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上篇 化学原理 1

第一章 原子结构和元素周期系 1

1-1 原子结构理论的发展概况 2

1.1.1 原子的含核模型 2

1.1.2 原子的玻尔模型 3

1-2 原子的量子力学模型 6

1.2.1 微观粒子的波粒二象性 7

1.2.2 核外电子运动状态的近代描述 9

1.2.3 原子轨道和电子云的图像 16

1-3 原子的电子结构与元素周期系 20

1.3.1 多电子原子的能级 20

1.3.2 核外电子排布的规则 23

1.3.3 原子的电子结构和元素周期系 24

1-4 原子结构与元素性质的关系 31

1.4.1 原子参数 31

1.4.2 元素的金属性和非金属性 40

1.4.3 氧化值 40

科学家卢瑟福 42

复习思考题和习题 43

参考书目 46

第二章 分子结构和分子间力、氢键 47

2-1 价键理论 49

2.1.1 共价键的本质 49

2.1.2 共价键的特征 50

2.1.3 共价键的类型 51

2.1.4 键参数 53

2-2 杂化轨道理论 55

2.2.1 杂化轨道概念及其理论要点 55

2.2.2 s和p原子轨道杂化 56

2.2.3 等性杂化和不等性杂化轨道 58

2-3 分子轨道理论 61

2.3.1 分子轨道的形成及基本要点 61

2.3.2 分子轨道的能级顺序 63

2.3.3 分子轨道理论的应用 65

2-4 分子间力和氢键 70

2.4.1 分子间力 70

2.4.2 氢键 76

科学家路易斯 79

复习思考题和习题 80

参考书目 82

第三章 固体结构和固体的性能 83

3-1 晶体的结构和类型 84

3.1.1 晶格与晶胞 84

3.1.2 晶体的类型 86

3-2 离子晶体 87

3.2.1 几种典型的离子晶体 87

3.2.2 离子半径和配位比 90

3.2.3 晶格能 92

3.2.4 离子的极化和变形 94

3-3 原子晶体和分子晶体 96

3.3.1 原子晶体 96

3.3.2 分子晶体 97

3-4 金属晶体 97

3.4.1 金属晶体的改性共价键理论 97

3.4.2 金属晶体的紧密堆积结构 98

3-5 混合型晶体 100

3-6 晶体的缺陷 102

3.6.1 点缺陷 102

3.6.2 线缺陷 104

3.6.3 面缺陷 104

3-7 非化学计量化合物 105

3-8 非晶体的结构 108

3.8.1 玻璃的结构理论 109

3.8.2 新型非晶体 110

3-9 固体的结构与性能 110

3.9.1 固体的电性 111

3.9.2 固体的磁性 114

3.9.3 固体的光学性质 115

科学家布拉格父子 117

复习思考题和习题 119

参考书目 120

第四章 配合物结构和新型配合物 121

4-1 配合物的基本概念 122

4.1.1 配合物的组成 122

4.1.2 配合物的命名 124

4.1.3 螯合物 125

4.1.4 配合物的几何异构现象 126

4-2 配合物结构的价键理论 128

4.2.1 杂化轨道和空间构型 129

4.2.2 外轨型配合物和内轨型配合物 132

4-3 配合物结构的晶体场理论 133

43.1 晶体场理论的基本要点和d轨道的分裂 133

4.3.2 分裂能 135

43.3 晶体场理论的应用 137

4-4 配合物结构的分子轨道理论 142

4.4.1 形成σ键配合物的分子轨道 143

4.4.2 形成π键配合物的分子轨道 144

4-5 新型配合物 145

科学家维尔纳 149

复习思考和题习题 150

参考书目 152

第五章 物质的聚集状态 153

5-1 理想气体 154

5.1.1 理想气体定律 154

5.1.2 气体分子运动论 159

5-2 实际气体 160

5.2.1 实际气体与理想气体的偏差 161

5.2.2 理想气体状态方程的修正 162

5-3 液体和溶液 165

5.3.1 液体的蒸发和蒸气压 165

5.3.2 溶液的一般概念和浓度表示法 168

5.3.3 稀溶液的性质 169

5-4 相变化和相图 177

5.4.1 相变化的基本类型 177

5.4.2 相图 178

5-5 等离子体 181

科学家范特霍夫 184

复习思考题和习题 185

参考书目 187

第六章 热力学第一定律和热化学 188

6-1 化学反应中的能量关系 189

6.1.1 系统和环境 189

6.1.2 系统的状态 190

6.1.3 状态函数 191

6.1.4 功和热 193

6.1.5 过程 194

6-2 热力学第一定律 195

6.2.1 热力学能 196

6.2.2 能量的单位 196

6.2.2 热力学第一定律的数学表达式 197

6-3 一般化学反应的过程特征 198

63.1 恒容过程 198

6.3.2 恒压过程 198

6-4 化学反应热效应 200

6.4.1 反应进度 201

6.4.2 热化学标准状态 202

6.4.3 盖斯定律 203

6.4.4 热化学方程式 204

6-5 生成焓和燃烧焓 205

6.5.1 标准摩尔生成焓 205

6.5.2 标准摩尔燃烧焓 207

6-6 热容和相变焓 209

6.6.1 热容 209

6.6.2 相变焓 210

6-7 化学反应热的计算 211

科学家焦耳 215

复习思考题和习题 216

参考书目 218

第七章 热力学第二、第三定律和化学平衡 219

7-1 与化学反应方向有关的问题 220

7.1.1 化学反应方向与化学反应热 220

7.1.2 化学反应方向与系统的混乱度 221

7.1.3 熵 222

7-2 热力学第二定律 222

7.2.1 热力学第二定律 222

7.2.2 理想热机与卡诺定理 223

7.2.3 克劳修斯不等式 225

7-3 热力学第三定律 227

7-4 吉氏函数和化学反应的方向 230

7.4.1 摩尔反应吉氏函数 230

7.4.2 标准摩尔反应吉氏函数 230

7.4.3 标准摩尔生成吉氏函数 231

7-5 化学反应的限度——化学平衡 231

7.5.1 化学平衡 232

7.5.2 平衡常数 233

7.5.3 同时平衡规则 237

7.5.4 化学平衡的计算 237

7.5.5 化学反应等温方程式 239

7-6 化学平衡的移动 240

7.6.1 浓度对化学平衡的影响 240

7.6.2 压力对化学平衡的影响 240

7.6.3 温度对化学平衡的影响 242

7.6.4 平衡移动的总规律 243

科学家吉布斯 243

复习思考题和习题 244

参考书目 247

第八章 化学反应速率和反应机理 248

8-1 化学反应速率 249

8-2 化学反应速率方程 251

8.2.1 化学反应速率方程的基本形式 251

8.2.2 反应速率常数 253

8.2 3 反应级数 253

8-3 浓度对反应速率的影响 254

8-4 温度对反应速率的影响 258

8-5 催化剂对反应速率的影响 261

8-6 影响多相化学反应速率的因素 263

8-7 反应速率理论 264

8.7.1 简单碰撞理论 264

8.7.2 过渡状态理论 266

8.7.3 反应速率与活化能的关系 268

8-8 化学反应的机理 269

8.8.1 质量作用定律和基元反应 269

8.8.2 链反应 272

科学家李远哲 275

复习思考题和习题 276

参考书目 279

第九章 酸碱和离子平衡 280

9-1 酸碱质子理论 281

9.1.1 酸碱定义 282

9.1.2 酸碱强弱和酸碱解离常数 284

9-2 弱酸和弱碱的解离平衡计算 287

9.2.1 一元弱酸弱碱的解离平衡 287

9.2.2 多元弱酸弱碱的解离平衡 291

9.2.3 酸碱平衡的移动——同离子效应 292

9-3 缓冲溶液 295

9-4 酸碱中和反应 300

9-5 沉淀-溶解平衡 302

9.5.1 溶度积 302

9.5.2 溶度积规则 304

9-6 沉淀的生成和溶解 305

9.6.1 沉淀的生成 305

9.6.2 沉淀的溶解 307

9.6.3 沉淀转化 311

9-7 分步沉淀 312

科学家阿仑尼乌斯 313

复习思考题和习题 314

参考书目 318

第十章 电化学基础和氧化还原平衡 319

10-1 氧化还原反应与方程式的配平 321

10.1.1 氧化还原反应 321

10.1.2 氧化还原反应方程式的配平 323

10-2 电解质溶液的导电机理 326

10.2.1 电解质离子的定向迁移与电极反应 326

10.2.2 法拉第定律 327

10-3 原电池和电极反应的标准电势 328

10.3.1 原电池 328

10.3.2 电极反应的电势 331

10-4 能斯特方程和电极反应的电势 336

10-5 电极反应的电势的应用 339

10-6 电动势与△rGm及Kθ的关系 343

10.6.1 电动势与摩尔反应吉氏函数的关系 343

10.6.2 标准电动势与标准平衡常数的关系 344

10-7 元素电势图及其应用 344

科学家法拉第 347

复习思考题和习题 348

参考书目 351

第十一章 配合物在溶液中的稳定性和配位平衡 352

11-1 配合物的稳定常数和配位平衡 353

11.1.1 稳定常数的表示方法 353

11.1.2 配离子平衡浓度的计算 355

11-2 影响配离子在溶液中稳定性的因素 356

11.2.1 中心离子的性质对配离子稳定性的影响 357

11.2.2 配体性质对配合物稳定性的影响 357

11.2.3 配位原子和中心离子的关系对配合物稳定性的影响 359

11-3 配位平衡的移动 360

11.3.1 配离子之间的平衡 360

11.3.2 配位平衡与沉淀溶解平衡 360

11.33 配位平衡与氧化还原平衡 362

11.3.4 配位平衡与酸碱平衡 364

11-4 配位平衡的应用 365

科学家鲍林 367

复习思考题和习题 368

参考书目 370

下篇 现代化学概论 371

第十二章 非金属元素通论和氮、硼、稀有气体 371

第十三章 金属元素通论和铬、锰、稀土元素 413

第十四章 碳及有机化合物 456

第十五章 聚合物 490

第十六章 环境与化学 515

第十七章 材料与化学 536

第十八章 信息与化学 558

第十九章 能源与化学 577

第二十章 生命与化学 597

第二十一章 核化学 624

附录 646

附录一 646

附录二 646

附录三 647

附录四 652

附录五 653

附录六 655

附录七 659

附录八 661

索引 663