本书准确、简明地阐述*基本、*通用的高等教育层次的化学基本原理和规律，使学生理解化学学科的框架，能运用化学的理论、观点、方法审视公众关注的环境、能源、材料、资源、生命等社会热点论题。同时将大学化学课程的数字化资源整合到教材中，实现教材的立体化。全书共3篇：第1篇为化学反应的基本规律；第2篇为物质结构；第3篇为化学与工程技术·人类·社会。内容包括化学热力学、化学反应速率、化学平衡、溶液与胶体、电化学原理及其应用、原子结构与周期系、化学键与分子结构、晶体结构、环境与化学、能源与化学、材料与化学、生命与化学。
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目录
前言
第1篇 化学反应的基本规律
第1章 化学热力学 3
1.1 基本概念 4
1.1.1 体系与环境 4
1.1.2 体系的性质 4
1.1.3 体系的状态与状态函数 4
1.2 热化学和焓 5
1.2.1 热力学第一定律 5
1.2.2 焓与化学反应的热效应 7
1.3 化学反应的方向 13
1.3.1 自发过程 14
1.3.2 熵 15
1.3.3 吉布斯自由能 17
1.3.4 吉布斯-亥姆霍兹公式及其应用 19
习题 24
第2章 化学反应速率 27
2.1 化学反应速率及其表示方法 27
2.2 反应速率理论 29
2.2.1 碰撞理论 29
2.2.2 过渡状态理论 30
2.2.3 化学反应的机理 31
2.3 影响化学反应速率的因素 31
2.3.1 浓度与化学反应速率的关系 31
2.3.2 温度与化学反应速率的关系 34
2.3.3 催化作用 37
2.3.4 影响多相反应速率的因素 38
习题 40
第3章 化学平衡 42
3.1 平衡常数 42
3.1.1 分压定律 42
3.1.2 平衡常数 44
3.1.3 标准平衡常数K*与△rGm*的关系 47
3.1.4 化学平衡的移动 49
3.1.5 多重平衡 52
3.2 弱电解质的解离平衡 53
3.2.1 弱酸、弱碱的解离平衡 53
3.2.2 缓冲溶液 55
3.2.3 酸碱质子理论 58
3.3 沉淀溶解平衡 59
3.3.1 溶度积 59
3.3.2 溶度积规则 60
3.3.3 沉淀的生成与溶解 61
3.3.4 分步沉淀 65
3.4 配离子的解离平衡 66
3.4.1 配合物的基本概念 66
3.4.2 配离子的解离平衡 68
3.4.3 配合物的应用 70
习题 71
第4章 溶液与胶体 74
4.1 水的相图 74
4.2 溶液 75
4.2.1 溶液的蒸气压下降 75
4.2.2 溶液的沸点升高和凝固点下降 77
4.2.3 溶液的渗透压 78
4.2.4 电解质溶液的性质 79
4.3 胶体 80
4.3.1 分散系 81
4.3.2 溶胶 81
4.3.3 高分子溶液 85
习题 86
第5章 电化学原理及其应用 88
5.1 原电池和电极电势 88
5.1.1 原电池 88
5.1.2 电极电势 90
5.1.3 电动势与吉布斯自由能变的关系 93
5.1.4 电极电势的应用 94
5.2 电解 96
5.2.1 电解现象 96
5.2.2 电解的应用 98
5.3 金属的腐蚀与防护 100
5.3.1 化学腐蚀与电化学腐蚀 100
5.3.2 金属腐蚀的防护 102
5.3.3 混凝土的腐蚀与防护 103
5.4 化学电源 105
5.4.1 化学电源的分类 105
5.4.2 新型化学电源 106
习题 110
第2篇 物质结构
第6章 原子结构与周期系 115
6.1 氢原子结构的近代概念 115
6.1.1 核外电子运动的特征 115
6.1.2 波函数 117
6.1.3 电子云 121
6.1.4 电子运动状态的完全描述与4个量子数 125
6.2 多电子原子中的电子分布和周期系 127
6.2.1 核外电子的分布 127
6.2.2 原子结构和元素周期表 129
6.3 元素基本性质的周期性 132
6.3.1 有效核电荷数 132
6.3.2 原子半径 133
6.3.3 解离能、电子亲和能和电负性 135
习题 137
第7章 化学键与分子结构 139
7.1 离子键与离子的结构 139
7.1.1 离子键的形成与特性 139
7.1.2 离子的三大特征 140
7.2 共价键与分子结构 141
7.2.1 价键理论 141
7.2.2 杂化轨道与分子的空间构型 145
7.2.3 价层电子对互斥理论 149
7.2.4 分子轨道理论 152
7.3 配位键与配位化合物 156
7.3.1 配合物的主要类型 156
7.3.2 配合物的价键理论 157
7.4 分子间力和氢键 162
7.4.1 分子的极性 162
7.4.2 分子间力 164
7.4.3 氢键 165
7.5 弱相互作用与超分子 167
习题 169
第8章 晶体结构 171
8.1 晶体的特征 171
8.1.1 晶体的基本特性 171
8.1.2 晶体的微观结构 172
8.2 晶体的基本类型 176
8.2.1 离子晶体 176
8.2.2 原子晶体 177
8.2.3 分子晶体 178
8.2.4 金属晶体 179
8.2.5 混合键型晶体 182
8.3 单质的晶体结构及其物理性质的周期性 183
8.3.1 单质的晶体结构 183
8.3.2 单质的物理性质 185
8.4 晶体的缺陷 188
8.4.1 晶体缺陷的种类 188
8.4.2 杂质缺陷和信息材料 190
8.4.3 非化学计量化合物 191
习题 193
第3篇 化学与工程技术·人类·社会
第9章 环境与化学 197
9.1 环境污染 197
9.2 清洁生产与绿色化学 198
9.2.1 清洁生产 198
9.2.2 绿色化学 199
9.3 大气污染及其防治 200
9.3.1 大气圈的组成与结构 200
9.3.2 大气的主要污染物 201
9.3.3 综合性大气污染现象 204
9.3.4 大气污染的治理技术 210
9.4 水污染及其治理 213
9.4.1 评价水质的指标 213
9.4.2 水污染 217
9.4.3 工业废水、生活污水的处理方法 220
9.4.4 膜分离技术及其在水处理中的应用 223
9.5 土壤污染及其防治 227
9.5.1 土壤污染 227
9.5.2 土壤污染防治及改良 228
9.6 固体废物的利用与处置 228
9.6.1 固体废物的综合利用 229
9.6.2 固体废物的最终处置 231
习题 232
第10章 能源与化学 234
10.1 能源概述 234
10.1.1 能源的分类 234
10.1.2 能源利用概况 234
10.1.3 能源发展趋势 235
10.2 核能 237
10.2.1 原子核的组成和结合能 237
10.2.2 核裂变与核聚变 239
10.2.3 核能的和平利用 241
10.3 新型清洁能源 241
10.3.1 太阳能 241
10.3.2 地热能 243
10.3.3 氢能 243
10.3.4 生物质能 246
10.3.5 废弃物的资源化利用 247
习题 248
第11章 材料与化学 250
11.1 重要金属及合金材料 250
11.1.1 铝及铝合金 250
11.1.2 钛及钛合金 250
11.1.3 铜及铜合金 252
11.1.4 稀土金属及应用 253
11.2 新型无机材料 255
11.2.1 先进陶瓷材料 255
11.2.2 纳米材料 258
11.2.3 磁性材料 259
11.2.4 激光材料 260
11.3 有机高分子材料 261
11.3.1 高分子化合物概述 261
11.3.2 高分子化合物的合成 264
11.3.3 高分子化合物的结构和性能 266
11.3.4 高分子化合物的老化与防老化 271
11.3.5 重要的高分子材料 272
11.4 复合材料及应用 275
11.5 润滑油 276
11.5.1 润滑油的组成 276
11.5.2 润滑油的主要性能 280
11.6 建筑用胶凝材料 282
11.6.1 石膏 282
11.6.2 水玻璃 283
11.6.3 水泥 284
习题 286
第12章 生命与化学 288
12.1 组成生命的基本物质 288
12.1.1 蛋白质 288
12.1.2 核酸 294
12.2 现代生物技术 297
12.2.1 基因工程 297
12.2.2 基因组研究 298
12.2.3 生物芯片 299
12.2.4 干细胞技术 299
12.3 微量元素与人体健康 299
12.3.1 人体的元素组成 299
12.3.2 微量元素的生理功能 300
12.3.3 微量元素的相互关系 302
习题 303
参考文献 305
附录 307
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