 2.5.1 Elektronegativität: Entwicklung der Acidität von HA innerhalb einer Periode des Periodensystems 54 2.5.2 Mesomere Effekte: Delokalisierung der Ladung in A− 55 2.5.3 Der induktive Effekt: Schwächung der HA-Bindung durch Verschiebung von Elektronendichte 56 2.5.4 Die Größe der korrespondierenden Base und die Delokalisierung der Ladung in A− 56 2.6 Was sind Lewis-Säuren und -Basen? 59 3 Alkane und Cycloalkane 69 3.1 Was sind Alkane? 70 3.2 Was sind Konstitutionsisomere? 71 3.3 Wie benennt man Alkane? 74 3.3.1 Das IUPAC-Nomenklatursystem zur Benennung organischer Verbindungen 74 3.3.2 Trivialnamen 77 3.3.3 Die Klassifikation von Kohlenstoff- undWasserstoffatomen 78 3.4 Was sind Cycloalkane? 79 3.5 Wie wendet man die IUPAC-Regeln auf Verbindungen mit funktionellen Gruppen an? 80 3.6 Was sind Konformationen in Alkanen und Cycloalkanen? 82 3.6.1 Alkane 82 3.6.2 Cycloalkane 85 3.7 Was sind cis/trans-Isomere in Cycloalkanen? 90 3.8 Welche physikalischen Eigenschaften haben Alkane und Cycloalkane? 94 3.8.1 Siedepunkte 94 3.8.2 Dispersionskräfte und dieWechselwirkung zwischen Alkanmolekülen 95 3.8.3 Schmelzpunkte und Dichte 96 3.8.4 Konstitutionsisomere haben unterschiedliche physikalische Eigenschaften 96 3.9 Was sind die charakteristischen Reaktionen von Alkanen? 97 3.10 Woher bekommt man Alkane? 98 3.10.1 Erdgas 98 3.10.2 Erdöl 98 3.10.3 Kohle 100 4 Alkene und Alkine 111 4.1 Welche Struktur haben Alkene und Alkine? 113 4.1.1 Struktur von Alkenen 113 4.1.2 Orbitalmodell für Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindungen 113 4.1.3 cis/trans-Isomerie in Alkenen 114 4.1.4 Struktur von Alkinen 115 4.2 Wie benennt man Alkene und Alkine? 115 4.2.1 IUPAC-Namen 115 4.2.2 Trivialnamen 117 4.2.3 Deskriptoren zur Bezeichnung der Konfiguration in Alkenen 117 4.2.4 Benennung von Cycloalkenen 121 4.2.5 cis/trans-Isomerie in Cycloalkenen 122 4.2.6 Diene, Triene und Polyene 122 4.2.7 cis/trans-Isomerie in Dienen, Trienen und Polyenen 122 4.3 Welche physikalischen Eigenschaften haben Alkene und Alkine? 124 4.4 Warum sind 1-Alkine (terminale Alkine) schwache Säuren? 125 5 Reaktionen von Alkenen und Alkinen 133 5.1 Was sind die charakteristischen Reaktionen von Alkenen? 134 5.2 Was ist ein Reaktionsmechanismus? 135 5.2.1 Energiediagramme und Übergangszustände 135 5.2.2 Entwickeln von Reaktionsmechanismen 138 5.2.3 WiederkehrendeMuster in Reaktionsmechanismen 139 5.3 Nach welchen Mechanismen verläuft die elektrophile Addition an Alkene? 141 5.3.1 Addition von Halogenwasserstoffen 142 5.3.2 Addition vonWasser: Säurekatalysierte Hydratisierung 148 5.3.3 Addition von Brom und Chlor 150 5.4 Was sind Carbokation-Umlagerungen? 152 5.5 Wie verläuft die Hydroborierung/Oxidation von Alkenen? 155 5.6 Wie kann man Alkene zu Alkanen reduzieren? 158 5.7 Wie kann man Acetylid-Anionen nutzen, um neue Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen zu knüpfen? 160 5.8 Wie kann man Alkine zu Alkenen und Alkanen reduzieren? 162 6 Chiralität: Die Händigkeit von Molekülen 171 6.1 Was sind Stereoisomere? 172 6.2 Was sind Enantiomere? 172 6.3 Wie bestimmt man die Konfiguration eines Stereozentrums? 177 6.4 Was besagt die 2n-Regel? 179 6.4.1 Enantiomere und Diastereomere 180 6.4.2 meso-Verbindungen 182 6.5 Wie beschreibt man die Chiralität von cyclischen Verbindungen mit zwei Stereozentren? 183 6.5.1 Disubstituierte Derivate von Cyclopentan 183 6.5.2 Disubstituierte Derivate von Cyclohexan 184 6.6 Wie beschreibt man die Chiralität von Verbindungen mit drei oder mehr Stereozentren? 185 6.7 Welche Eigenschaften haben Stereoisomere? 186 6.8 Wie kann man Chiralität im Labor nachweisen? 186 6.8.1 Linear polarisiertes Licht 187 6.8.2 Polarimeter 187 6.8.3 Racemate 189 6.9 Welche Bedeutung hat Chiralität in der biologischenWelt? 189 6.9.1 Chiralität in Biomolekülen 189 6.9.2 Wie unterscheidet ein Enzym zwischen einem Molekül und seinem Enantiomer? 189 6.10 Wie kann man Enantiomere trennen? 190 7 Halogenalkane 199 7.1 Wie werden Halogenalkane benannt? 200 7.1.1 IUPAC-Namen 200 7.1.2 Trivialnamen 200 7.2 Was sind die charakteristischen Reaktionen der Halogenalkane? 202 7.3 Welche Produkte entstehen in einer nukleophilen aliphatischen Substitution? 204 7.4 Was sind die SN2- und SN1-Mechanismen von nukleophilen Substitutionen? 206 7.4.1 Mechanismus der SN2-Reaktion 206 7.4.2 Mechanismus der SN1-Reaktion 208 7.5 Was entscheidet, ob ein SN1- oder ein SN2-Mechanismus abläuft? 210 7.5.1 Das Nukleophil 210 7.5.2 Die Struktur des Halogenalkans 211 7.5.3 Die Austrittsgruppe 212 7.5.4 Das Lösungsmittel 214 7.6 Wie kann man aus den experimentellen Bedingungen ableiten, ob eine SN1-oder SN2-Reaktion abläuft? 216 7.7 Welche Produkte entstehen bei einer β-Eliminierung? 219 7.8 Was unterscheidet die Mechanismen E1 und E2 der β-Eliminierung? 221 7.8.1 Der E1-Mechanismus 221 7.8.2 Der E2-Mechanismus 222 7.9 Wann konkurrieren nukleophile Substitutionen und β-Eliminierungen? 224 7.9.1 SN1- und E1-Reaktionen 225 7.9.2 SN2- und E2-Reaktionen 225 8 Alkohole, Ether und Thiole 237 8.1 Was sind Alkohole? 238 8.1.1 Struktur 238 8.1.2 Nomenklatur 238 8.1.3 Physikalische Eigenschaften 242 8.2 Was sind die charakteristischen Reaktionen der Alkohole? 244 8.2.1 Die Acidität von Alkoholen 244 8.2.2 Die Basizität von Alkoholen 245 8.2.3 Reaktion mit aktivenMetallen 245 8.2.4 Umwandlung in Halogenalkane 246 8.2.5 Säurekatalysierte Dehydratisierung 249 8.2.6 Die Oxidation von primären und sekundären Alkoholen 254 8.3 Was sind Ether? 256 8.3.1 Struktur 256 8.3.2 Nomenklatur 257 8.3.3 Physikalische Eigenschaften 258 8.3.4 Reaktionen von Ethern 260 8.4 Was sind Epoxide? 260 8.4.1 Struktur und Nomenklatur 260 8.4.2 Synthese ausgehend von Alkenen 260 8.4.3 Ringöffnung von Epoxiden 262 8.5 Was sind Thiole? 265 8.5.1 Struktur 265 8.5.2 Nomenklatur 266 8.5.3 Physikalische Eigenschaften 267 8.6 Was sind die charakteristischen Reaktionen der Thiole? 268 8.6.1 Acidität 268 8.6.2 Oxidation zu Disulfiden 268 9 Benzol und seine Derivate 279 9.1 Welche Struktur hat Benzol? 280 9.1.1 Kekulés Strukturvorschlag für Benzol 280 9.1.2 Das Orbitalmodell des Benzolmoleküls 281 9.1.3 Das Resonanzmodell des Benzolmoleküls 282 9.1.4 Die Resonanzenergie von Benzol 282 9.2 Was ist Aromatizität? 284 9.3 Wie benenntman Benzolderivate und welche physikalischen Eigenschaften haben sie? 287 9.3.1 Monosubstituierte Benzole 287 9.3.2 Disubstituierte Benzole 288 9.3.3 Polysubstituierte Benzole 289 9.4 Was ist eine benzylische Position und welchen Anteil hat sie an der Reaktivität von Aromaten? 290 9.5 Was ist die elektrophile aromatische Substitution? 292 9.6 Wie läuft eine elektrophile aromatische Substitution mechanistisch ab? 293 9.6.1 Chlorierung und Bromierung 294 9.6.2 Nitrierung und Sulfonierung 295 9.6.3 Friedel-Crafts-Alkylierung 297 9.6.4 Friedel-Crafts-Acylierung 299 9.6.5 Andere elektrophile aromatische Alkylierungen 301 9.6.6 Vergleich der Addition an Alkene und der elektrophilen aromatischen Substitution (SEAr) 302 9.7 Welchen Einfluss haben Substituenten am Benzol auf die electrophile aromatische Substitution? 303 9.7.1 Der Einfluss eines Substituenten auf die Zweitsubstitution 303 9.7.2 Dirigierende Effekte in der Zweitsubstitution 307 9.7.3 Aktivierende und deaktivierende Effekte in der Zweitsubstitution 310 9.8 Was sind Phenole? 311 9.8.1 Struktur und Nomenklatur 311 9.8.2 Die Acidität von Phenolen 312 9.8.3 Säure-Base-Reaktionen von Phenolen 314 9.8.4 Phenole als Antioxidantien 316 10 Amine 329 10.1 Was sind Amine? 329 10.2 Wie benennt man Amine? 332 10.2.1 Systematische Namen 332 10.2.2 Trivialnamen 335 10.3 Welche charakteristischen physikalischen Eigenschaften haben Amine? 335 10.4 Welche Säure-Base-Eigenschaften haben Amine? 337 10.5 Wie reagieren Amine mit Säuren? 342 10.6 Wie synthetisiert man Arylamine? 344 10.7 Wie können Amine als Nukleophile reagieren? 345 11 Spektroskopie 353 11.1 Was ist elektromagnetische Strahlung? 354 11.2 Was ist Molekülspektroskopie? 355 11.3 Was ist Infrarotspektroskopie? 356 11.3.1 Das Infrarot-Schwingungsspektrum 356 11.3.2 Molekülschwingungen 357 11.3.3 Charakteristische Infrarotabsorptionen 358 11.4 Wie wertet man Infrarotspektren aus? 359 11.4.1 Alkane, Alkene und Alkine 360 11.4.2 Alkohole 361 11.4.3 Ether 362 11.4.4 Amine 363 11.4.5 Aldehyde und Ketone 363 11.4.6 Carbonsäuren und Carbonsäurederivate 363 11.4.7 Doppelbindungsäquivalente 367 11.5 Was ist Kernspinresonanz? 370 11.6 Was ist Abschirmung? 371 11.7 Was ist ein 1H-NMR-Spektrum? 372 11.8 Wie viele Signale enthält das 1H-NMR-Spektrum einer Verbindung? 374 11.9 Welche Informationen liefert die Signalintegration? 377 11.10 Was ist die chemische Verschiebung? 379 11.11 Wie kommt es zur Aufspaltung der Signale? 381 11.12 Was ist 13C-NMR-Spektroskopie und wie unterscheidet sie sich von der 1H-NMR-Spektroskopie? 383 11.13 Wie bestimmt man die Struktur einer Verbindungmithilfe der NMR-Spektroskopie 386 12 Aldehyde und Ketone 405 12.1 Was sind Aldehyde und Ketone? 406 12.2 Wie werden Aldehyde und Ketone benannt? 406 12.2.1 IUPAC-Nomenklatur 406 12.2.2 Die IUPAC-Namen komplexerer Aldehyde und Ketone 408 12.2.3 Trivialnamen 410 12.3 Welche physikalischen Eigenschaften haben Aldehyde und Ketone? 410 12.4 Was ist das grundlegende Reaktionsmuster der Aldehyde und Ketone? 411 12.5 Was sind Grignard-Reagenzien und wie reagieren sie mit Aldehyden und Ketonen? 412 12.5.1 Herstellung und Struktur von magnesiumorganischen Verbindungen 412 12.5.2 Reaktion mit Protonensäuren 413 12.5.3 Addition von Grignard-Verbindungen an Aldehyde und Ketone 414 12.6 Was sind Halbacetale und Acetale? 416 12.6.1 Bildung von Acetalen 416 12.6.2 Acetale als Schutzgruppen für Carbonyle 421 12.7 Wie reagieren Aldehyde und Ketonemit Ammoniak und Aminen? 422 12.7.1 Bildung von Iminen 422 12.7.2 Reduktive Aminierung von Aldehyden und Ketonen 424 12.8 Was ist die Keto-Enol-Tautomerie? 425 12.8.1 Keto- und Enol-Form 425 12.8.2 Racemisierung am α-Kohlenstoffatom 427 12.8.3 α-Halogenierung 428 12.9 Wie lassen sich Aldehyde und Ketone oxidieren? 429 12.9.1 Die Oxidation von Aldehyden zu Carbonsäuren 429 12.9.2 Oxidation von Ketonen zu Carbonsäuren 430 12.10 Wie lassen sich Aldehyde und Ketone reduzieren? 432 12.10.1 Katalytische Reduktion 432 12.10.2 Reduktion mit Metallhydriden 432 13 Carbonsäuren 445 13.1 Was sind Carbonsäuren? 446 13.2 Wie werden Carbonsäuren benannt? 446 13.2.1 IUPAC-System 446 13.2.2 Trivialnamen 448 13.3 Welche physikalischen Eigenschaften haben Carbonsäuren? 449 13.4 Welche Säure-Base-Eigenschaften haben Carbonsäuren? 450 13.4.1 Säurekonstanten 450 13.4.2 Reaktionen mit Basen 452 13.5 Wie kann man Carboxygruppen reduzieren? 454 13.5.1 Die Reduktion einer Carboxygruppe 456 13.5.2 Die selektive Reduktion anderer funktioneller Gruppen 456 13.6 Was ist eine Fischer-Veresterung? 457 13.7 Was sind Säurechloride? 461 13.8 Was ist eine Decarboxylierung? 463 13.8.1 β-Ketosäuren 463 13.8.2 Malonsäure und substituierte Malonsäuren 465 14 Funktionelle Derivate der Carbonsäuren 475 14.1 Welche Carbonsäurederivate gibt es und wie werden sie benannt? 476 14.1.1 Säurehalogenide 476 14.1.2 Säureanhydride 476 14.1.3 Ester und Lactone 477 14.1.4 Amide und Lactame 479 14.2 Was sind die charakteristischen Reaktionen der Carbonsäurederivate? 482 14.3 Was ist eine Hydrolyse? 483 14.3.1 Säurechloride 483 14.3.2 Säureanhydride 483 14.3.3 Ester 484 14.3.4 Amide 486 14.4 Wie reagieren Carbonsäurederivate mit Alkoholen? 488 14.4.1 Säurechloride 488 14.4.2 Säureanhydride 488 14.4.3 Ester 488 14.4.4 Amide 489 14.5 Wie reagieren Carbonsäurederivate mit Ammoniak und Aminen? 490 14.5.1 Säurechloride 490 14.5.2 Säureanhydride 490 14.5.3 Ester 491 14.5.4 Amide 491 14.6 Wie kann man funktionelle Derivate von Carbonsäuren ineinander umwandeln? 492 14.7 Wie reagieren Ester mit Grignard-Reagenzien? 492 14.8 Wie kann man Carbonsäurederivate reduzieren? 495 14.8.1 Ester 495 14.8.2 Amide 496 15 Enolat-Anionen 509 15.1 Was sind Enolat-Anionen und wie werden sie gebildet? 510 15.1.1 Die Acidität von α-Wasserstoffatomen 510 15.1.2 Enolat-Anionen 510 15.1.3 Die Verwendung von Enolat-Anionen zur Knüpfung neuer C–C-Bindungen 512 15.2 Was ist eine Aldolreaktion? 513 15.2.1 Die Bildung von Enolaten aus Aldehyden und Ketonen 513 15.2.2 Die Aldolreaktion 514 15.2.3 Gekreuzte Aldolreaktion 517 15.2.4 Intramolekulare Aldolreaktionen 518 15.3 Was sind Claisen- und Dieckmann-Kondensationen? 519 15.3.1 Claisen-Kondensation 519 15.3.2 Dieckmann-Kondensation 522 15.3.3 Gekreuzte Claisen-Kondensation 523 15.3.4 Hydrolyse und Decarboxylierung von β-Ketoestern 524 15.4 Welche Rolle spielen Aldolreaktionen und Claisen-Kondensationen in biologischen Prozessen? 527 15.5 Was ist eineMichael-Reaktion? 528 15.5.1 Michael-Addition von Enolat-Anionen 530 15.5.2 Michael-Addition von Aminen 533 16 Organische Polymerchemie 543 16.1 Wie sind Polymere aufgebaut? 544 16.2 Wie werden Polymere benannt und wie kann man ihre Struktur darstellen? 545 16.3 Welche Morphologie können Polymere haben und wie unterscheiden sich kristalline und amorphe Materialien? 546 16.4 Was ist eine Stufenwachstumspolymerisation? 547 16.4.1 Polyamide 548 16.4.2 Polyester 549 16.4.3 Polycarbonate 550 16.4.4 Polyurethane 550 16.4.5 Epoxidharze 551 16.5 Was ist eine Kettenpolymerisation? 552 16.5.1 Radikalkettenpolymerisation 554 16.5.2 Ziegler-Natta-Kettenpolymerisation 557 16.6 Welche Kunststoffe werden derzeit in großen Mengen wiederverwertet? 559 17 Kohlenhydrate 565 17.1 Was sind Kohlenhydrate? 565 17.2 Was sind Monosaccharide? 566 17.2.1 Struktur und Nomenklatur 566 17.2.2 Stereochemie 566 17.2.3 Die Fischer-Projektion 567 17.2.4 d- und l-Monosaccharide 567 17.2.5 Aminozucker 569 17.2.6 Physikalische Eigenschaften 570 17.3 Wie bilden Monosaccharide cyclische Strukturen? 570 17.3.1 Haworth-Projektionen 570 17.3.2 Sesseldarstellungen 572 17.3.3 Mutarotation 575 17.4 Was sind die charakteristischen Reaktionen der Monosaccharide? 575 17.4.1 Bildung von Glycosiden (Acetalen) 575 17.4.2 Reduktion zu Alditolen 577 17.4.3 Oxidation zu Aldonsäuren 578 17.4.4 Oxidation zu Uronsäuren 579 17.5 Was sind Disaccharide und Oligosaccharide? 580 17.5.1 Saccharose 580 17.5.2 Lactose 580 17.5.3 Maltose 581 17.6 Was sind Polysaccharide? 583 17.6.1 Stärke: Amylose und Amylopektin 583 17.6.2 Glykogen 584 17.6.3 Cellulose 584 17.6.4 Textilfasern aus Cellulose 585 18 Aminosäuren, Peptide und Proteine 593 18.1 Welche Funktionen haben Proteine? 594 18.2 Was sind Aminosäuren? 594 18.2.1 Struktur 594 18.2.2 Chiralität 595 18.2.3 Proteinogene Aminosäuren 595 18.2.4 Weitere wichtige l-Aminosäuren 597 18.3 Welche Säure-Base-Eigenschaften haben Aminosäuren? 598 18.3.1 Saure und basische Gruppen in Aminosäuren 598 18.3.2 Titration von Aminosäuren 600 18.3.3 Der isoelektrische Punkt 601 18.3.4 Elektrophorese 602 18.4 Was sind Peptide und Proteine? 605 18.5 Was ist die Primärstruktur eines Peptids oder Proteins? 606 18.5.1 Aminosäureanalyse 606 18.5.2 Sequenzanalyse 607 18.6 Welche dreidimensionale Struktur hat ein Peptid oder Protein? 610 18.6.1 Geometrie einer Peptidbindung 610 18.6.2 Sekundärstruktur 611 18.6.3 Tertiärstruktur 613 18.6.4 Quartärstruktur 615 19 Lipide 625 19.1 Was sind Triglyceride? 626 19.1.1 Fettsäuren 626 19.1.2 Physikalische Eigenschaften 628 19.1.3 Reduktion von Fettsäureketten 629 19.2 Was sind Seifen und Detergenzien? 629 19.2.1 Struktur und Herstellung von Seifen 629 19.2.2 Die Reinigungswirkung von Seifen 630 19.2.3 Synthetische Detergenzien 631 19.3 Was sind Phospholipide? 632 19.3.1 Struktur 632 19.3.2 Lipiddoppelschicht 632 19.4 Was sind Steroide? 635 19.4.1 Struktur der wichtigsten Steroidtypen 635 19.4.2 Die Biosynthese von Cholesterin 639 19.5 Was sind Prostaglandine? 639 19.6 Was sind fettlösliche Vitamine? 643 19.6.1 Vitamin A 643 19.6.2 Vitamin D 644 19.6.3 Vitamin E 644 19.6.4 Vitamin K 645 20 Nukleinsäuren 651 20.1 Was sind Nukleoside und Nukleotide? 652 20.2 Welche Struktur hat die DNA? 655 20.2.1 Primärstruktur: Das kovalente Rückgrat 655 20.2.2 Sekundärstruktur: Die Doppelhelix 657 20.2.3 Tertiärstruktur: Supercoiled DNA 660 20.3 Was sind Ribonukleinsäuren (RNA)? 662 20.3.1 Ribosomale RNA 662 20.3.2 Transfer-RNA 663 20.3.3 Boten-RNA 663 20.4 Was ist der genetische Code? 664 20.4.1 Codierung in Tripletts 664 20.4.2 Entschlüsseln des genetischen Codes 664 20.4.3 Merkmale des genetischen Codes 665 20.5 Wie kann man DNA sequenzieren? 666 20.5.1 Restriktionsendonukleasen 667 20.5.2 Methoden für die Sequenzierung von Nukleinsäuren 668 20.5.3 DNA-Replikation in vitro 668 20.5.4 Die Kettenabbruch- oder Didesoxymethode 669 20.5.5 Die Sequenzierung des menschlichen Genoms 670 21 Die organische Chemie der Stoffwechselprozesse 677 21.1 Was sind die Schlüsselintermediate in der Glykolyse, der β-Oxidation von Fettsäuren und im Zitronensäurezyklus? 678 21.1.1 ATP, ADP und AMP: Reagenzien zur Speicherung und Übertragung von Phosphatgruppen 678 21.1.2 NAD+∕NADH: Hydridübertragungsreagenzien in biologischen Redoxreaktionen 679 21.1.3 FAD∕FADH2: Elektronentransfer-Reagenzien in biologischen Redoxreaktionen 680 21.1.4 Coenzym A: Ein Acylgruppenüberträger 682 21.2 Was ist die Glykolyse? 683 21.3 Welche Reaktionen laufen in der Glykolyse ab? 683 21.4 Welche Folgereaktionen kann Pyruvat eingehen? 688 21.4.1 Reduktion zu Lactat: Milchsäuregärung 689 21.4.2 Reduktion zu Ethanol: Alkoholische Gärung 689 21.4.3 Oxidation und Decarboxylierung zu Acetyl-CoA 690 21.5 Welche Reaktionen laufen bei der β-Oxidation von Fettsäuren ab? 690 21.5.1 Aktivierung der Fettsäuren: Bildung eines Thioestersmit Coenzym A 691 21.5.2 Die vier Reaktionen der β-Oxidation 692 21.5.3 Die Wiederholung der β-Oxidation in der Fettsäurespirale liefert weitere Acetateinheiten 694 21.6 Welche Reaktionen laufen im Zitronensäurezyklus ab? 694 21.6.1 Überblick über den Zyklus 694 21.6.2 Die Reaktionen des Zitronensäurezyklus 694 Glossar 703 Anhang 1 717 Anhang 2 719 Stichwortverzeichnis 721

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