本書將原分屬于高等工科院校不同專業(yè)的無機(jī)化學(xué)（含普通化學(xué)）、物理化學(xué)的教學(xué)內(nèi)容有機(jī)地融合在一起，對教材內(nèi)容進(jìn)行整合和取舍。全書分為15章，第1~4章介紹物質(zhì)聚集態(tài)、化學(xué)熱力學(xué)、化學(xué)動力學(xué)、化學(xué)平衡等化學(xué)基本原理；第5~7章介紹電解質(zhì)溶液的解離平衡、電化學(xué)平衡和相平衡；第8章為界面現(xiàn)象和膠體分散系的介紹；第9~12章為原子結(jié)構(gòu)、分子結(jié)構(gòu)、固體結(jié)構(gòu)、配合物結(jié)構(gòu)的理論介紹；第13~15章為元素化學(xué)部分，主要介紹s區(qū)元素、p區(qū)元素和d區(qū)元素。每章內(nèi)容均分為基礎(chǔ)內(nèi)容和拓展知識兩層次，使之既有利于實(shí)施教學(xué)要求，又有利于拓展學(xué)生的知識面。書后附有習(xí)題答案和附錄。
本書可作為高等院�；瘜W(xué)化工及相關(guān)專業(yè)的無機(jī)化學(xué)、大學(xué)化學(xué)、普通化學(xué)課程教材，也可供科研、工程技術(shù)人員參考使用。
“大學(xué)化學(xué)”課程是化工及非化學(xué)化工類本科學(xué)生的一門必修基礎(chǔ)課程，主要介紹化學(xué)基本原理和化學(xué)技能。隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，我國高等教育的改革和發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)新的歷史階段，教育體制、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法的改革都在更廣泛、更深入地展開，因而也給大學(xué)化學(xué)教學(xué)改革提出了更高的要求。一方面，要求學(xué)生在有限的學(xué)時(shí)數(shù)條件下掌握精通的專業(yè)知識；另一方面，要求學(xué)生有更寬廣的知識面，以適應(yīng)學(xué)科融合、交叉和滲透背景下對復(fù)合型技術(shù)人才的需要。為此，我們以現(xiàn)代教育思想為指導(dǎo)，在教學(xué)為先、育人為本的原則下，從培養(yǎng)21世紀(jì)高素質(zhì)工科人才的總體需要出發(fā)，針對工科本科專業(yè)學(xué)生對化學(xué)基本知識、基本技術(shù)和基本方法的需求和學(xué)時(shí)分配，對原有的工科相關(guān)專業(yè)的基礎(chǔ)化學(xué)、普通化學(xué)、無機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)和有機(jī)化學(xué)的部分相關(guān)知識進(jìn)行整合，編寫了這本《大學(xué)化學(xué)》教材，以物質(zhì)聚集態(tài)、化學(xué)熱力學(xué)、化學(xué)動力學(xué)、物質(zhì)結(jié)構(gòu)、表面化學(xué)、膠體化學(xué)、配位化學(xué)、元素化學(xué)、有機(jī)化學(xué)為基礎(chǔ)構(gòu)建了新的工科專業(yè)基礎(chǔ)化學(xué)教學(xué)體系。力求讓學(xué)生在較少的學(xué)時(shí)內(nèi)對化學(xué)知識體系和化學(xué)的近代進(jìn)展有一個(gè)較為全面的了解。
為了適應(yīng)新世紀(jì)對具有全面素質(zhì)的創(chuàng)新型人才的要求，本書在編寫過程中力求達(dá)到內(nèi)容的先進(jìn)性、基礎(chǔ)性、科學(xué)性及針對性等各方面的統(tǒng)一，在介紹化學(xué)的基本原理、基本技術(shù)和基本方法的前提下，注意化學(xué)與各相關(guān)學(xué)科和技術(shù)的緊密聯(lián)系，討論化學(xué)在這些學(xué)科中的應(yīng)用。在內(nèi)容的選擇上，注意與中學(xué)化學(xué)的銜接，力求理論聯(lián)系實(shí)際。在材料組織上，力求概念闡述準(zhǔn)確嚴(yán)密，內(nèi)容安排深入淺出、循序漸進(jìn)，并注意各章內(nèi)容的相互依托與交叉，便于教師教學(xué)和學(xué)生自學(xué)。本書可以作為高等學(xué)�；瘜W(xué)工程與工藝、材料科學(xué)、環(huán)境科學(xué)與工程、資源勘查、寶石學(xué)、生物科學(xué)與工程及相關(guān)專業(yè)本科四年制學(xué)生的教材，也可作為相關(guān)教師的參考資料。在使用本書作教材時(shí)，教師可根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況，在保證課程基本要求的前提下，對內(nèi)容進(jìn)行取舍，也可對相關(guān)知識的講授順序進(jìn)行調(diào)整。書中帶“*”的內(nèi)容為選學(xué)內(nèi)容。參加本書編寫工作的有桂林理工大學(xué)的鐘福新(第4、7章)、余彩莉(第3、5、15章)、劉崢(第6、10、11、16章)、張淑華(第1、12章)、肖順華(第2、8章)、黃紅霞(第13章)、桂林電子科技大學(xué)的莫德清(第14章)和廣西工學(xué)院的張倩(第9章)。最后由鐘福新、余彩莉、劉崢定稿。
本書編寫中參考了國內(nèi)外出版的一些教材和著作，從中得到許多啟發(fā)和教益，在此向這些作者表示誠摯的感謝。
本教材的出版得到了“桂林理工大學(xué)教材建設(shè)基金”的資助。
由于水平有限，教材中難免存在不足和疏漏之處，懇請讀者不吝批評指正，深表感謝。
編者
2011年4月
目 錄
第1章氣體
1.1理想氣體狀態(tài)方程1
1.2氣體混合物3
1.2.1道爾頓分壓定理3
1.2.2阿馬格分體積定律4
1.2.3氣體混合物的摩爾質(zhì)量5
1.3氣體的液化及臨界參數(shù)6
1.3.1液體的飽和蒸氣壓6
1.3.2臨界參數(shù)6
1.3.3真實(shí)氣體的pVm圖與氣體的液化8
1.4真實(shí)氣體狀態(tài)方程8
拓展知識獲得諾貝爾化學(xué)獎的華人10
思考題11
習(xí)題12
第2章熱力學(xué)第一定律與熱化學(xué)13
2.1熱力學(xué)的術(shù)語和基本概念13
2.1.1系統(tǒng)和環(huán)境13
2.1.2狀態(tài)和狀態(tài)函數(shù)14
2.1.3過程和途徑14
2.1.4相15
2.2熱力學(xué)第一定律15
2.2.1熱和功15
2.2.2熱力學(xué)能16
2.2.3熱力學(xué)第一定律17
2.3熱化學(xué)的術(shù)語和基本概念17
2.3.1反應(yīng)進(jìn)度18
2.3.2反應(yīng)熱18
2.3.3標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)20
2.3.4熱化學(xué)方程式21
2.3.5蓋斯定律21〖1〗〖3〗大學(xué)化學(xué)(第2版)目錄〖3〗〖3〗2.4熱化學(xué)基本數(shù)據(jù)與反應(yīng)焓變的計(jì)算22
2.4.1標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓22
2.4.2標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓23
2.4.3反應(yīng)焓變的計(jì)算23
拓展知識能源24
思考題27
習(xí)題28
第3章化學(xué)動力學(xué)基礎(chǔ)30
3.1化學(xué)動力學(xué)的任務(wù)和目的30
3.2化學(xué)反應(yīng)速率表示方法31
3.3化學(xué)反應(yīng)的速率方程33
3.3.1質(zhì)量作用定律34
3.3.2反應(yīng)級數(shù)和反應(yīng)的速率常數(shù)35
3.4溫度和活化能對反應(yīng)速率的影響37
3.4.1溫度對反應(yīng)速率的影響37
3.4.2活化能Ea對反應(yīng)速率的影響39
3.5化學(xué)反應(yīng)速率理論和反應(yīng)機(jī)理簡介39
3.5.1碰撞理論39
3.5.2過渡態(tài)理論40
3.5.3反應(yīng)機(jī)理與基元反應(yīng)41
*3.6催化反應(yīng)動力學(xué)42
3.6.1催化反應(yīng)的特點(diǎn)42
3.6.2均相催化反應(yīng)44
3.6.3氣固相催化反應(yīng)45
拓展知識化學(xué)動力學(xué)在考古學(xué)中的應(yīng)用45
思考題46
習(xí)題46
第4章熱力學(xué)第二定律與化學(xué)反應(yīng)的方向和限度48
4.1熱力學(xué)第二定律48
4.2熵?zé)崃W(xué)第三定律49
4.2.1混亂度、熵與微觀狀態(tài)數(shù)50
4.2.2熱力學(xué)第三定律和標(biāo)準(zhǔn)熵52
4.2.3化學(xué)反應(yīng)熵變52
4.3吉布斯函數(shù)54
4.3.1吉布斯函數(shù)的定義及吉布斯函數(shù)\[變\]判據(jù)54
4.3.2標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成吉布斯函數(shù)55
4.3.3化學(xué)反應(yīng)的吉布斯函數(shù)變計(jì)算56
4.3.4ΔG與ΔG的關(guān)系57
4.4吉布斯函數(shù)與化學(xué)平衡58
4.4.1化學(xué)平衡的基本特征58
4.4.2標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)表達(dá)式59
4.4.3標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的應(yīng)用62
4.4.4化學(xué)平衡移動64
拓展知識氧血紅蛋白的平衡67
思考題68
習(xí)題70
第5章水溶液中的離子平衡72
5.1酸堿質(zhì)子理論概述72
5.1.1質(zhì)子酸、質(zhì)子堿的定義72
5.1.2共軛酸堿概念及其相對強(qiáng)弱73
5.1.3酸堿反應(yīng)的實(shí)質(zhì)74
5.2水的解離平衡和溶液的pH75
5.2.1水的解離平衡75
5.2.2溶液的pH75
5.3弱酸、弱堿的解離平衡76
5.3.1一元弱酸的解離平衡76
5.3.2一元弱堿的解離平衡77
5.3.3多元弱酸、弱堿的解離平衡78
5.4鹽溶液的解離平衡79
5.4.1強(qiáng)酸弱堿鹽79
5.4.2弱酸強(qiáng)堿鹽80
5.4.3酸式鹽81
5.4.4弱酸弱堿鹽82
5.4.5影響鹽類水解的因素及其應(yīng)用83
5.5緩沖溶液83
5.5.1同離子效應(yīng)83
5.5.2緩沖溶液84
5.5.3緩沖溶液的pH計(jì)算85
5.5.4緩沖溶液的配制86
5.6酸堿指示劑87
5.7酸堿電子理論88
5.8沉淀溶解平衡89
5.8.1溶解度89
5.8.2溶度積90
5.8.3溶度積和溶解度之間的換算90
5.8.4溶度積規(guī)則91
5.8.5同離子效應(yīng)和鹽效應(yīng)92
5.8.6溶液的pH對沉淀溶解平衡的影響94
5.8.7分步沉淀95
5.8.8沉淀的轉(zhuǎn)化96
拓展知識水的凈化與廢水處理96
思考題99
習(xí)題100
第6章氧化還原反應(yīng)電化學(xué)基礎(chǔ)102
6.1氧化還原反應(yīng)的基本概念103
6.1.1氧化劑、還原劑及氧化還原反應(yīng)相關(guān)概念103
6.1.2氧化值和氧化態(tài)103
6.1.3氧化還原方程式的配平104
6.2電化學(xué)電池107
6.2.1原電池的構(gòu)造107
6.2.2原電池符號和電極的分類107
6.2.3原電池的熱力學(xué)109
6.3電極電勢110
6.3.1電極電勢的產(chǎn)生110
6.3.2標(biāo)準(zhǔn)電極電勢110
6.3.3能斯特方程式112
6.3.4能斯特方程式的應(yīng)用113
6.4電解119
拓展知識化學(xué)電源123
思考題125
習(xí)題126
第7章相平衡129
7.1相體系平衡的一般條件129
7.2相律131
7.2.1相、組分、自由度和自由度數(shù)131
7.2.2相律133
7.2.3相律的推導(dǎo)133
7.3單組分體系的相平衡135
7.3.1水的相圖135
7.3.2其他單組分相圖137
7.4二組分體系的相圖及其應(yīng)用138
7.4.1二組分體系的氣液相平衡138
7.4.2二組分體系的液固相平衡147
*7.5三組分體系的相圖及其應(yīng)用150
拓展知識相圖在現(xiàn)代高科技中的應(yīng)用151
思考題154
習(xí)題154
第8章界面現(xiàn)象和膠體分散體系157
8.1表面張力和表面能157
8.1.1凈吸力和表面張力的概念157
8.1.2影響表面張力的因素159
8.2純液體的表面現(xiàn)象160
8.2.1彎曲界面的一些現(xiàn)象161
8.2.2潤濕現(xiàn)象161
8.3固體表面的吸附163
8.3.1固體表面的特點(diǎn)163
8.3.2吸附作用164
8.3.3吸附曲線165
8.4溶液表面層吸附與表面活性劑167
8.4.1溶液表面層吸附167
8.4.2表面活性劑167
8.5分散系統(tǒng)的分類及溶膠的特性169
8.5.1分散系統(tǒng)169
8.5.2溶膠的特性170
8.6溶膠的穩(wěn)定性和聚沉173
8.7乳濁液173
拓展知識免疫膠體金技術(shù)174
思考題176
習(xí)題176
第9章原子結(jié)構(gòu)178
9.1原子結(jié)構(gòu)的早期模型178
9.1.1早期原子模型178
9.1.2有核原子模型180
9.2微觀粒子運(yùn)動的基本特征181
9.2.1物質(zhì)波181
9.2.2測不準(zhǔn)原理183
9.3氫原子結(jié)構(gòu)的量子力學(xué)描述184
9.3.1薛定諤方程184
9.3.2波函數(shù)與原子軌道184
9.3.3四個(gè)量子數(shù)185
9.3.4概率密度和電子云186
9.3.5原子軌道和電子云的圖像187
9.4多電子原子結(jié)構(gòu)190
9.4.1屏蔽效應(yīng)和鉆穿效應(yīng)190
9.4.2鮑林近似能級圖192
9.4.3核外電子排布規(guī)則193
9.5原子的電子結(jié)構(gòu)與元素周期系196
9.5.1原子結(jié)構(gòu)與元素周期表196
9.5.2元素性質(zhì)的周期性197
拓展知識物質(zhì)的組成基元201
思考題202
習(xí)題203
第3章化學(xué)動力學(xué)基礎(chǔ)學(xué)習(xí)要求
(1)了解化學(xué)動力學(xué)的任務(wù)和目的。
(2)掌握化學(xué)反應(yīng)速率的表示方法。
(3)掌握基元反應(yīng)和簡單級數(shù)反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率方程的表示方法；了解不同級數(shù)反應(yīng)的反應(yīng)特征，如速率常數(shù)的單位、反應(yīng)物濃度與速率的關(guān)系、半衰期的大小等；了解反應(yīng)級數(shù)的測定方法。
(4)了解溫度和活化能對反應(yīng)速率的影響、反應(yīng)速率理論和催化反應(yīng)動力學(xué)理論。
3.1化學(xué)動力學(xué)的任務(wù)和目的
在研究化學(xué)反應(yīng)的過程中，研究化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率以及影響因素，確定反應(yīng)速率與各影響因素之間的關(guān)系，無論在理論上還是在實(shí)踐上都是及其重要的，它將指導(dǎo)我們在科學(xué)研究和實(shí)際生產(chǎn)中如何控制反應(yīng)條件，最終達(dá)到控制合理的反應(yīng)速率，提高反應(yīng)效率的目的。
化學(xué)動力學(xué)和化學(xué)熱力學(xué)是物理化學(xué)兩大重要的分支學(xué)科，它們各有不同的研究內(nèi)容�；瘜W(xué)熱力學(xué)的任務(wù)是討論化學(xué)過程中能量轉(zhuǎn)化以及解決在一定條件下某一化學(xué)反應(yīng)的方向和限度問題。在化學(xué)熱力學(xué)的研究中沒有考慮時(shí)間因素，即沒有考慮化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的速率及化學(xué)反應(yīng)達(dá)到的最大限度(平衡)所需的時(shí)間。
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