第一篇基 础 理 论
第1章化学热力学基础1
11基本概念1
111基本概念1
112热力学第一定律2
113化学反应的热效应3
114反应进度4
115热化学方程式5
12化学反应热效应的求算5
121利用盖斯定律求算反应热效应5
122用标准摩尔生成热求算反应热效应6
123用燃烧热求反应热效应7
124从键能估算反应热效应7
阅读材料光子筛与空间望远镜7
13化学反应进行的方向8
131自发过程与方向性8
132混乱度与熵9
133吉布斯自由能与化学反应自发性的判据10
阅读材料物质的六种状态12
14化学平衡13
141平衡常数13
142标准平衡常数K与自由能ΔrGm的关系15
143化学平衡移动16
阅读材料化学家盖斯18
热寂论与经典热力学的局限性18
思考题19
习题19
第2章化学反应速率22
21化学反应速率表达式及基本理论22
211化学反应速率的定义及其表示方法22
212化学反应速率基本理论23
阅读材料微蒸发器研究晶体结晶24
22影响化学反应速率的因素25
221浓度的影响25
阅读材料一级反应的特征28
二级反应的特征28
宇宙大爆炸理论29
222温度对化学反应的影响30
223催化剂对化学反应的影响30
网络查阅资料(1)通过网络查找标准数据31
23链反应32
231链反应32
232爆炸反应33
阅读材料化学动力学和催化理论奠基人之一：奥斯特瓦尔德33
快速反应动力学和分子反应动力学34
思考题35
习题36
第3章溶液与水溶液中的离子平衡38
31溶液及其浓度的表示方法38
311溶液38
312溶液浓度的表示方法38
32分配定律与萃取分离39
321分配定律39
322萃取率39
33非电解质稀溶液的依数性40
331蒸气压下降——拉乌尔定律41
332溶液的沸点升高42
333溶液凝固点下降42
334渗透压43
335依数性的应用43
34水溶液中离子平衡45
341水的离子积和水溶液的pH45
342弱酸弱碱的电离平衡45
阅读材料超硬干冰47
343缓冲溶液49
344盐的水解51
阅读材料分子电子学的重大进展54
酸碱理论简介55
345难溶电解质的沉淀溶解平衡57
阅读材料电离学说创始人——阿伦尼乌斯60
迟到的诺贝尔奖61
思考题61
习题62
第4章原子结构和化学键基础64
41核外电子运动状态的描述64
411玻尔氢原子模型64
412微观粒子的运动特点65
阅读材料奇特的镜子使光波中的磁场分量反向67
413核外电子运动状态的描述68
42原子轨道与电子云的图像70
421原子轨道角度分布图71
422电子云的角度分布图71
423电子云的径向分布图72
43核外电子排布和元素周期系72
431鲍林原子轨道近似能级图72
阅读材料屏蔽常数和轨道能量的计算73
432核外电子排布75
433元素周期表和原子的电子层结构76
434元素性质的周期性77
44化学键与分子结构80
441离子键理论80
442共价键理论Ⅰ——价键理论83
443共价键理论Ⅱ——杂化轨道理论与分子的空间构型85
阅读材料价层电子对互斥理论87
444共价键理论Ⅲ——分子轨道理论89
445金属键理论91
阅读材料让光线穿透金属93
446分子间力和氢键94
阅读材料化学家——莱纳斯·卡尔·鲍林96
小镇医生与诺贝尔生理学或医学奖97
思考题98
习题99
第5章配位化学基础100
51配位化合物的定义、组成和命名100
511配位化合物的定义100
512配位化合物的组成100
513配合物化学式的书写及命名102
阅读材料金属纳米体系的自组装103
52配合物的化学键理论104
521价键理论104
522晶体场理论108
阅读材料BCS超导理论112
53配位平衡113
531配合物在水溶液中的稳定性113
532配位平衡移动113
54配合物的应用115
541在分析化学中的应用115
542在电镀中的应用116
543在冶金中的应用116
544在生物医学中的应用117
阅读材料化学晶体管118
配位化学理论奠基人——维尔纳118
思考题119
习题120
第6章电化学原理及其应用121
61氧化还原反应121
611氧化还原反应基本概念121
612氧化还原反应的配平122
阅读材料科学启蒙源于从小爱科学123
62原电池124
621原电池基本概念124
622原电池图示表示125
63电动势与电极电势126
631电极电势的产生126
632电动势与电功126
633标准电动势和标准电极电势126
64标准电极电势的应用127
641判断氧化剂和还原剂的强度127
642判断氧化还原反应的方向128
643计算氧化还原反应(即电池反应)的平衡常数128
阅读材料新型太阳能电池129
65影响电极电势的因素129
651Nernst方程129
652影响电极电势的因素130
阅读材料燃料电池132
66电解及应用133
661电解的基本原理133
662电解的应用135
阅读材料电化学理论创始人——能斯特137
硬盘的“三明治”革命137
思考题138
习题139
第7章高分子化学基础142
71基本概念142
711高分子化合物142
712高分子化合物的结构143
713高分子化合物的特性143
72高分子化合物的分类和命名145
721高分子化合物的分类145
722高分子化合物的命名146
阅读材料硅蜘蛛丝纳米合成材料147
73高分子化合物的合成方法148
731加聚反应148
732缩聚反应148
733自由基聚合150
734离子聚合150
735配位聚合152
736聚合方式152
74高分子化合物降解反应153
741水解和化学降解153
742力化学降解153
743热降解154
阅读材料吸波涂料与隐形战机154
75重要的合成高分子化合物155
751塑料155
752合成纤维158
753合成橡胶159
754功能材料161
阅读材料高分子领域的开拓人——施陶丁格与弗洛里163
富勒烯163
思考题164
第二篇应用与拓展
第8章化学与材料166
81金属及其材料166
811金属元素概论166
812合金的结构类型168
813几种重要的合金材料169
阅读材料金属疲劳171
82非金属及其材料172
821非金属元素概论172
822重要的非金属化合物173
823重要无机非金属材料175
阅读材料天然宝石177
83陶瓷材料179
831陶瓷材料的结构179
832传统陶瓷180
833特种陶瓷180
阅读材料新型超导材料182
84建筑材料182
841水泥183
842玻璃183
843石膏184
844石灰185
845水玻璃186
85纳米材料187
851纳米材料的特性187
852纳米微粒的制备方法187
853纳米材料的应用188
阅读材料DNA纳米分子计算机189
86液晶材料190
861液晶材料的概念与分类190
862液晶材料的应用191
87新材料的发展趋势192
871材料的复合化192
872材料的智能化192
873材料的低维化193
874信息材料的多功能集成化193
阅读材料纳米武器193
思考题194
第9章化学与日常生活用品196
91合成洗涤剂196
911表面活性剂196
912助洗剂197
913漂白剂197
914荧光增白剂198
915泡沫稳定剂198
916污垢悬浮剂198
917酶198
918填充剂198
阅读材料吸烟为什么会危害健康198
92化妆品199
921概述199
922膏霜类化妆品202
923香水类化妆品204
阅读材料防腐剂与健康205
924香粉类化妆品207
925面膜207
926毛发用化妆品208
93口腔卫生用品211
931牙膏类211
932牙粉类212
933含漱水类212
阅读材料胃的化学作用212
情急之下发明了肥皂213
思考题214
第10章化学与能源215
101能源的概念和分类215
102化石燃料能源216
1021石油和天然气216
1022煤217
阅读材料可燃冰218
103化学电源219
1031一次电池219
1032蓄电池219
1033燃料电池220
104氢能源221
1041氢能源的特点221
1042解决氢能源的关键问题222
105核能源223
1051核能的释放223
1052核能源的应用224
阅读材料热中子反应堆与快中子反应堆224
106太阳能225
1061太阳能225
1062太阳能的利用226
107生物能227
1071生物能的概念227
1072生物能的利用227
阅读材料太阳能电池原理228
思考题231
第11章化学与环境232
111环境污染概论232
1111全球环境面临的问题232
1112产生环境污染的主要原因233
1113人类对待污染的对策235
112大气的污染与防治235
1121大气中主要污染物及其危害235
1122大气污染的控制与防治237
113水体污染与防治237
1131水中的主要污染物及危害238
阅读材料臭氧洞的形成原因239
1132废水防治240
114固体废物的处理与利用242
1141固体废物242
1142固体废物的处理242
115绿色化学化工及其发展的趋势242
1151从化学原理和工艺消除化学品对环境的污染243
1152化工污染治理243
1153绿色化学化工技术及发展的趋势243
思考题245
第12章化学与生命247
121氨基酸247
阅读材料人造血液249
122蛋白质250
1221蛋白质的元素组成250
1222蛋白质的分子组成250
1223蛋白质的结构250
1224与蛋白质空间结构有关的化学键251
1225蛋白质的变性作用252
123糖253
阅读材料玉米的退化与“卡介苗”254
动物世界里的“化学战”254
124酶255
1241酶的化学本质255
1242酶的命名与分类256
1243酶的活性中心与特性257
1244影响酶促反应的因素257
1245金属离子与酶258
阅读材料人兽混合胚胎258
125核酸258
1251核酸的结构与组成258
1252核酸与基因的遗传信息传递260
126化学元素与生命260
1261生物体中的化学元素260
1262几种必需元素的主要功能261
1263微量元素与人体健康262
127基因工程简介263
1271DNA的重组技术——克隆263
1272转基因食品263
1273基因疗法264
阅读材料2007年诺贝尔生理学或医学奖——利用干细胞改造基因264
CT扫描仪264
思考题265
第三篇基础化学实验
一、怎样做好化学实验266
二、常用的化学实验仪器271
三、实验内容271
(一)化学物质制备271
实验一由废铁屑制备硫酸亚铁铵271
实验二由废铜屑制备硫酸铜273
实验三由废铝箔制备聚碱式氯化铝274
(二)化学物质的提纯与分离275
实验四氯化钠的提纯275
实验五离子交换法制纯水277
阅读材料量子效应测量重力279
(三)化学物质分析测定280
实验六溶液的配制和酸碱滴定280
实验七水总硬度的测定282
实验八分光光度法测定Fe(Ⅱ)含量283
(四)科研创新训练实验284
实验九抗紫外纳米涂料的制备284
网络查阅资料(2)利用网络检索与查阅资料290
实验十废锌锰干电池的回收利用290
实验十一由硫铁矿废渣制备聚合硫酸铁294
实验十二由石灰石制备过氧化钙295
网络查阅资料(3)利用网络查阅专利数据296
实验十三太阳能集热涂料的制备296
附录299
附录1普通物理常数299
附录2一些常用非推荐单位、导出单位与国际单位制(SI)的换算299
附录3某些难溶电解质溶度积常数(29815K)300
附录4常见物质在29815K的热力学数据301
附录5弱酸、弱碱的解离常数(29815K)304
附录6某些配离子的标准稳定常数(29815K)306
附录7一些常见物质的标准电极电势(29815K)306
附录8一些化学资料查阅的常见网站309
参考文献310
元素周期表312