現(xiàn)代基礎化學

前言

人類已進入21世紀，高新科技在各大領域飛速發(fā)展，其間化學展顯巨大的支撐和促進作用。本教材緊跟科技發(fā)展與時俱進并堅持教改創(chuàng)新，更明確加強化學基礎的重要性?；仡?998年《現(xiàn)代基礎化學》第一版面世，該版是面向21世紀工科化學系列課程改革的成果，是以物理化學為樞紐的兩段式教學改革的第一輪，它跳出傳統(tǒng)工科大一化學教材的框架，成為我國第一套全彩色大學教科書，從內容到面貌煥然一新。2004年《現(xiàn)代基礎化學》第二版問世，在第一版的基礎上，理清微觀物質結構理論與宏觀熱力學原理的內在聯(lián)系，以及熱力學在四大平衡體系中的應用，進而強調結構與物質性質的內在聯(lián)系和化學變化規(guī)律的關聯(lián)，使課程脈絡更加清晰。同時請專家撰文，放眼21世紀闡述化學在新科技領域中的作用以拓展視野。《現(xiàn)代基礎化學》第三版，在第二版基礎上，保留體系改革，合理構思、科學論證、概念嚴謹、圖文并茂等特點外，經12年教學實踐，在師生中調研、分析總結，確定本教材的特色為：削枝強干、夯實基礎；化解難點、便教易學；突出現(xiàn)代、科技展新。1.削枝強干、夯實基礎教改創(chuàng)新必須擺正《現(xiàn)代基礎化學》在工科化學系列課程中的地位，把相應必備的化學基礎加以夯實，同時為后續(xù)課程提供較寬廣的基礎。為此需梳理本課程內容，抓住主線，避免課程間不必要的重復及不宜大一化學掌握的過深內容，加以削枝強干、確?；A。眾所周知，現(xiàn)代化學已進入分子水平的前沿，原子、分子是組成物質及紛繁復雜化學變化的本質和核心，對它們的內部結構應有基本的認識，但不宜寬深，在修訂中認真抉擇。如原子核外電子運動的狀況著重電子云的角度分布，因為它對化學鍵的形成和分子構型都很重要，所以刪去電子云的徑向分布及相關的描述；對分子軌道理論只需基本的認識，著重處理雙原子分子而刪去多原子分子；固體結構僅介紹布拉維晶格中最常見的4種而不是面面俱到的14種；對玻璃只介紹其結構本質，刪去尚未定論的玻璃結構理論等等。抓住熱力學定律中最基本的概念，淡化導出過程，疏通與后續(xù)物理化學的接口，避免了課程間不必要的重復。例如，有關生成焓和燃燒焓著重說明概念，不以計算為重點；刪去熱容及有關變溫過程的計算。對于熱力學第二定律重點給予兩種表述，刪去理想熱機與卡諾定理，直接給出克勞修斯不等式，除去了較復雜的演繹過程。刪除化學反應機理，將質量作用定律和基元反應并入濃度對化學反應速率影響之中。在電化學中不再描述電解質溶液的導電機理，只是指出要點等等。經此大的修改，既簡明扼要又與物理化學銜接得更加順暢，切實鋪墊了基礎。設置了臺階，經修訂加強熱力學基本原理在化學平衡、離子平衡、氧化還原平衡和配位平衡中的應用，使之更加合理，為后續(xù)分析化學、有機化學、物理化學等各課打下較為寬廣的化學理論基礎。

內容概要

　　《現(xiàn)代基礎化學（第3版）》第二版為教育部面向21世紀課程教材、普通高等教育“十五”國家級規(guī)劃教材；第三版為普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材。全書近400幅彩圖，其中近百幅為彩照，形象地反映了化學多彩多維的本色?！　　冬F(xiàn)代基礎化學（第3版）》堅持課程體系改革和創(chuàng)新與時俱進。在第二版基礎上保持優(yōu)點，進而削枝強干、夯實基礎，更加重視與物理化學疏通接口，為后續(xù)課程鋪墊寬廣的基礎；注意化解理論部分的難點，降低概念的抽象程度，使之便教易學，全書各章反映當今新科技成就，突出現(xiàn)代，概念嚴謹，簡明易懂?！　　冬F(xiàn)代基礎化學（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，可以根據(jù)不同的學科和專業(yè)對化學基礎的不同要求，針對學習本課程學生的實際情況，有選擇地取舍內容，以便切實為學生打好化學基礎。

書籍目錄

第一部分 化學原理第1章 原子結構和元素周期系1.1 原子結構理論的發(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 原子的量子力學模型1.2.1 微觀粒子的波粒二象性1.2.2 核外電子運動狀態(tài)的現(xiàn)代描述1.2.3 睬子軌道和電子云構圖像1.3 原子的電子結構與元素周期系1.3.1 多電子原子的能級1.3.2 核外電子排布的規(guī)則1.3.3 原子的電子結構和元素周期系1.4 原子結構與元素性質的關系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 氧化值科學家盧瑟福復習思考題習題參考書目第2章 分子結構和分子間力2.1 價鍵理論2.1.1 共價鍵的本質2.1.2 共價鍵的特征2.1.3 共價鍵的類型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2.3.2 分子軌道的能級順序2.3.3 分子軌道理論的應用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 超分子化學科學家路易斯復習思考題習題參考書目第3章 固體結構和固體性能3.1 晶體的結構和類型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鍵理論3.4.2 金屬晶體的緊密堆積結構3.5 混合型晶體3.6 晶體缺陷和非化學計量化合物3.6.1 點缺陷3.6.2 線缺陷3.6.3 面缺陷3.6.4 非化學計量化合物3.7 非晶體3.8 固體的結構與性能3.8.1 固體的電性3.8.2 固體的磁性3.8.3 固體的光學性質科學家布拉格父子復習思考題習題參考書目第4章 配合物結構和新型配合物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 配合物的幾何異構現(xiàn)象4.2 配合物結構的價鍵理論4.2.1 雜化軌道和空間構型4.2.2 外軌型配合物和內軌型配合物4.3 配合物結構的晶體場理論4.3.1 晶體場理論的基本要點和d軌道的分裂4.3.2 影響分裂能大小的因素4.3.3 晶體場理論的應用4.4 配合物結構的分子軌道理論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 新型配合物科學家維爾納復習思考題習題參考書目第5章 物質的聚集狀態(tài)5.1 氣體5.1.1 理想氣體5.1.2 氣體分子運動論5.1.3 實際氣體5.2 液體和溶液5.2.1 液體5.2.2 溶液5.3 純物質系統(tǒng)的相平衡和相圖5.3.1 純物質系統(tǒng)的相平衡5.3.2 純物質系統(tǒng)的相圖5.4 等離子體5.4.1 物質存在的第四種聚集狀態(tài)5.4.2 等離子體的主要性質及產生方法5.4.3 等離子體的研究和應用科學家范特霍夫復習思考題習題參考書目第6章 熱力學第一定律和熱化學6.1 化學反應中的能量關系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 過程6.2 熱力學第一定律6.2.1 熱力學能6.2.2 能量的單位6.2.3 熱力學第一定律的數(shù)學表達式6.3 一般化學反應的過程特征6.3.1 恒容過程6.3.2 恒壓過程6.4 化學反應熱效應6.4.1 反應進度6.4.2 熱化學標準狀態(tài)6.4.3 蓋斯定律6.4.4 熱化學方程式6.5 生成焓和燃燒焓6.5.1 標準摩爾生成焓6.5.2 標準摩爾燃燒焓6.6 相變焓6.7 化學反應熱的計算科學家焦耳復習思考題習題參考書目第7章 熱力學第二、第三定律和化學平衡7.1 與化學反應方向有關的問題7.1.1 化學反應的方向與化學反應熱7.1.2 化學反應方向與系統(tǒng)的混亂度7.1.3 熵7.2 熱力學第二定律7.2.1 熱力學第二定律7.2.2 化學反應的方向與限度7.3 熱力學第三定律7.4 吉氏函數(shù)和化學反應的方向7.4.1 摩爾反應吉氏函數(shù)7.4.2 標準摩爾反應吉氏函數(shù)7.4.3 標準摩爾生成吉氏函數(shù)7.5 化學反應的限度——化學平衡7.5.1 化學平衡7.5.2 化學平衡常數(shù)7.5.3 同時平衡規(guī)則7.5.4 化學平衡的計算7.5.5 化學反應等溫方程式7.6 化學平衡的移動7.6.1 濃度對化學平衡的影響7.6.2 壓力對化學平衡的影響7.6.3 溫度對化學平衡的影響7.6.4 平衡移動的總規(guī)律科學家吉布斯復習思考題習題參考書目第8章 化學反應速率8.1 化學反應速率8.2 化學反應速率方程8.2.1 化學反應速率方程的基本形8.2.2 反應速率常數(shù)8.2.3 反應級數(shù)8.3 濃度對反應速率的影響8.4 溫度對反應速率的影響8.5 催化劑對反應速率的影響8.6 影響多相化學反應速率的因素8.7 反應速率理論8.7.1 簡單碰撞理論8.7.2 過渡狀態(tài)理論8.7.3 反應速率與活化能的關系科學家李遠哲復習思考題習題參考書目第9章 酸堿和離子平衡9.1 酸堿質子理論9.1.1 酸堿定義9.1.2 酸堿強弱和酸堿解離常數(shù)9.2 弱酸和弱堿的解離平衡計算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——同離子效應9.3 緩沖溶液9.4 酸堿中和反應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 沉淀轉化9.7 分步沉淀科學家阿侖尼烏斯復習思考題習題參考書目第10章 電化學基礎和氧化還原平衡10.1 氧化還原反應與方程式的配平10.1.1 氧化還原反應10.1.2 氧化還原反應方程式的配平10.2 電解質溶液的導電與法拉第定律10.3 原電池和電極反應的標準電勢10.3.1 原電池10.3.2 電極反應的電勢10.4 能斯特方程和電極反應的電勢10.5 電極反應的電勢的應用10.5.1 判斷原電池的正負極和計算電池的電動勢10.5.2 判斷氧化還原反應進行的方向10.5.3 計算氧化還原反應的平衡常數(shù)10.6 電動勢與△rGm及K0的關系10.6.1 電動勢與摩爾反應吉氏函數(shù)的關系10.6.2 標準電動勢與標準平衡常數(shù)的關系10.7 元素電勢圖及其應用10.7.1 判斷歧化反應能否進行10.7.2 計算同一元素的不同氧化值物質電對的電極反應的標準電勢科學家法拉第復習思考題習題參考書目第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 中心離子的性質對配離子穩(wěn)定性的影響11.2.2 配體性質對配合物穩(wěn)定性的影響11.2.3 配位原子和中心離子的關系對配合物穩(wěn)定性的影響11.3 配位平衡的移動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 配位平衡的應用科學家鮑林復習思考題習題參考書目第二部分 化學概論第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 非金屬單質的結構和通性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家利普斯科姆復習思考題和習題參考書目第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化13.2.2 Cr（Ⅲ），Cr（Ⅵ）的氧化還原轉化13.2.3 鉻的配合物13.2.4 鉻及其化合物的應用13.3 錳及其化合物13.3.1 錳的常見氧化值及其氧化還原性13.3.2 電勢、酸度和試劑用量對錳化合物氧化還原產物的影響13.3.3 錳及其化合物的應用13.4 稀土元素及其化合物13.4.1 稀土元素的性質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 新技術中的稀土元素及其化合物科學家戴維復習思考題和習題參考書目第14章 碳及有機化合物14.1 碳的單質及其重要無機化合物14.1.1 單質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 有機化合物的分類和命名14.2.1 有機化合物的分類14.2.2 有機化合物的命名……第15章 聚合物第16章 環(huán)境與化學第17章 材料與化學第18章 信息與化學第19章 能源與化學第20章 生命與化學第21章 核化學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)直接描述了電磁場振動大小。但微觀粒子（如電子）的波函數(shù)本身則沒有這樣直觀的物理意義來理解代表微粒在空間某點出現(xiàn)的概率密度。1.2.2.3概率密度和電子云根據(jù)量子力學的理論，電子不是沿著固定軌道繞核旋轉，而是在原子核周圍的空間很快地運動著，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，這并不是說電子運動沒有規(guī)律性，大量電子的運動或者一個電子的千百萬次運動具有一定的規(guī)律性。此即可以用統(tǒng)計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。電子的運動具有一定的概率分布規(guī)律。因此，量子力學對電子運動情況的描述是具有統(tǒng)計性的。電子在核外某處單位體積內出現(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的疏密來表示，電子出現(xiàn)概率密度大的區(qū)域用密集的小點來表示；電子出現(xiàn)概率密度小的區(qū)域用稀疏的小點來表示，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)代基礎化學(第3版)》：面向21世紀課程教材,普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材。

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