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Anorganische und Allgemeine Chemie
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Ziele der Vorlesung: Einführung in
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Inhalte: Zum Einstieg: Sauerstoff A
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Bücher: P. W. Atkins, J. A. Beran,
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Fauna Wasser, H 2 O Wichtiger Besta
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CaMg(CO 3 ) 2 Dolomit Mg 3(OH) 2[Si
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Element der Gruppe 16 (6. Hauptgrup
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Sir Robert Boyle (Mitte 17. Jhd.) G
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Phlogiston-Theorie Metall Metallkal
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Antoine Laurent de Lavoisier (Ende
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Physikalische Trennung von Luft Luf
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Metallmantel Aufbewahrung von flüs
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• Aus Wasser durch Elektrolyse el
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• Aus sauerstoffreichen Verbindun
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Physikalische Eigenschaften von Sau
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Chemische Eigenschaften von Sauerst
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2 Fe + 1.5 O 2 Reaktionen mit Sauer
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Ozon Darstellung durch Einwirkung v
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Physikalische Eigenschaften Aggrega
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Demokrit Atome und Atombau Leukipp
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Sir William Crookes Die Entdeckung
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Bildung von Kanalstrahlen im Gasent
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_ Aufbau einer Kathodenstrahlröhre
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Thomsons Atommodell 1897 positiv ge
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adioaktive Quelle Mikroskop mit Mes
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Sir James Chadwick Entdeckung der N
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220 V 220 V Anodenspannung 20 - 100
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Intensität Einfluss von Heizstrom
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Kosmische Strahlen �-Strahlen Das
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Isolierung von Radium und Polonium
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Ordnungs- und Nukleonenzahl Nukleon
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Entstehung von radioaktiver Strahlu
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Welche Kerne sind stabil ? Kerne mi
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Der statistische Charakter des Kern
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Das Zerfallsgesetz Die Anzahl der j
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Die Aktivität Die Aktivität A gib
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Atommasse - Geschichtliches H 2O: 1
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Relative Atommasse (A r ) H = 1 O =
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Atomare Masseneinheit Eine atomare
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Anomalien im Periodensystem Ordnung
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Die Molmasse Die Molmasse eines Ele
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Sind die Atome leer ? Lord Ernest R
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Der Rutherfordsche Streuversuch �
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Beispiel zum Größenverhältnis At
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Welle-Teilchen-Dualismus des Lichts
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Elektromagnetische Wellen 4.6 · 10
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Farbe Wellenlänge [nm] Das sichtba
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Der Photoeffekt sichtbareLicht s 25
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herausgelöstes Elektron herausgel
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Linienspektrum von Wasserstoffatome
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Das Bohrsche Atommodell - Die Postu
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Die Spektrallinien des Wasserstoffs
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Die Spektrallinien des Wasserstoffs
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Materiewellen (de Broglie-Gleichung
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Umfang 2 � r Materiewellen (de Br
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Die Heisenbergsche Unschärferelati
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Die Schrödingergleichung - Das Ele
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Was sind Orbitale ? • Orbitale si
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Wie werden Orbitale dargestellt ?
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Atomorbitale und Quantenzahlen •
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Quantenzahlen n l Name des Orbitals
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x Gestalt von s-Orbitalen s z n = 1
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dx-y 2 2 n = 3 l = 2 m = ±2 x x z
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m = +½ s Der Elektronenspin z z m
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Der Stern-Gerlach-Versuch (Frankfur
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Energieniveauschema eines Mehrelekt
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Wolfgang Pauli Das Pauli-Prinzip (1
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Elektronenkonfiguration von Mehrele
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Elektronenkonfiguration in Mehrelek
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Elektronenkonfiguration in Mehrelek
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Geschichte des Periodensystems Anto
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Julius Lothar Meyer Geschichte des
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Meyers Periodensystem 1870 I II III
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Mendelejews Periodensystem 1869 Ti
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Henry Gwyn Jeffreys Moseley Die Rei
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Entstehung von Röntgenspektren n=5
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Das heutige Periodensystem 1 1.0079
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IUPAC CA Europ. Nomenklatur des Per
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Metallcharakter nimmt zu Metallchar
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Was ist ein Aggregatzustand? resubl
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Der Atomradius Definition der versc
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Der kovalente Atomradius 104 S 117
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H 0.013 + Li + 76 Na + 102 K + 138
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Die Elektronenaffinität - Definiti
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Die Ionisierungsenergie - Definitio
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Erste, zweite und dritte Ionisierun
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Elektronegativität 4 3 2 1 H Li F
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1 H 1.0079 3 Li 6.941 11 Na 22.990
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Periodische Eigenschaften der Eleme
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Die chemische Bindung Grenztypen: k
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Oktett-Theorie von Lewis Li Be B C
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Konstruktion von Lewis-Formeln �
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Lewis-Schreibweise von Ionen 1 2 -
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F F B Ausnahmen - Oktettunterschrei
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Die kovalente Bindung Energie 0 Ep
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+ + + A B MO-Verfahren + 2 2 A B 2
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� � A B 2 A B � � � d�
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Konturlinien-Diagramme der beiden M
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z Die Symmetrie von Atomorbitalen y
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Warum gibt es kein Diheliummolekül
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Die Bindungsordnung (BO) zwischen A
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Energie Das Dibor-Molekül, B 2 �
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Kovalente Bindungstypen In einer Ei
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Energie 1s Heteronukleare Moleküle
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Methan, CH 4 C 1s 2 109.5° 2s 2 Hy
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C C Hyb. 1s 2 1s 2 2s 2p 3 Hybridis
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+ Hybridisierungstypen s-Orbital p-
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A 1 Struktur von Molekülen Torsion
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VSEPR-Methode � Die Abstoßung zw
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Drei Elektronenpaare - Der AX 3 - u
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AX AX4 E 4E AX AX3 E 3E2 2 Fünf El
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AX AX4 E 4E2 2 Sechs Elektronenpaar
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AX AX7 7 Sieben Elektronenpaare - D
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Natriumchlorid als Beispiel für ei
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Änderung der potentiellen Energie
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+ 520 kJ/mol + 122 kJ/mol + 148 kJ/
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Mechanische Eigenschaften von Metal
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2p 2s 1s Das Energiebänder-Modell
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Die Struktur von Festkörpern Festk
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Atomkristalle: London-Kräfte Kräf
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Kubisch und hexagonal dichteste Kug
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Wasserstoff 1 1.0079 H 19 39.098 K
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Entdeckung 1766 Der Name Hydrogen l
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Darstellung aus Wasser Thermische S
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Chemische Spaltung M + n H 2O Darst
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Darstellung im Labor Aus Zink und v
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Farbloses geruchsloses geschmacklos
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Linienspektrum Balmer-Serie Lyman-S
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Wasserstoff ist brennbar Chemische
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1 1H Isotope 2 1 99.9855% 0.0145% 1
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Leichtes, schweres und superschwere
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Natürliche Entstehung N� Künstl
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Verteilung auf der Erde unterirdisc
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Häufigste Inhaltsstoffe im Meerwas
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104.5 o C 2v Molekülstruktur und D
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Analog der Wurtzitstruktur Struktur
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Schnee Nadeln Rollen Dendriten Plä
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Schmelzpunkte der Chalkogenwasserst
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-3 Dichte [g · cm ] 1,000 000 0,99
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0 °C +4 °C sauerstoffreich nährs
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Wassertropfen weisen eine kugelför
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Hg H 2 O Oberflächenspannung O �
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Gefrierpunktserniedrigung und Siede
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Anorganische Ionentauscher Künstli
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Beispiel eines natürlichen Zeolith
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Entionisierung von Wasser im Ionent
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Hydrat-Komplexe Li(H 2O) 4] + , [H(
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Hydratationsenthalpien ausgewählte
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Wasserstoffperoxid (Dihydrogenoxid)
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Darstellung Heute wird nahezu alles
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Nachweis von Wasserstoffperoxid Nac
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Molekülgeometrie 147.5 pm 111.5 o
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Reaktion mit Hydroxiden: Zerfall vo
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Oxidationswirkung Reaktion mit Kali
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Oxidationswirkung Reaktion mit Mang
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Das Konzept der elektrolytischen Di
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Was ist eine Säure? Säuren sind R
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H HO O O H OH Phenophthalein + 2 Na
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Welche Ionen bilden sich beim Löse
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Das Protonen-Donator-Akzeptor-Konze
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H H N H Säure-Base-Reaktionen ohne
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Konjugierte Säure-Base-Paare Dynam
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Ca 2+ + O 2- + H 2O O Anhydride CaO
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� �� � � HO � 3 � OH
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+ + + + + + + + Warum reagiert eine
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+ + + + + Warum reagiert eine Lösu
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+ + + + + + + Warum reagiert eine L
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Wann reagiert eine Lösung sauer, w
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pOH Der pOH-Wert �� �OH �
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Die Säure- und Base-Konstante Die
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� � HO � � � � A � 3
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Redox-Reaktionen Mg + ½ O 2 3 Mg +
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Oxidation und Reduktion Eine Oxidat
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Ermittlung von Oxidationszahlen In
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Ermittlung von Oxidationszahlen In
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Die Elektromotorische Kraft (EMK) Z
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H 2 p(H )=1.013 bar 2 T=25°C + [H
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Oxidation von Eisen(II) zu Eisen(II
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Walther Hermann Nernst Die Nernstsc
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2 1.51 1.36 1.07 1 0.54 E [V] 0 E
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2- Pb + SO4 PbO2 + 4 H + 2- - + SO4
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Chemische Eigenschaften Fluor ist d
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Oxidations- stufe Halogene und ihre
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Diaphragma- oder Membranverfahren A
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Chlorwasserstoff und Wasser Chlorwa
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Sauerstoffsäuren des Chlors Von Ch
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Hypochlorige Säure Technisch erfol
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Chlorige Säure Die Darstellung kan
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Chlorsäure Die Darstellung erfolgt
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Perchlorsäure Perchlorsäure kann
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Eigenschaften Farblose, bewegliche
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2 KBr + Cl 2 Darstellung Brom kann
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Physikalische Eigenschaften Neben Q
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Bromwasserstoff, HBr Die Darstellun
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Sauerstoffsäuren des Broms Von Bro
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Darstellung Hauptquelle für die te
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Physikalische Eigenschaften Grausch
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[S � 95.6 o C Umwp. Physikalische
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[Mio t] 100 90 80 70 60 50 40 30 20
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Eigenschaften der Schwefelsäure ti
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Physikalische Trennung von Luft Luf
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Chemische Trennung von Luft Die Abt
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Sdp.: -195.82°C Smp.: -209.99°C P
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Chemische Eigenschaften Erst mit st
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Wasserstoffverbindungen des Stickst
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Darstellung von Ammoniak Die techni
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Gewinnung der Ausgangsstoffe Zur Ge
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Gewinnung der Ausgangsstoffe • CO
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Physikalische Eigenschaften des Amm
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Darstellung von HN 3 Die technische
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Sdp.: 35.7°C Smp.: -80°C Physikal
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Sauerstoffverbindungen des Sticksto
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Darstellung von N 2O („Lachgas“
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NO-Darstellung im Laboratorium •
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Sdp.: -151.77°C Smp.: -163.65°C P
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• Reaktion mit Sauerstoff 2 NO +
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Darstellung von NO 2 • Großtechn
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Physikalische Eigenschaften Das NO
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Eigenschaften von N 2O 5 N 2O 5 bil
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Großtechnische Darstellung von Hyd
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Großtechnische Darstellung von Hyd
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Chemische Eigenschaften • Disprop
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Darstellung von Salpetriger Säure
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Eigenschaften der Salpetrigen Säur
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Großtechnische Darstellung von Sal
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„Ostwald-Verfahren“
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Chemische Eigenschaften • Salpete
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Nachweis von Salpetersäure • Mit
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Die vierte Hauptgruppe (Gruppe 14)
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c a b Graphit
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a Diamant
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a Lonsdaleit
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Zustandsdiagramm von Kohlenstoff
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Buckminsterfulleren, C 60
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Buckminster Fulleren, C 60
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Fulleren C 70
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Diamant
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C60
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Benzol C60 Toluol
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C60
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Chemische Eigenschaften Kohlenstoff
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Interkalationsverbindungen Graphit
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M 4C + 4 H + Carbide In Abhängigke
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Alkene: Alkine: Wasserstoffverbindu
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Wasserstoffverbindungen Die Darstel
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Wasserstoffverbindungen Kohlenwasse
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Sauerstoffverbindungen Es gibt vier
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Darstellung: Nebenprodukt beim Kalk
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Bei hohen Temperaturen zerfällt Ko
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Kohlenstoffdioxid Das Gleichgewicht
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Boudouard-Gleichgewicht
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Kohlenstoffmonooxid Die Reduktion v
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Darstellung: Silicium 690 kJ + SiO
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Hochreaktives Silicium CaSi 2 + 2 H
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Zonenschmelz-Verfahren Hochreines M
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Silicium
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Si I �-Si kubisch Diamant-Struktu
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Si + H 2O + 2 OH - Chemische Eigens
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Kohlenstoff vs. Silicium C-H �-
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Darstellung: Mg 2Si + 4 H + 2 SiH 2
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+ HX Monosilan, SiH 4 SiH 4 SiH 3X
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Siliciumdioxid, SiO 2 - Normaldruck
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Quarz
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Cristobalit
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O ��� ��� ��� Sil
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Kondensation von Monokieselsäure O
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(HO) 2 Si (HO) 2 Si Polykieselsäur
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[SiO 4 4- ] Insel [Si 2 O 7 6- ] [S
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Sodalith, Na 4 [Al 3 Si 3 O 12 ]Cl
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Bor Kernit Borax Na 2[B 4O 6(OH) 2]
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Darstellung: Bor geringerer Reinhei
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Bor- Baustein
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B B B B B B B B B 28 -Einheit B B B
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�-rhomboedrisches Bor
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�-tetragonales Bor
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Bor Bor besitzt als Element der Gru
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- + + H Bindungsverhältnisse + B B
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Borwasserstoffe
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Borwasserstoffe Für zwei identisch
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Die Struktur von Borwasserstoffen -
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4 BCl 3 + 3 LiAlH 4 4 BF 3 + 3 NaBH
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B 2H 6 + 3 O 2 Diboran B 2O 3 + 3 H
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2 H 3BO 3 O O B O O Bortrioxid �T
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H H O B O O H O O B O H H Borsäure
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CoCl 3 · 6 NH 3 Die Komplexverbind
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Die Koordinationszahl und Koordinat
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Die Koordinationszahl und Koordinat
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Isomerie Als Isomerie wird die Ersc
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Hydratisomerie Die Hydratisomerie i
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Salzisomerie Besitzt ein Ligand zwe
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Stereoisomerie: Spiegelbildisomerie
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Zähnigkeit von Liganden Zweizähni
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H 2C C H 2 N O - Cu 2+ - O N O H 2
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Edelgaselektronenkonfiguration Coba
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Fe ±0 Fe 3+ 2 3 dsp- Hybrid high-s
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Ligandenfeldtheorie Keine gemeinsam
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Energie Freies Ion Ligandenfeldtheo
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Energie Freies Ion Ligandenfeldtheo
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Das chemische Gleichgewicht - Exper
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Die Gleichgewichtskonstante aA + bB
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Die Gleichgewichtskonstante ... ein
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Le Chatelier´sches Prinzip Prinzip
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V 0 p 0 2p 0 Gesetz von Boyle-Mario
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Allgemeines Gasgesetz Jedes ideale
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