基础化学

前言

化学是许多交叉、近源学科(如生物、药学、农学、医学、材料、环境、航天)的基础，基础化学的学习和原理的应用对相关专业的学生在专业课程的学习以及有关的科学研究中都有很重要的作用。以此为目的，我们在第一版中将基础化学的四个重要部分有机地糅合在一起，使其具有了内容全面、结构紧凑的特点，因而具有较大的适应面，也得到了一批读者的认可与使用。经与化学工业出版社商榷并受其鼓励，针对读者和授课教师的需求，我们在第一版的基础上对教材的内容、难度做了一定的调整与修改，在各章节后增加了思考题，并在附录前增加了部分习题的答案，目的在于扩充需求面，适当地降低难度，以适应各个层面不同的需求。将难度较大、教学和阅读要求较高的理论部分用小字给出，读者或教师可以根据不同的要求与需求选学或选择授课。简单地概括再版的《基础化学》的特点是：涵盖范围广,基础面宽，难度适中，资料齐全。希望也相信本书会受到不同层次学生和教师的青睐，我们愿意和广大同行(包括学生)一起，积极研究有关基础化学课程的学习和教学方法，使这本教材经过进一步的实践后更加完善。我们可以为使用本书的老师在课件和习题方面提供适当的帮助。编者2011年5月于上海第一版前言基础化学是农、生、医、药、环境、材料等相关学科的基础，该课程的学习对这些学科的学生在专业知识学习过程中和在今后工作中所起的重要作用是毋庸置疑的。随着教学改革的进行、学分制体系的引入和综合素质教育的深入，基础化学课程及相关实验的课时与教学要求及教学内容的矛盾日益突出。如何在不降低教学要求的前提下缓解这一矛盾，一直是我们基础化学教学工作者努力的方向。综合考虑各种因素，我们认为在基础化学总课时减少和实验教学课时不减的前提下，一般采取以下措施：其一是通过先进的多媒体辅助教学技术提高课堂教学效率；其二是针对不同的专业对基础化学课程的要求及应用方向，适当整合课程体系的内容，使其更合理、连贯、有效。《基础化学》一书正是在以上想法的基础上着手编写的。该教材将原有的“无机化学”、“有机化学”、“分析化学”、“物理化学”的内容进行了有机整合，去除了其中重复的部分，有效地缩短了相应的系列课程的教学时间。另外，本教材不同于目前国内的《普通化学》教材，它着重添加了“分析化学”和“有机化学”的内容；也不同于国外相应的教材，有一定的深度。本书的宗旨是力争使学生掌握基础化学的基本概念和思想，在尽可能短的篇幅内将学生所要求掌握的化学基础知识以通俗易懂的方式加以介绍，扩展相关专业学生的视野。参加本书编写工作的有张卫（第1、2、3章），李江波（第5、6、7、8章），陈虹锦（第9、10、15章），李梅（第11、12、13、14章），马荔（第4、16、17、18章），苏跃增（第19章），全书由马荔统稿。在本书的编写过程中，上海交通大学化学化工学院化学系的很多老师都给予了无私的帮助，谨此表示诚挚的谢意。特别感谢黄孟娇老师对有机化学部分的编写提出了宝贵意见并帮助审稿。因编者水平有限，本教材定会存在缺点和不足，诚恳希望读者批评指正。编者2005年6月于上海

书籍目录

第1章 化学热力学初步1.1 基本概念1.1.1 体系和环境1.1.2 状态和状态函数1.1.3 过程和途径1.1.4 热力学平衡1.1.5 热量与功1.2 热力学第一定律1.2.1 热力学第一定律的内容1.2.2 热力学能1.2.3 热力学第一定律的数学表达式1.2.4 不同途径的功1.2.5 可逆过程1.2.6 恒容及恒压条件下的热1.2.7 理想气体的内能和焓1.2.8 热容1.2.9 理想气体的绝热过程1.3 热化学1.3.1 化学反应的热效应1.3.2 化学反应热效应的测定1.3.3 化学反应进度1.3.4 热化学方程式1.3.5 盖斯定律1.3.6 生成热1.3.7 燃烧热1.3.8 反应热与温度的关系——基尔霍夫公式思考题习题第2章 热力学第二定律2.1 自发过程的共同特征2.2 热力学第二定律2.3 卡诺循环与卡诺定理2.3.1 热机效率与卡诺循环2.3.2 卡诺定理2.4 状态函数熵2.4.1 可逆过程的热温商及熵函数的导出2.4.2 热力学第二定律的数学表达式——克劳修斯不等式2.5 熵增原理2.6 简单过程熵变的计算及其应用2.6.1 简单物理过程的熵变2.6.2 相变过程的熵变2.6.3 环境熵变2.7 热力学第三定律和规定熵2.8 亥姆霍兹自由能与吉布斯自由能2.8.1 等温等容体系——亥姆霍兹自由能A判据2.8.2 等温等压体系——吉布斯自由能G判据2.9 关于判据、功和热同状态函数变关系的总结2.9.1 关于过程进行方向及限度的判据总结2.9.2 关于功和热在特定条件下与状态函数变的关系2.10 热力学函数之间的重要关系式2.10.1 热力学函数之间的关系2.10.2 热力学的基本公式2.10.3 麦克斯韦关系式2.11 简单变化过程腉和腁的计算2.11.1 简单物理变化过程的腁和腉2.11.2 相变过程的腁和腉思考题习题第3章 化学反应进行的程度和化学平衡3.1 化学势3.1.1 偏摩尔量与化学势3.1.2 理想气体的化学势3.2 化学反应的方向和平衡条件3.3 化学反应平衡常数3.3.1 经验平衡常数3.3.2 标准平衡常数3.4 化学反应等温式3.5 化学反应的标准摩尔吉布斯自由能变化3.5.1 化学反应的膔Gm和膔Gm3.5.2 物质的标准生成吉布斯自由能3.5.3 反应的膔Gm及标准平衡常数的计算3.5.4 反应的膔Gm与温度T的近似线性关系及其应用3.6 化学平衡的影响因素3.6.1 浓度对化学平衡的影响3.6.2 压强对化学平衡的影响3.6.3 温度对化学平衡的影响思考题习题第4章 化学反应速率4.1 化学反应速率的定义及其表示方法4.2 反应速率理论简介4.2.1 碰撞理论4.2.2 过渡状态理论4.3 影响化学反应速率的因素4.3.1 浓度对化学反应速率的影响4.3.2 温度对化学反应速率的影响4.4 化学反应机理4.4.1 一级反应的特征4.4.2 二级反应的特征4.4.3 零级反应的特征4.5 催化剂对化学反应速率的影响4.5.1 均相催化4.5.2 多相催化4.5.3 催化剂的选择性4.6 链反应思考题习题第5章 相平衡热力学5.1 单组分体系的相平衡5.1.1 液汽平衡5.1.2 固气平衡5.1.3 固液平衡5.2 混合物和溶液5.2.1 混合物和溶液的分类5.2.2 混合物常用组成标度5.3 稀溶液的两个实验定律5.3.1 拉乌尔定律5.3.2 亨利定律5.4 理想溶液中各组分的化学势5.4.1 理想溶液5.4.2 理想溶液中各组分的化学势5.4.3 理想溶液的偏摩尔性质5.4.4 理想溶液的通性5.5 稀溶液中各组分的化学势5.6 非电解质稀溶液的依数性5.6.1 溶液的凝固点降低5.6.2 溶液的沸点升高5.6.3 渗透压5.7 实际溶液中各组分的化学势5.7.1 实际溶液中溶剂的化学势5.7.2 实际溶液中溶质的化学势5.8 电解质溶液的依数性5.9 强电解质溶液的电导和离子的迁移数思考题习题第6章 相平衡状态图6.1 相律6.1.1 相数6.1.2 独立组分数6.1.3 自由度数6.1.4 相律6.2 单组分体系相图6.3 二组分汽液平衡相图6.3.1 理想完全互溶的双液体系6.3.2 非理想的完全互溶的双液体系6.3.3 精馏原理6.4 二组分固液平衡相图6.4.1 热分析法6.4.2 溶解度法思考题习题第7章 界面化学7.1 表面吉布斯自由能7.1.1 表面吉布斯自由能7.1.2 表面张力7.2 弯曲液面的特性7.2.1 弯曲液面的附加压力7.2.2 润湿作用7.2.3 毛细现象7.2.4 弯曲液面的饱和蒸气压7.3 溶液的表面吸附7.3.1 溶液的表面吸附现象7.3.2 吉布斯吸附公式7.4 气固表面吸附7.4.1 物理吸附和化学吸附7.4.2 吸附等温线7.4.3 常用吸附等温式思考题习题第8章 胶体化学8.1 胶体分散体系概述8.1.1 分散体系8.1.2 溶胶的制备8.1.3 溶胶的净化8.2v溶胶的基本性质8.2.1 光学性质8.2.2 动力性质8.2.3 电学性质8.3 溶胶的稳定性和聚沉作用8.3.1 溶胶的稳定性——DLVO理论简介8.3.2 溶胶的聚沉思考题第9章 原子结构和元素周期律9.1 微观世界的波粒二象性及微观世界处理问题的方法9.1.1 微观粒子的波粒二象性9.1.2 测不准原理9.1.3 微观世界处理问题的方法9.2 原子的核外电子运动状态9.2.1 原子结构模型的发展9.2.2 波函数和原子轨道9.2.3 概率密度和电子云9.2.4 波函数的空间图像9.2.5 四个量子数及其表征的意义9.3 核外电子排布和元素周期系9.3.1 多电子原子的能级9.3.2 核外电子排布的规则9.3.3 原子的电子层结构与元素周期系9.3.4 元素性质的周期性变化思考题习题第10章 化学键与分子结构10.1 离子键及其离子化合物10.1.1 离子键的形成和特征10.1.2 离子的特征10.2 共价键及其共价化合物10.2.1 价键理论10.2.2 杂化轨道理论和分子的空间构型10.2.3 价层电子对互斥理论简介10.2.4 分子轨道理论简介10.3 金属键理论10.4 配位化合物的结构理论10.4.1 配合物的价键理论10.4.2 配合物的晶体场理论10.5 分子间力和氢键10.5.1 极性分子与非极性分子10.5.2 分子间作用力10.5.3 分子间作用力的性质与化学键的关系10.5.4 氢键的性质及对化合物性质的影响10.6 晶体结构及其性质10.6.1 晶体的内部结构10.6.2 晶体的类型10.7 结构与物质的性质思考题习题第11章 溶液中的酸碱平衡11.1 酸碱理论简介11.1.1 酸碱电离理论11.1.2 酸碱质子理论11.1.3 酸碱电子理论11.2 酸碱在水溶液中的解离平衡11.2.1 水的离子积和溶液的pH值11.2.2 弱酸弱碱在水溶液中的解离平衡11.2.3 各种体系溶液的pH值计算11.3 同离子效应和缓冲溶液11.3.1 同离子效应11.3.2 缓冲溶液思考题习题第12章 溶液中的沉淀溶解平衡12.1 溶度积和溶度积规则12.1.1 溶度积12.1.2 溶度积与溶解度的关系12.1.3 溶度积规则12.2 沉淀的生成12.3 沉淀的溶解12.4 分步沉淀12.5 沉淀的转化12.6 沉淀溶解平衡的应用思考题习题第13章 配位化合物与配位平衡13.1 配位化合物的基本概念13.1.1 配位化合物的定义13.1.2 配位化合物的组成13.1.3 配位化合物的命名13.1.4 配位化合物的类型13.1.5 配位化合物的异构13.2 配位化合物的稳定性13.2.1 配离子的不稳定常数和稳定常数13.2.2 配合物的条件稳定常数13.2.3 配位平衡的移动13.3 配位化合物的应用13.3.1 在分析化学中的应用13.3.2 生命现象中的配合物13.3.3 配合物在工业中的应用思考题习题第14章 氧化还原反应与电化学14.1 氧化还原反应14.1.1 氧化还原反应的基本概念14.1.2 氧化还原反应中的计量关系14.1.3 氧化还原反应方程式的配平14.2 原电池与电极电势14.2.1 原电池及其表示方法14.2.2 标准电极电势14.3 原电池电动势与氧化还原平衡14.3.1 原电池电动势E与吉布斯自由能变腉的关系14.3.2 标准电动势与氧化还原反应的平衡常数14.4 影响电极电势的因素14.5 电动势与电极电势的应用14.6 元素电势图及其应用14.7 电解及其应用14.7.1 电解池和电解原理14.7.2 分解电压14.7.3 电解产物的一般规律思考题习题第15章 元素化学15.1 金属通论15.1.1 金属的通论和分类15.1.2 金属的结构和性质15.1.3 金属的冶炼15.2 非金属元素的通论15.2.1 非金属元素单质的性质15.2.2 非金属元素的氢化物15.2.3 非金属含氧酸及其盐15.3 主族金属元素选述15.3.1 s区金属元素15.3.2 p区金属元素15.4 d区金属元素选述15.4.1 d区元素的通性15.4.2 钛15.4.3 铬15.4.4 锰15.4.5 铁系元素15.4.6 铜族元素和锌族元素15.5 非金属元素选述15.5.1 硼及其化合物15.5.2 碳和硅15.5.3 氮和磷15.5.4 氧族元素15.5.5 卤族元素思考题习题第16章 定量分析概论16.1 分析化学概述16.1.1 分析化学的建立和发展16.1.2 分析化学的分类16.1.3 定量分析的一般步骤及结果的表示方法16.2 定量分析中的误差16.2.1 误差的表征16.2.2 定量分析误差产生的原因16.2.3 误差的减免16.3 分析结果的数据处理16.3.1 平均偏差16.3.2 标准偏差16.3.3 平均值的置信区间16.3.4 可疑数据的取舍16.4 有效数字及其应用16.4.1 有效数字的位数16.4.2 有效数字运算规则16.5 容量分析的常见基本概念16.5.1 分析浓度和平衡浓度16.5.2 酸的浓度与溶液的酸度16.5.3 活度和活度系数16.5.4 标准溶液16.5.5 标准溶液浓度表示法思考题习题第17章 滴定分析法简述17.1 滴定分析法对滴定分析反应的要求和滴定分析分类17.1.1 滴定分析法对滴定分析反应的要求17.1.2 滴定分析分类17.2 指示剂17.2.1 酸碱指示剂17.2.2 金属指示剂17.2.3 沉淀指示剂17.2.4 氧化还原指示剂17.3 滴定曲线17.3.1 酸碱滴定曲线17.3.2 配位滴定曲线17.3.3 沉淀滴定曲线17.3.4 氧化还原滴定曲线17.4 终点误差和直接滴定的条件17.4.1 终点误差17.4.2 直接滴定的条件17.5 多元体系和混合离子的滴定17.5.1 多元酸（碱）的滴定17.5.2 混合金属离子的测定17.6 滴定方式17.7 各种滴定方法的应用17.7.1 酸碱滴定17.7.2 配位滴定17.7.3 氧化还原滴定17.7.4 沉淀滴定思考题习题第18章 有机化学与有机化合物18.1 有机化合物概述18.1.1 有机化学的产生和发展18.1.2 有机化合物的结构特点18.1.3 有机化合物的性质特点18.1.4 共价键的断裂方式和有机化合物的反应类型18.1.5 试剂的分类18.1.6 有机化合物的分类18.1.7 有机化合物的命名习题18.2 烃类18.2.1 烷烃18.2.2 烯烃18.2.3 二烯烃18.2.4 炔烃18.2.5 脂环烃18.2.6 芳香烃18.2.7 稠环芳烃思考题习题18.3 卤代烃18.3.1 分类与结构18.3.2 卤代烃的性质18.3.3 亲核取代反应历程18.3.4 消除反应历程18.3.5 重要的卤代烃思考题习题18.4 醇、酚、醚18.4.1 醇18.4.2 酚18.4.3 醚18.4.4 含硫化合物思考题习题18.5 醛、酮18.5.1 醛、酮的结构18.5.2 醛、酮的性质18.5.3 重要的醛、酮思考题习题18.6 羧酸及其衍生物18.6.1 羧酸的分类18.6.2 羧酸的结构18.6.3 羧酸的性质18.6.4 羧酸的衍生物18.6.5 重要的羧酸和羧酸衍生物思考题习题18.7 含氮有机化合物18.7.1 胺类18.7.2 氨基酸思考题习题18.8 杂环化合物和生物碱18.8.1 杂环化合物18.8.2 生物碱思考题习题18.9 有机化学与波谱18.9.1 紫外光谱18.9.2 红外光谱18.9.3 核磁共振思考题习题部分习题答案附录附录一 常用重要的物理常数附录二 原子半径附录三v元素第一电离能附录四 元素电子亲和能附录五 元素电负性附录六 一些常见物质的热力学函数附录七 弱酸、弱碱的解离常数附录八 溶度积常数附录九 标准电极电势附录十 条件电极电势附录十一 配离子的稳定常数附录十二 配离子的累积稳定常数参考文献

编辑推荐

马荔和陈虹锦主编的《基础化学(第2版)》将原有的“无机化学”、“有机化学”、“分析化学”、“物理化学”的内容进行了有机整合，去除了其中重复的部分，有效地缩短了相应的系列课程的教学时间。另外，本教材不同于目前国内的《普通化学》教材，它着重添加了“分析化学”和“有机化学”的内容；也不同于国外相应的教材，有一定的深度。本教材的宗旨是力争使学生掌握基础化学的基本概念和思想，在尽可能短的篇幅内将学生所要求掌握的化学基础知识以通俗易懂的方式加以介绍，扩展相关专业学生的视野。

作者简介

《基础化学(第2版)》以强化基础、突出重点、结合实际、便于自学、方便教师根据需要选取教学内容、培养能力为目的而编写的。全书涵盖了四大化学的全部内容，共有化学基本原理、结构化学初步、溶液中的化学平衡、化学元素性质、滴定分析、有机化学、附录、习题参考答案八个部分，共18章。第1～8章为化学基本原理，包括热力学初步、热力学定律及化学热力学，化学平衡、化学反应速率、相平衡热力学、相平衡状态图、界面化学、胶体化学；第9、10章为结构化学初步，包括原子结构和元素周期律、化学键与分子结构；第11～14章为溶液中的化学平衡，包括酸碱平衡、沉淀溶解平衡、配位化合物和配位平衡、氧化还原反应与电化学，其中滴定分析中的化学平衡的处理方法作为其各个章节内容的引申部分，例如酸碱组分的分布系数在酸碱平衡中讨论；第15章为化学元素的性质和应用，第16、17章为分析化学概论和滴定分析基本原理以及应用实例；第18章为有机化学与有机化合物。书后附有习题参考答案。

《基础化学(第2版)》可作为化学近源如生命、材料、环境等专业的基础课程或普通化学课程的教材，也适用于化学远源如机械、电信等专业进行化学基础教育，同时也方便对化学感兴趣的学生自学。

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