無機化學(xué)

前言

本書第一版自2008年出版以來，已在多所高等院校的非化工類專業(yè)的無機化學(xué)教學(xué)中廣為使用，來自教學(xué)第一線的反饋信息表明：本教材的內(nèi)容具有較好的系統(tǒng)性，編排科學(xué)、合理，便于教師系統(tǒng)實施教學(xué)，使學(xué)生易于學(xué)習(xí)和掌握課程要求的基本知識。但在使用過程中也發(fā)現(xiàn)一些問題需要改進，如某些原理、定義的闡述不夠規(guī)范，有些理論的介紹還需要完善。此外，為適應(yīng)新世紀人才培養(yǎng)的需要和教材更新的原則，以及我們在教學(xué)實踐中的經(jīng)驗，決定在第一版的基礎(chǔ)上，對本教材進行如下修改。（1）教材基本保留第一版的編寫系統(tǒng)和格局，但在內(nèi)容上進行了適當調(diào)整和更新，更注重?zé)o機化學(xué)的基礎(chǔ)性和系統(tǒng)性，力圖展現(xiàn)無機化學(xué)發(fā)展的新趨勢。（2）考慮到學(xué)時和各專業(yè)對教學(xué)內(nèi)容的要求，對部分內(nèi)容進行了調(diào)整和篩選。刪除了原第6章中的“鹽類的水解”，應(yīng)用酸堿質(zhì)子理論處理鹽類的水解，使這部分內(nèi)容更為嚴謹。參照法定計量單位的國家標準和應(yīng)用習(xí)慣，更改了一些符號及敘述方式，如物質(zhì)的平衡濃度改用方括號表示，物質(zhì)A的平衡濃度表示為［A］；將電極電位改成了電極電勢；對雜化軌道類型與分子的幾何構(gòu)型這部分進行了重新編寫，使其內(nèi)容更加直觀、更加系統(tǒng)。（3）對每章后面的習(xí)題進行了部分刪減，并附有習(xí)題參考答案，可以方便學(xué)生自學(xué)和復(fù)習(xí)。（4）對原教材中的知識拓展部分進行了大部分的更新，更能反映無機化學(xué)的前沿和新成果。既能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又能拓展學(xué)生的知識面。（5）為方便教師使用本教材進行教學(xué)，精心制作了與教材配套的多媒體教學(xué)課件（PPT）。（6）本書根據(jù)30～52學(xué)時教學(xué)計劃編寫。各院校可以根據(jù)專業(yè)需要和教學(xué)學(xué)時，對相關(guān)內(nèi)容進行取舍。本書可作為高等院校各有關(guān)專業(yè)的教材或參考書。本書由王元蘭任主編，并負責(zé)全書的策劃、編排、審訂及最后的統(tǒng)稿、復(fù)核工作，王崇臣、鄧洪任副主編。參加編寫工作的有中南林業(yè)科技大學(xué)的王元蘭（緒論、第六章及教材課件的制作）、鄧洪（第二、第三章）、皮少鋒（第一、第四章）、李青（第五章）、肖紅波（第七章）和北京建筑工程學(xué)院的王崇臣（第八、第九章）。本書在編寫過程中得到了中南林業(yè)科技大學(xué)和北京建筑工程學(xué)院化學(xué)教研室同仁的支持，提供了不少素材和建議。特別是中南林業(yè)科技大學(xué)教務(wù)處在2009年對本教材給予立項。在此謹向他們致以誠摯的謝意。本書可作為農(nóng)學(xué)、林學(xué)、生物、食品、資源環(huán)境、畜牧獸醫(yī)、無機非金屬材料工程、建筑專業(yè)及其他相關(guān)專業(yè)的教科書或參考書，也可供從事化工專業(yè)的技術(shù)人員閱讀。本書在編寫時力求做到開拓創(chuàng)新、盡善盡美，但由于我們水平有限，書中難免有不妥之處，敬請同行和讀者批評指正。編者2011年4月第一版前言隨著時代的前進，知識量越來越大，如何在有限的課時內(nèi)將基本的理論和知識傳授給學(xué)生顯得越來越重要。因此高等學(xué)校的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)體系的改革是十分重要的。無機化學(xué)是高等院校農(nóng)學(xué)、林學(xué)、生物、食品、資源環(huán)境、給水排水工程、無機非金屬材料工程、建筑類等專業(yè)的一門重要基礎(chǔ)課。本書考慮到農(nóng)林、生物、環(huán)境、建筑類院校對本課程的要求及大學(xué)一年級學(xué)生的實際水平，在內(nèi)容選擇和安排上保持了無機化學(xué)學(xué)科的科學(xué)性和系統(tǒng)性，避免了復(fù)雜的理論推導(dǎo)，文字敘述也力求深入淺出，通俗易懂，便于自學(xué)。本書在內(nèi)容選編方面，有以下幾個特點。1，注重理論聯(lián)系實際和專業(yè)需要。本書重點闡述了與農(nóng)林、生物、環(huán)境、建筑、材料等領(lǐng)域緊密相關(guān)的內(nèi)容，如溶液理論、酸堿平衡、沉淀溶解平衡、表面化學(xué)、膠體化學(xué)、電化學(xué)、配位化學(xué)、物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論；而生物能源、離子的生理平衡、微量元素與生命過程、農(nóng)藥與化學(xué)、綠色化學(xué)與環(huán)境保護等相關(guān)內(nèi)容在本書中都得到了相應(yīng)的體現(xiàn)。這樣既能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,又能拓展學(xué)生的知識面。2，在知識拓展部分重點介紹了化學(xué)與其他學(xué)科交叉領(lǐng)域的熱點問題和最新動態(tài),為學(xué)生將化學(xué)知識應(yīng)用于其他領(lǐng)域打開了一扇窗口。我們試圖用這種方式將最新和最前沿的知識引進教材和課堂，為學(xué)生將來在學(xué)科交叉領(lǐng)域進行創(chuàng)新打下基礎(chǔ)。3，本書在每章后面編寫了多種類型的習(xí)題，并附有習(xí)題參考答案，可以方便學(xué)生自學(xué)和復(fù)習(xí)。為方便教學(xué)，本書還配有電子教案。4，本書根據(jù)30～52學(xué)時教學(xué)計劃編寫。各院?？梢愿鶕?jù)專業(yè)需要和教學(xué)學(xué)時，對相關(guān)內(nèi)容進行取舍。本書由王元蘭主編，并負責(zé)全書的策劃、編排和審訂及最后的統(tǒng)稿、復(fù)核工作，王崇臣、鄧洪任副主編。參加編寫工作的有中南林業(yè)科技大學(xué)的王元蘭(緒論、第六章)、鄧洪(第二、第三章)、湯林(第一章)、李青(第五章)、肖紅波(第七章)和北京建筑工程學(xué)院的王崇巨(第八、第九章及第四章中的分子結(jié)構(gòu))、張亞東(第四章中的化學(xué)鍵)。與本教材配套的電子教案由鄧洪和王元蘭制作。本書在編寫過程中得到了中南林業(yè)科技大學(xué)和北京建筑工程學(xué)院化學(xué)教研室同仁的支持，特別是中南林業(yè)科技大學(xué)的陳學(xué)澤教授、胡云楚教授和周瑩教授提供了不少素材和修改建議?！氨本┦锌沙掷m(xù)水與廢物循環(huán)利用技術(shù)項目(BJE 10016200611)”學(xué)術(shù)創(chuàng)新團隊也對本書給予了支持和幫助。在此謹向他們致以誠摯的謝意。本書可作為農(nóng)學(xué)、林學(xué)、生物、食品、資源環(huán)境、畜牧獸醫(yī)、無機非金屬材料工程、建筑專業(yè)及其他相關(guān)專業(yè)的教科書或參考書，也可供社會讀者閱讀。本書在編寫時力求做到開拓創(chuàng)新、盡善盡美，但由于我們水平有限，書中仍難免有不妥之處，敬請同行和讀者批評指正。編者2008年3月

內(nèi)容概要

　　《無機化學(xué)（第2版）》共分九章，主要內(nèi)容包括：溶液，表面化學(xué)與膠體化學(xué)，原子結(jié)構(gòu)和元素周期表，化學(xué)鍵與分子結(jié)構(gòu)，化學(xué)反應(yīng)基本理論，溶液中的離子平衡，氧化還原與電化學(xué)，配位化合物，元素選述。每章后面附有知識拓展，反映了無機化學(xué)的前沿和新成果。習(xí)題附有參考答案，以便學(xué)生自學(xué)和復(fù)習(xí)。為方便教學(xué)，《無機化學(xué)（第2版）》還配有多媒體教學(xué)課件?！　　稛o機化學(xué)（第2版）》可作為高等院校農(nóng)學(xué)、林學(xué)、生物、食品、環(huán)境、材料等專業(yè)的教材，亦可供相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員參考。

書籍目錄

緒論1第一章 溶液5第一節(jié) 溶液的濃度5一、溶液的概念5二、溶液的濃度5第二節(jié) 稀溶液的依數(shù)性7一、溶液的蒸氣壓下降及拉烏爾定律7二、溶液的沸點升高8三、溶液的凝固點降低8四、溶液的滲透壓9［知識拓展］強電解質(zhì)溶液理論簡介11習(xí)題12第二章 表面化學(xué)與膠體化學(xué)14第一節(jié) 表面化學(xué)14一、表面能與表面張力15二、潤濕現(xiàn)象17三、彎曲液面的附加壓力和毛細現(xiàn)象18四、固體表面上的吸附作用19［知識拓展］聚焦2007諾貝爾化學(xué)獎：二維表面化學(xué)21第二節(jié) 膠體化學(xué)22一、分散系統(tǒng)22二、膠團結(jié)構(gòu)24三、溶膠的性質(zhì)25四、溶膠的穩(wěn)定性和聚沉27五、高分子化合物溶液29六、表面活性物質(zhì)和乳濁液30［知識拓展］什么是膠體金31氣凝膠：固體也能輕如煙32習(xí)題33第三章 原子結(jié)構(gòu)和元素周期表35第一節(jié) 核外電子的運動狀態(tài)35一、氫原子光譜和玻爾模型35二、核外電子運動的波粒二象性36三、核外電子運動狀態(tài)的近代描述37第二節(jié) 原子核外電子排布和元素周期表40一、核外電子排布原理40二、多電子原子軌道的能級41三、核外電子的排布和元素周期律41四、屏蔽效應(yīng)和鉆穿效應(yīng)45第三節(jié) 元素性質(zhì)的周期性46一、原子半徑（rA）46二、電離能和電子親和能47三、電負性50四、價電子和價電子層結(jié)構(gòu)50［知識拓展］關(guān)于原子結(jié)構(gòu)模型的演變歷程51習(xí)題52第四章 化學(xué)鍵與分子結(jié)構(gòu)53第一節(jié) 離子鍵53一、離子鍵的形成53二、離子鍵的本質(zhì)與特點53三、離子的特征54四、離子鍵的強度55第二節(jié) 價鍵理論56一、價鍵理論56二、雜化軌道理論與分子的幾何構(gòu)型60三、分子軌道理論64第三節(jié) 分子間力和氫鍵68一、分子的極性68二、分子間作用力（范德華力）69三、氫鍵71［知識拓展］價層電子對互斥理論73習(xí)題74第五章 化學(xué)反應(yīng)基本理論76第一節(jié) 化學(xué)熱力學(xué)初步76一、基本概念和術(shù)語76二、熱力學(xué)第一定律和熱化學(xué)78三、化學(xué)反應(yīng)的方向82第二節(jié) 化學(xué)反應(yīng)速率87一、化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率及表示方法87二、化學(xué)反應(yīng)速率理論88三、影響反應(yīng)速率的因素90［知識拓展］熱力學(xué)三大定律及其應(yīng)用94第三節(jié) 化學(xué)平衡95一、可逆反應(yīng)與化學(xué)平衡95二、平衡常數(shù)95三、多重平衡規(guī)則98四、化學(xué)平衡的移動99［知識拓展］化學(xué)振蕩反應(yīng)103習(xí)題104第六章 溶液中的離子平衡106第一節(jié) 酸堿理論106一、酸堿的質(zhì)子理論106二、酸堿的電子理論108第二節(jié) 弱電解質(zhì)的電離平衡108一、弱電解質(zhì)的電離平衡108二、緩沖溶液115第三節(jié) 沉淀溶解平衡118一、溶度積原理118二、難溶電解質(zhì)沉淀的生成和溶解120［知識拓展］2000～2010年諾貝爾化學(xué)獎簡介124習(xí)題126第七章 氧化還原與電化學(xué)129第一節(jié) 氧化還原反應(yīng)129一、化合價和氧化數(shù)129二、氧化劑和還原劑130三、氧化還原電對130四、氧化還原反應(yīng)方程式的配平131第二節(jié) 原電池與電極電勢134一、原電池134二、電極電勢135三、能斯特方程137第三節(jié) 電極電勢的應(yīng)用140一、判斷氧化劑和還原劑的相對強弱140二、判斷氧化還原反應(yīng)的方向和限度141三、元素電位圖143［知識拓展］太陽能電池144習(xí)題146第八章 配位化合物149第一節(jié) 配合物的基本概念149一、配位鍵149二、配位化合物的定義149三、配合物的組成150四、配合物的化學(xué)式和命名152第二節(jié) 配位平衡152一、配位平衡常數(shù)152二、配位平衡的移動154第三節(jié) 配合物的價鍵理論155一、價鍵理論的基本要點155二、配合物的空間構(gòu)型156三、外軌型和內(nèi)軌型配合物158第四節(jié) 螯合物159一、基本概念159二、螯合物的穩(wěn)定性160三、螯合物的應(yīng)用160［知識拓展］配位化合物的應(yīng)用161習(xí)題163第九章 元素選述165第一節(jié) s區(qū)元素165一、氫165二、堿金屬和堿土金屬167習(xí)題174第二節(jié) p區(qū)元素175一、概論175二、硼族元素177三、碳族元素181四、氮族元素186五、氧族元素193六、鹵族元素200［知識拓展］天才還是魔鬼？——記小托馬斯·米奇利的發(fā)明成果203習(xí)題205第三節(jié) d區(qū)元素206一、過渡元素的通性207二、鉻副族208三、錳副族209四、鐵系元素211［知識拓展］放射性和鈾裂變的重大發(fā)現(xiàn)214習(xí)題215第四節(jié) ds區(qū)元素216一、銅族元素216二、鋅族元素219［知識拓展］主要重金屬在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化223習(xí)題225部分習(xí)題參考答案226附錄235附錄一 基本物理常數(shù)表235附錄二 單位換算235附錄三 一些物質(zhì)的標準生成焓、標準生成Gibbs函數(shù)和標準熵（298K）235附錄四 一些水合離子的標準生成焓、標準生成Gibbs函數(shù)和標準熵(298K)239附錄五 難溶化合物溶度積（291～298K）240附錄六 一些常見配離子的穩(wěn)定常數(shù)(298K)241附錄七 配合物的累積穩(wěn)定常數(shù)241附錄八 金屬離子與氨羧螯合劑形成的配合物的穩(wěn)定常數(shù)lgKMY243附錄九 一些金屬離子的lg酠(OH)值243附錄十 標準電極電勢表（298K）244附錄十一 一些氧化還原電對的條件電勢（298K）246附錄十二 相對分子質(zhì)量246參考文獻249元素周期表

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：插圖：3.無機化學(xué)的范疇、地位和作用無機化學(xué)是研究元素及其化合物的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、反應(yīng)、制備及其相互關(guān)系的一門化學(xué)分支學(xué)科。準確地講，除去碳氫化合物及其大多數(shù)衍生物外，無機化學(xué)是對所有元素及其化合物的性質(zhì)和反應(yīng)進行實驗研究和理論解釋的科學(xué)。人類最早接觸到的化學(xué)知識便是無機化學(xué)，如金屬冶煉、玻璃制造以及陶器、印染技術(shù)的應(yīng)用。化學(xué)科學(xué)開始的研究對象多為無機物。近代無機化學(xué)的建立，實際上標志著近代化學(xué)的創(chuàng)立?；瘜W(xué)中最重要的一些概念和規(guī)律，如元素、分子、化合、分解、定比定律和元素周期律等，大都是無機化學(xué)早期發(fā)展過程中形成和發(fā)現(xiàn)的。目前無機化學(xué)仍是化學(xué)科學(xué)中最基礎(chǔ)的部分，并已形成了一套自己的理論體系，如原子結(jié)構(gòu)理論、分子結(jié)構(gòu)理論、晶體結(jié)構(gòu)理論、酸堿理論、配位化學(xué)理論等。在現(xiàn)代無機化學(xué)的‘研究中廣泛采用物理學(xué)和物理化學(xué)。的實驗手段和，理論方法，結(jié)合各種現(xiàn)代化的譜學(xué)測試手段，如X射線衍射、電子順磁共振譜、光電子能譜、穆斯堡爾譜，核磁共振譜、紅外和拉曼光譜等；獲得無機化合物的幾何結(jié)構(gòu)信息，及化學(xué)鍵的性質(zhì)、自旋分布、能級結(jié)構(gòu)等電子結(jié)構(gòu)的信息，并運用分子力學(xué)、分子動力學(xué)、量子化學(xué)等理論，進行深入的分析，了解原子、分子和分子集聚體層次無機化合物的結(jié)構(gòu)及其與性能的關(guān)系，探求化學(xué)反應(yīng)的微觀歷程和宏觀化學(xué)規(guī)律的微觀依據(jù)。另外，無機合成依然是無機化學(xué)的基礎(chǔ)?，F(xiàn)代無機合成除了常規(guī)的合成方法外，更重視發(fā)展新的合成方法，尤其是特殊的和極端條件下的合成，如超高壓、超高溫、超低溫、強磁場、電場、激光、等離子體等條件下合成多種多樣在一般條件下難以得到的新化合物、新物相、新物態(tài)，合成出了如超微態(tài)、納米態(tài)、微乳與膠束、無機膜、非晶態(tài)、玻璃態(tài)、陶瓷、單晶、晶須、微孔晶缽等多種特殊聚集態(tài)，及具有團簇、層狀、某些特定的多型體、層間嵌插結(jié)構(gòu)、多維結(jié)構(gòu)的復(fù)雜的無機化合物，而且很多化合物都具有如激光發(fā)射、發(fā)光、光電、光磁、光聲、高密度信息存儲、永磁性、超導(dǎo)性、儲氫、儲能等特殊的功能，有著廣泛的應(yīng)用前景。無機化學(xué)一方面繼續(xù)自身的發(fā)展，另一方面一直在進行著與其他學(xué)科的交叉和滲透。如無機化學(xué)與有機化學(xué)交叉形成了有機金屬化學(xué)；無機化學(xué)與固體物理結(jié)合形成了無機固體化學(xué)，無機化學(xué)向生物學(xué)滲透形成了生物無機化學(xué)等。事實上，無機化學(xué)已經(jīng)在材料、能源、信息、環(huán)保、生命科學(xué)及生物模擬等領(lǐng)域起著舉足輕重的作用。不僅如此，無機化學(xué)的作用還將體現(xiàn)在上述各領(lǐng)域在未來的發(fā)展和突破之中。可以預(yù)見，無機化學(xué)以其現(xiàn)代的實驗技術(shù)和科學(xué)理論為基礎(chǔ)，立足于天然資源的開發(fā)、新型材料的合成、高新技術(shù)的廣泛應(yīng)用，將在科學(xué)發(fā)展和社會進步的進程中，發(fā)揮愈來愈重要的作用。

編輯推薦

《無機化學(xué)(第2版)》是普通高等教育“十二五”規(guī)劃教材之一。

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