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第1章 从化学的角度看世界 1

1.1 如何研究化学 1

1.2 物质的分类 2

1.3 物质的性质 4

1.4 化学研究和检测所涉及的单位 5

习题 10

参考文献 11

第2章 化学元素和物质结构 12

2.1 原子结构 12

2.1.1 原子结构理论的初期发展 12

2.1.2 核外电子运动的特征 13

2.2 核外电子的运动状态 15

2.2.1 薛定谔方程和波函数 15

2.2.2 四个量子数 16

2.2.3 波函数的空间图像 18

2.3 原子的电子层结构与元素周期系 22

2.3.1 多电子原子的能级 22

2.3.2 核外电子排布与周期系的关系 25

2.3.3 元素性质的周期性 27

2.4 化学键与分子结构 30

2.4.1 离子键 31

2.4.2 共价键及分子构型 33

2.4.3 分子间力 41

2.4.4 氢键 43

2.4.5 疏水基团相互作用 44

2.5 晶体的结构 45

2.5.1 离子晶体 46

2.5.2 金属晶体 48

2.5.3 原子晶体 48

2.5.4 分子晶体 49

2.5.5 混合型晶体 50

习题 50

参考文献 51

第3章 化学反应概述 52

3.1 化学反应、化学反应方程式及计量关系 52

3.1.1 化学反应和化学变化 52

3.1.2 化学反应方程式 52

3.1.3 化学反应中有关量的研究——质量和能量 53

3.1.4 化学反应方程式中的计量关系——物质不灭的实质 53

3.2 化学反应进行的方向 54

3.2.1 化学热力学基本概念 54

3.2.2 热力学第一定律 57

3.2.3 化学反应的热效应 57

3.2.4 化学反应进行的方向 62

3.3 化学反应进行的程度 66

3.3.1 化学反应的可逆性和化学平衡 67

3.3.2 平衡的特点和平衡常数 67

3.3.3 标准平衡常数K？与△rG？关系及化学反应的方向 70

3.3.4 化学平衡的移动 72

3.4 化学反应速率 74

3.4.1 化学反应速率的定义及其表示方法 75

3.4.2 反应速率理论简介 76

3.4.3 影响化学反应速率的因素 78

3.4.4 化学反应的类型 83

3.5 如何利用化学反应 86

习题 88

参考文献 91

第4章 奇妙的水分子和水资源 92

4.1 水分子的结构和冰 92

4.2 液态水的行为 94

4.2.1 液体的性质 94

4.2.2 毛细现象 95

4.3 水的相变 96

4.3.1 熔化和凝固 96

4.3.2 蒸发和凝聚 97

4.3.3 液体的蒸气压 97

4.3.4 相对湿度 98

4.3.5 沸点 99

4.3.6 升华和固态物质的蒸气压 99

4.3.7 水的相图 100

4.4 水溶液 101

4.4.1 溶液 101

4.4.2 溶剂化作用和溶解度 103

4.5 稀溶液的依数性 106

4.5.1 稀溶液的蒸气压下降 106

4.5.2 稀溶液的沸点升高 107

4.5.3 稀溶液的凝固点下降 107

4.5.4 稀溶液的渗透压 109

4.6 胶体 111

4.6.1 胶体的实质 111

4.6.2 胶体的性质 112

习题 112

参考文献 113

第5章 酸、碱和配合物及水溶液中的平衡 114

5.1 酸碱理论及其发展 114

5.2 配合物的性质 117

5.2.1 配合物的基本概念 117

5.2.2 影响配合物稳定性的主要因素 122

5.3 酸、碱、配合物在溶液中的行为 123

5.3.1 酸碱的电离平衡及其各组分的分布曲线 123

5.3.2 酸碱溶液pH值的计算 125

5.3.3 配合物在溶液中的行为 128

5.4 沉淀平衡及沉淀平衡的移动 129

5.4.1 溶度积和溶解度 130

5.4.2 沉淀-溶解平衡 131

5.4.3 沉淀平衡与其他平衡的共存 134

5.5 缓冲溶液 136

5.5.1 缓冲溶液的定义及组成 136

5.5.2 生活中常见的缓冲体系和缓冲作用 138

习题 140

参考文献 142

第6章 氧化还原反应 143

6.1 氧化还原反应的基本原理 143

6.1.1 氧化数，氧化和还原 143

6.1.2 氧化还原反应方程式的配平 144

6.2 原电池与电极电势 146

6.2.1 原电池 146

6.2.2 电极电势 147

6.3 原电池的电动势与吉布斯自由能 149

6.3.1 原电池的电动势与吉布斯自由能的关系 149

6.3.2 原电池的电动势与氧化还原反应的平衡常数 150

6.3.3 元素电势图 150

6.3.4 电极电势的应用 151

6.3.5 浓度对电极电势和原电池电动势的影响 152

6.4 电化学的应用 154

6.4.1 电解及其应用 154

6.4.2 金属的腐蚀与防护 158

6.4.3 化学电源 161

习题 166

参考文献 167

第7章 有机化学 168

7.1 基本概念 168

7.1.1 有机化合物的特点 168

7.1.2 有机化合物的分类 168

7.1.3 有机化合物中的共价键 169

7.1.4 有机化学中的酸碱概念 171

7.2 饱和烃和不饱和脂肪烃 171

7.2.1 烷烃 171

7.2.2 烯烃 176

7.2.3 炔烃 179

7.2.4 二烯烃 182

7.3 烃类的衍生物 183

7.3.1 卤代烃 183

7.3.2 醇、酚、醚 185

7.3.3 醛酮 192

7.3.4 羧酸 196

7.3.5 酯和油脂 197

7.3.6 胺 198

7.3.7 酰胺 200

7.4 芳香烃和杂环化合物 200

7.4.1 芳香烃 200

7.4.2 杂环化合物 205

7.5 立体化学 207

习题 209

参考文献 211

第8章 化学物质与生命 212

8.1 糖 212

8.2 脂 215

8.3 蛋白质 216

8.3.1 氨基酸 216

8.3.2 多肽 217

8.3.3 蛋白质 218

8.3.4 酶的催化机理简介 219

8.4 核酸 220

8.4.1 核苷酸 220

8.4.2 核酸的一级结构 220

8.4.3 核酸的二级结构——DNA双螺旋 222

8.5 食物中的主要成分和营养 222

8.6 有趣的生命过程 226

8.6.1 视觉的起点 226

8.6.2 有趣的嗅觉 226

8.6.3 生命中的色彩 228

8.6.4 情绪和毒品 229

习题 232

参考文献 233

第9章 化学物质与生活 234

9.1 药物 234

9.1.1 药物的作用方式 234

9.1.2 直接作用于基因的新型药物举例 236

9.1.3 药物的发展 238

9.1.4 药物滥用的危害 243

9.2 农业与化学 243

9.2.1 农药 243

9.2.2 植物生长调节剂 245

9.2.3 农药的危害 246

9.3 表面活性剂 247

9.3.1 表面活性剂的结构 247

9.3.2 表面活性剂的分类 247

9.3.3 表面活性剂的应用 248

9.4 日用品 250

9.4.1 洗涤剂 250

9.4.2 化妆品 250

9.4.3 香料和香精 251

9.4.4 食品添加剂的危害 253

习题 254

参考文献 255

第10章 化学与环境 256

10.1 环境的概念 256

10.1.1 环境的定义 256

10.1.2 环境与生活的关系 256

10.2 大气圈与空气污染的治理 259

10.2.1 大气的组成与构造 259

10.2.2 大气中各种物质的主要循环过程和平衡状态 260

10.2.3 大气中的主要污染物及污染来源 261

10.2.4 大气污染的防治 271

10.3 水体环境及水污染的治理 274

10.3.1 天然水的组成和水质特征 274

10.3.2 水体污染物及存在形态 275

10.3.3 金属离子及有机物对水体的污染 275

10.3.4 水体中的化学反应及与水体污染物迁移 277

10.3.5 水污染的治理 281

10.4 土壤污染及防治 284

10.4.1 土壤环境污染问题 285

10.4.2 土壤污染的治理 291

10.5 固体废弃物的污染及防治 298

10.5.1 固体废弃物的污染及危害 298

10.5.2 固体废弃物的排放与处理 298

习题 300

参考文献 300

第11章 化学与材料 301

11.1 金属材料 301

11.1.1 金属单质的物理和化学性质 301

11.1.2 常用的金属及其合金材料 306

11.1.3 新型金属材料 308

11.2 无机非金属材料 310

11.2.1 玻璃和水泥 310

11.2.2 陶瓷材料 313

11.3 高分子材料 316

11.3.1 高分子化合物的基本概念 316

11.3.2 高分子的合成 317

11.3.3 高分子材料的结构与性能 318

11.3.4 塑料、橡胶和纤维 321

11.3.5 功能高分子材料 326

11.4 液晶 328

11.4.1 液晶的性质 328

11.4.2 液晶的类型与分子结构 328

11.4.3 液晶显示器原理 330

11.5 纳米材料 331

11.5.1 纳米材料 331

11.5.2 纳米复合材料 332

11.5.3 纳米材料和纳米复合材料的应用 333

11.5.4 碳纳米管 334

习题 335

参考文献 336

第12章 化学与能源 337

12.1 化石燃料 337

12.1.1 煤 338

12.1.2 石油 344

12.1.3 天然气 346

12.2 燃料电池 346

12.3 核能 350

12.3.1 核裂变 350

12.3.2 核聚变 351

12.3.3 核能的开发和应用 352

12.4 清洁能源 354

12.4.1 太阳能 354

12.4.2 氢能 357

12.4.3 风能 359

12.4.4 潮汐能 361

12.4.5 地热能 362

习题 364

参考文献 365

附录 366

附表1 常用重要的物理常数 366

附表2 常用的单位换算关系 366

附表3 一些物质的标准摩尔生成焓、标准摩尔生成吉布斯自由能及标准摩尔熵（298.15K） 366

附表4 某些有机化合物的标准摩尔燃烧焓（298.15K） 368

附表5 一些弱酸、弱碱的解离常数 369

附表6 标准电极电势 370

附表7 一些物质的溶度积 372