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第一章　原子结构和元素周期性质2

1.1　原子和分子2

1.1.1　原子和元素2

1.1.2　分子和化合物5

1.2　微观粒子运动的描述方法和量子效应6

1.3　氢原子的结构8

1.3.1　单电子原子的Schr？dinger方程及其解8

1.3.2　量子数的物理意义10

1.3.3　波函数和电子云的图形11

1.4　多电子原子结构13

1.4.1　屏蔽效应和穿透效应13

1.4.2　基态原子的电子排布14

1.5　元素周期表15

1.6　元素性质的周期性19

1.6.1　原子的电离能19

1.6.3　原子的电负性21

1.6.2　原子的电子亲合能21

1.6.4　相对论效应对元素周期性质的影响24

1.7　化合物的周期性质27

1.7.1　化合物中元素的氧化态28

1.7.2　从周期表看化合物的性质28

1.7.3　过渡金属元素化学性质的变化规律30

1.8　原子光谱和电子能谱的应用31

1.8.1　原子光谱31

1.8.2　电子能谱32

习题34

参考文献35

第二章 化学键和分子结构37

2.1　物质的性质和化学键类型37

2.2　H？的结构和共价键的本质40

2.2.1　H？的Schr？dinger方程及其解40

2.2.2　共价键的本质42

2.3.1　共价键的点电子表示43

2.3　分子轨道理论和共价键类型43

2.3.2　分子轨道理论44

2.3.3　分子轨道的分布特点和分类45

2.4　双原子分子的结构和性质48

2.4.1　同核双原子分子48

2.4.2　异核双原子分子51

2.5　多原子分子的结构和表示法52

2.5.1　分子的构型和构象52

2.5.2　分子的点电子结构式53

2.5.3　价电子对互斥理论54

2.5.4　杂化轨道理论56

2.5.5　原子的共价半径57

2.6　共轭分子中的离域π键59

2.6.1　共轭分子及其形成条件59

2.6.2　共轭效应及其对物质性质的影响60

2.7　金属键60

2.8.1　配位键的成键形式63

2.8　配位键63

2.8.2　配位化合物的特征65

2.9　离子键67

2.9.1　离子键和点阵能67

2.9.2　离子半径70

2.10　氢键73

2.10.1　氢键的成键类型73

2.10.2　非常规氢键74

2.10.3　氢键的形成和物质的性能75

2.11　分子间作用力77

2.11.1　概述77

2.11.2　范德华力78

2.11.3　分子识别、超分子和有序高级结构80

2.12　分子的大小和形状82

2.12.1　范德华半径82

2.12.2　分子大小的估算83

习题85

参考文献87

第三章 氢和氧的化学89

3.1　氢89

3.1.1　氢的分布和同位素89

3.1.2　氢的成键类型90

3.1.3　氢气的性质和制备92

3.2　氧93

3.2.1　氧的分布和性质93

3.2.2　氧的成键特征和氧化物94

3.3　水的结构和性质97

3.3.1　水分子和冰的结构98

3.3.2　水的性质99

3.3.3　液态水的结构模型102

3.4　溶液104

3.4.1　溶液浓度表示法104

3.4.2　溶解度105

3.4.3　溶度积常数106

3.5　酸和碱107

3.5.1　酸和碱的定义与常用的酸和碱107

3.5.2　水溶液中酸碱强弱的表示109

3.5.3　酸碱强度的估计110

3.5.4　缓冲溶液111

3.6　氧化还原反应113

3.6.1　氧化反应和还原反应113

3.6.2　电极电势及其应用114

3.6.3　氧化还原平衡115

习题116

参考文献117

第四章　碳和氮的化学119

4.1　碳119

4.1.1　碳的三种同素异形体119

4.1.2　三族有机物的结构特征122

4.1.3　碳的同位素123

4.2.1　氮的分布和性质124

4.2　氮124

4.2.2　氨和铵盐125

4.2.3　氮的氧化物和含氧酸126

4.2.4　1992年明星分子：NO130

4.3　官能团和有机物分类132

4.4　分子的对称性136

4.4.1　对称操作和对称元素136

4.4.2　分子的点群140

4.5　手性分子141

4.5.1　手性和旋光性141

4.5.2　药物分子的构型144

4.6　生物有机化学简介146

4.6.1　碳水化合物147

4.6.2　油脂148

4.6.3　氨基酸和蛋白质149

4.6.4　核酸152

4.6.5　酶155

习题157

参考文献158

第五章　能源化学160

5.1　能源和能源的利用160

5.1.1　能源和能源化学160

5.1.2　能源的利用和热力学函数161

5.2　键能、反应热和反应性质164

5.2.1　共价键键能164

5.2.2　反应热和反应性质166

5.3　氢能源167

5.3.1　储氢材料168

5.3.2　激光分离同位素H和D170

5.4　石油和天然气171

5.4.1　石油的炼制171

5.4.2　石油化工174

5.4.3　催化反应和催化剂174

5.5.1　煤的组成和结构177

5.5　煤炭177

5.5.2　煤的综合利用178

5.6　电池180

5.6.1　常用的干电池和蓄电池180

5.6.2　燃料电池182

5.6.3　金属腐蚀的微电池机理184

习题185

参考文献186

第六章　环境化学188

6.1　环境问题188

6.2　水的环境化学190

6.2.1　水的数量和分布191

6.2.2　硬水和海水的处理和利用192

6.2.3　水体的污染193

6.2.4　污水治理196

6.3.1　大气圈概况197

6.3　大气化学197

6.3.2　大气污染物199

6.3.3　大气环境问题201

6.3.4　臭氧层的损耗204

6.4　环境与资源保护206

习题208

参考文献208

7.1.1　水溶液的表面张力210

7.1　水溶液的表面化学210

第七章　界面化学210

7.1.2　表面活性剂211

7.1.3　疏水效应214

7.2　固-气界面化学215

7.2.1　固体表面的结构215

7.2.2　固体表面吸附217

7.2.3　分子筛怎样筛分分子218

7.3.1　固体表面的润湿性能220

7.3　固-液和固-固界面化学220

7.3.2　钎焊：铝材的焊接221

7.3.3　氧化物和盐类在载体表面自发单层分散222

7.4　纳米化学224

7.4.1　纳米材料224

7.4.2　扫描探针显微技术225

7.5　膜的化学227

习题230

参考文献230

第八章 晶体和非晶体材料232

8.1　晶体结构的周期性和点阵232

8.2　晶体对称性和晶体物理性质234

8.2.1　晶体结构的对称元素234

8.2.2 晶系235

8.2.3　空间点阵型式235

8.2.4　晶体学点群237

8.2.5　晶体的点群和晶体的物理性质238

8.3　金属元素的晶体结构241

8.3.1　等径圆球的堆积241

8.3.2　金属单质的结构概况245

8.3.3　金属原子半径246

8.4　离子晶体的结构248

8.4.1　常见的离子晶体结构248

8.4.2　影响离子晶体结构的因素252

8.5　晶体缺陷和晶体材料253

8.6　玻璃、陶瓷和准晶体255

8.6.1　玻璃255

8.6.2　陶瓷257

8.6.3　准晶体259

8.7　液晶260

习题262

参考文献264

9.1.1　钢铁的冶炼266

9.1.2　钢铁的相组成和性能266

9.1　钢铁266

第九章 金属材料和磁性材料266

9.2　新型金属材料269

9.2.1　非晶态合金270

9.2.2　形状记忆合金271

9.3　配位场中金属原子的能级和未成对电子数272

9.4　物质磁性的起源和分类277

9.4.1　原子的磁性277

9.4.2　物质磁性的分类278

9.5　磁性材料285

9.5.1　永磁材料285

9.5.2　软磁材料287

9.5.3　磁信息材料和特种磁性材料288

习题289

参考文献290

10.1.1　光和颜色的关系291

10.1　光和颜色291

第十章　光学材料291

10.1.2　颜色的起因292

10.2　发色的化学机理和色料293

10.2.1　原子激发和分子振动293

10.2.2　过渡金属原子的能级在配位场中的变化294

10.2.3　共轭效应和有机染料294

10.2.4　电荷转移效应和颜料297

10.2.5　电子在固体能带间跃迁产生颜色298

10.2.6　变色材料299

10.3　发光材料301

10.3.1　概述301

10.3.2　发光材料基质的晶体结构303

10.3.3　发光材料的应用307

10.4　非线性光学晶体310

习题313

参考文献313

11.1.1　金属键：能带结构和电导315

11.1　物质的结构和导电性能315

第十一章　电学材料315

11.1.2　共价键：离域π键和非金属导体316

11.1.3　离子键：离子晶体缺陷和电导317

11.2　半导体材料318

11.2.1　本征半导体和掺杂半导体318

11.2.2　p-n结及其应用321

11.3　超导材料323

11.4　固体离子导体327

11.4.1　α-AgI328

11.4.2 β-氧化铝330

11.4.3　固体氧离子导体331

11.5　压电材料332

11.6　铁电材料334

习题337

参考文献338

12.1　高分子材料的发展、合成和结构特点339

12.1.1　高分子工业的发展339

第十二章 合成高分子材料339

12.1.2　高分子的合成——聚合反应340

12.1.3　高分子的结构特点343

12.2　功能高分子材料344

12.2.1　医用高分子材料345

12.2.2　导电高分子材料346

12.2.3　高吸水性高分子材料346

12.3.1　塑料和纤维348

12.3　热塑性材料348

12.3.2　若干热塑性高分子的结构、性质和应用350

12.4　热固性材料352

12.5　弹性体材料354

12.6　复合材料357

习题359

参考文献360

附录Ⅰ 单位、物理常数和换算因子361

附录Ⅱ 部分习题答案364

索引369