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第一篇 基本概念和原理1

第1章 物质结构1

一、原子结构1

1.氢原子光谱与玻尔原子模型1

2.波粒二象性3

3.测不准关系3

4.波函数和薛定谔方程的含意4

5.单电子原子的波函数、量子数及波函数的图示4

6.多电子原子的结构10

7.元素周期表14

二、化学键和分子结构17

1.三类化学键17

2.共价键理论18

3.杂化轨道理论与分子几何构型23

4.配合物25

5.分子间作用力27

6.氢键29

三、晶体结构31

1.晶体及其特征31

2.金属晶体32

3.离子晶体35

4.原子晶体37

5.分子晶体38

6.混合键型晶体38

2.系统的性质40

1.系统与环境40

第2章 化学热力学40

一、基本概念40

3.状态、过程和状态函数41

4.可逆过程与自发过程41

5.化学反应进度42

二、热力学三定律43

1.热力学第一定律43

2.热力学第二定律和第三定律50

第3章 多组分系统的组分性质与混合性质58

一、多组分系统的定义与系统中组成的表示法58

二、偏摩尔量与化学势59

1.纯理想气体的化学势61

2.理想混合气体中某组分的化学势61

三、混合气体组分的化学势61

3.真实气体组分的化学势62

4.混合真实气体中组分B的化学势62

四、理想液态混合物62

1.理想液态混合物的定义62

2.拉乌尔定律63

3.理想液态混合物中物质B的化学势63

4.理想液态混合物（理想溶液）的通性64

五、理想液态稀溶液中各组分的化学势64

1.理想液态稀溶液的定义64

2.亨利定律65

3.理想稀溶液中各组分的化学势65

4.理想稀溶液的依数性66

1.真实液态混合物中任意组分的化学势68

2.真实溶液中组分的化学势68

六、真实液态混合物与真实溶液68

3.活度a的求算公式69

4.超额函数69

第4章 化学平衡71

一、化学反应的方向和限度71

1.化学反应的可逆性、化学平衡和反应平衡判据71

2.各类反应的标准平衡常数及其特征71

3.平衡常数与温度的关系74

4.化学反应的定温式74

二、化学平衡常数的计算75

1.由物质的标准摩尔生成吉布斯能变△fG？求取 △rG？和K？75

2.由反应的△rH？，△rS？计算△rG？和K？76

3.由已知反应的△rG？（T）或K？（T）求相关反应的△rG？（T）或K？（T）76

三、化学平衡移动77

1.温度对化学平衡的影响78

2.系统总压对化学平衡的影响78

3.惰性气体对化学平衡的影响79

4.浓度对化学平衡的影响80

5.化学平衡移动规律80

第5章 化学反应速率81

一、化学反应速率的表示法81

1.反应物的消耗速率和生成物的生成速率表示法81

2.反应进度定义的速率表示法81

3.两种速率表示方法的比较82

二、反应速率与浓度的关系82

1.基元反应与复合反应82

2.反应速率方程和反应级数82

3.具有简单级数速率方程的积分形式84

4.反应级数的确定86

三、反应速率与温度的关系88

1.阿伦尼乌斯（Arrhenius）公式88

2.活化能89

3.活化能在不同反应类型中的意义及其大小89

4.有关活化能的一些规律89

四、基元反应速率理论90

1.简单碰撞理论90

2.过渡态理论90

五、复杂复合反应的动力学方程91

1.对行反应91

2.平行反应92

4.复合反应速率方程的近似处理方法93

3.连串反应93

5.链反应94

六、各类特殊反应的动力学分析96

1.催化作用和多相反应96

2.溶液中反应98

3.光化学反应100

4.酶催化反应103

第6章 酸碱理论和电解质溶液及其离子的电迁性质105

一、酸碱理论105

1.酸碱水离子理论105

2.酸碱溶剂理论105

3.酸碱质子理论106

4.酸碱电子理论106

二、电解质溶液107

1.强电解质溶液107

2.弱电解质溶液109

3.难溶电解质的溶解平衡113

三、电解质溶液中离子的电迁移性质115

1.氧化还原反应115

2.电解和法拉第定律116

3.电解质溶液中离子的电迁移118

4.电导率与摩尔电导率119

5.离子独立移动定律120

第7章 电化学122

一、原电池122

1.原电池的组成与电池反应122

2.原电池的图式表示法123

二、电极和电极电势123

1.氧化还原电对和电极的分类123

2.电极电势与电池电动势124

3.浓度对电极电势、电动势的影响——能斯特（Nernst）方程式125

三、浓差电池126

1.单液浓差电池127

2.双液浓差电池127

四、可逆电池的热力学127

1.可逆电池127

2.可逆电池电动势与热力学函数的关系127

五、极化作用128

1.电解时的极化作用128

2.原电池放电时的极化作用130

3.电极极化的主要原因130

六、电极上析出物质的规律及电解的应用131

1.电极上析出物质的规律131

1.电化学腐蚀的基本原理132

2.电解的应用132

七、金属的电化学腐蚀和防护132

2.电化学腐蚀的防止133

第8章 表面现象与分散系统135

一、表面吉布斯能和表面张力135

1.表面功、表面张力135

2.表面张力的热力学性质136

二、润湿作用与接触角137

1.润湿及其分类137

2.接触角137

三、弯曲液面的附加压力137

1.附加压力137

3.应用示例138

2.弯曲表面上的蒸气压138

四、吸附作用139

1.固体表面吸附与解吸139

2.溶液表面的吸附140

3.吸附的应用141

五、表面活性剂141

1.表面活性剂的结构与亲水亲油性141

2.表面活性剂的分类142

3.表面活性剂的主要作用143

六、胶体及其性质144

1.分散系统及其分类144

2.胶体分散系统及胶体的制备145

3.胶体的基本性质146

4.大分子溶液及其特征149

第9章 有机化合物的命名154

一、系统命名法的基本原则155

1.母体碳原子数目的表示和烃基的名称155

2.选择主官能团的原则155

3.选择主链的原则157

4.位次编号原则158

5.书写名称的原则160

二、不饱和烃的命名161

三、螺环和桥环化合物的命名163

四、构型异构体的命名和构型的标记164

1.次序规则164

2.顺反异构体的命名和构型的E/Z标记166

3.旋光异构体的命名和构型的R/S标记168

二、有机化合物中的化学键——共价键171

一、有机化合物的特性171

第10章有机化合物的结构和性质171

三、诱导效应173

四、共轭效应174

五、芳香性和休克尔规则176

1.分子是否具有芳香性可由NMR确定176

2.Hückel规则177

六、立体化学原理181

1.对称性与分子结构182

2.旋光化合物的分类183

3.含两个及多个手性碳原子化合物的旋光异构184

4.构型保持与构型反转186

5.外消旋化188

6.外消旋体的拆分189

7.立体专一反应和立体选择反应191

8.不对称合成195

第11章 重要的有机反应机理200

一、Arndt-Eistert反应200

二、Arbuzov反应201

三、Backman重排201

四、Baeyer-Villiger氧化202

五、Bamford-Stevens反应203

六、Benzidine（联苯胺）重排204

七、Benzilic acid（二苯羟乙酸）重排204

八、Benzoin（安息香）缩合205

九、Birch（伯奇）还原206

十、Boveault-Blanc反应207

十一、Brown硼氢化反应207

十二、Carroll重排208

十三、Chugaev反应209

十四、Claisen缩合210

十五、Claisen重排211

十六、Cope重排212

十七、Cope消除213

十八、Corey-Chaykousky反应213

十九、Curtius重排214

二十、Darzcns反应215

二十一、Dieckmann缩合216

二十二、Diels-Alder反应217

二十三、Enamine（烯胺）反应218

二十四、Eschweiler-Clarke反应218

二十五、Evans烃基化反应220

二十六、Favorskii重排221

二十七、Haloform（卤仿）反应222

二十八、Hantzsch吡啶反应223

二十九、Haworth反应224

三十、Hofmann消除225

三十一、Horner-Wadsworth-Rmmons反应225

三十二、Hoffman重排227

三十三、Hunsdiecker反应227

三十四、Knoevenagel缩合228

三十五、Mannich-Eschenmoser反应229

三十六、Michael加成230

三十七、Mitsunobu反应231

三十八、Mukaiyama-Carreira醇醛反应232

三十九、邻基参与作用233

四十一、Petreson反应236

四十、Nef反应236

四十二、Perkin反应237

四十三、Pinacol重排238

四十四、Smiles重排239

四十五、Reformatsky反应240

四十六、Sommelet重排240

四十七、Stevens重排241

四十八、Stork烯胺烃基化和酰基化242

四十九、Tiffeneau-Demjanov反应243

五十、Ullmann反应244

五十一、Wolff-Kischner－黄鸣龙还原245

五十二、Wittig反应246

五十二、Wolff重排247

五十四、Wohl-Ziegler反应248

五十五、Zaitsev消除反应249

五十六、周环反应250

第12章 有机合成256

一、有机合成的概念及其意义256

二、逆合成分析法（Retrosynthesis）257

三、多步骤有机合成路线选择策略268

四、导向基269

五、保护基272

六、立体化学的控制273

七、合成问题简化274

一、单质278

1.非金属单质278

第13章 单质及无机化合物278

第二篇 重要单质及化合物的性质和应用278

2.金属单质285

二、无机化合物293

1.氢化物293

2.碳化物、氮化物和硼化物296

3.氧化物297

4.硫化物306

5.卤化物307

6.硫的含氧酸及其盐313

7.氮的含氧酸及其盐317

8.磷的含氧酸及其盐320

9.碳酸及碳酸盐322

10.硅酸及硅酸盐323

12.卤素的含氧酸及其盐325

11.硼酸及硼酸盐325

13.重铬酸钾K2Cr2O7329

14.高锰酸钾KMnO4330

第14章 有机化合物331

一、脂肪烃331

1.烷烃331

2.烯烃333

3.炔烃和二烯烃337

二、脂环烃339

三、芳烃341

1.苯的结构及芳香性341

2.苯及其同系物的反应341

3.苯环上亲电取代反应定位效应343

4.稠环芳烃344

四、含卤有机化合物347

1.卤代烃的制备348

2.卤代烃的结构和化学性质349

3.亲核取代反应的机理及影响因素352

4.消除反应的机理及影响因素353

五、碳氧单键化合物354

1.醇、酚、醚的制备354

2.醇、酚、醚的结构与化学性质356

六、碳氧双键化合物363

1.醛和酮363

2.羧酸370

3.羟基酸和酚酸373

4.羧酸衍生物375

5.β－二羰基化合物377

6.克莱森（Claisen）酯缩合反应378

七、含杂原子化合物379

1.硝基化合物379

2.胺类380

3.重氮化合物和偶氮化合物382

4.杂环化合物385

八、元素有机化合物387

1.一般概念387

2.元素有机化合物的一般制法388

3.几类重要的元素有机化合物389

九、生物有机化合物391

1.糖类391

2.氨基酸394

3.多肽、蛋白质396

4.核酸398

第三篇 常用检测及表征方法399

第15章 化学分析399

一、分析化学有关基本概念399

1.分析化学的任务和作用399

2.分析方法的分类400

二、分析质量的保证402

1.准确度与精密度402

2.误差产生的原因及减免的方法403

3.有效数字及其运算规则403

4.分析数据的统计处理403

三、定性分析405

1.无机定性分析405

2.有机定性分析424

四、定量分析434

1.质量分析434

2.滴定分析435

3.有机定量分析445

第16章 仪器分析452

一、色谱分析法453

1.基本原理453

2.气相色谱法456

3.液相色谱法458

二、电化学分析法460

1.电位分析法460

2.极谱伏安法466

3.库仑分析法469

4.电导分析法472

三、原子光谱分析法473

1.原子吸收分光光度法473

2.原子发射光谱分析法477

四、分子光谱分析法480

1.紫外－可见分光光度法481

2.红外光谱法488

3.拉曼光谱分析492

4.分子发光分析法494

五、核磁共振波谱分析法498

1.基本原理498

2.核磁共振仪502

3.核磁共振波谱分析法的应用503

1.基本原理504

六、质谱分析法504

2.质谱仪506

3.质谱分析的特点及应用506

七、X射线光谱法507

1.X射线发射光谱508

2.X射线荧光光谱508

3.X射线衍射法509

八、电子能谱分析法510

1.光电子能谱基本原理510

2.电子能谱仪简介512

3.电子能谱法的应用512

九、热分析法513

1.热重法513

2.差热分析法514

3.差示扫描量热法515

第四篇 重要的化学应用516

第17章 能源与化学516

一、能源及其分类516

二、几种一次能源517

1.煤炭能源517

2.石油和天然气519

三、几种其他能源522

1.核能522

2.太阳能524

3.氢能525

四、化学电源526

1.一次电池526

2.二次电池528

3.燃料电池530

第18章 材料与化学532

一、金属材料532

1.金属材料的概况532

2.合金及其类型534

3.副族元素碳化物等金属型化合物的形成和应用536

4.钢铁537

5.铝合金、铜合金539

6.磁性材料542

二、无机非金属材料543

1.硅酸盐材料543

2.特种陶瓷材料546

3.无机胶凝材料（胶结材料）548

4.复合材料550

5.功能材料552

6.光学材料554

7.电介质材料556

8.超导材料557

9.固体电解质558

10.纳米材料558

三、高分子化合物及高分子材料560

1.高分子化合物的基本概念560

2.高分子化合物的合成563

3.高分子化合物的命名566

4.高分子化合物的结构形态及一般性质568

5.重要高分子材料及应用570

第19章 环境与化学577

一、环境与生态平衡577

1.水循环578

二、生态系统中物质的循环578

2.氮循环579

3.碳循环579

4.氧循环580

三、环境污染与防治580

1.大气污染与防治580

2.水的污染及净化582

3.土壤污染及治理585

4.海洋污染与防治586

5.固体废物污染及治理587

四、绿色化学化工588

1.绿色技术589

2.污染防治与绿色化学化工590

五、环境监测592

附录594

附录一 我国法定计量单位594

附录二 基本物理常数596

附录三 在100kPa、298K时一些单质和化合物的热力学函数597

附录四 弱酸、弱碱在水中的离解常数（25℃,I=0）610

附录五 几种常用缓冲溶液的配制613

附录六 几种温度下，标准缓冲溶液的pH值614

附录七 配合物的稳定常数（18℃～25℃）615

附录八 标准电极电位表（18℃～25℃）623

附录九 微溶化合物的溶度积（18℃～25℃,I=0）627

附录十 化合物的相对分子质量表629

附录十一 安全知识632

参考文献638