現(xiàn)代基礎(chǔ)化學(xué)

前言

人類已進(jìn)入21世紀(jì)，高新科技在各大領(lǐng)域飛速發(fā)展，其間化學(xué)展顯巨大的支撐和促進(jìn)作用。本教材緊跟科技發(fā)展與時(shí)俱進(jìn)并堅(jiān)持教改創(chuàng)新，更明確加強(qiáng)化學(xué)基礎(chǔ)的重要性?；仡?998年《現(xiàn)代基礎(chǔ)化學(xué)》第一版面世，該版是面向21世紀(jì)工科化學(xué)系列課程改革的成果，是以物理化學(xué)為樞紐的兩段式教學(xué)改革的第一輪，它跳出傳統(tǒng)工科大一化學(xué)教材的框架，成為我國(guó)第一套全彩色大學(xué)教科書(shū)，從內(nèi)容到面貌煥然一新。2004年《現(xiàn)代基礎(chǔ)化學(xué)》第二版問(wèn)世，在第一版的基礎(chǔ)上，理清微觀物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論與宏觀熱力學(xué)原理的內(nèi)在聯(lián)系，以及熱力學(xué)在四大平衡體系中的應(yīng)用，進(jìn)而強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)與物質(zhì)性質(zhì)的內(nèi)在聯(lián)系和化學(xué)變化規(guī)律的關(guān)聯(lián)，使課程脈絡(luò)更加清晰。同時(shí)請(qǐng)專家撰文，放眼21世紀(jì)闡述化學(xué)在新科技領(lǐng)域中的作用以拓展視野?！冬F(xiàn)代基礎(chǔ)化學(xué)》第三版，在第二版基礎(chǔ)上，保留體系改革，合理構(gòu)思、科學(xué)論證、概念嚴(yán)謹(jǐn)、圖文并茂等特點(diǎn)外，經(jīng)12年教學(xué)實(shí)踐，在師生中調(diào)研、分析總結(jié)，確定本教材的特色為：削枝強(qiáng)干、夯實(shí)基礎(chǔ)；化解難點(diǎn)、便教易學(xué)；突出現(xiàn)代、科技展新。1.削枝強(qiáng)干、夯實(shí)基礎(chǔ)教改創(chuàng)新必須擺正《現(xiàn)代基礎(chǔ)化學(xué)》在工科化學(xué)系列課程中的地位，把相應(yīng)必備的化學(xué)基礎(chǔ)加以夯實(shí)，同時(shí)為后續(xù)課程提供較寬廣的基礎(chǔ)。為此需梳理本課程內(nèi)容，抓住主線，避免課程間不必要的重復(fù)及不宜大一化學(xué)掌握的過(guò)深內(nèi)容，加以削枝強(qiáng)干、確?；A(chǔ)。眾所周知，現(xiàn)代化學(xué)已進(jìn)入分子水平的前沿，原子、分子是組成物質(zhì)及紛繁復(fù)雜化學(xué)變化的本質(zhì)和核心，對(duì)它們的內(nèi)部結(jié)構(gòu)應(yīng)有基本的認(rèn)識(shí)，但不宜寬深，在修訂中認(rèn)真抉擇。如原子核外電子運(yùn)動(dòng)的狀況著重電子云的角度分布，因?yàn)樗鼘?duì)化學(xué)鍵的形成和分子構(gòu)型都很重要，所以刪去電子云的徑向分布及相關(guān)的描述；對(duì)分子軌道理論只需基本的認(rèn)識(shí)，著重處理雙原子分子而刪去多原子分子；固體結(jié)構(gòu)僅介紹布拉維晶格中最常見(jiàn)的4種而不是面面俱到的14種；對(duì)玻璃只介紹其結(jié)構(gòu)本質(zhì)，刪去尚未定論的玻璃結(jié)構(gòu)理論等等。抓住熱力學(xué)定律中最基本的概念，淡化導(dǎo)出過(guò)程，疏通與后續(xù)物理化學(xué)的接口，避免了課程間不必要的重復(fù)。例如，有關(guān)生成焓和燃燒焓著重說(shuō)明概念，不以計(jì)算為重點(diǎn)；刪去熱容及有關(guān)變溫過(guò)程的計(jì)算。對(duì)于熱力學(xué)第二定律重點(diǎn)給予兩種表述，刪去理想熱機(jī)與卡諾定理，直接給出克勞修斯不等式，除去了較復(fù)雜的演繹過(guò)程。刪除化學(xué)反應(yīng)機(jī)理，將質(zhì)量作用定律和基元反應(yīng)并入濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率影響之中。在電化學(xué)中不再描述電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電機(jī)理，只是指出要點(diǎn)等等。經(jīng)此大的修改，既簡(jiǎn)明扼要又與物理化學(xué)銜接得更加順暢，切實(shí)鋪墊了基礎(chǔ)。設(shè)置了臺(tái)階，經(jīng)修訂加強(qiáng)熱力學(xué)基本原理在化學(xué)平衡、離子平衡、氧化還原平衡和配位平衡中的應(yīng)用，使之更加合理，為后續(xù)分析化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)等各課打下較為寬廣的化學(xué)理論基礎(chǔ)。

內(nèi)容概要

　　《現(xiàn)代基礎(chǔ)化學(xué)（第3版）》第二版為教育部面向21世紀(jì)課程教材、普通高等教育“十五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材；第三版為普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材。全書(shū)近400幅彩圖，其中近百幅為彩照，形象地反映了化學(xué)多彩多維的本色。　　《現(xiàn)代基礎(chǔ)化學(xué)（第3版）》堅(jiān)持課程體系改革和創(chuàng)新與時(shí)俱進(jìn)。在第二版基礎(chǔ)上保持優(yōu)點(diǎn)，進(jìn)而削枝強(qiáng)干、夯實(shí)基礎(chǔ)，更加重視與物理化學(xué)疏通接口，為后續(xù)課程鋪墊寬廣的基礎(chǔ)；注意化解理論部分的難點(diǎn)，降低概念的抽象程度，使之便教易學(xué)，全書(shū)各章反映當(dāng)今新科技成就，突出現(xiàn)代，概念嚴(yán)謹(jǐn)，簡(jiǎn)明易懂。　　《現(xiàn)代基礎(chǔ)化學(xué)（第3版）》適用于化工、制藥、材料、環(huán)境、輕工、生物工程類等專業(yè)。在使用本教材時(shí)，可以根據(jù)不同的學(xué)科和專業(yè)對(duì)化學(xué)基礎(chǔ)的不同要求，針對(duì)學(xué)習(xí)本課程學(xué)生的實(shí)際情況，有選擇地取舍內(nèi)容，以便切實(shí)為學(xué)生打好化學(xué)基礎(chǔ)。

書(shū)籍目錄

第一部分 化學(xué)原理第1章 原子結(jié)構(gòu)和元素周期系1.1 原子結(jié)構(gòu)理論的發(fā)展概況1.1.1 原子的含核模型1.1.2 原子的玻爾模型1.2 原子的量子力學(xué)模型1.2.1 微觀粒子的波粒二象性1.2.2 核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的現(xiàn)代描述1.2.3 睬子軌道和電子云構(gòu)圖像1.3 原子的電子結(jié)構(gòu)與元素周期系1.3.1 多電子原子的能級(jí)1.3.2 核外電子排布的規(guī)則1.3.3 原子的電子結(jié)構(gòu)和元素周期系1.4 原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)的關(guān)系1.4.1 原子參數(shù)1.4.2 元素的金屬性和非金屬性1.4.3 氧化值科學(xué)家盧瑟福復(fù)習(xí)思考題習(xí)題參考書(shū)目第2章 分子結(jié)構(gòu)和分子間力2.1 價(jià)鍵理論2.1.1 共價(jià)鍵的本質(zhì)2.1.2 共價(jià)鍵的特征2.1.3 共價(jià)鍵的類型2.1.4 鍵參數(shù)2.2 雜化軌道理論2.2.1 雜化軌道概念及其理論要點(diǎn)2.2.2 s和p原子軌道雜化2.2.3 等性雜化和不等性雜化軌道2.3 分子軌道理論2.3.1 分子軌道的形成及其基本要點(diǎn)2.3.2 分子軌道的能級(jí)順序2.3.3 分子軌道理論的應(yīng)用2.4 分子間力2.4.1 分子的極性和偶極矩2.4.2 分子的變形性和極化率2.4.3 分子間力2.4.4 氫鍵2.4.5 超分子化學(xué)科學(xué)家路易斯復(fù)習(xí)思考題習(xí)題參考書(shū)目第3章 固體結(jié)構(gòu)和固體性能3.1 晶體的結(jié)構(gòu)和類型3.1.1 晶格與晶胞3.1.2 晶體的類型3.2 離子晶體3.2.1 幾種典型的離子晶體3.2.2 離子半徑和配位比3.2.3 晶格能3.2.4 離子的極化和變形3.3 原子晶體和分子晶體3.3.1 原子晶體3.3.2 分子晶體3.4 金屬晶體3.4.1 金屬晶體的改性共價(jià)鍵理論3.4.2 金屬晶體的緊密堆積結(jié)構(gòu)3.5 混合型晶體3.6 晶體缺陷和非化學(xué)計(jì)量化合物3.6.1 點(diǎn)缺陷3.6.2 線缺陷3.6.3 面缺陷3.6.4 非化學(xué)計(jì)量化合物3.7 非晶體3.8 固體的結(jié)構(gòu)與性能3.8.1 固體的電性3.8.2 固體的磁性3.8.3 固體的光學(xué)性質(zhì)科學(xué)家布拉格父子復(fù)習(xí)思考題習(xí)題參考書(shū)目第4章 配合物結(jié)構(gòu)和新型配合物4.1 配合物的基本概念4.1.1 配合物的組成4.1.2 配合物的命名4.1.3 螯合物4.1.4 配合物的幾何異構(gòu)現(xiàn)象4.2 配合物結(jié)構(gòu)的價(jià)鍵理論4.2.1 雜化軌道和空間構(gòu)型4.2.2 外軌型配合物和內(nèi)軌型配合物4.3 配合物結(jié)構(gòu)的晶體場(chǎng)理論4.3.1 晶體場(chǎng)理論的基本要點(diǎn)和d軌道的分裂4.3.2 影響分裂能大小的因素4.3.3 晶體場(chǎng)理論的應(yīng)用4.4 配合物結(jié)構(gòu)的分子軌道理論4.4.1 形成б鍵配合物的分子軌道4.4.2 形成л鍵配合物的分子軌道4.5 新型配合物科學(xué)家維爾納復(fù)習(xí)思考題習(xí)題參考書(shū)目第5章 物質(zhì)的聚集狀態(tài)5.1 氣體5.1.1 理想氣體5.1.2 氣體分子運(yùn)動(dòng)論5.1.3 實(shí)際氣體5.2 液體和溶液5.2.1 液體5.2.2 溶液5.3 純物質(zhì)系統(tǒng)的相平衡和相圖5.3.1 純物質(zhì)系統(tǒng)的相平衡5.3.2 純物質(zhì)系統(tǒng)的相圖5.4 等離子體5.4.1 物質(zhì)存在的第四種聚集狀態(tài)5.4.2 等離子體的主要性質(zhì)及產(chǎn)生方法5.4.3 等離子體的研究和應(yīng)用科學(xué)家范特霍夫復(fù)習(xí)思考題習(xí)題參考書(shū)目第6章 熱力學(xué)第一定律和熱化學(xué)6.1 化學(xué)反應(yīng)中的能量關(guān)系6.1.1 系統(tǒng)和環(huán)境6.1.2 系統(tǒng)的狀態(tài)6.1.3 狀態(tài)函數(shù)6.1.4 功和熱6.1.5 過(guò)程6.2 熱力學(xué)第一定律6.2.1 熱力學(xué)能6.2.2 能量的單位6.2.3 熱力學(xué)第一定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式6.3 一般化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程特征6.3.1 恒容過(guò)程6.3.2 恒壓過(guò)程6.4 化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)6.4.1 反應(yīng)進(jìn)度6.4.2 熱化學(xué)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)6.4.3 蓋斯定律6.4.4 熱化學(xué)方程式6.5 生成焓和燃燒焓6.5.1 標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓6.5.2 標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓6.6 相變焓6.7 化學(xué)反應(yīng)熱的計(jì)算科學(xué)家焦耳復(fù)習(xí)思考題習(xí)題參考書(shū)目第7章 熱力學(xué)第二、第三定律和化學(xué)平衡7.1 與化學(xué)反應(yīng)方向有關(guān)的問(wèn)題7.1.1 化學(xué)反應(yīng)的方向與化學(xué)反應(yīng)熱7.1.2 化學(xué)反應(yīng)方向與系統(tǒng)的混亂度7.1.3 熵7.2 熱力學(xué)第二定律7.2.1 熱力學(xué)第二定律7.2.2 化學(xué)反應(yīng)的方向與限度7.3 熱力學(xué)第三定律7.4 吉氏函數(shù)和化學(xué)反應(yīng)的方向7.4.1 摩爾反應(yīng)吉氏函數(shù)7.4.2 標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)吉氏函數(shù)7.4.3 標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成吉氏函數(shù)7.5 化學(xué)反應(yīng)的限度——化學(xué)平衡7.5.1 化學(xué)平衡7.5.2 化學(xué)平衡常數(shù)7.5.3 同時(shí)平衡規(guī)則7.5.4 化學(xué)平衡的計(jì)算7.5.5 化學(xué)反應(yīng)等溫方程式7.6 化學(xué)平衡的移動(dòng)7.6.1 濃度對(duì)化學(xué)平衡的影響7.6.2 壓力對(duì)化學(xué)平衡的影響7.6.3 溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響7.6.4 平衡移動(dòng)的總規(guī)律科學(xué)家吉布斯復(fù)習(xí)思考題習(xí)題參考書(shū)目第8章 化學(xué)反應(yīng)速率8.1 化學(xué)反應(yīng)速率8.2 化學(xué)反應(yīng)速率方程8.2.1 化學(xué)反應(yīng)速率方程的基本形8.2.2 反應(yīng)速率常數(shù)8.2.3 反應(yīng)級(jí)數(shù)8.3 濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響8.4 溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響8.5 催化劑對(duì)反應(yīng)速率的影響8.6 影響多相化學(xué)反應(yīng)速率的因素8.7 反應(yīng)速率理論8.7.1 簡(jiǎn)單碰撞理論8.7.2 過(guò)渡狀態(tài)理論8.7.3 反應(yīng)速率與活化能的關(guān)系科學(xué)家李遠(yuǎn)哲復(fù)習(xí)思考題習(xí)題參考書(shū)目第9章 酸堿和離子平衡9.1 酸堿質(zhì)子理論9.1.1 酸堿定義9.1.2 酸堿強(qiáng)弱和酸堿解離常數(shù)9.2 弱酸和弱堿的解離平衡計(jì)算9.2.1 一元弱酸弱堿的解離平衡9.2.2 多元弱酸弱堿的解離平衡9.2.3 酸堿平衡的移動(dòng)——同離子效應(yīng)9.3 緩沖溶液9.4 酸堿中和反應(yīng)9.5 沉淀一溶解平衡9.5.1 溶度積9.5.2 溶度積規(guī)則9.6 沉淀的生成和溶解9.6.1 沉淀的生成9.6.2 沉淀的溶解9.6.3 沉淀轉(zhuǎn)化9.7 分步沉淀科學(xué)家阿侖尼烏斯復(fù)習(xí)思考題習(xí)題參考書(shū)目第10章 電化學(xué)基礎(chǔ)和氧化還原平衡10.1 氧化還原反應(yīng)與方程式的配平10.1.1 氧化還原反應(yīng)10.1.2 氧化還原反應(yīng)方程式的配平10.2 電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電與法拉第定律10.3 原電池和電極反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)電勢(shì)10.3.1 原電池10.3.2 電極反應(yīng)的電勢(shì)10.4 能斯特方程和電極反應(yīng)的電勢(shì)10.5 電極反應(yīng)的電勢(shì)的應(yīng)用10.5.1 判斷原電池的正負(fù)極和計(jì)算電池的電動(dòng)勢(shì)10.5.2 判斷氧化還原反應(yīng)進(jìn)行的方向10.5.3 計(jì)算氧化還原反應(yīng)的平衡常數(shù)10.6 電動(dòng)勢(shì)與△rGm及K0的關(guān)系10.6.1 電動(dòng)勢(shì)與摩爾反應(yīng)吉氏函數(shù)的關(guān)系10.6.2 標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢(shì)與標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的關(guān)系10.7 元素電勢(shì)圖及其應(yīng)用10.7.1 判斷歧化反應(yīng)能否進(jìn)行10.7.2 計(jì)算同一元素的不同氧化值物質(zhì)電對(duì)的電極反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)電勢(shì)科學(xué)家法拉第復(fù)習(xí)思考題習(xí)題參考書(shū)目第11章 配合物在溶液中的穩(wěn)定性和配位平衡11.1 配合物的穩(wěn)定常數(shù)和配位平衡11.1.1 穩(wěn)定常數(shù)的表示方法11.1.2 配離子平衡濃度的計(jì)算11.2 影響配離子在溶液中穩(wěn)定性的因素11.2.1 中心離子的性質(zhì)對(duì)配離子穩(wěn)定性的影響11.2.2 配體性質(zhì)對(duì)配合物穩(wěn)定性的影響11.2.3 配位原子和中心離子的關(guān)系對(duì)配合物穩(wěn)定性的影響11.3 配位平衡的移動(dòng)11.3.1 配離子之間的平衡11.3.2 配位平衡與沉淀溶解平衡11.3.3 配位平衡與氧化還原平衡11.3.4 配位平衡與酸堿平衡11.4 配位平衡的應(yīng)用科學(xué)家鮑林復(fù)習(xí)思考題習(xí)題參考書(shū)目第二部分 化學(xué)概論第12章非金屬元素通論和氮、硼、稀有氣體12.1 元素的發(fā)現(xiàn)、分類及其在自然界的存在12.1.1 元素的發(fā)現(xiàn)和分類12.1.2 元素在地殼、海洋和大氣中的分布12.2 非金屬元素通論12.2.1 非金屬單質(zhì)的結(jié)構(gòu)和通性12.2.2 非金屬元素的氫化物12.2.3 非金屬含氧酸及其鹽12.2.4 非金屬單質(zhì)的一般制備方法12.3 氮及其化合物12.3.1 氮12.3.2 氨12.3.3 氨的衍生物12.3.4 氮的氧化物12.3.5 亞硝酸及其鹽12.3.6 硝酸及其鹽12.3.7 重要的氮化物12.4 硼及其化合物12.4.1 硼的成鍵特征12.4.2 硼的氫化物12.4.3 硼的重要化合物12.4.4 新型硼化物12.5 稀有氣體12.5.1 稀有氣體的發(fā)現(xiàn)12.5.2 稀有氣體的性質(zhì)和用途12.5.3 稀有氣體的存在和分離12.5.4 稀有氣體化合物科學(xué)家利普斯科姆復(fù)習(xí)思考題和習(xí)題參考書(shū)目第13章 金屬元素通論和鉻、錳、稀土元素13.1 金屬元素通論13.1.1 從礦石中提取金屬的一般方法13.1.2 主族金屬元素13.1.3 過(guò)渡金屬元素13.1.4 金屬的腐蝕和防腐13.2 鉻及其化合物13.2.1 Cr（Ⅲ），Cr（Ⅵ）的存在形式及酸堿性轉(zhuǎn)化13.2.2 Cr（Ⅲ），Cr（Ⅵ）的氧化還原轉(zhuǎn)化13.2.3 鉻的配合物13.2.4 鉻及其化合物的應(yīng)用13.3 錳及其化合物13.3.1 錳的常見(jiàn)氧化值及其氧化還原性13.3.2 電勢(shì)、酸度和試劑用量對(duì)錳化合物氧化還原產(chǎn)物的影響13.3.3 錳及其化合物的應(yīng)用13.4 稀土元素及其化合物13.4.1 稀土元素的性質(zhì)13.4.2 稀土元素的重要化合物13.4.3 稀土元素的分離13.4.4 稀土金屬的制備13.4.5 新技術(shù)中的稀土元素及其化合物科學(xué)家戴維復(fù)習(xí)思考題和習(xí)題參考書(shū)目第14章 碳及有機(jī)化合物14.1 碳的單質(zhì)及其重要無(wú)機(jī)化合物14.1.1 單質(zhì)14.1.2 二氧化碳和碳酸14.1.3 碳酸鹽和碳酸氫鹽14.1.4 一氧化碳14.1.5 金屬型碳化物14.2 有機(jī)化合物的分類和命名14.2.1 有機(jī)化合物的分類14.2.2 有機(jī)化合物的命名……第15章 聚合物第16章 環(huán)境與化學(xué)第17章 材料與化學(xué)第18章 信息與化學(xué)第19章 能源與化學(xué)第20章 生命與化學(xué)第21章 核化學(xué)附錄索引元素周期表

章節(jié)摘錄

插圖：我們知道，電磁波的波函數(shù)直接描述了電磁場(chǎng)振動(dòng)大小。但微觀粒子（如電子）的波函數(shù)本身則沒(méi)有這樣直觀的物理意義來(lái)理解代表微粒在空間某點(diǎn)出現(xiàn)的概率密度。1.2.2.3概率密度和電子云根據(jù)量子力學(xué)的理論，電子不是沿著固定軌道繞核旋轉(zhuǎn)，而是在原子核周圍的空間很快地運(yùn)動(dòng)著，因此，我們不能肯定電子在某一瞬間處在空間的什么位置上。但是，這并不是說(shuō)電子運(yùn)動(dòng)沒(méi)有規(guī)律性，大量電子的運(yùn)動(dòng)或者一個(gè)電子的千百萬(wàn)次運(yùn)動(dòng)具有一定的規(guī)律性。此即可以用統(tǒng)計(jì)的方法推算出電子在核外空間各處出現(xiàn)的概率的大小。電子在原子核外各處出現(xiàn)的概率是不同的，電子在核外空間有些地方出現(xiàn)的概率大，而在另外一些地方出現(xiàn)的概率小。電子的運(yùn)動(dòng)具有一定的概率分布規(guī)律。因此，量子力學(xué)對(duì)電子運(yùn)動(dòng)情況的描述是具有統(tǒng)計(jì)性的。電子在核外某處單位體積內(nèi)出現(xiàn)的概率（probability）稱為該處的概率密度。我們常把電子在核外出現(xiàn)的概率密度大小用點(diǎn)的疏密來(lái)表示，電子出現(xiàn)概率密度大的區(qū)域用密集的小點(diǎn)來(lái)表示；電子出現(xiàn)概率密度小的區(qū)域用稀疏的小點(diǎn)來(lái)表示，這樣得到的圖像稱為電子云（electron cloud），它是電子在核外空間各處出現(xiàn)概率密度的大小的形象化描繪。電子的概率密度又稱電子云密度。圖1-2-4是氫原子電子云示意。從圖1-2-4可以看出，在氫原子中，電子出現(xiàn)的概率密度隨離核距離的增大而減小，也就是電子在單位體積出現(xiàn)的概率以接近原子核處為最大，圖1-2-5示出氫原子1s電子的概率密度隨離核半徑變化的情況。

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《現(xiàn)代基礎(chǔ)化學(xué)(第3版)》：面向21世紀(jì)課程教材,普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材。

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