现代化学基础 第4版PDF电子书下载

绪论 1

1．化学研究的对象和内容 1

2．化学在国民经济发展中的作用和地位 1

3．现代化学发展的特点和发展趋势 2

4．《现代化学基础》主要内容和学习目的、方法 4

5．量和单位的符号 5

第一章 物质的聚集状态 7

1.1 气体 7

1.1.1 理想气体状态方程 7

1.1.2 混合理想气体的分压定律和分体积定律 8

1.1.3 实际气体——范德华方程 10

1.2 液体 12

1.2.1 液体的微观结构 12

1.2.2 液体的蒸气压与液体的沸点 13

1.2.3 液晶 14

1.3 溶液 14

1.3.1 溶液浓度的表示方法 15

1.3.2 拉乌尔定律 16

1.3.3 亨利定律 16

1.3.4 稀溶液的依数性 17

1.4 固体 21

1.4.1 固体的种类和性质 21

1.4.2 晶体的空间点阵结构 22

1.5 等离子体 24

1.6 物质的其他状态 25

1.6.1 超临界状态 25

1.6.2 超高密度态 26

1.6.3 玻色-爱因斯坦冷凝态与费米冷凝态 27

思考题 27

习题 27

第二章 原子结构和元素周期律 29

2.1 氢原子光谱和微观粒子运动的特性 29

2.1.1 氢原子光谱和玻尔理论 29

2.1.2 微观粒子运动的特性 33

2.2 氢原子核外电子运动状态的量子力学描述 36

2.2.1 波函数 36

2.2.2 微观粒子的运动方程——薛定谔方程 36

2.2.3 概率密度和电子云 41

2.2.4 波函数和电子云的图像 43

2.2.5 四个量子数的物理意义 46

2.3 多电子原子核外电子的运动状态 49

2.3.1 多电子原子轨道的能级 49

2.3.2 多电子原子核外电子的排布 54

2.3.3 元素的原子结构和周期系 58

2.3.4 原子的电子层结构与元素周期表的分区 59

2.3.5 原子的电子层结构和周期律 60

2.4 元素的性质与原子结构的关系 60

2.4.1 原子半径 61

2.4.2 元素的电离能 62

2.4.3 元素的电子亲和能 64

2.4.4 元素的电负性 65

2.4.5 元素的氧化数与原子结构的关系 66

思考题 66

习题 67

第三章 分子结构和晶体结构 70

3.1 离子键和离子晶体 71

3.1.1 离子键 71

3.1.2 影响离子键强度的因素 72

3.1.3 离子晶体 74

3.1.4 离子键的强度——晶格能 75

3.2 共价键和原子晶体 76

3.2.1 现代价键理论 77

3.2.2 杂化轨道理论和分子的空间构型 81

3.2.3 分子轨道理论 86

3.2.4 键参数 92

3.2.5 原子晶体 94

3.3 金属键和金属晶体 95

3.3.1 金属键的改性共价键理论 95

3.3.2 金属键的能带理论 96

3.3.3 金属晶体 98

3.4 分子间作用力、氢键和分子晶体 99

3.4.1 分子的极性和偶极矩 99

3.4.2 分子间作用力 100

3.4.3 氢键及其对物质性质的影响 102

3.4.4 分子晶体 103

3.4.5 超分子 105

3.5 混合键型晶体 106

3.5.1 链状结构晶体 106

3.5.2 层状结构晶体 107

3.6 离子的极化 108

3.6.1 离子的极化作用和变形性 108

3.6.2 影响离子极化力和变形性的因素 108

3.6.3 离子极化对物质结构和性质的影响 109

3.7 簇合物和团簇——C60 111

思考题 112

习题 112

第四章 配位化合物结构 114

4.1 配位化合物的基本概念 114

4.1.1 配位键和配位化合物 114

4.1.2 配合物的组成 115

4.1.3 配合物的化学式和命名 118

4.1.4 配合物的类型 119

4.2 配合物的化学键理论 120

4.2.1 价键理论 120

4.2.2 晶体场理论 124

4.3 配位反应的应用 133

4.3.1 分析化学的离子检验与测定 133

4.3.2 物质的分离 133

4.3.3 难溶物的溶解 133

4.3.4 环境保护 134

4.3.5 金属或合金的电镀 134

4.3.6 配合物在生成矿物中的作用 134

思考题 134

习题 135

第五章 热力学第一定律 137

5.1 热力学的研究对象和方法 137

5.1.1 热力学的研究对象 137

5.1.2 热力学的研究方法 138

5.2 热力学基本概念 138

5.2.1 系统和环境 138

5.2.2 状态和状态函数 139

5.2.3 过程和途径 140

5.2.4 热力学能 141

5.2.5 热和功 142

5.2.6 可逆过程 144

5.3 热力学第一定律 146

5.3.1 热力学第一定律的表述 146

5.3.2 热力学第一定律的数学表达式 147

5.4 等容热与热力学能和等压热与焓 148

5.4.1 等容热与热力学能 148

5.4.2 等压热与焓 148

5.5 热容 150

5.5.1 热容的定义 150

5.5.2 热容与温度的关系 151

5.5.3 理想气体的Cp与CV的关系 152

5.5.4 理想气体热力学能和焓变与热容 152

5.6 热力学第一定律的一些应用 153

5.6.1 理想气体自由膨胀过程 153

5.6.2 理想气体等温过程 154

5.6.3 理想气体等容过程 154

5.6.4 理想气体等压过程 155

5.6.5 理想气体绝热过程 155

5.6.6 相变过程 157

5.7 热化学概论 158

5.7.1 反应进度 158

5.7.2 等容反应热和等压反应热 160

5.7.3 标准状态 162

5.7.4 热化学方程式 163

5.7.5 盖斯定律 163

5.8 反应焓变的计算 166

5.8.1 标准摩尔生成焓法 166

5.8.2 标准摩尔燃烧焓法 168

5.8.3 离子的标准摩尔生成焓 168

5.9 反应焓变与温度的关系——基尔霍夫方程 169

5.9.1 基尔霍夫方程积分式 169

5.9.2 基尔霍夫方程微分式 170

5.9.3 基尔霍夫方程的不定积分式 171

5.10 能源 172

5.10.1 煤、石油、天然气 172

5.10.2 核能 174

5.10.3 氢能 175

5.10.4 太阳能 177

思考题 178

习题 178

第六章 热力学第二定律 181

6.1 热力学第二定律 181

6.1.1 自发过程及共同特征 181

6.1.2 热力学第二定律 182

6.1.3 热力学第二定律的统计解释 183

6.2 熵 185

6.2.1 熵 185

6.2.2 熵增原理 188

6.2.3 熵判据 188

6.3 熵变的计算 189

6.3.1 简单状态变化的熵变 189

6.3.2 相变过程的熵变 192

6.4 热力学第三定律和标准摩尔熵 194

6.4.1 热力学第三定律 194

6.4.2 规定熵和标准摩尔熵 194

6.4.3 反应的标准摩尔熵变 195

6.5 亥姆霍兹函数和吉布斯函数 197

6.5.1 亥姆霍兹函数A 198

6.5.2 吉布斯函数G 200

6.5.3 △A和△G的计算 201

6.6 反应的标准摩尔吉布斯函数变 203

6.6.1 标准摩尔生成吉布斯函数 203

6.6.2 反应的标准摩尔吉布斯函数变△rG？的计算 203

6.6.3 吉布斯函数的应用 205

6.7 热力学基本方程 208

6.7.1 热力学基本方程 208

6.7.2 △G与温度的关系——吉布斯-亥姆霍兹方程 209

6.7.3 △G与压力的关系 210

6.8 化学势 212

6.8.1 偏摩尔量 212

6.8.2 化学势 213

6.8.3 化学势判据 215

6.8.4 气体组分的化学势 217

6.8.5 液态混合物和溶液组分的化学势 219

思考题 223

习题 224

第七章 多相平衡 226

7.1 相律 226

7.1.1 相数、独立组分数和自由度 226

7.1.2 相律 228

7.2 克拉贝龙-克劳修斯方程 230

7.2.1 克拉贝龙方程 231

7.2.2 克拉贝龙-克劳修斯方程 232

7.3 单组分系统的相平衡图——水的相图 234

7.4 完全互溶的二组分气液平衡相图 237

7.4.1 二组分系统相律 237

7.4.2 完全互溶的二组分气液平衡系统 238

7.4.3 杠杆规则 242

7.4.4 精馏原理 243

7.5 部分互溶双液系的相平衡 246

7.6 二组分固液平衡相图 248

7.6.1 热分析法绘制相图 248

7.6.2 简单低共熔系统Bi-Cd相图分析 250

7.6.3 二组分盐水系统 251

7.6.4 形成化合物的二组分系统 251

7.6.5 形成固溶体的二组分系统 254

思考题 256

习题 257

第八章 化学平衡 262

8.1 化学平衡与标准平衡常数 262

8.1.1 化学反应的平衡条件 262

8.1.2 理想气体化学反应等温式和标准平衡常数 264

8.1.3 其他系统平衡常数的表示式 267

8.1.4 Kθ表达式书写中注意的若干问题 270

8.1.5 标准平衡常数的测定与计算 271

8.2 化学平衡的移动及其影响因素 273

8.2.1 温度对化学平衡移动的影响 273

8.2.2 压力对化学平衡移动的影响 275

8.2.3 惰性气体对化学平衡移动的影响 277

8.2.4 平衡移动原理——勒夏特列原理 278

8.3 平衡组成和平衡转化率的计算 278

思考题 280

习题 281

第九章 水溶液中的离子平衡 283

9.1 酸碱质子理论 283

9.1.1 质子酸、质子碱的定义 283

9.1.2 共轭酸碱概念及其相对强弱 284

9.1.3 酸碱反应的实质和酸碱反应的方向 284

9.2 酸和碱在水溶液中的解离平衡 285

9.2.1 弱酸在水溶液中的解离平衡及其pH的计算 285

9.2.2 弱碱在水溶液中的解离平衡及其pH的计算 289

9.2.3 共轭酸碱解离平衡常数之间的关系 290

9.3 酸和碱与水的酸碱反应 290

9.3.1 酸和碱与水的反应 290

9.3.2 酸、碱与水的反应平衡常数及其溶液pH的计算 291

9.3.3 影响酸、碱与水反应的因素 294

9.4 缓冲溶液及其pH 295

9.4.1 同离子效应和缓冲溶液 295

9.4.2 缓冲溶液pH的计算 295

9.4.3 缓冲溶液的应用和选择 296

9.5 配离子的解离平衡 297

9.5.1 配离子的标准稳定常数和有关离子浓度的计算 297

9.5.2 配离子的平衡移动 299

9.6 难溶电解质的多相离子平衡 301

9.6.1 多相离子平衡和标准溶度积 301

9.6.2 沉淀的生成和溶解原理 302

9.6.3 分步沉淀和沉淀的先后顺序 303

9.6.4 沉淀的转化 304

9.7 水体污染及其防治 304

9.7.1 水体与水体污染 304

9.7.2 水体污染的防治 306

思考题 308

习题 309

第十章 电解质溶液 311

10.1 电解质溶液的导电机理和法拉第定律 311

10.1.1 电解质溶液的导电机理 311

10.1.2 法拉第定律 312

10.1.3 离子的电迁移率与离子的迁移数 313

10.2 电解质溶液的电导 314

10.2.1 电导、电导率、摩尔电导率 314

10.2.2 电导的测定 314

10.2.3 摩尔电导率与浓度的关系 316

10.2.4 离子独立运动定律和离子的摩尔电导率 316

10.2.5 电导测定的应用 317

10.3 强电解质溶液的活度、活度因子和离子强度 319

10.3.1 电解质溶液的活度和活度因子 319

10.3.2 影响离子平均活度因子的因素——离子强度 320

思考题 322

习题 322

第十一章 氧化还原反应和电化学 324

11.1 氧化还原反应 324

11.1.1 氧化还原反应的概念 324

11.1.2 氧化还原反应方程式的配平 325

11.2 原电池和电动势 327

11.2.1 原电池 327

11.2.2 电极类型 329

11.2.3 可逆电池 330

11.3 可逆电池热力学 331

11.3.1 可逆电池电动势与吉布斯函数变的关系 331

11.3.2 △rSm和△rHm与电动势的关系 331

11.3.3 电动势E与参与电池反应的各组分活度间的关系——能斯特方程 332

11.4 电动势产生的机理 333

11.4.1 电极-溶液界面电势差 333

11.4.2 接触电势差 334

11.4.3 溶液-溶液界面电势差 334

11.5 电极电势和标准电极电势 335

11.5.1 电极电势 335

11.5.2 标准氢电极 336

11.5.3 参比电极 336

11.5.4 标准电极电势及其测定 337

11.5.5 浓度对电极电势的影响 338

11.5.6 电池电动势的计算 339

11.6 电极电势的应用 340

11.6.1 比较氧化剂和还原剂的相对强弱 340

11.6.2 判断氧化还原反应的方向 341

11.6.3 判断氧化还原反应的程度 342

11.6.4 元素的标准电势图 343

11.6.5 水的电势-pH图 345

11.7 浓差电池 347

11.8 电池电动势测定的应用 348

11.8.1 电解质溶液平均活度系数的测定 348

11.8.2 求难溶盐的标准溶度积 349

11.8.3 pH的测定 349

11.9 电解 350

11.9.1 电解现象和电解池 350

11.9.2 分解电压 351

11.9.3 极化和超电势 352

11.9.4 电解池中两极电解产物 353

11.9.5 电解的应用 355

11.10 金属的腐蚀与防护 355

11.10.1 腐蚀的分类 355

11.10.2 腐蚀的防护 357

11.11 化学电源 357

11.11.1 一次性电池 357

11.11.2 蓄电池 358

11.11.3 燃料电池 360

思考题 360

习题 361

第十二章 化学动力学 365

12.1 化学反应速率及其机理 366

12.1.1 化学反应速率的定义及其表示方法 366

12.1.2 反应速率的实验测定 367

12.1.3 反应机理和反应分子数的概念 369

12.2 浓度对反应速率的影响 370

12.2.1 质量作用定律和反应速率常数 370

12.2.2 反应级数 371

12.3 速率方程及其特征 371

12.3.1 简单级数反应的速率方程和半衰期 372

12.3.2 简单级数反应速率方程的确定 379

12.3.3 典型的复合反应及近似处理方法 383

12.3.4 链反应、爆炸反应和光化学反应 390

12.4 温度对反应速率的影响 393

12.4.1 阿伦尼乌斯方程 394

12.4.2 阿伦尼乌斯方程的应用 394

12.4.3 活化能作图法的测定 396

12.5 化学反应速率理论 396

12.5.1 碰撞理论 397

12.5.2 过渡态理论 398

12.5.3 活化能的物理意义和反应焓变的关系 399

12.6 催化作用 400

12.6.1 催化剂和催化作用 400

12.6.2 催化作用的一般机理 401

12.6.3 催化剂的特性 402

12.6.4 均相催化反应 403

12.6.5 复相催化反应 404

12.6.6 酶催化反应 405

思考题 406

习题 407

第十三章 界面现象和胶体分散系统 410

13.1 表面吉布斯函数与表面张力 411

13.1.1 表面吉布斯函数 411

13.1.2 表面张力 411

13.2 凝聚相的界面现象 412

13.2.1 液体对固体的润湿作用 412

13.2.2 毛细现象和弯曲液面的附加压力 414

13.2.3 表面曲率对液体蒸气压的影响——开尔文方程 416

13.3 气体在固体表面的吸附 417

13.3.1 气体在固体表面上的吸附 417

13.3.2 朗缪尔单分子层吸附等温式 420

13.4 溶液的表面吸附 424

13.4.1 溶液的表面吸附现象 424

13.4.2 吉布斯吸附等温式 424

13.5 表面活性剂的作用及其应用 426

13.5.1 表面活性剂概念及其吸附层结构 426

13.5.2 表面活性剂的分类及作用 427

13.6 分散系统 428

13.7 溶胶的特性 429

13.7.1 溶胶的光学和分子动力学性质 429

13.7.2 溶胶的电学性质 430

13.7.3 溶胶粒子带电荷的原因 431

13.7.4 溶胶粒子的结构和胶体的稳定性 433

13.8 影响溶胶稳定性与聚沉的因素 435

13.8.1 电解质对胶体稳定性的影响 435

13.8.2 高分子化合物对胶体稳定性的影响 436

13.8.3 溶胶的相互聚沉 437

13.9 胶溶作用和触变作用 437

思考题 438

习题 438

第十四章 主族元素 439

14.1 元素的发现、分类及其在自然界的存在 439

14.1.1 元素的发现与分类 439

14.1.2 元素在自然界的分布 440

14.1.3 元素在自然界中的存在形式 440

14.2 主族元素的通性 441

14.2.1 主族元素单质的通性 441

14.2.2 单质的物理性质 445

14.2.3 主族元素单质的化学性质 448

14.3 硼族元素 458

14.3.1 硼 458

14.3.2 铝 460

14.4 碳族元素 461

14.4.1 碳和硅 461

14.4.2 锡和铅 464

14.5 氮族元素 465

14.5.1 氮 465

14.5.2 磷 467

14.5.3 砷、锑、铋 469

14.6 氧族元素 471

14.6.1 氧 471

14.6.2 硫 478

14.7 卤素 484

14.7.1 卤素单质 484

14.7.2 卤素的氢化物 484

14.7.3 卤化物 485

14.7.4 卤素的含氧化合物 489

14.8 稀有气体 491

14.8.1 稀有气体的性质 491

14.8.2 稀有气体的用途 492

思考题 492

习题 493

第十五章 副族元素 495

15.1 过渡元素概论 495

15.1.1 过渡元素的结构特点 495

15.1.2 过渡元素的可变氧化数 496

15.1.3 过渡金属水合离子的颜色 497

15.1.4 过渡金属的配合物 498

15.2 钛族元素 498

15.2.1 钛在自然界中的存在 498

15.2.2 钛的性质和用途 499

15.2.3 金属钛的制备 499

15.2.4 钛的重要化合物 499

15.3 钒族元素 501

15.3.1 钒在自然界中的存在 501

15.3.2 单质钒的性质和用途 501

15.3.3 钒的最重要的化合物V2O5 501

15.3.4 钒的化学反应 502

15.4 铬族元素 502

15.4.1 铬 502

15.4.2 钼和钨 503

15.5 锰族元素 505

15.5.1 锰在自然界中的存在和用途 505

15.5.2 锰的化学性质 505

15.6 铁系和铂系元素 507

15.6.1 铁系元素 507

15.6.2 铂系元素 510

15.7 铜族元素 512

15.7.1 铜族元素在自然界中的存在和用途 512

15.7.2 铜族元素的化学性质 513

15.8 锌族元素 514

15.8.1 锌族元素在自然界中的存在和用途 514

15.8.2 锌族元素的化学性质 515

15.9 稀土元素和锕系元素 516

15.9.1 稀土元素 516

15.9.2 锕系元素 521

15.10 合金和新型无机材料 522

15.10.1 合金的基本类型 522

15.10.2 几种重要的合金材料 523

15.10.3 新型无机材料 525

思考题 530

习题 530

第十六章 有机及高分子化合物 532

16.1 有机化合物的特点、结构和命名 533

16.1.1 有机化合物的特点 533

16.1.2 有机化合物中碳原子的化学键 534

16.1.3 有机化合物的分类和命名 537

16.2 有机化合物的重要反应 546

16.2.1 基本概念 546

16.2.2 有机化学反应分类 548

16.2.3 有机化合物的重要反应 548

16.3 简述各类有机化合物性质 556

16.3.1 有机化学中的电子理论 556

16.3.2 各类有机化合物的性质 560

16.4 高分子化合物简介 574

16.4.1 基本概念与特点 574

16.4.2 高分子化合物的分类和命名 575

16.4.3 高分子化合物的聚合反应 578

16.4.4 高分子化合物的结构和基本特性 580

16.4.5 高分子材料 586

16.5 生物大分子 588

16.5.1 蛋白质的组成——氨基酸和多肽 588

16.5.2 核酸 592

16.5.3 酶 595

思考题 595

习题 596

第十七章 化学分析 599

17.1 分析化学概述 599

17.1.1 分析化学分类 599

17.1.2 样品的采集和制备 600

17.1.3 样品的分解 601

17.1.4 定量分析溶液的制备 602

17.1.5 定量分析中的误差 602

17.2 滴定分析法 604

17.2.1 滴定分析法概述 604

17.2.2 滴定分析对反应的要求 604

17.2.3 标准溶液的配制及其浓度表示法 604

17.2.4 滴定分析的计算 606

17.2.5 滴定分析法分类和应用范围 607

17.3 酸碱滴定法 608

17.3.1 酸碱滴定法原理 608

17.3.2 酸碱指示剂 608

17.3.3 酸碱滴定曲线 610

17.3.4 酸碱滴定法的应用 612

17.4 配位滴定法 613

17.4.1 配位滴定法的基本原理和影响因素 613

17.4.2 配位滴定曲线 616

17.4.3 配位滴定的方式和应用 619

17.5 氧化还原滴定法 621

17.5.1 氧化还原滴定法原理 621

17.5.2 氧化还原滴定的预处理 625

17.5.3 氧化还原滴定法的应用 626

17.6 重量分析法 628

17.6.1 沉淀重量分析法的原理和过程 628

17.6.2 沉淀条件的选择 629

思考题 630

习题 630

第十八章 现代分析测试技术 632

18.1 现代测试仪器分析方法分类 633

18.2 分光光度法 634

18.2.1 分光光度法的基本原理 634

18.2.2 分光光度计 637

18.2.3 分光光度法的应用 638

18.3 原子吸收光谱法 639

18.3.1 原子吸收光谱法的基本原理 639

18.3.2 原子吸收分光光度计 639

18.3.3 原子吸收光谱的定量分析方法 641

18.3.4 原子吸收光谱法的特点及应用 641

18.4 原子发射光谱法 642

18.4.1 原子发射光谱法的基本原理 642

18.4.2 原子发射光谱分析仪 642

18.4.3 光谱定性分析 642

18.4.4 光谱定量分析 643

18.5 电位分析法 644

18.5.1 电位分析法概述 644

18.5.2 电位分析法的应用——氟离子选择性电极测定水中微量氟 645

18.6 色谱分析法 646

18.6.1 色谱分析法的基本原理 646

18.6.2 色谱仪组成及工作原理 647

18.6.3 气相色谱分析法的特点 648

18.7 其他仪器分析方法简介 649

18.7.1 红外光谱分析法 649

18.7.2 质谱分析法 650

18.7.3 中子活化分析法 651

18.7.4 X射线荧光分析法 651

18.7.5 核磁共振波谱分析法 652

18.7.6 电子探针分析法 652

18.7.7 电子能谱分析法 653

思考题 653

习题 654

习题中计算题参考答案 655

附录 663

主要参考著作及文献 684

索引 686