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大學化學(第3版科學出版社十三五普通高等教育本科規劃教材) 版權信息
- ISBN：9787030723376
- 條形碼：9787030723376 ; 978-7-03-072337-6
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
大學化學(第3版科學出版社十三五普通高等教育本科規劃教材) 內容簡介
全書分上、下兩篇，上篇為化學基本原理，包括化學反應基本原理、溶液和離子平衡、氧化還原與電化學、物質結構基礎、配位化合物；下篇為化學與人類發展，包括化學與材料、化學與能源、化學與生命。上篇主要介紹化學的基本知識和原理，是本書的基礎；下篇則選擇幾個與化學密切相關而又被社會特別關注的學科，介紹化學在這幾個學科領域中的應用。 全書注重化學與其他學科的交叉，強調化學與社會、經濟、技術的聯系，重視科技新內容和新發展，追蹤學科前沿，強調案例教學，突出科學思維方法和創新能力的培養，注重素質教育。 本書可作為高等學校非化學化工類各理工專業的工科化學（普通化學）教材，也可作為文科、財經、政法類等專業化學選修課的教材。
大學化學(第3版科學出版社十三五普通高等教育本科規劃教材) 目錄
目錄
第三版前言
第二版前言
**版前言
緒論 1
上篇 化學基本原理
第1章 化學反應基本原理 7
1.1 基本概念 7
1.1.1 物質的聚集狀態和尺度 7
1.1.2 系統與環境 8
1.1.3 相 8
1.1.4 狀態與狀態函數 9
1.1.5 過程與途徑 9
1.2 化學反應中的質量守恒與能量守恒 10
1.2.1 化學反應中的質量守恒與化學反應方程式 10
1.2.2 化學反應中的能量守恒與熱力學**定律 11
1.3 化學反應中的能量變化 12
1.3.1 化學反應的反應熱與焓 12
1.3.2 物質的標準摩爾生成焓 14
1.3.3 反應的標準摩爾焓變 15
1.4 化學反應的方向 17
1.4.1 化學反應的自發性 17
1.4.2 影響化學反應自發性的因素——焓變和熵變 18
1.4.3 物質的標準摩爾熵和反應的標準摩爾熵變 18
1.4.4 吉布斯函數變與化學反應進行的方向 19
1.4.5 反應的摩爾吉布斯函數變的計算 20
1.4.6 反應的偶合 23
1.5 化學反應進行的程度 24
1.5.1 可逆反應與化學平衡 24
1.5.2 平衡常數 25
1.5.3 化學平衡的移動 28
1.6 化學反應速率 30
1.6.1 化學反應速率的表示方法 31
1.6.2 濃度對化學反應速率的影響 32
1.6.3 溫度對化學反應速率的影響 35
本章要點 36
習題 36
第2章 溶液和離子平衡 38
2.1 溶液濃度的表示方法 38
2.2 溶液的通性 39
2.2.1 水的相圖 39
2.2.2 非電解質稀溶液的通性 41
2.2.3 非電解質濃溶液和電解質溶液的通性 44
2.2.4 濃度和溶質類型對溶液通性的影響規律 44
2.3 弱電解質的解離平衡 44
2.3.1 酸堿理論 44
2.3.2 水的自偶解離與pH 46
2.3.3 一元弱電解質的解離平衡 47
2.3.4 多元弱電解質的分級解離 49
2.3.5 同離子效應與緩沖溶液 51
2.4 難溶電解質的沉淀溶解平衡 56
2.4.1 溶解度與溶度積常數 57
2.4.2 溶度積規則 59
2.4.3 沉淀的生成與分步沉淀 59
2.4.4 沉淀的溶解與轉化 61
本章要點 63
習題 63
第3章 氧化還原與電化學 65
3.1 氧化還原反應的基本概念 65
3.1.1 氧化數 65
3.1.2 氧化還原半反應 66
3.2 原電池和電極電勢 67
3.2.1 原電池 67
3.2.2 電極電勢 69
3.3 電池電動勢和電池反應的摩爾吉布斯函數變的關系 72
3.3.1 E與ΔrGm的關系 72
3.3.2 濃度對電動勢的影響 72
3.3.3 濃度對電極電勢的影響 73
3.4 電極電勢和原電池的應用 75
3.4.1 電極電勢的應用 75
3.4.2 化學電源 78
3.5 電解及其應用 82
3.5.1 電解池的組成和電極反應 82
3.5.2 分解電壓 82
3.5.3 電解產物的一般規律 84
3.5.4 電解的應用 85
3.6 金屬的腐蝕與防腐 85
3.6.1 化學腐蝕 85
3.6.2 電化學腐蝕 86
3.6.3 金屬腐蝕的防止 87
本章要點 88
習題 89
第4章 物質結構基礎 91
4.1 原子結構與周期性 91
4.1.1 原子光譜 91
4.1.2 微觀粒子的波粒二象性 92
4.1.3 波函數與原子軌道 93
4.2 多電子原子結構和元素周期表 99
4.2.1 原子軌道的能級 99
4.2.2 核外電子分布和外層電子構型 103
4.2.3 元素周期表 104
4.3 化學鍵和分子間力 108
4.3.1 離子鍵 108
4.3.2 金屬鍵 109
4.3.3 共價鍵 109
4.3.4 分子之間的相互作用力 121
4.4 晶體結構 124
4.4.1 晶體的基本類型 124
4.4.2 過渡型晶體 127
本章要點 128
習題 128
第5章 配位化合物 130
5.1 配位化合物的定義、組成和命名 130
5.1.1 配位化合物的定義 130
5.1.2 配位化合物的組成 131
5.1.3 配位化合物的命名 133
5.2 配位化合物在水溶液中的配位平衡 134
5.2.1 配離子的解離平衡和穩定常數 134
5.2.2 配離子穩定常數的應用 136
5.3 配位化合物的價鍵理論 138
5.3.1 價鍵理論 138
5.3.2 配位化合物的性質 140
5.4 配位化合物的應用 140
5.4.1 在無機化學方面的應用 140
5.4.2 在分析化學方面的應用 141
5.4.3 在生物化學方面的應用 142
5.4.4 在有機化學方面的應用 142
本章要點 143
習題 143
下篇 化學與人類發展
第6章 化學與材料 147
6.1 金屬材料及其合金 147
6.1.1 金屬材料 147
6.1.2 合金材料 149
6.2 無機非金屬材料 153
6.2.1 傳統陶瓷 154
6.2.2 精細陶瓷 154
6.2.3 納米陶瓷 155
6.2.4 玻璃 155
6.2.5 半導體材料 156
6.2.6 超導材料 157
6.3 高分子材料 159
6.3.1 高分子化合物概述 159
6.3.2 塑料 161
6.3.3 橡膠 162
6.3.4 纖維 164
6.3.5 膠黏劑 165
6.3.6 涂料 166
6.3.7 功能高分子材料 166
6.4 復合材料 167
6.4.1 增強材料 168
6.4.2 基體材料 169
6.4.3 重要復合材料及其應用 169
6.5 納米材料 171
6.5.1 概述 171
6.5.2 納米效應 172
6.5.3 納米新材料的發展與應用 174
習題 177
第7章 化學與能源 178
7.1 能源概述 178
7.1.1 能源發展史 178
7.1.2 能源的分類 178
7.1.3 能源儲量和消費 179
7.2 化石能源 179
7.2.1 煤 179
7.2.2 石油 180
7.2.3 天然氣、可燃冰及頁巖氣 181
7.3 新能源 184
7.3.1 氫能 184
7.3.2 核能 187
7.3.3 太陽能 193
7.3.4 生物質能 201
習題 203
第8章 化學與生命 204
8.1 生命體中重要的化學物質 204
8.1.1 關于生命起源 204
8.1.2 氨基酸和生命中的左與右 204
8.1.3 蛋白質和酶 206
8.1.4 核酸與人類基因組計劃 209
8.2 營養與化學 214
8.2.1 人體中的元素 215
8.2.2 糖類 216
8.2.3 蛋白質 217
8.2.4 脂類 218
8.2.5 維生素 220
8.2.6 樹立平衡營養的觀念 223
8.3 健康與化學 223
8.3.1 化學物質的聯合作用 223
8.3.2 化學致突變作用、化學致畸作用及化學致癌作用 224
8.3.3 藥物與化學 226
習題 229
參考文獻 230
附錄 231
第三版前言
第二版前言
**版前言
緒論 1
上篇 化學基本原理
第1章 化學反應基本原理 7
1.1 基本概念 7
1.1.1 物質的聚集狀態和尺度 7
1.1.2 系統與環境 8
1.1.3 相 8
1.1.4 狀態與狀態函數 9
1.1.5 過程與途徑 9
1.2 化學反應中的質量守恒與能量守恒 10
1.2.1 化學反應中的質量守恒與化學反應方程式 10
1.2.2 化學反應中的能量守恒與熱力學**定律 11
1.3 化學反應中的能量變化 12
1.3.1 化學反應的反應熱與焓 12
1.3.2 物質的標準摩爾生成焓 14
1.3.3 反應的標準摩爾焓變 15
1.4 化學反應的方向 17
1.4.1 化學反應的自發性 17
1.4.2 影響化學反應自發性的因素——焓變和熵變 18
1.4.3 物質的標準摩爾熵和反應的標準摩爾熵變 18
1.4.4 吉布斯函數變與化學反應進行的方向 19
1.4.5 反應的摩爾吉布斯函數變的計算 20
1.4.6 反應的偶合 23
1.5 化學反應進行的程度 24
1.5.1 可逆反應與化學平衡 24
1.5.2 平衡常數 25
1.5.3 化學平衡的移動 28
1.6 化學反應速率 30
1.6.1 化學反應速率的表示方法 31
1.6.2 濃度對化學反應速率的影響 32
1.6.3 溫度對化學反應速率的影響 35
本章要點 36
習題 36
第2章 溶液和離子平衡 38
2.1 溶液濃度的表示方法 38
2.2 溶液的通性 39
2.2.1 水的相圖 39
2.2.2 非電解質稀溶液的通性 41
2.2.3 非電解質濃溶液和電解質溶液的通性 44
2.2.4 濃度和溶質類型對溶液通性的影響規律 44
2.3 弱電解質的解離平衡 44
2.3.1 酸堿理論 44
2.3.2 水的自偶解離與pH 46
2.3.3 一元弱電解質的解離平衡 47
2.3.4 多元弱電解質的分級解離 49
2.3.5 同離子效應與緩沖溶液 51
2.4 難溶電解質的沉淀溶解平衡 56
2.4.1 溶解度與溶度積常數 57
2.4.2 溶度積規則 59
2.4.3 沉淀的生成與分步沉淀 59
2.4.4 沉淀的溶解與轉化 61
本章要點 63
習題 63
第3章 氧化還原與電化學 65
3.1 氧化還原反應的基本概念 65
3.1.1 氧化數 65
3.1.2 氧化還原半反應 66
3.2 原電池和電極電勢 67
3.2.1 原電池 67
3.2.2 電極電勢 69
3.3 電池電動勢和電池反應的摩爾吉布斯函數變的關系 72
3.3.1 E與ΔrGm的關系 72
3.3.2 濃度對電動勢的影響 72
3.3.3 濃度對電極電勢的影響 73
3.4 電極電勢和原電池的應用 75
3.4.1 電極電勢的應用 75
3.4.2 化學電源 78
3.5 電解及其應用 82
3.5.1 電解池的組成和電極反應 82
3.5.2 分解電壓 82
3.5.3 電解產物的一般規律 84
3.5.4 電解的應用 85
3.6 金屬的腐蝕與防腐 85
3.6.1 化學腐蝕 85
3.6.2 電化學腐蝕 86
3.6.3 金屬腐蝕的防止 87
本章要點 88
習題 89
第4章 物質結構基礎 91
4.1 原子結構與周期性 91
4.1.1 原子光譜 91
4.1.2 微觀粒子的波粒二象性 92
4.1.3 波函數與原子軌道 93
4.2 多電子原子結構和元素周期表 99
4.2.1 原子軌道的能級 99
4.2.2 核外電子分布和外層電子構型 103
4.2.3 元素周期表 104
4.3 化學鍵和分子間力 108
4.3.1 離子鍵 108
4.3.2 金屬鍵 109
4.3.3 共價鍵 109
4.3.4 分子之間的相互作用力 121
4.4 晶體結構 124
4.4.1 晶體的基本類型 124
4.4.2 過渡型晶體 127
本章要點 128
習題 128
第5章 配位化合物 130
5.1 配位化合物的定義、組成和命名 130
5.1.1 配位化合物的定義 130
5.1.2 配位化合物的組成 131
5.1.3 配位化合物的命名 133
5.2 配位化合物在水溶液中的配位平衡 134
5.2.1 配離子的解離平衡和穩定常數 134
5.2.2 配離子穩定常數的應用 136
5.3 配位化合物的價鍵理論 138
5.3.1 價鍵理論 138
5.3.2 配位化合物的性質 140
5.4 配位化合物的應用 140
5.4.1 在無機化學方面的應用 140
5.4.2 在分析化學方面的應用 141
5.4.3 在生物化學方面的應用 142
5.4.4 在有機化學方面的應用 142
本章要點 143
習題 143
下篇 化學與人類發展
第6章 化學與材料 147
6.1 金屬材料及其合金 147
6.1.1 金屬材料 147
6.1.2 合金材料 149
6.2 無機非金屬材料 153
6.2.1 傳統陶瓷 154
6.2.2 精細陶瓷 154
6.2.3 納米陶瓷 155
6.2.4 玻璃 155
6.2.5 半導體材料 156
6.2.6 超導材料 157
6.3 高分子材料 159
6.3.1 高分子化合物概述 159
6.3.2 塑料 161
6.3.3 橡膠 162
6.3.4 纖維 164
6.3.5 膠黏劑 165
6.3.6 涂料 166
6.3.7 功能高分子材料 166
6.4 復合材料 167
6.4.1 增強材料 168
6.4.2 基體材料 169
6.4.3 重要復合材料及其應用 169
6.5 納米材料 171
6.5.1 概述 171
6.5.2 納米效應 172
6.5.3 納米新材料的發展與應用 174
習題 177
第7章 化學與能源 178
7.1 能源概述 178
7.1.1 能源發展史 178
7.1.2 能源的分類 178
7.1.3 能源儲量和消費 179
7.2 化石能源 179
7.2.1 煤 179
7.2.2 石油 180
7.2.3 天然氣、可燃冰及頁巖氣 181
7.3 新能源 184
7.3.1 氫能 184
7.3.2 核能 187
7.3.3 太陽能 193
7.3.4 生物質能 201
習題 203
第8章 化學與生命 204
8.1 生命體中重要的化學物質 204
8.1.1 關于生命起源 204
8.1.2 氨基酸和生命中的左與右 204
8.1.3 蛋白質和酶 206
8.1.4 核酸與人類基因組計劃 209
8.2 營養與化學 214
8.2.1 人體中的元素 215
8.2.2 糖類 216
8.2.3 蛋白質 217
8.2.4 脂類 218
8.2.5 維生素 220
8.2.6 樹立平衡營養的觀念 223
8.3 健康與化學 223
8.3.1 化學物質的聯合作用 223
8.3.2 化學致突變作用、化學致畸作用及化學致癌作用 224
8.3.3 藥物與化學 226
習題 229
參考文獻 230
附錄 231
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大學化學(第3版科學出版社十三五普通高等教育本科規劃教材) 節選
緒論 化學與數學、物理等同屬于自然科學基礎課，是高等工程教育中實施素質教育的**基礎課程，是高等工科學校大多數專業不可缺少的一門基礎課，是化學與工程技術間的橋梁，是培養全面發展的現代工程技術人員知識結構和能力的重要組成部分，是造就“基礎扎實、知識面寬、能力強、素質高”的迎接新世紀挑戰的高級工程科技人才所必需的課程。 化學是一門古老而又年輕的科學，也是一門具有中心性、實用性和創造性的科學，是研究和創造物質的科學。若按照學科的研究對象由簡單到復雜的程度可分為上、中、下游。數學、物理是上游，生物、醫藥和社會科學等是下游，化學是中游，是自然科學中一門承上啟下的中心科學。上游學科研究的對象比較簡單，但研究的程度很深。下游學科的研究對象比較復雜，除了用本門學科的方法外，如果移上游科學之花，接下游科學之木，往往能取得突破性的成就。 化學是在原子和分子水平上研究物質的組成、結構、性能及其變化規律和變化過程中能量關系的學科。其研究的物質對象包括原子、分子、生物大分子、超分子和物質凝聚態（如宏觀聚集態晶體、非晶體、流體、等離子體等，以及介觀聚集態納米、溶膠、凝膠、氣溶膠等）等多個層次。若按研究對象或研究目的的不同，可將化學分為無機化學、有機化學、高分子化學、分析化學和物理化學五大分支學科（化學的二級學科）。 （1）無機化學是研究無機物的組成、結構、性質和無機化學反應與過程的化學。無機化學研究的動向主要在現代無機合成、配位化學、原子簇化學、超導材料、無機晶體材料、稀土化學、生物無機化學、無機金屬與藥物、核化學和放射化學等方面。 （2）有機化學是研究碳氫化合物及其衍生物的化學，也有人稱之為“碳的化學”。世界上每年合成的近百萬種新化合物中約70%以上是有機化合物。有機化學的迅速發展產生了不少分支學科（三級或四級學科），包括有機合成化學（如天然復雜有機分子的全合成、不對稱合成等）、金屬有機化學、有機催化、元素有機化學、天然有機化學（如天然產物的快速分離和結構分析、傳統中草藥的現代化研究、天然產物的衍生物和組合化學、生物技術等）、物理有機化學（如分子結構測定、反應機理、分子間的弱相互作用等）、生物有機化學、有機分析、有機立體化學等。 （3）高分子化學（包括高分子物理和高分子成型）研究鏈狀大分子的合成、大分子的鏈結構和聚集態結構，以及大分子聚合物作為高分子材料的成型及應用。其研究領域有：高分子合成、高分子高級結構和尺度與性能的關系、高分子物理、高分子成型、功能高分子、通用高分子材料及合成高分子的原料。 （4）分析化學是測量和表征物質的組成和結構的學科。隨著生命科學、信息科學和計算機技術的發展，分析化學進入一個嶄新的階段，它不只限于測定物質的組成和含量，而要對物質的狀態（氧化還原態、各種結合態、結晶態）、結構（一維、二維、三維空間分布）、微區、薄層和表面的組成與結構以及化學行為和生物活性等進行瞬時追蹤、無損和在線監測等分析及過程控制，甚至要求直接觀察原子和分子的形態和排列。未來的分析方法應具有更高的靈敏度、更低的檢測限，*終實現單分子（原子）檢測；更好的選擇性、更少的干擾，更高的準確度、更好的精密度，同時進行多元素、多組分（分析物）分析，更小的樣品量、微損或無損分析，更大的應用范圍，原位（in situ）、活體內（in vivo）和實時（real time）分析等特點。因此，分析化學的新生長點可能在光譜分析、電化學分析、色譜分析、質譜（MS）分析、核磁共振（NMR）、表面分析、放射性分析、單分子（原子）檢測系統和儀器的研制等方面。 （5）物理化學是研究所有物質系統的化學行為的原理、規律和方法的學科。它是化學學科以及在分子層次上研究物質變化的其他學科領域的理論基礎。在物理化學發展過程中，逐步形成了若干分支學科：結構化學、化學熱力學、化學動力學、界面化學、膠體化學、催化化學、電化學、量子化學等。 化學科學的發展，已經達到從宏觀深入微觀，從定性走向定量，從描述過渡到推理，從靜態推進到動態，從平衡態拓寬到非平衡態，從線性研究到非線性研究，從體相外延到表相的新的發展階段。一方面，19世紀形成的無機化學、分析化學、有機化學、物理化學四大學科的內部，在分化、綜合、交叉、滲透發展中繼續填平鴻溝、模糊界線；另一方面，化學與物理學、生命科學、材料科學、環境科學、信息科學及自然科學的其他學科乃至人文和社會科學等眾多學科相互交叉、滲透、融合、促進，形成更大、更多的綜合趨勢。化學化工及其相關產品已成為國際市場上僅次于電子產品的第二大競爭產品，是國力競爭的重要因素。 美國著名化學家G.C.Pimentel在《化學中的機會——今天和明天》一書中精辟地指出，化學正在成為“一門滿足社會需要的中心學科”。當今人類面臨的能源、糧食、環境、人口、資源等五大全球性問題無不與化學密切相關。化學已深深地滲透到機械、電氣、熱力、能源、材料、信息、生命等各個科技領域之中。化學家唐有祺院士在《中國科學院院士談21世紀科學技術》一書中指出，“物質和運動是同一個統一體的兩個側面，它們理當分屬化學和物理兩個學科。因此，比較全面的提法顯然是，化學與物理合在一起在自然科學中形成了一個軸心。”機械學設計及理論、摩擦學專家謝友柏院士指出，“我們搞潤滑理論，如果只在力學中轉圈子，不管潤滑油的材料，不管摩擦的材料，那是很難做出什么在技術上有意義的結果的。實際上，很多技術上的進展，都與材料制備技術的突破分不開，而其中很大一部分是與化學的發展有關的。化學常常為解決難題提供超乎想象的可能性。例如，在電磁軸承系統中輔助軸承占的空間太大，我們就在磁鐵表面做一層涂層巧妙地把它代替了。”地質專家劉寶君院士指出，“地質學家在研究物質成分方面都盡可能使用化學的方法，包括盡可能使用*先進的測試儀器。在理論的建立方面，化學原理是極其重要的支撐。”儀器科學與技術學科專家黃尚廉教授指出，“工程是各種各樣的，但其基礎仍是相通的。化學已深入信息工程中。精密儀器及機械學科的特點就是多學科相互交叉、滲透、融合。它是在基礎學科（物理、化學、數學、生物）與應用學科（材料、機械、電子、自控、計算機）發展的基礎上形成的一門綜合性學科。工科大學中的基礎化學教育是需要的，不能只看局部、眼前而就事論事。”土木工程專家趙國藩教授指出，“化學作為基礎科學很重要。化學在工程中的應用很多、很廣泛。土木工程中應用化學的有很多方面，如建筑材料，給水、排水，污水處理等。材料的腐蝕是我們搞工程的務必關注的重要問題之一。例如，鋼筋的腐蝕對工程影響很大，如何防止腐蝕的問題我們也要解決。”金屬材料與熱處理專家雷廷權院士指出，“有些人認為，上述六大基礎（指能源、信息、材料、糧食、環境和生命）中，信息*不需要化學。其實信息需要的化學知識也很多，因為信息離不開載體和介質，而載體和介質的組成和化學狀態對信息有很大影響，如計算機硅片、大規模集成電路的制備及其質量保證都離不開化學，而這些都是保證計算機性能和正常運轉的必要條件。”上述這些都體現了化學學科的基礎性和巨大的滲透力。因此，實施高教層次的化學教育是十分必要的，它將有力地提高我國高級人才對科學信息的評價、決策和分析、創新能力。 發達國家的高等教育對化學教育相當重視。例如，美國麻省理工學院所有的系都開設化學方面的課程。美國麻省理工學院及圣地亞哥州立大學機械系教學計劃中“普通化學”均列為必修課，學分為5分。美國大學中電氣工程與計算機科學系一般均把“大學普通化學”列為公共必修基礎課，學分為5分。英、美教育界把化學稱為“中心科學”。重視理工科專業基礎化學教育，已引起眾多有識之士的共鳴，非化學化工類專業的大學化學教育正呈現一片勃勃生機。 大學化學課程簡明地反映了化學學科的一般原理，學生通過學習本課程，能提高其對物質世界和人類社會及其相互關系的認識。能用化學觀點，即從分子或原子層次出發并深入電子運動、擴展到聚集狀態的觀點，來理解宏觀物質變化及其伴隨能量變化的原因和規律。以化學在物理學、生命科學、材料科學、環境科學、信息科學、能源科學、海洋科學、空間科學等領域中的應用為實例，幫助非化學化工類學生明確學習化學原理、應用化學原理的方法，培養學生正確的科學觀，并突出科學思維方法和創新能力的培養，把化學的理論、方法與工程技術的觀點結合起來，培養高級工程科技人才，逐步樹立辯證唯物主義世界觀。 大學化學課程的教學內容主要分為三大部分。 （1）理論化學：包括化學熱力學、化學動力學、化學平衡、氧化還原和物質結構基礎。 （2）應用化學：包括化學與能源、環境、材料、信息、生命和健康，以及與人文社會科學的關系和相互滲透等。 （3）實驗化學：主要是性質或理論的驗證，重要數據的測定，結合工程、社會生活的應用化學實驗和設計性實驗，并訓練實驗基本操作和現代化儀器的使用等。 上篇 化學基本原理
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