工科基礎(chǔ)化學(xué)

第1章氣體1
1.1理想氣體1
1.1.1理想氣體狀態(tài)方程1
1.1.2摩爾氣體常數(shù)2
1.1.3理想氣體模型3
1.1.4理想氣體混合物3
1.2實(shí)際氣體4
1.2.1實(shí)際氣體的行為4
1.2.2范德華方程5
1.2.3其他狀態(tài)方程式7
1.3氣液間的轉(zhuǎn)變-實(shí)際氣體的等溫線和液化7
1.3.1液體的飽和蒸氣壓7
1.3.2臨界參數(shù)8
1.3.3真實(shí)氣體的p-Vm圖及氣體的液化8
1.3.4范德華方程式的等溫線8
1.3.5范德華氣體的臨界參數(shù)8
1.3.6對(duì)比狀態(tài)和對(duì)比狀態(tài)定律9
1.4壓縮因子圖———實(shí)際氣體的有關(guān)計(jì)算9
1.4.1普遍化壓縮因子9
1.4.2普遍化壓縮因子圖9
1.4.3壓縮因子圖的應(yīng)用10
第2章熱力學(xué)11
2.1熱力學(xué)概論11
2.1.1熱力學(xué)的目的和內(nèi)容11
2.1.2熱力學(xué)方法的重要性和局限性11
2.2熱力學(xué)基本概念12
2.2.1體系與環(huán)境12
2.2.2體系的分類12
2.2.3體系的性質(zhì)12
2.2.4熱力學(xué)平衡態(tài)13
2.2.5狀態(tài)和狀態(tài)函數(shù)13
2.2.6過程和途徑14
2.2.7熱和功14
2.3熱力學(xué)第一定律15
2.3.1熱力學(xué)第一定律的文字表述15
2.3.2熱力學(xué)能15
2.3.3熱力學(xué)第一定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式16
2.4熱的計(jì)算16
2.4.1單純變溫過程熱的計(jì)算16
2.4.2相變過程熱的計(jì)算18
2.5可逆過程20
2.5.1不同過程時(shí)的體積功20
2.5.2可逆過程22
2.5.3理想氣體絕熱可逆過程方程22
2.5.4卡諾循環(huán)23
2.6實(shí)際氣體的ΔU和ΔH24
2.6.1焦耳-湯姆遜效應(yīng)24
2.6.2實(shí)際氣體的pV-p等溫線26
2.6.3實(shí)際氣體的ΔU和ΔH26
2.7熱化學(xué)27
2.7.1標(biāo)準(zhǔn)態(tài)27
2.7.2化學(xué)反應(yīng)計(jì)量式(標(biāo)準(zhǔn)式)27
2.7.3反應(yīng)進(jìn)度27
2.7.4標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓28
2.7.5蓋斯定律28
2.7.6標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓28
2.7.7標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓29
2.7.8標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓與溫度的關(guān)系———基爾霍夫定律30
2.7.9恒壓熱效應(yīng)和恒容熱效應(yīng)30
2.8兩個(gè)熱力學(xué)定律簡介31
2.9自發(fā)過程的不可逆性31
2.9.1自發(fā)過程的方向和限度31
2.9.2自發(fā)過程的不可逆性31
2.10熱力學(xué)第二定律32
2.10.1熱力學(xué)第二定律的經(jīng)典敘述32
2.10.2兩種經(jīng)典敘述的等效性33
2.10.3卡諾定理33
2.11熵34
2.11.1可逆過程的熱溫商與熵34
2.11.2不可逆過程的熱溫商36
2.11.3熱力學(xué)第二定律的本質(zhì)和熵的統(tǒng)計(jì)意義38
2.12熵變的計(jì)算39
2.12.1理想氣體體系熵變的計(jì)算39
2.12.2相變過程41
2.13熱力學(xué)第三定律和化學(xué)反應(yīng)的熵變42
2.13.1熱力學(xué)第三定律42
2.13.2由標(biāo)準(zhǔn)熵計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)熵43
2.14亥姆霍茲函數(shù)和吉布斯函數(shù)43
2.14.1亥姆霍茲函數(shù)及其判據(jù)43
2.14.2吉布斯函數(shù)及其判據(jù)44
2.15熱力學(xué)狀態(tài)函數(shù)間的關(guān)系式44
2.15.1熱力學(xué)基本方程44
2.15.2對(duì)應(yīng)系數(shù)關(guān)系式45
2.15.3其他判據(jù)式45
2.15.4麥克斯韋關(guān)系式46
2.15.5麥克斯韋關(guān)系式的應(yīng)用46
2.15.6吉布斯-亥姆霍茲方程47
2.16ΔG的計(jì)算47
第3章化學(xué)熱力學(xué)49
3.1多組分體系的熱力學(xué)49
3.1.1概述49
3.1.2組成的表示法49
3.1.3偏摩爾量50
3.1.4化學(xué)勢53
3.1.5氣體組分的化學(xué)勢55
3.1.6稀溶液中的兩個(gè)經(jīng)驗(yàn)定律58
3.1.7理想液態(tài)混合物59
3.1.8理想稀溶液61
3.1.9稀溶液的依數(shù)性64
3.1.10活度與活度因子66
3.2化學(xué)平衡69
3.2.1化學(xué)反應(yīng)的摩爾吉布斯函數(shù)70
3.2.2化學(xué)反應(yīng)等溫方程式和標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)71
3.2.3標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)吉布斯函數(shù)的計(jì)算74
3.2.4平衡常數(shù)的測定和平衡轉(zhuǎn)化率的計(jì)算74
3.2.5溫度、壓力及惰性氣體對(duì)化學(xué)平衡的影響75
3.2.6同時(shí)平衡77
3.3相平衡78
3.3.1相律78
3.3.2單組分體系的相平衡81
3.3.3二組分體系理想液態(tài)混合物氣液平衡相圖83
3.3.4二組分真實(shí)液態(tài)混合物氣液平衡相圖86
3.3.5二組分液態(tài)部分互溶的雙液系90
3.3.6二組分液固平衡相圖95
第4章化學(xué)動(dòng)力學(xué)104
4.1化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率及速率方程104
4.1.1反應(yīng)速率的定義105
4.1.2反應(yīng)速率的圖解表示106
4.1.3基元反應(yīng)和復(fù)合反應(yīng)106
4.1.4基元反應(yīng)的速率方程———質(zhì)量作用定律107
4.1.5反應(yīng)級(jí)數(shù)108
4.1.6用氣體組分的分壓表示的速率方程108
4.2具有簡單級(jí)數(shù)的化學(xué)反應(yīng)108
4.2.1零級(jí)反應(yīng)108
4.2.2一級(jí)反應(yīng)109
4.2.3二級(jí)反應(yīng)110
4.2.4n級(jí)反應(yīng)112
4.3溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響113
4.3.1范特霍夫規(guī)則113
4.3.2阿倫尼烏斯方程114
4.3.3活化能116
4.4典型復(fù)合反應(yīng)117
4.4.1對(duì)行反應(yīng)117
4.4.2平行反應(yīng)118
4.4.3連串反應(yīng)119
4.5復(fù)合反應(yīng)速率近似處理方法120
4.5.1穩(wěn)態(tài)近似法120
4.5.2平衡態(tài)近似法122
4.6鏈反應(yīng)122
4.6.1單鏈反應(yīng)的特征122
4.6.2單鏈反應(yīng)的機(jī)理推導(dǎo)反應(yīng)速率方程123
4.6.3支鏈爆炸反應(yīng)123
4.7雙分子反應(yīng)的碰撞理論126
4.8單分子反應(yīng)理論127
4.9過渡態(tài)理論128
4.9.1勢能面和反應(yīng)途徑128
4.9.2過渡態(tài)理論速率常數(shù)公式的建立130
4.9.3熱力學(xué)關(guān)系式131
第5章界面化學(xué)133
5.1表面自由能與表面張力、溶液表面吸附、表面吸附劑133
5.1.1表面自由能與表面張力133
5.1.2溶液表面吸附和Gibbs吸附公式134
5.1.3表面活性劑135
5.2固體表面對(duì)氣體的吸附138
5.2.1物理吸附與化學(xué)吸附138
5.2.2朗格繆爾(Langmuir)吸附139
5.2.3弗羅德利希(Freundlich)等溫式140
5.2.4BET多層吸附公式140
第6章膠體化學(xué)142
6.1膠體的光學(xué)性質(zhì)142
6.1.1丁鐸爾效應(yīng)142
6.1.2瑞利公式143
6.2膠體的動(dòng)力性質(zhì)144
6.2.1布朗運(yùn)動(dòng)144
6.2.2擴(kuò)散和滲透壓145
6.2.3沉降與沉降平衡146
6.3膠體的電學(xué)性質(zhì)147
6.3.1電動(dòng)現(xiàn)象147
6.3.2電泳147
6.3.3電滲148
6.3.4沉降電勢和流動(dòng)電勢149
6.4溶膠的穩(wěn)定性與聚沉作用149
6.4.1溶膠的經(jīng)典穩(wěn)定理論———DLVO理論149
6.4.2溶膠的聚沉151
第7章光化學(xué)154
7.1單分子電子激發(fā)態(tài)衰變的相關(guān)光物理過程154
7.1.1光化學(xué)基本定律154
7.1.2單分子電子激發(fā)態(tài)衰變———雅布倫斯基(Jablonski)圖155
7.2光化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)量子產(chǎn)率光敏與猝滅156
7.2.1量子產(chǎn)率156
7.2.2光化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)157
7.2.3光敏和猝滅157
第8章催化作用159
8.1催化劑與催化作用159
8.1.1概念159
8.1.2催化反應(yīng)機(jī)理159
8.1.3催化劑的基本特征160
8.2均相催化復(fù)相催化酶催化161
8.2.1均相催化161
8.2.2復(fù)相催化161
8.2.3酶催化162
第9章原子結(jié)構(gòu)與元素周期性163
9.1原子結(jié)構(gòu)的近代概念163
9.1.1玻爾氫原子模型163
9.1.2電子的波粒二象性164
9.1.3微觀粒子運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)性規(guī)律164
9.1.4測不準(zhǔn)原理164
9.2核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述165
9.2.1波函數(shù)與原子軌道165
9.2.2原子軌道角度分布圖166
9.2.3電子云167
9.2.4量子數(shù)168
9.3原子中電子的分布169
9.3.1多電子原子軌道能級(jí)169
9.3.2基態(tài)原子中電子的分布171
9.3.3元素周期系與核外電子分布的關(guān)系174
9.4元素性質(zhì)的周期性176
9.4.1原子半徑176
9.4.2電離能177
9.4.3電子親和能177
9.4.4元素的電負(fù)性179
第10章共價(jià)鍵與分子的結(jié)構(gòu)180
10.1價(jià)鍵理論180
10.1.1共價(jià)鍵的形成180
10.1.2價(jià)鍵理論的要點(diǎn)180
10.1.3共價(jià)鍵的特征181
10.1.4共價(jià)鍵的類型181
10.1.5價(jià)鍵理論的局限性183
10.2雜化軌道理論183
10.2.1雜化軌道理論的要點(diǎn)183
10.2.2雜化類型與分子構(gòu)型183
*10.3價(jià)層電子對(duì)互斥理論186
10.3.1價(jià)層電子對(duì)互斥理論要點(diǎn)186
10.3.2分子的空間結(jié)構(gòu)187
10.4分子軌道理論188
10.4.1分子軌道的形成189
10.4.2分子軌道能級(jí)189
10.4.3電子在分子軌道中的分布189
10.5分子間力與氫鍵190
10.5.1分子的極性與偶極矩190
10.5.2分子的變形性191
10.5.3分子間力191
10.5.4氫鍵193
10.6晶體結(jié)構(gòu)194
10.6.1晶體及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)194
10.6.2離子晶體195
10.6.3原子晶體和分子晶體198
10.6.4金屬晶體198
10.6.5混合型晶體199
10.6.6離子極化對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響200
第11章分析質(zhì)量保證與控制204
11.1分析誤差理論204
11.1.1誤差與偏差204
11.1.2準(zhǔn)確度與精密度206
11.1.3誤差的來源(sourcesoferror)207
11.1.4提高分析準(zhǔn)確度的方法208
11.1.5有效數(shù)字的意義及位數(shù)209
11.1.6有效數(shù)字的修約規(guī)則210
11.1.7計(jì)算規(guī)則211
11.1.8分析化學(xué)中數(shù)據(jù)記錄及結(jié)果表示211
11.2分析化學(xué)中的數(shù)據(jù)處理212
11.2.1隨機(jī)誤差的正態(tài)分布212
11.2.2提高分析結(jié)果準(zhǔn)確度的方法213
11.3分析質(zhì)量控制214
11.3.1質(zhì)量保證與質(zhì)量控制概述214
11.3.2分析全過程的質(zhì)量保證與質(zhì)量控制217
11.3.3標(biāo)準(zhǔn)方法與標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)218
第12章樣品采集與處理220
12.1采樣方法221
12.1.1固體試樣的采集221
12.1.2液體試樣的采集222
12.1.3生物樣品的采集與制備223
12.1.4氣體樣品的采集225
12.2樣品預(yù)處理方法225
12.2.1溶解法226
12.2.2熔融法227
12.2.3半熔法227
12.2.4干法灰化法228
12.2.5微波消解法228
12.3分離和富集方法231
12.3.1沉淀分離法232
12.3.2液-液萃取分離法234
12.3.3離子交換分離法238
12.3.4液相色譜分離法242
第13章化學(xué)定量分析244
13.1滴定分析基本原理、基準(zhǔn)物質(zhì)與標(biāo)準(zhǔn)溶液、多組分選擇滴定244
13.1.1滴定分析法概述244
13.1.2標(biāo)準(zhǔn)溶液和基準(zhǔn)物質(zhì)246
13.1.3酸堿滴定法250
13.1.4配位滴定法262
13.2重量分析基本原理沉淀溶解平衡274
13.2.1重量分析法的分類和特點(diǎn)274
13.2.2重量分析法的分析過程及對(duì)沉淀的要求275
13.2.3重量分析法應(yīng)用選例276
13.2.4沉淀溶解平衡276
第14章電化學(xué)原理及應(yīng)用278
14.1電化學(xué)原理278
14.1.1電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電機(jī)理278
14.1.2離子在電場中的遷移279
14.1.3電解質(zhì)溶液的電導(dǎo)281
14.1.4強(qiáng)電解質(zhì)的活度和活度系數(shù)285
14.1.5可逆電池與不可逆電池288
14.1.6電池電動(dòng)勢的產(chǎn)生及測定290
14.1.7可逆電池的熱力學(xué)293
14.1.8電極電勢295
14.1.9電解與極化299
14.1.10析出電位及金屬的分離301
14.1.11金屬的腐蝕與防腐302
14.2電位分析法303
14.2.1電位分析法的基本原理304
14.2.2離子選擇性電極的分類305
14.2.3電位分析法308
14.3氧化還原滴定法309
14.3.1氧化還原反應(yīng)平衡309
14.3.2氧化還原反應(yīng)進(jìn)行的程度310
14.3.3氧化還原反應(yīng)的速率與影響因素311
14.3.4氧化還原滴定曲線及終點(diǎn)的滴定312
14.3.5氧化還原滴定指示劑313
14.3.6高錳酸鉀法314
14.3.7重鉻酸鉀法315
14.3.8碘量法316
第15章吸光光度法319
15.1吸光光度法基本原理319
15.1.1物質(zhì)對(duì)光的選擇性吸收320
15.1.2光的吸收基本定律321
15.1.3朗伯-比耳定律321
15.2光度計(jì)及其基本部件322
15.2.1分光光度計(jì)的主要部件322
15.2.2吸光度的測量原理323
15.3顯色反應(yīng)及顯色條件的選擇323
15.3.1顯色反應(yīng)和顯色劑323
15.3.2顯色反應(yīng)條件的選擇324
15.3.3吸光度測量條件的選擇326
15.4吸光光度法的應(yīng)用326
15.4.1定量分析326
15.4.2配合物組成和酸堿離解常數(shù)的測定328
15.4.3酸堿離解常數(shù)的測定328
15.5紫外吸收光譜法簡介329
15.5.1基本原理330
15.5.2紫外可見分光光度計(jì)332
15.5.3紫外可見吸收光譜法的應(yīng)用333
第16章色譜336
16.1色譜基礎(chǔ)理論336
16.1.1色譜法的分類336
16.1.2色譜法基礎(chǔ)知識(shí)及術(shù)語337
16.1.3色譜動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)理論339
16.2氣相色譜344
16.2.1氣相色譜固定相345
16.2.2典型的氣相色譜檢測器347
16.3液相色譜與高效液相色譜349
16.3.1高效液相色譜儀350
16.3.2高效液相色譜的固定相、流動(dòng)相353
16.4色譜-質(zhì)譜聯(lián)用354
16.5毛細(xì)管電泳355
第17章有機(jī)化合物的分類、命名、結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)357
17.1有機(jī)化合物的分類357
17.1.1按照碳的骨架分類357
17.1.2按官能團(tuán)分類358
17.2有機(jī)化合物的表示方法359
17.3有機(jī)化合物的命名359
17.3.1俗名和普通命名法360
17.3.2衍生物命名法360
17.3.3系統(tǒng)命名法360
17.4有機(jī)化合物的同分異構(gòu)370
17.4.1同分異構(gòu)觀象370
17.4.2構(gòu)造異構(gòu)371
17.5有機(jī)化合物物理性質(zhì)及與結(jié)構(gòu)的關(guān)系371
17.5.1沸點(diǎn)與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系371
17.5.2熔點(diǎn)與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系372
17.5.3溶解度與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系373
第18章基本有機(jī)化合物374
18.1飽和烴374
18.1.1鏈烷烴374
18.1.2環(huán)烷烴381
18.1.3飽和烴的主要來源和用途386
18.2不飽和烴387
18.2.1單烯烴388
18.2.2炔烴398
18.2.3二烯烴404
18.3芳烴408
18.3.1單環(huán)芳烴409
18.3.2多環(huán)芳烴422
18.3.3芳香性,休克爾(Hückel)規(guī)則427
18.3.4芳烴的來源、制法與應(yīng)用429
18.4立體化學(xué)430
18.4.1異構(gòu)體的分類430
18.4.2對(duì)映異構(gòu)430
18.4.3偏振光和比旋光度432
18.4.4分子的手性和對(duì)稱因素435
18.4.5含一個(gè)手性碳的化合物436
18.4.6構(gòu)型和構(gòu)型標(biāo)記437
18.4.7含兩個(gè)手性碳原子化合物438
18.4.8環(huán)狀化合物的立體異構(gòu)439
18.4.9不含手性碳原子化合物的旋光異構(gòu)440
18.4.10旋光異構(gòu)在研究反應(yīng)歷程中的應(yīng)用441
18.4.11立體專一性445
18.5鹵代烴445
18.5.1鹵代烴的分類與結(jié)構(gòu)445
18.5.2物理性質(zhì)446
18.5.3化學(xué)性質(zhì)446
18.5.4不飽和鹵代烴和鹵代芳烴461
18.5.5重要的鹵代烴463
18.6有機(jī)化合物的波譜分析466
18.6.1核磁共振波譜466
18.6.2紅外吸收光譜472
18.7醇、酚、醚和環(huán)氧化合物477
18.7.1醇478
18.7.2酚490
18.7.3醚和環(huán)氧化合物497
18.8醛和酮503
18.8.1醛、酮的定義和分類503
18.8.2羰基的結(jié)構(gòu)503
18.8.3醛、酮的物理性質(zhì)504
18.8.4醛、酮的化學(xué)性質(zhì)505
18.8.5醛和酮的制法520
18.9羧酸及羧酸衍生物521
18.9.1羧酸521
18.9.2羧酸衍生物530
18.10有機(jī)含氮化合物539
18.10.1硝基化合物539
18.10.2胺類543
18.10.3重氮及偶氮化合物554
18.11雜環(huán)化合物562
18.11.1雜環(huán)化合物的分類562
18.11.2單雜環(huán)化合物的結(jié)構(gòu)與芳香性563
18.11.3單雜環(huán)化合物的化學(xué)性質(zhì)564
18.11.4重要五元雜環(huán)及衍生物569
第19章元素化學(xué)571
19.1氫、氫能源571
19.1.1氫原子的性質(zhì)及其成鍵特征571
19.1.2氫氣的物理性質(zhì)與化學(xué)性質(zhì)572
19.1.3氫氣的制備573
19.1.4氫能源574
19.2ⅠA、ⅡA族元素及其化合物577
19.2.1概述577
19.2.2單質(zhì)的性質(zhì)578
19.2.3重要化合物579
19.2.4鹽類582
19.2.5對(duì)角線規(guī)則583
19.3ⅢA-ⅦA族元素及其化合物584
19.3.1硼族元素的特性584
19.3.2碳族元素590
19.3.3氮族元素597
19.3.4氧族元素605
19.3.5鹵族元素618
19.4稀有氣體628
19.4.1稀有氣體的存在、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和用途629
19.4.2稀有氣體化合物630
19.5ⅠB、ⅡB族元素及其常見化合物632
19.5.1銅族(ⅠB)元素632
19.5.2鋅族(ⅡB)元素636
19.6過渡元素及其常見化合物641
19.6.1過渡元素概述641
19.6.2鈦?zhàn)?、釩族元素644
19.6.3鉻族元素648
19.6.4錳族元素652
19.6.5鐵系元素和鉑系元素654
19.7稀土元素660
19.7.1鑭系元素概述661
19.7.2鑭系元素的重要化合物663
19.7.3鑭系元素的提取664
19.7.4稀土元素的應(yīng)用665
參考文獻(xiàn)