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第一篇 基本概念和原理 1

第1章 物质结构 1

一、原子结构 1

1.氢原子光谱与玻尔原子模型 1

2.波粒二象性 3

3.测不准关系 3

4.波函数和薛定谔方程的含意 4

5.单电子原子的波函数、量子数及波函数的图示 4

6.多电子原子的结构 10

7.元素周期表 14

二、化学键和分子结构 17

1.三类化学键 17

2.共价键理论 18

3.杂化轨道理论与分子几何构型 23

4.配合物 25

5.分子间作用力 27

6.氢键 29

三、晶体结构 31

1.晶体及其特征 31

2.金属晶体 32

3.离子晶体 35

4.原子晶体 37

5.分子晶体 38

6.混合键型晶体 38

2.系统的性质 40

1.系统与环境 40

第2章 化学热力学 40

一、基本概念 40

3.状态、过程和状态函数 41

4.可逆过程与自发过程 41

5.化学反应进度 42

二、热力学三定律 43

1.热力学第一定律 43

2.热力学第二定律和第三定律 50

第3章 多组分系统的组分性质与混合性质 58

一、多组分系统的定义与系统中组成的表示法 58

二、偏摩尔量与化学势 59

1.纯理想气体的化学势 61

2.理想混合气体中某组分的化学势 61

三、混合气体组分的化学势 61

3.真实气体组分的化学势 62

4.混合真实气体中组分B的化学势 62

四、理想液态混合物 62

1.理想液态混合物的定义 62

2.拉乌尔定律 63

3.理想液态混合物中物质B的化学势 63

4.理想液态混合物（理想溶液）的通性 64

五、理想液态稀溶液中各组分的化学势 64

1.理想液态稀溶液的定义 64

2.亨利定律 65

3.理想稀溶液中各组分的化学势 65

4.理想稀溶液的依数性 66

1.真实液态混合物中任意组分的化学势 68

2.真实溶液中组分的化学势 68

六、真实液态混合物与真实溶液 68

3.活度a的求算公式 69

4.超额函数 69

第4章 化学平衡 71

一、化学反应的方向和限度 71

1.化学反应的可逆性、化学平衡和反应平衡判据 71

2.各类反应的标准平衡常数及其特征 71

3.平衡常数与温度的关系 74

4.化学反应的定温式 74

二、化学平衡常数的计算 75

1.由物质的标准摩尔生成吉布斯能变△fG？求取 △rG？和K？ 75

2.由反应的△rH？，△rS？计算△rG？和K？ 76

3.由已知反应的△rG？（T）或K？（T）求相关反应的△rG？（T）或K？（T） 76

三、化学平衡移动 77

1.温度对化学平衡的影响 78

2.系统总压对化学平衡的影响 78

3.惰性气体对化学平衡的影响 79

4.浓度对化学平衡的影响 80

5.化学平衡移动规律 80

第5章 化学反应速率 81

一、化学反应速率的表示法 81

1.反应物的消耗速率和生成物的生成速率表示法 81

2.反应进度定义的速率表示法 81

3.两种速率表示方法的比较 82

二、反应速率与浓度的关系 82

1.基元反应与复合反应 82

2.反应速率方程和反应级数 82

3.具有简单级数速率方程的积分形式 84

4.反应级数的确定 86

三、反应速率与温度的关系 88

1.阿伦尼乌斯（Arrhenius）公式 88

2.活化能 89

3.活化能在不同反应类型中的意义及其大小 89

4.有关活化能的一些规律 89

四、基元反应速率理论 90

1.简单碰撞理论 90

2.过渡态理论 90

五、复杂复合反应的动力学方程 91

1.对行反应 91

2.平行反应 92

4.复合反应速率方程的近似处理方法 93

3.连串反应 93

5.链反应 94

六、各类特殊反应的动力学分析 96

1.催化作用和多相反应 96

2.溶液中反应 98

3.光化学反应 100

4.酶催化反应 103

第6章 酸碱理论和电解质溶液及其离子的电迁性质 105

一、酸碱理论 105

1.酸碱水离子理论 105

2.酸碱溶剂理论 105

3.酸碱质子理论 106

4.酸碱电子理论 106

二、电解质溶液 107

1.强电解质溶液 107

2.弱电解质溶液 109

3.难溶电解质的溶解平衡 113

三、电解质溶液中离子的电迁移性质 115

1.氧化还原反应 115

2.电解和法拉第定律 116

3.电解质溶液中离子的电迁移 118

4.电导率与摩尔电导率 119

5.离子独立移动定律 120

第7章 电化学 122

一、原电池 122

1.原电池的组成与电池反应 122

2.原电池的图式表示法 123

二、电极和电极电势 123

1.氧化还原电对和电极的分类 123

2.电极电势与电池电动势 124

3.浓度对电极电势、电动势的影响——能斯特（Nernst）方程式 125

三、浓差电池 126

1.单液浓差电池 127

2.双液浓差电池 127

四、可逆电池的热力学 127

1.可逆电池 127

2.可逆电池电动势与热力学函数的关系 127

五、极化作用 128

1.电解时的极化作用 128

2.原电池放电时的极化作用 130

3.电极极化的主要原因 130

六、电极上析出物质的规律及电解的应用 131

1.电极上析出物质的规律 131

1.电化学腐蚀的基本原理 132

2.电解的应用 132

七、金属的电化学腐蚀和防护 132

2.电化学腐蚀的防止 133

第8章 表面现象与分散系统 135

一、表面吉布斯能和表面张力 135

1.表面功、表面张力 135

2.表面张力的热力学性质 136

二、润湿作用与接触角 137

1.润湿及其分类 137

2.接触角 137

三、弯曲液面的附加压力 137

1.附加压力 137

3.应用示例 138

2.弯曲表面上的蒸气压 138

四、吸附作用 139

1.固体表面吸附与解吸 139

2.溶液表面的吸附 140

3.吸附的应用 141

五、表面活性剂 141

1.表面活性剂的结构与亲水亲油性 141

2.表面活性剂的分类 142

3.表面活性剂的主要作用 143

六、胶体及其性质 144

1.分散系统及其分类 144

2.胶体分散系统及胶体的制备 145

3.胶体的基本性质 146

4.大分子溶液及其特征 149

第9章 有机化合物的命名 154

一、系统命名法的基本原则 155

1.母体碳原子数目的表示和烃基的名称 155

2.选择主官能团的原则 155

3.选择主链的原则 157

4.位次编号原则 158

5.书写名称的原则 160

二、不饱和烃的命名 161

三、螺环和桥环化合物的命名 163

四、构型异构体的命名和构型的标记 164

1.次序规则 164

2.顺反异构体的命名和构型的E/Z标记 166

3.旋光异构体的命名和构型的R/S标记 168

二、有机化合物中的化学键——共价键 171

一、有机化合物的特性 171

第10章有机化合物的结构和性质 171

三、诱导效应 173

四、共轭效应 174

五、芳香性和休克尔规则 176

1.分子是否具有芳香性可由NMR确定 176

2.Hückel规则 177

六、立体化学原理 181

1.对称性与分子结构 182

2.旋光化合物的分类 183

3.含两个及多个手性碳原子化合物的旋光异构 184

4.构型保持与构型反转 186

5.外消旋化 188

6.外消旋体的拆分 189

7.立体专一反应和立体选择反应 191

8.不对称合成 195

第11章 重要的有机反应机理 200

一、Arndt-Eistert反应 200

二、Arbuzov反应 201

三、Backman重排 201

四、Baeyer-Villiger氧化 202

五、Bamford-Stevens反应 203

六、Benzidine（联苯胺）重排 204

七、Benzilic acid（二苯羟乙酸）重排 204

八、Benzoin（安息香）缩合 205

九、Birch（伯奇）还原 206

十、Boveault-Blanc反应 207

十一、Brown硼氢化反应 207

十二、Carroll重排 208

十三、Chugaev反应 209

十四、Claisen缩合 210

十五、Claisen重排 211

十六、Cope重排 212

十七、Cope消除 213

十八、Corey-Chaykousky反应 213

十九、Curtius重排 214

二十、Darzcns反应 215

二十一、Dieckmann缩合 216

二十二、Diels-Alder反应 217

二十三、Enamine（烯胺）反应 218

二十四、Eschweiler-Clarke反应 218

二十五、Evans烃基化反应 220

二十六、Favorskii重排 221

二十七、Haloform（卤仿）反应 222

二十八、Hantzsch吡啶反应 223

二十九、Haworth反应 224

三十、Hofmann消除 225

三十一、Horner-Wadsworth-Rmmons反应 225

三十二、Hoffman重排 227

三十三、Hunsdiecker反应 227

三十四、Knoevenagel缩合 228

三十五、Mannich-Eschenmoser反应 229

三十六、Michael加成 230

三十七、Mitsunobu反应 231

三十八、Mukaiyama-Carreira醇醛反应 232

三十九、邻基参与作用 233

四十一、Petreson反应 236

四十、Nef反应 236

四十二、Perkin反应 237

四十三、Pinacol重排 238

四十四、Smiles重排 239

四十五、Reformatsky反应 240

四十六、Sommelet重排 240

四十七、Stevens重排 241

四十八、Stork烯胺烃基化和酰基化 242

四十九、Tiffeneau-Demjanov反应 243

五十、Ullmann反应 244

五十一、Wolff-Kischner－黄鸣龙还原 245

五十二、Wittig反应 246

五十二、Wolff重排 247

五十四、Wohl-Ziegler反应 248

五十五、Zaitsev消除反应 249

五十六、周环反应 250

第12章 有机合成 256

一、有机合成的概念及其意义 256

二、逆合成分析法（Retrosynthesis） 257

三、多步骤有机合成路线选择策略 268

四、导向基 269

五、保护基 272

六、立体化学的控制 273

七、合成问题简化 274

一、单质 278

1.非金属单质 278

第13章 单质及无机化合物 278

第二篇 重要单质及化合物的性质和应用 278

2.金属单质 285

二、无机化合物 293

1.氢化物 293

2.碳化物、氮化物和硼化物 296

3.氧化物 297

4.硫化物 306

5.卤化物 307

6.硫的含氧酸及其盐 313

7.氮的含氧酸及其盐 317

8.磷的含氧酸及其盐 320

9.碳酸及碳酸盐 322

10.硅酸及硅酸盐 323

12.卤素的含氧酸及其盐 325

11.硼酸及硼酸盐 325

13.重铬酸钾K2Cr2O7 329

14.高锰酸钾KMnO4 330

第14章 有机化合物 331

一、脂肪烃 331

1.烷烃 331

2.烯烃 333

3.炔烃和二烯烃 337

二、脂环烃 339

三、芳烃 341

1.苯的结构及芳香性 341

2.苯及其同系物的反应 341

3.苯环上亲电取代反应定位效应 343

4.稠环芳烃 344

四、含卤有机化合物 347

1.卤代烃的制备 348

2.卤代烃的结构和化学性质 349

3.亲核取代反应的机理及影响因素 352

4.消除反应的机理及影响因素 353

五、碳氧单键化合物 354

1.醇、酚、醚的制备 354

2.醇、酚、醚的结构与化学性质 356

六、碳氧双键化合物 363

1.醛和酮 363

2.羧酸 370

3.羟基酸和酚酸 373

4.羧酸衍生物 375

5.β－二羰基化合物 377

6.克莱森（Claisen）酯缩合反应 378

七、含杂原子化合物 379

1.硝基化合物 379

2.胺类 380

3.重氮化合物和偶氮化合物 382

4.杂环化合物 385

八、元素有机化合物 387

1.一般概念 387

2.元素有机化合物的一般制法 388

3.几类重要的元素有机化合物 389

九、生物有机化合物 391

1.糖类 391

2.氨基酸 394

3.多肽、蛋白质 396

4.核酸 398

第三篇 常用检测及表征方法 399

第15章 化学分析 399

一、分析化学有关基本概念 399

1.分析化学的任务和作用 399

2.分析方法的分类 400

二、分析质量的保证 402

1.准确度与精密度 402

2.误差产生的原因及减免的方法 403

3.有效数字及其运算规则 403

4.分析数据的统计处理 403

三、定性分析 405

1.无机定性分析 405

2.有机定性分析 424

四、定量分析 434

1.质量分析 434

2.滴定分析 435

3.有机定量分析 445

第16章 仪器分析 452

一、色谱分析法 453

1.基本原理 453

2.气相色谱法 456

3.液相色谱法 458

二、电化学分析法 460

1.电位分析法 460

2.极谱伏安法 466

3.库仑分析法 469

4.电导分析法 472

三、原子光谱分析法 473

1.原子吸收分光光度法 473

2.原子发射光谱分析法 477

四、分子光谱分析法 480

1.紫外－可见分光光度法 481

2.红外光谱法 488

3.拉曼光谱分析 492

4.分子发光分析法 494

五、核磁共振波谱分析法 498

1.基本原理 498

2.核磁共振仪 502

3.核磁共振波谱分析法的应用 503

1.基本原理 504

六、质谱分析法 504

2.质谱仪 506

3.质谱分析的特点及应用 506

七、X射线光谱法 507

1.X射线发射光谱 508

2.X射线荧光光谱 508

3.X射线衍射法 509

八、电子能谱分析法 510

1.光电子能谱基本原理 510

2.电子能谱仪简介 512

3.电子能谱法的应用 512

九、热分析法 513

1.热重法 513

2.差热分析法 514

3.差示扫描量热法 515

第四篇 重要的化学应用 516

第17章 能源与化学 516

一、能源及其分类 516

二、几种一次能源 517

1.煤炭能源 517

2.石油和天然气 519

三、几种其他能源 522

1.核能 522

2.太阳能 524

3.氢能 525

四、化学电源 526

1.一次电池 526

2.二次电池 528

3.燃料电池 530

第18章 材料与化学 532

一、金属材料 532

1.金属材料的概况 532

2.合金及其类型 534

3.副族元素碳化物等金属型化合物的形成和应用 536

4.钢铁 537

5.铝合金、铜合金 539

6.磁性材料 542

二、无机非金属材料 543

1.硅酸盐材料 543

2.特种陶瓷材料 546

3.无机胶凝材料（胶结材料） 548

4.复合材料 550

5.功能材料 552

6.光学材料 554

7.电介质材料 556

8.超导材料 557

9.固体电解质 558

10.纳米材料 558

三、高分子化合物及高分子材料 560

1.高分子化合物的基本概念 560

2.高分子化合物的合成 563

3.高分子化合物的命名 566

4.高分子化合物的结构形态及一般性质 568

5.重要高分子材料及应用 570

第19章 环境与化学 577

一、环境与生态平衡 577

1.水循环 578

二、生态系统中物质的循环 578

2.氮循环 579

3.碳循环 579

4.氧循环 580

三、环境污染与防治 580

1.大气污染与防治 580

2.水的污染及净化 582

3.土壤污染及治理 585

4.海洋污染与防治 586

5.固体废物污染及治理 587

四、绿色化学化工 588

1.绿色技术 589

2.污染防治与绿色化学化工 590

五、环境监测 592

附录 594

附录一 我国法定计量单位 594

附录二 基本物理常数 596

附录三 在100kPa、298K时一些单质和化合物的热力学函数 597

附录四 弱酸、弱碱在水中的离解常数（25℃,I=0） 610

附录五 几种常用缓冲溶液的配制 613

附录六 几种温度下，标准缓冲溶液的pH值 614

附录七 配合物的稳定常数（18℃～25℃） 615

附录八 标准电极电位表（18℃～25℃） 623

附录九 微溶化合物的溶度积（18℃～25℃,I=0） 627

附录十 化合物的相对分子质量表 629

附录十一 安全知识 632

参考文献 638