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 125
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
4.3.1 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
4.3.3 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
复习思考题和习题 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
6.2.3 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
6.3.1 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K？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
11.3.3 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
12-1 元素的发现、分类及其在自然界的存在 372
12.1.1 元素的发现和分类 372
12.1.2 元素在地壳、海洋和大气中的分布 373
12-2 非金属元素通论 374
12.2.1 非金属单质的结构和性质 375
12.2.2 非金属元素的氢化物 379
12.2.3 非金属含氧酸及其盐 381
12.2.4 非金属单质的一般制备方法 384
12-3 氮及其化合物 386
12.3.1 氮 386
12.3.2 氨 387
12.3.3 氨的衍生物 389
12.3.4 氮的氧化物 389
12.3.5 亚硝酸及其盐 392
12.3.6 硝酸及其盐 393
12.3.7 重要的氮化物 398
12-4 硼及其化合物 399
12.4.1 硼的成键特征 400
12.4.2 硼的氢化物 401
12.4.3 硼的重要化合物 402
12.4.4 新型硼化物 403
12-5 稀有气体 404
12.5.1 稀有气体的发现 404
12.5.2 稀有气体的性质和用途 406
12.5.3 稀有气体的存在和分离 407
12.5.4 稀有气体的化合物 407
科学家利普斯科姆 409
复习思考题和习题 410
参考书目 412
第十三章 金属元素通论和铬、锰、稀土元素 413
13-1 金属元素通论 414
13.1.1 从矿石中提取金属的一般方法 414
13.1.2 主族金属元素 418
13.1.3 过渡金属元素 425
13.1.4 金属的腐蚀和防腐 429
13-2 铬及其化合物 432
13.2.1 Cr(Ⅲ)、Cr(Ⅵ)的存在形式及酸碱性转化 433
13.2.2 Cr(Ⅲ)、Cr(Ⅵ)的氧化还原转化 434
13.2.3 铬的配合物 436
13.2.4 铬及其化合物的应用 437
13-3 锰及其化合物 438
13.3.1 锰的常见氧化值及其氧化还原性 438
13.3.2 电势、酸度和试剂用量对锰化合物氧化还原产物的影响 441
13.3.3 锰及其化合物的应用 443
13-4 稀土元素及其化合物 444
13.4.1 稀土元素的性质 444
13.4.2 稀土元素的重要化合物 447
13.4.3 稀土元素的分离 448
13.4.4 稀土金属的制备 449
13.4.5 新技术中的稀土元素及其化合物 450
科学家戴维 452
复习思考题和习题 453
参考书目 455
第十四章 碳及有机化合物 456
14-1 碳的单质和重要无机化合物 457
14.1.1 单质 457
14.1.2 二氧化碳和碳酸 458
14.1.3 碳酸盐和碳酸氢盐 459
14.1.4 一氧化碳 460
14-2 有机化合物的分类和特性 461
14.2.1 有机化合物的分类 461
14.2.2 有机化合物的特性 464
14-3 有机化合物的结构特征 465
14.3.1 有机化合物的分子结构 465
14.3.2 有机分子的构象、手性与旋光性 467
14-4 有机化合物的反应类型 469
14.4.1 取代反应 469
14.4.2 加成反应 472
14.4.3 氧化还原反应 474
14-5 部分官能团的特点和活性 477
14.5.1 醇、酚、醚 477
14.5.2 卤代烃 481
14.5.3 醛和酮 483
14.5.4 羧酸及其衍生物 483
14.5.5 胺 485
科学家伍德沃德 486
复习思考题和习题 487
参考书目 489
第十五章 聚合物 490
15-1 聚合物与社会进步 491
15-2 有机聚合物 492
15.2.1 有机聚合物的基本概念 492
15.2.2 有机聚合物的命名与分类 493
15.2.3 有机聚合物的合成 494
15.2.4 有机聚合物的特性 495
15.2.5 重要的有机聚合物 500
15.2.6 新型有机聚合物 503
15-3 无机聚合物 506
15.3.1 一般无机聚合物 506
15.3.2 新型无机聚合物 509
15-4 金属配位聚合物 511
科学家齐格勒，纳塔 512
复习思考题和习题 514
参考书目 514
第十六章 环境与化学 515
16-1 环境污染与人类的关系 516
16.1.1 环境污染与社会公害 516
16.1.2 环境污染与人体健康 517
16.1.3 环境污染与化学工业 518
16.1.4 环境保护与清洁生产 519
16-2 大气污染及防治 521
16.2.1 大气中化学污染物及危害 522
16.2.2 几种综合性的大气污染 524
16.2.3 大气污染的防治 526
16-3 水污染及防治 527
16.3.1 水体污染物及危害 528
16.3.2 污水的化学净化 529
16-4 土壤污染及防治 531
16.4.1 土壤污染及危害 532
16.4.2 土壤污染的防治 532
科学家侯德榜 534
复习思考题和习题 535
参考书目 535
第十七章 材料与化学 536
17-1 材料与社会进步 537
17-2 超细颗粒材料 539
17.2.1 超细颗粒的特性和合成方法 539
17.2.2 超细颗粒材料的种类 542
17-3 先进陶瓷材料 543
17.3.1 结构陶瓷材料 544
17.3.2 功能陶瓷材料 545
17-4 新型薄膜材料 546
17-5 液晶材料 548
17.5.1 液晶的结构 549
17.5.2 液晶的性质 551
17.5.3 液晶与现代科技 554
科学家吕·查德里 556
复习思考题和习题 556
参考书目 557
第十八章 信息与化学 558
18-1 信息技术与化学 559
18-2 半导体 561
18.2.1 半导体的分类和导电性 561
18.2.2 硅半导体材料的制备 565
18.2.3 砷化镓半导体材料的制备 567
18-3 光导纤维 568
18.3.1 光导纤维的种类和特性 569
18.3.2 光导纤维的制备 570
18-4 传感器 572
18.4.1 传感器的定义和功能 572
18.4.2 化学传感器 573
科学家能斯特 574
复习思考题和习题 575
参考书目 576
第十九章 能源与化学 577
19-1 能源与社会进步 578
19.1.1 能源的分类 578
19.1.2 能量和能量利用 579
19-2 能量的化学转换 580
19.2.1 利用热化学反应的能量化学转换 580
19.2.2 利用电化学反应的能量化学转换 582
19.2.3 利用光化学反应的能量化学转换 583
19-3 节能技术 585
19.3.1 提高燃料的利用率 586
19.3.2 化工生产过程中减少能耗 586
19-4 现代新能源 588
19.4.1 太阳能 588
19.4.2 氢能 590
19.4.3 生物质能和绿色电池 592
科学家哈柏 594
复习思考题和习题 595
参考书目 596
第二十章 生命与化学 597
20-1 生命的元素 598
20.1.1 构成生物高分子结构的主要元素 599
20.1.2 细胞膜与离子泵 599
20.1.3 与酶的辅因子有关的元素 603
20-2 生物分子的多样性 604
20.2.1 生物分子的多样性 604
20.2.2 蛋白质结构的多层次 605
20-3 生物化学——关于生命的化学 607
20.3.1 生命的物质基础——生物高分子 607
20.3.2 新陈代谢 612
20.3.3 生命系统的热力学和动力学 616
20-4 生物工程 618
科学家霍奇金 621
复习思考题和习题 622
参考书目 623
第二十一章 核化学 624
21-1 原子核 625
21.1.1 原子核的一些基本概念 625
21.1.2 核的稳定性 626
21.1.3 原子核的结合能 627
21-2 核反应 629
21.2.1 核衰变和放射性 630
21.2.2 人工核反应 633
21.2.3 合成元素的发展方向 635
21-3 放射性核素和核技术的应用 636
21-4 核能和核能利用 637
21.4.1 核裂变和核裂变能的利用 637
21.4.2 核聚变和核聚变能的利用 640
21.4.3 核辐射与核污染 641
科学家居里夫妇 643
复习思考题和习题 644
参考书目 645
附录 646
附录一 部分气体自25℃至某温度的平均定压热容 646
附录二 物质的标准摩尔燃烧焓 646
附录三 一些单质和化合物的△fH？m,△rG?m,S?m数据(298K) 647
附录四 一些弱电解质的解离常数(298K) 652
附录五 溶度积常数(298K) 653
附录六 电极上电极反应的标准电势(298K) 655
附录七 配离子的标准稳定常数(298K) 659
附录八 国际单位制(SI) 661
索引 663