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1 原子结构和元素周期系 4

1.1 人类对原子结构的认识过程 4

1.1.1 经典核原子模型 4

1.1.2 氢原子结构的玻尔理论 4

1.2 核外电子运动的波粒二象性 5

1.3 核外电子运动状态的近代描述 6

1.3.1 原子轨道 6

1.3.2 电子云 9

1.3.3 四个量子数 11

1.4 各种元素的原子核外电子排布 12

1.4.1 核外电子排布的原理 12

1.4.2 周期系中各元素原子的电子层结构 14

1.4.3 原子电子层结构与元素周期表的关系 19

1.5 原子结构与元素性质的关系 22

1.5.1 电离能 22

1.5.2 电子亲和能 23

1.5.3 电负性 24

1.5.4 氧化值 25

复习题 27

2 分子结构 29

2.1 共价键的价键理论 29

2.1.1 共价键的形成 29

2.1.2 键参数 32

2.1.3 键的极性 34

2.2 杂化轨道和分子的几何构型 35

2.2.1 s-p杂化的类型 36

2.2.2 等性杂化与不等性杂化 38

2.3 配位键和配位化合物 41

2.3.1 配位键 41

2.3.2 配位化合物 41

2.4 分子间的作用力 46

2.4.1 分子的极性和偶极矩 46

2.4.2 范德华力 47

2.5 氢键 49

复习题 51

3.1 晶体的宏观特征 53

3 晶体结构 53

3.2 晶体的微观结构 54

3.3 晶体的基本类型 57

3.3.1 金属晶体 57

3.3.2 离子晶体 58

3.3.3 分子晶体 59

3.3.4 共价晶体 59

3.3.5 混合型晶体（层状和链状晶体） 60

3.4 晶体材料 61

3.4.1 石英晶体与压电材料 61

3.4.2 钛酸钡晶体与非线性光学材料 62

3.4.3 红宝石晶体和激光材料 62

3.5 晶体的缺陷和对材料的性质影响 63

3.4.4 BGO晶体材料 63

3.6 非晶体和液晶 65

复习题 66

4 化学反应的基本原理 67

4.1 化学反应进度 67

4.2 化学反应能量守恒定律 68

4.2.1 系统、环境和相的概念 69

4.2.2 状态函数和热力学能 69

4.2.3 化学反应中能量守恒定律的表达式 69

4.3 焓与反应焓变 70

4.3.1 焓的定义 70

4.3.2 标准摩尔反应焓变 71

4.3.3 标准摩尔生成焓 72

4.3.4 利用标准摩尔生成焓计算标准摩尔反应焓变 72

4.4 化学反应速率 73

4.4.1 化学反应速率的概念 73

4.4.2 反应速率方程 74

4.4.3 温度对反应速率的影响 76

4.4.4 活化能 77

4.4.5 催化剂对化学反应速率的影响 78

4.4.6 影响多相反应速率的因素 79

4.5 化学平衡与反应的耦合 80

4.5.1 化学平衡常数 80

4.5.2 多重平衡规则—平衡常数组合 83

4.5.3 化学平衡的移动 84

4.5.4 反应的耦合 85

4.6 水溶液中的几种平衡 87

4.6.1 水的离解平衡和溶液的酸碱性 87

4.6.2 弱酸、弱碱的离解平衡 88

4.6 3．缓冲溶液 90

4.6.4 难溶电解质的溶解平衡 91

4.6.5 配位平衡 93

4.6.6 氧化还原反应 97

复习题 106

5 化学与环境保护 111

5.1 人类生存的环境与生态系统 111

5.1.1 人类生存的环境 111

5.1.2 生态系统与生态平衡 112

5.2 全球关注的四大环境问题 115

5.2.1 光化学烟雾 116

5.2.2 臭氧层的空洞 117

5.2.3 全球气候变暖（温室效应） 119

5.2.4 酸雨 120

5.2.5 大气污染及其防治 121

5.3 水的污染及其防治 123

5.3.1 水的污染物 124

5.3.2 水质监控标准 126

5.3.3 水体污染的防治 127

5.4 土壤污染及其防治 131

5.4.1 土壤的成分 131

5.4.2 土壤的污染 132

5.4.3 土壤污染的防治 134

5.5 环境质量的评价及监测 135

5.5.1 环境质量的评价 135

5.5.2 环境监测 137

复习题 138

6 化学与能源 139

6.1 能源的分类 139

6.2 化石燃料 141

6.2.1 石油和天然气 141

6.2.2 煤 145

6.3.1 干电池 149

6.3 化学电源 149

6.3.2 蓄电池 150

6.3.3 燃料电池 153

6.4 氢能源 156

6.4.1 氢气的制备 156

6.4.2 氢的贮存与输送 159

6.4.3 氢能的用途 160

6.5 核能源 161

6.5.1 核裂变反应堆 161

6.5.2 核聚变反应堆 163

6.6 太阳能 164

6.6.1 利用太阳能致冷、空调 165

6.6.2 太阳光电转换 166

复习题 167

7 无机材料 168

7.1 材料科学的发展概况 168

7.1.1 历史和现状 168

7.1.2 化学与材料 169

7.1.3 材料的分类 170

7.2 金属材料 171

7.2.1 钢铁 171

7.2.2 钢铁的腐蚀和防腐 173

7.2.3 特种合金 177

7.3 无机非金属材料 181

7.3.1 传统陶瓷 181

7.3.2 精密陶瓷 184

7.3.3 超细纳米材料 187

7.4 几种无机功能材料 188

7.4.1 形状记忆合金 188

7.4.2 超导材料 189

7.4.3 光导纤维 191

7.4.4 磁存储材料 192

7.4.5 吸声材料 192

7.4.6 光色材料 193

7.5 粉末冶金…新材料的制备方法 193

复习题 194

8 合成高分子材料 196

8.1 高分子化合物合成的典型方法 196

8.1.1 加聚反应 197

8.1.2 缩聚反应 198

8.2 高分子化合物的结构与特性 199

8.2.1 结构特点 199

8.2.2 柔顺性 200

8.2.3 力学状态 201

8.2.4 弹性和塑性 203

8.2.5 机械性能 204

8.2.6 绝缘性 204

8.2.7 化学稳定性 204

8.3 合成高分子材料——塑料、纤维、橡胶 205

8.3.1 塑料 206

8.3.2 合成纤维 207

8.3.3 合成橡胶 209

8.4 特殊功能高分子材料 210

8.4.1 光敏性高分子 210

8.4.2 离子交换树脂 211

8.4.3 氧化还原高分子 212

8.4.4 导电高分子 212

8.5 复合材料 213

8.5.1 复合材料的分类 214

8.5.2 塑料基复合材料 215

复习题 216

9.1 生物体中重要的有机化合物 218

9.1.1 糖类 218

9 化学与生命 218

9.1.2 蛋白质和氨基酸 221

9.1.3 酶 227

9.1.4 核酸 228

9.2 基因和遗传信息 230

9.3 细胞膜 233

9.4 化学元素与健康 235

9.4.1 生物体内化学元素的分类 236

9.4.2 几种必需元素的主要功能 237

9.4.3 化学元素与健康 242

9.5 营养和健康 244

9.5.1 营养素 244

9.5.2 食物与营养 246

9.6 绿色食品 248

复习题 249

10 未来21世纪化学展望 251

10.1 分子结构将不再是谜 252

10.2 清洁工艺的设计 253

10.3 核能可以用多久 254

10.4 化学法利用太阳能 254

10.5 合成材料正在征服世界 255

10.6 农牧业增产的关键——空气氮的化合 256

10.7 控制生命活动过程 257

附录 259

主要参考文献 272