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绪论1

1．化学研究的对象、作用和普通化学的任务1

2．物质的量和基本单元3

3．反应进度4

4．理想气体分压定律4

【阅读材料】21世纪化学的四大难题和美好前景6

【科学家简介】道尔顿（J.Dalton，1766—1844）7

思考与练习8

第一篇 化学反应基本规律9

第1章 化学热力学初步9

1.1 基本概念10

1.1.1 系统与环境10

1.1.2 状态与状态函数10

1.1.3 过程和途径11

1.1.4 热和功11

1.1.5 热力学能12

1.1.6 热力学标准状态12

1.2 热化学13

1.2.1 热力学第一定律13

1.2.2 化学反应热效应14

1.2.3 焓和焓变15

1.2.4 化学反应热效应的计算17

1.3 化学反应的自发性19

1.3.1 自发过程19

1.3.2 焓变与自发过程20

1.3.3 熵变与自发过程20

1.3.4 标准熵变及其计算22

1.4 吉布斯自由能和吉布斯自由能判据23

1.4.1 吉布斯自由能23

1.4.2 吉布斯自由能变和反应的自发性23

1.4.3 吉布斯-亥姆霍兹公式的应用26

【阅读材料】27

1．现代新能源27

2．煤的高效和清洁化燃烧29

【科学家简介】吉布斯（J.W.Gibbs，1839—1903）30

思考与练习31

第2章 化学平衡33

2.1 化学平衡状态33

2.1.1 可逆反应与化学平衡33

2.1.2 化学平衡常数34

2.2 吉布斯自由能变与化学平衡36

2.2.1 吉布斯自由能变与化学平衡常数的关系36

2.2.2 化学平衡常数的应用38

2.3 化学平衡的移动41

2.3.1 浓度对化学平衡的影响41

2.3.2 压力对化学平衡的影响41

2.3.3 温度对化学平衡的影响42

2.3.4 勒·夏特里原理43

【阅读材料】44

1．化学平衡的移动对矿物岩石形成的影响44

2．等离子体化学及应用45

【科学家简介】勒·夏特里（Le Chatelier，1850—1936）46

思考与练习47

第3章 化学动力学初步49

3.1 概述49

3.1.1 化学反应速率的表示49

3.1.2 平均速率与瞬时速率的测定50

3.1.3 反应机理51

3.2 反应速率理论简介52

3.2.1 有效碰撞理论52

3.2.2 过渡态理论54

3.3 反应速率与浓度的关系55

3.3.1 质量作用定律55

3.3.2 反应级数的实验确定55

3.4 反应速率与温度的关系56

3.4.1 范特霍夫近似规则57

3.4.2 阿仑尼乌斯方程57

3.5 反应速率与催化剂的关系58

3.5.1 催化剂与催化反应58

3.5.2 催化作用机理59

3.5.3 均相催化和非均相催化59

【阅读材料】60

1．链反应与爆炸60

2．化学动力学在考古中的应用62

【科学家简介】范特霍夫（J.H.van’t Hoff，1852—1911）63

思考与练习64

第二篇 物质结构理论67

第4章 原子结构与元素周期律67

4.1 近代原子结构理论的产生68

4.1.1 原子的核型结构与氢原子光谱68

4.1.2 量子化和玻尔理论69

4.2 微观粒子运动的特殊性70

4.2.1 微观粒子的波粒二象性70

4.2.2 微观粒子运动的统计规律和测不准原理71

4.3 量子力学对核外电子运动状态的描述72

4.3.1 波函数和原子轨道72

4.3.2 概率密度与电子云74

4.3.3 原子轨道和电子云图像75

4.3.4 四个量子数78

4.4 原子核外电子排布和元素周期系79

4.4.1 多电子原子轨道能级80

4.4.2 基态原子的核外电子排布规律82

4.4.3 原子的电子层结构与元素周期系85

4.5 元素基本性质的周期性86

4.5.1 影响元素性质的结构因素86

4.5.2 元素的金属性和非金属性89

4.5.3 元素的电离能89

4.5.4 元素的电子亲和能90

4.5.5 元素的电负性92

【阅读材料】92

1．元素周期表的展望92

2．核化学的发展93

【科学家简介】玻尔（N.H.David Bohr，1885—1962）95

思考与练习95

第5章 化学键和分子结构98

5.1 离子键98

5.1.1 离子键的形成98

5.1.2 晶格能99

5.1.3 离子键的特征99

5.1.4 离子的特征100

5.2 共价键102

5.2.1 价键理论102

5.2.2 共价键的特点104

5.2.3 共价键的类型104

5.2.4 键参数105

5.3 杂化轨道理论107

5.3.1 杂化轨道理论的基本要点107

5.3.2 s-p杂化的类型107

5.4 价层电子对互斥理论110

5.4.1 价层电子对互斥理论基本要点110

5.4.2 判断分子构型的一般原则112

5.5 分子轨道理论简介113

5.5.1 分子轨道理论的基本要点113

5.5.2 同核双原子分子的分子轨道能级图114

5.5.3 键级115

5.5.4 分子轨道理论应用实例115

5.6 分子的极性和离子极化117

5.6.1 分子的极性117

5.6.2 分子的极化117

5.6.3 离子极化118

5.7 分子间力和氢键120

5.7.1 分子间力120

5.7.2 氢键122

5.8 晶体结构124

5.8.1 晶体与非晶体124

5.8.2 晶体的基本类型124

【阅读材料】125

1．纳米材料125

2．液晶126

【科学家简介】鲍林（L.Pauling，1901—1994）127

思考与练习128

第三篇 分散系及水溶液中的四大平衡理论131

第6章 溶液和胶体131

6.1 分散系131

6.1.1 分散系的分类132

6.1.2 溶解原理132

6.2 溶液135

6.2.1 溶液的组成标度135

6.2.2 稀溶液的依数性136

6.3 表面现象143

6.3.1 表面能143

6.3.2 吸附现象143

6.4 溶胶146

6.4.1 溶胶的制备146

6.4.2 溶胶的一般性质147

6.4.3 胶团结构149

6.4.4 溶胶的稳定性和聚沉150

6.5 高分子化合物溶液和凝胶152

6.5.1 高分子溶液152

6.5.2 凝胶153

6.6 表面活性剂、乳浊液154

6.6.1 表面活性剂的结构及作用机理154

6.6.2 表面活性剂的分类与应用156

【阅读材料】158

1．溶胶-凝胶技术的发展与应用158

2．胶体化学在生物学上的应用159

【科学家简介】拉乌尔（F.M.Raoult，1830—1901）161

思考与练习162

第7章 酸碱平衡164

7.1 酸碱理论164

7.1.1 酸碱质子理论164

7.1.2 酸碱电子理论167

7.2 弱酸弱碱的解离平衡168

7.2.1 一元弱酸（碱）的解离平衡168

7.2.2 多元弱酸（碱）的解离平衡172

7.2.3 酸碱平衡的移动174

7.3 酸碱缓冲溶液176

7.3.1 缓冲溶液和缓冲作用176

7.3.2 缓冲溶液pH的计算177

7.3.3 缓冲容量和缓冲范围178

7.3.4 缓冲溶液的配制179

7.4 强电解质溶液简介180

【阅读材料】180

1．缓冲作用在生命中的意义180

2．酸雨181

【科学家简介】阿仑尼乌斯（S.Arrhenius，1859—1927）182

思考与练习183

第8章 沉淀溶解平衡185

8.1 溶度积原理185

8.1.1 难溶电解质沉淀溶解平衡和溶度积常数185

8.1.2 溶度积常数和溶解度的关系186

8.1.3 溶度积规则187

8.2 沉淀的生成与溶解188

8.2.1 沉淀的生成188

8.2.2 沉淀的溶解190

8.3 分步沉淀与沉淀的转化192

8.3.1 分步沉淀192

8.3.2 沉淀的转化193

8.4 沉淀反应在分析化学中的应用194

8.4.1 利用沉淀反应进行离子鉴定194

8.4.2 利用沉淀反应进行离子分离194

8.4.3 利用沉淀反应进行定量分析194

【阅读材料】利用沉淀转化法制备超微粉末195

【科学家简介】路易斯（G.N.Lewis，1875—1946）195

思考与练习196

第9章 氧化还原平衡和电化学基础198

9.1 氧化还原反应的基本概念198

9.1.1 氧化数198

9.1.2 氧化还原反应电对199

9.1.3 氧化还原反应方程式的配平200

9.2 原电池和电极电势202

9.2.1 原电池的组成和工作原理202

9.2.2 电极的种类和原电池的表示方法203

9.2.3 电极电势的产生与电池电动势204

9.2.4 标准电极电势205

9.3 电池反应的热力学208

9.3.1 电池电动势与吉布斯自由能变的关系208

9.3.2 电池电动势与标准平衡常数的关系209

9.3.3 能斯特方程210

9.4 影响电极电势的因素211

9.4.1 浓度对电极电势的影响211

9.4.2 酸度对电极电势的影响212

9.4.3 难溶化合物的生成对电极电势的影响213

9.4.4 配位化合物的生成对电极电势的影响214

【阅读材料】214

1．化学电源214

2．电解215

3．金属的电化学腐蚀与防腐216

【科学家简介】能斯特（W.H.Nernst，1864—1941）217

思考与练习218

第10章 配位化合物220

10.1 配位化合物概述220

10.1.1 配位化合物的含义220

10.1.2 配位化合物的组成221

10.1.3 配位化合物的命名222

10.1.4 螯合物223

10.2 配合物的化学键理论224

10.2.1 价键理论224

10.2.2 晶体场理论227

10.3 配位平衡232

10.3.1 配位化合物的稳定常数232

10.3.2 配位平衡的计算233

10.4 配位化合物应用238

10.4.1 配位化合物在分析化学中的应用238

10.4.2 配位化合物在生命科学中的意义238

10.4.3 配位化合物在其他方面的应用239

【阅读材料】240

1．人体中的配合物240

2．稀土元素241

【科学家简介】维尔纳（A.Werner，1866—1919）242

思考与练习242

第四篇 现代化学理论245

第11章 元素化学概述245

11.1 元素概念245

11.1.1 元素245

11.1.2 核素246

11.1.3 同位素246

11.2 单质的性质247

11.2.1 单质的物理性质247

11.2.2 单质的化学性质252

11.3 无机化合物的化学性质254

11.3.1 化合物的溶解性254

11.3.2 含氧酸及其盐的氧化还原性255

11.3.3 含氧酸及其盐的热稳定性256

11.3.4 化合物的酸碱性257

11.4 重要无机化合物选述258

11.4.1 钾和钠的化合物258

11.4.2 硼、碳、硅的化合物259

11.4.3 氮、磷、砷的化合物260

11.4.4 氧和硫的化合物262

11.4.5 卤素化合物263

11.5 常见离子的鉴定264

【阅读材料】稀有气体（noble gas）267

【科学家简介】侯德榜（1890—1974）269

思考与练习269

第12章 化学与人类生活271

12.1 化学与生命271

12.1.1 生物体内的微量元素272

12.1.2 生物体内的微量元素的生理功能和作用原理272

12.1.3 生物技术简介280

12.2 化学与食品和药品282

12.2.1 化学与食品282

12.2.2 化学与药品290

12.2.3 化学与镇静剂和毒品292

12.3 化学与化妆品293

12.3.1 化妆品的化学组成293

12.3.2 常用化妆品介绍293

12.3.3 化妆品中的不安全因素296

12.4 化学与信息296

12.4.1 化学与信息技术296

12.4.2 信息材料297

12.5 化学与环境300

12.5.1 环境的化学污染300

12.5.2 环境污染的防治307

【阅读材料】309

1．药物的发现和设计309

2．绿色食品简介311

【科学家简介】霍奇金（D.C.Hodgkin，1910—1994）312

思考与练习312

练习题参考答案314

附录319

附录1 国际单位制（SI制）（摘录）319

附录2 国际单位制（SI制）的词头319

附录3 一些基本物理量常数320

附录4 希腊字母表320

附录5 一些物质的标准生成焓、标准生成吉布斯自由能、标准熵（101.3 kPa，298 K）321

附录6 一些物质的标准摩尔燃烧焓（298 K）324

附录7 常见弱酸、弱碱在水溶液中的解离常数K？325

附录8 常见难溶电解质的溶度积K？（298 K）326

附录9 标准电极电势表（298 K）328

附录10 常见配离子的稳定常数330

参考文献331

索引333