目錄
前言
第1章 物質(zhì)結構基礎 1
1.1 原子結構的近代概念 1
1.1.1 微觀粒子的波粒二象性 2
1.1.2 波函數(shù)與原子軌道 3
1.1.3 量子數(shù) 3
1.1.4 概率密度和電子云 6
1.1.5 波函數(shù)和電子云的圖形 7
1.2 多電子原子結構和元素周期系 10
1.2.1 屏蔽效應和鉆穿效應 10
1.2.2 原子軌道的能級 10
1.2.3 原子核外電子的分布 11
1.2.4 核外電子分布和元素周期系 13
1.3 化學鍵 18
1.3.1 離子鍵 18
1.3.2 共價鍵 18
1.4 分子間力和氫鍵 26
1.4.1 偶極矩 26
1.4.2 分子間力 27
1.4.3 氫鍵 28
1.5 晶體結構 29
1.5.1 典型晶體結構及其性質(zhì) 29
1.5.2 過渡型晶體 32
閱讀材料 晶體的缺陷 33
思考題與習題 34
第2章 化學熱力學基礎 37
2.1 化學反應中的能量變化 37
2.1.1 熱力學第一定律 37
2.1.2 化學反應的熱效應和焓變 39
2.1.3 赫斯定律 41
2.2 化學反應的方向和限度 45
2.2.1 自發(fā)過程的方向和推動力 45
2.2.2 熵和熵變 46
2.2.3 化學反應的方向與吉布斯函數(shù)變 48
2.2.4 化學平衡 51
2.3 化學反應速率 55
2.3.1 反應速率的概念 55
2.3.2 反應速率與濃度的關系 56
2.3.3 反應速率與溫度的關系 57
2.3.4 反應速率與催化劑的關系 58
閱讀材料 熱力學之父——威廉·湯姆孫 60
思考題與習題 61
第3章 溶液平衡理論 65
3.1 稀溶液通性 65
3.1.1 溶液的蒸氣壓下降 65
3.1.2 溶液的沸點升高和凝固點下降 66
3.1.3 滲透壓 66
3.2 酸堿溶液平衡 67
3.2.1 酸堿質(zhì)子理論 67
3.2.2 酸堿平衡 69
3.2.3 酸堿緩沖溶液 79
3.3 難溶電解質(zhì)溶液 82
3.3.1 溶度積常數(shù) 82
3.3.2 溶度積和溶解度的關系 83
3.3.3 溶度積規(guī)則及其應用 86
3.4 配合物溶液 87
3.4.1 配合物的組成 88
3.4.2 配合物的命名 89
3.4.3 配合平衡 89
3.4.4 配合物的應用 92
閱讀材料 酸堿指示劑與酸堿滴定 93
思考題與習題 98
第4章 應用電化學 103
4.1 電化學基礎 103
4.1.1 原電池 103
4.1.2 電極電勢與能斯特方程 105
4.1.3 電極電勢的應用 111
4.2 電解 113
4.2.1 電解池 113
4.2.2 分解電壓和超電勢 113
4.2.3 電解規(guī)律 115
4.3 金屬的腐蝕與防護 115
4.3.1 化學腐蝕 116
4.3.2 電化學腐蝕 116
4.3.3 應力腐蝕 118
4.3.4 微生物腐蝕 119
4.3.5 金屬的防護 120
4.4 電化學應用 125
4.4.1 電鍍與電鑄 125
4.4.2 電化學刻蝕 128
4.4.3 電化學拋光 131
4.4.4 電化學合成 133
閱讀材料 電滲析方法介紹 135
思考題與習題 137
第5章 材料化學基礎 139
5.1 高分子材料化學 139
5.1.1 高分子化合物概述 139
5.1.2 高分子結構與性能 146
5.1.3 工程塑料 152
5.1.4 合成橡膠 154
5.1.5 合成纖維 156
5.1.6 高分子復合材料 157
5.1.7 功能高分子材料 158
5.2 無機材料化學 165
5.2.1 硅酸鹽材料 165
5.2.2 新型非金屬材料 169
5.3 金屬材料化學 172
5.3.1 金屬概述 172
5.3.2 稀土金屬 175
5.3.3 合金材料 177
閱讀材料 新型陶瓷材料 181
思考題與習題 182
第6章 表面活性劑化學 183
6.1 表面活性劑的結構特點和分類 183
6.1.1 表面活性劑的結構特點 183
6.1.2 表面活性劑的分類 183
6.2 表面活性劑的基本性質(zhì) 190
6.2.1 表面張力和表面活性 191
6.2.2 臨界膠束濃度 191
6.2.3 膠束增溶 193
6.3 表面活性劑結構對其性能的影響 193
6.3.1 親水親油平衡 193
6.3.2 憎水基種類的影響 195
6.3.3 親水基相對位置的影響 195
6.3.4 憎水基結構中支鏈的影響 196
6.3.5 相對分子質(zhì)量的影響 196
6.4 表面活性劑的基本作用 196
6.4.1 潤濕和滲透作用 196
6.4.2 乳化和分散作用 197
6.4.3 起泡和消泡作用 199
6.4.4 洗漆作用 199
6.5 表面活性劑應用 200
6.5.1 金屬清洗劑 200
6.5.2 電鍍液添加劑 202
閱讀材料 生物表面活性劑 203
思考題 204
第7章 環(huán)境與化學 205
7.1 環(huán)境污染與化學 205
7.1.1 生態(tài)平衡 205
7.1.2 大氣環(huán)境 207
7.1.3 水體環(huán)境 214
7.2 環(huán)境保護與化學 217
7.2.1 大氣污染的防治 217
7.2.2 生活用水的凈化處理 218
7.2.3 廢水處理 220
7.3 生命科學與化學 222
7.3.1 構成生命的重要物質(zhì) 222
7.3.2 基因的表達與調(diào)控 223
7.3.3 生物膜 223
7.3.4 氧自由基與人體健康 224
7.3.5 微量元素與疾病 225
閱讀材料 環(huán)境激素——人類生存的潛在威脅 227
思考題 228
第8章 能源化學 229
8.1 能源的分類 229
8.2 常規(guī)能源 230
8.2.1 煤炭 230
8.2.2 石油和天然氣 232
8.3 化學電源 234
8.3.1 化學電源分類 234
8.3.2—次電池 234
8.3.3 二次電池 236
8.4 新能源 241
8.4.1 太陽能 241
8.4.2 核能 242
8.4.3 氫能 245
8.4.4 生物質(zhì)能 246
8.4.5 海洋能 248
8.4.6 地熱能 250
閱讀材料 生物柴油 250
思考題 251
第9章 納米材料化學 253
9.1 納米材料的發(fā)展 253
9.2 納米材料的結構單元 255
9.2.1 團簇 255
9.2.2 人造原子 255
9.2.3 納米微粒 256
9.3 納米材料的性質(zhì) 257
9.3.1 納米材料的一般性質(zhì) 257
9.3.2 納米材料的光學性質(zhì) 259
9.4 納米材料的制備方法 263
9.4.1 氣相法制備納米微粒 263
9.4.2 液相法制備納米微粒 264
9.4.3 固相法制備納米微粒 266
9.5 納米復合材料 269
9.5.1 納米復合材料的定義 269
9.5.2 納米復合材料的命名和分類 270
9.5.3 納米復合材料的應用 271
閱讀材料 納米生物傳感器 272
思考題 274
第10章 實驗數(shù)據(jù)處理 275
10.1 有效數(shù)字 275
10.1.1 有效數(shù)字的概念 275
10.1.2 有效數(shù)字的運算規(guī)則 276
10.2 誤差與偏差 277
10.2.1 誤差與偏差的概念 277
10.2.2 系統(tǒng)誤差及其傳遞 279
10.2.3 隨機誤差及其傳遞 280
10.3 實驗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析 281
10.3.1 t分布曲線 281
10.3.2 平均值的置信區(qū)間 282
10.3.3 t檢驗法 283
10.3.4 F檢驗法 285
10.4 實驗數(shù)據(jù)優(yōu)化 286
10.4.1 回歸分析 287
10.4.2 正交試驗設計 289
閱讀材料 實驗數(shù)據(jù)的平滑 292
思考題與習題 293
第11章 分析測試技術 295
11.1 原子吸收光譜分析 295
11.1.1 基本原理 295
11.1.2 儀器設備 295
11.1.3 方法特點及其應用 296
11.2 原子發(fā)射光譜分析 296
11.2.1 基本原理 296
11.2.2 儀器設備 297
11.2.3 方法特點及其應用 298
11.3 紅外光譜分析 299
11.3.1 基本原理 299
11.3.2 儀器設備 300
11.3.3 方法特點及其應用 300
11.4 核磁共振譜 301
11.4.1 基本原理 301
11.4.2 儀器設備 302
11.4.3 方法特點及其應用 303
11.5 質(zhì)譜分析 303
11.5.1 基本原理 303
11.5.2 儀器設備 304
11.5.3 方法特點及其應用 304
11.6 色譜分析 305
11.6.1 氣相色譜分析 305
11.6.2 高效液相色譜分析 307
11.7 電化學分析 308
11.7.1 電位分析法基本原理 309
11.7.2 電位法測定溶液pH 309
11.7.3 方法特點及其應用 310
11.8 晶相分析 310
11.8.1 掃描電子顯微鏡 310
11.8.2 掃描隧道顯微鏡 311
11.8.3 X射線衍射分析 312
11.8.4 X射線光電子能譜法 313
閱讀材料 原子力顯微鏡 313
思考題 314
參考答案 315
主要參考文獻 318
附錄 321