《大學(xué)化學(xué)》由四部分組成,即無機(jī)化學(xué)篇、分析化學(xué)篇、物理化學(xué)篇和有機(jī)化學(xué)篇,各部分單獨(dú)成篇,其中,無機(jī)化學(xué)部分包括氣體、酸堿解離平衡、沉淀溶解平衡、氧化還原反應(yīng)、配位化合物、原子結(jié)構(gòu)、分子結(jié)構(gòu);分析化學(xué)部分包括定量分析化學(xué)概論、定量分析誤差和分析數(shù)據(jù)的處理、重量分析法、滴定分析法、吸光光度法;物理化學(xué)部分包括化學(xué)熱力學(xué)基礎(chǔ)、化學(xué)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)、電化學(xué)基礎(chǔ)和表面化學(xué)基礎(chǔ);有機(jī)化學(xué)部分包括緒論、烷烴、脂環(huán)烴、烯烴、炔烴和二烯烴、芳烴、立體化學(xué)、鹵代烴、醇酚醚、醛和酮、羧酸及羧酸衍生物。在編寫過程中,編者力求遵循學(xué)術(shù)規(guī)范原則,完整地正確表達(dá)化學(xué)的基本原理。為方便學(xué)生學(xué)習(xí)與檢查學(xué)習(xí)效果,每章后均附有習(xí)題。
本書適合生命科學(xué)、生物工程、食品工程、環(huán)境監(jiān)測、環(huán)境科學(xué)、環(huán)境工程等專業(yè)本科生使用,也可供相關(guān)人員研究參考之用。
為了貫徹全國教育大會(huì)和新時(shí)代全國高等學(xué)校本科教育工作會(huì)議精神,我們組織教師編寫了本教材。本書是高等學(xué)校“十四五”規(guī)劃教材:內(nèi)容包括無機(jī)化學(xué)部分、有機(jī)化學(xué)部分、分析化學(xué)部分和物理化學(xué)部分等內(nèi)容,讀者對象為非化學(xué)專業(yè)的本科生。
根據(jù)“專業(yè)本科教學(xué)質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn)”“專業(yè)認(rèn)證”、生命科學(xué)學(xué)院和資源環(huán)境學(xué)院的教學(xué)要求,體現(xiàn)我校辦學(xué)定位和辦學(xué)理念,堅(jiān)持“寬口徑,厚基礎(chǔ)、重實(shí)踐”的方針,我們組織修訂了“大學(xué)化學(xué)”,以適應(yīng)高等學(xué)校加強(qiáng)內(nèi)涵發(fā)展的新要求。
本教材的主要內(nèi)容如下:無機(jī)化學(xué)部分主要包括氣體、酸堿解離平衡、沉淀溶解平衡、氧化還原反應(yīng)、配位化合物、原子結(jié)構(gòu)、分子結(jié)構(gòu)等。分析化學(xué)部分主要包括定量分析化學(xué)概論、定量分析誤差和分析數(shù)據(jù)的處理、重量分析法、滴定分析法、吸光光度法等。物理化學(xué)部分主要包括化學(xué)熱力學(xué)基礎(chǔ)、化學(xué)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)、電化學(xué)基礎(chǔ)、表面化學(xué)基礎(chǔ)等。有機(jī)化學(xué)部分主要包括緒論、烷烴、脂環(huán)烴、烯烴、炔烴和二烯烴、芳烴、立體化學(xué)、鹵代烴、醇酚醚、醛和酮、羧酸及羧酸衍生物等。
本教材主編為董彥杰、王鈞偉,副主編為孫佳音、龐韜、王春花。無機(jī)化學(xué)部分由孫佳音負(fù)責(zé);有機(jī)化學(xué)部分由龐韜負(fù)責(zé);分析化學(xué)部分和附錄由董彥杰負(fù)責(zé);物理化學(xué)部分由王春花負(fù)責(zé);郭暢老師參與了物理化學(xué)部分的審閱工作。本書由董彥杰、王鈞偉統(tǒng)編。
本次編寫參閱了兄弟院校已出版的相關(guān)材料及相關(guān)著作,從中借鑒和吸取了有益的內(nèi)容,化學(xué)工業(yè)出版社的編輯為本教材的出版付出了辛勤的勞動(dòng),在此一并致以誠摯的感謝。
由于編者水平有限,教材中難免存在疏漏和不足之處,懇請廣大讀者批評指正。
董彥杰
2020年12月于安慶
董彥杰,安慶師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院,教授,從事分析化學(xué)教學(xué)和研究近40年,主編出版了“分析化學(xué)”、“分析化學(xué)解題技巧”、“化學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)”等教材,發(fā)表教學(xué)、科研論文近200篇,其中SCI論文近40篇,獲國家專利2項(xiàng)。主持參加國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目8項(xiàng),省級科研15項(xiàng)。
第一篇 無機(jī)化學(xué)
第1章 氣體/2
1.1 理想氣體狀態(tài)方程 2
1.2 道爾頓分壓定律 3
習(xí)題 5
第2章 酸堿解離平衡/7
2.1 酸堿理論 7
2.1.1 酸堿質(zhì)子論 8
2.1.2 酸堿電子論 10
2.1.3 硬軟酸堿(HSAB)規(guī)則 11
2.2 弱酸、弱堿的解離平衡 12
2.2.1 一元弱酸、弱堿的解離平衡 12
2.2.2 多元弱酸、弱堿的解離平衡 14
2.2.3 兩性物質(zhì)的解離平衡 15
2.2.4 同離子效應(yīng)和鹽效應(yīng) 16
2.3 強(qiáng)電解質(zhì)溶液 17
2.3.1 離子氛概念 17
2.3.2 活度和活度系數(shù) 18
2.4 緩沖溶液 19
2.4.1 緩沖作用原理和計(jì)算公式 19
2.4.2 緩沖容量和緩沖范圍 21
習(xí)題 23
第3章 沉淀溶解平衡/25
3.1 溶度積和溶度積規(guī)則 25
3.1.1 溶度積 25
3.1.2 溶度積規(guī)則 27
3.2 沉淀的生成和溶解 27
3.2.1 沉淀的生成 27
3.2.2 沉淀的溶解 28
3.3 分步沉淀和沉淀的轉(zhuǎn)化 30
習(xí)題 31
第4章 氧化還原反應(yīng)/33
4.1 氧化還原反應(yīng)的基本概念 33
4.1.1 氧化和還原 33
4.1.2 氧化數(shù) 34
4.2 氧化還原方程式配平 35
4.2.1 氧化數(shù)法 35
4.2.2 離子電子法 36
4.3 電極電勢 37
4.3.1 原電池 37
4.3.2 電極電勢 38
4.3.3 能斯特方程 41
4.3.4 原電池的電動(dòng)勢與ΔrG 的關(guān)系 42
4.4 電極電勢的應(yīng)用 43
4.4.1 計(jì)算原電池的電動(dòng)勢 43
4.4.2 判斷氧化還原反應(yīng)進(jìn)行的方向 44
4.4.3 選擇氧化劑和還原劑 46
4.4.4 判斷氧化還原反應(yīng)進(jìn)行的次序 47
4.4.5 判斷氧化還原反應(yīng)進(jìn)行的程度 47
4.4.6 測定某些化學(xué)常數(shù) 48
4.5 元素電勢圖及其應(yīng)用 48
習(xí)題 51
第5章 配位化合物/53
5.1 配位化合物的組成和定義 53
5.2 配位化合物的類型和命名 55
5.2.1 配合物的類型 55
5.2.2 配合物的命名 56
5.3 配位化合物的異構(gòu)現(xiàn)象 57
5.3.1 立體異構(gòu)現(xiàn)象 57
5.3.2 結(jié)構(gòu)異構(gòu)現(xiàn)象 59
5.4 配位化合物的化學(xué)鍵本性 59
5.4.1 價(jià)鍵理論 60
5.4.2 晶體場理論 62
5.5 配位解離平衡 67
5.5.1 配位解離平衡和平衡常數(shù) 67
5.5.2 配位解離平衡的移動(dòng) 68
5.6 配體對中心原子的影響和配體反應(yīng)性 71
5.7 配合物在生物、醫(yī)藥等方面的應(yīng)用 71
習(xí)題 72
第6章 原子結(jié)構(gòu)/74
6.1 微觀粒子的波粒二象性 74
6.1.1 氫光譜和玻爾理論 74
6.1.2 微觀粒子的波粒二象性 76
6.1.3 不確定原理 76
6.2 氫原子核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 77
6.2.1 波函數(shù)和薛定諤方程 77
6.2.2 波函數(shù)和電子云圖形 79
6.2.3 四個(gè)量子數(shù) 82
6.3 多電子原子核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 83
6.3.1 屏蔽效應(yīng)和鉆穿效應(yīng) 83
6.3.2 原子核外電子排布 84
6.4 原子結(jié)構(gòu)和元素周期律 89
6.4.1 核外電子排布和周期表的關(guān)系 89
6.4.2 原子結(jié)構(gòu)與元素基本性質(zhì) 90
習(xí)題 92
第7章 分子結(jié)構(gòu)/95
7.1 離子鍵 95
7.1.1 離子鍵理論的基本要點(diǎn) 95
7.1.2 決定離子化合物性質(zhì)的因素——離子的特征 96
7.1.3 晶格能 97
7.2 共價(jià)鍵 98
7.2.1 價(jià)鍵理論 98
7.2.2 共價(jià)鍵的特性 99
7.3 雜化軌道理論 100
7.3.1 雜化軌道理論的基本要點(diǎn) 100
7.3.2 雜化軌道的類型 100
7.4 價(jià)層電子對互斥理論 102
7.5 分子軌道理論簡介 104
7.5.1 分子軌道理論的基本要點(diǎn) 104
7.5.2 能級圖 105
7.5.3 應(yīng)用舉例 106
7.6 金屬鍵 107
7.6.1 金屬晶格 107
7.6.2 金屬鍵 107
7.7 分子的極性和分子間力 108
7.7.1 分子的極性 108
7.7.2 分子間力 108
7.8 離子極化 110
7.9 氫鍵 111
7.10 晶體的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 111
習(xí)題 112
第二篇 分析化學(xué)
第8章 定量分析化學(xué)概論/116
8.1 分析化學(xué)的任務(wù)和作用 116
8.1.1 分析化學(xué)的任務(wù) 116
8.1.2 分析化學(xué)的作用 116
8.2 定量分析方法的分類 117
8.3 分析化學(xué)的發(fā)展趨勢 117
第9章 定量分析誤差和分析數(shù)據(jù)的處理/119
9.1 誤差的基本概念 119
9.1.1 準(zhǔn)確度與誤差 119
9.1.2 精密度與偏差 120
9.1.3 系統(tǒng)誤差和偶然誤差 122
9.2 偶然誤差的正態(tài)分布 123
9.2.1 正態(tài)分布的數(shù)學(xué)表達(dá)式 123
9.2.2 正態(tài)分布曲線的討論 123
9.2.3 標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布 123
9.2.4 偶然誤差的區(qū)間概率 124
9.3 有限測定數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)處理 126
9.3.1 t分布曲線 126
9.3.2 平均值的置信區(qū)間 127
9.3.3 顯著性檢驗(yàn) 128
9.3.4 可疑測定值的取舍 128
9.4 提高分析結(jié)果準(zhǔn)確度的方法 129
9.4.1 選擇適當(dāng)?shù)姆治龇椒?129
9.4.2 減小測量的相對誤差 129
9.5 有效數(shù)字及其運(yùn)算規(guī)則 130
9.5.1 有效數(shù)字 130
9.5.2 數(shù)字修約規(guī)則 131
9.5.3 有效數(shù)字的運(yùn)算規(guī)則 131
習(xí)題 132
第10章 重量分析法/133
10.1 重量分析法概述 133
10.1.1 對沉淀形式的要求 134
10.1.2 對稱量形式的要求 134
10.2 沉淀的溶解度及其影響因素 134
10.2.1 沉淀的溶解度 135
10.2.2 影響沉淀溶解度的因素 136
10.3 沉淀的類型與沉淀的形成機(jī)理 137
10.3.1 沉淀的類型 137
10.3.2 沉淀的形成過程 137
10.3.3 沉淀?xiàng)l件對沉淀類型的影響 138
10.4 影響沉淀的純度的因素 138
10.4.1 共沉淀現(xiàn)象 138
10.4.2 后沉淀現(xiàn)象 139
10.4.3 提高沉淀純度的措施 139
10.5 沉淀?xiàng)l件的選擇 140
10.5.1 晶形沉淀的沉淀?xiàng)l件 140
10.5.2 無定形沉淀的沉淀?xiàng)l件 141
10.5.3 均勻沉淀法 141
10.6 有機(jī)沉淀劑 141
10.6.1 生成螯合物的沉淀劑 141
10.6.2 生成締合物沉淀劑 142
10.7 重量分析結(jié)果的計(jì)算 142
習(xí)題 142