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大学化学讲义


作者:
彭笑刚
定价:
98.00元
ISBN:
978-7-04-060409-2
版面字数:
1040.000千字
开本:
16开
全书页数:
暂无
装帧形式:
精装
重点项目:
暂无
出版时间:
2023-05-22
读者对象:
高等教育
一级分类:
化学类
二级分类:
化学/应用化学/化学工程与工艺/制药工程公共课
三级分类:
大学化学及实验

本书是高等学校本科一年级化学入门教程。全书的基本思路为,一方面,强调实验事实,在课时允许的条件下,着重从大量实验事实出发,提炼基本概念,构建化学基本框架;另一方面,强调从原子和分子水平认识化学学科,建立单个原子和分子的量子化学图像,尤其强调化学键的量子化学描写,基于统计热力学从单分子过渡到宏观超多分子(宏观)系统,最终建立化学的整体图像。

全书分为十章。第一章为科学概论,给刚刚进入大学的新生提供科学大厦的导引。微观世界(主要为量子化学)共有两章内容,分别为元素与原子、分子与化学键。宏观化学基本框架包括多分子系统与分子间相互作用、溶液、化学平衡理论等三章,其中不可避免地包含一些支撑基本框架的实验内容。第七章为常见化学平衡,从大量实验事实出发理解这些广泛存在的化学系统。第八章为化学反应过程与速率,在分子水平上讨论宏观化学动力学。化学测量单独列为第九章,侧重光谱学测量。第十章为有机化学与生命,主要从原子和分子(量子化学)角度出发,研讨为什么少数几种元素构成了生命的化学基础,同时简要介绍有机分子的特殊性质。

  • 前辅文
  • 第一章 科学概论
    • 1. 本章提要
    • 2. 科学的核心思想
      • 2.1 科学的范畴
        • 2.1.1 科学的定义
        • 2.1.2 科学问题
      • 2.2 科学的前提
        • 2.2.1 科学的前提假设
        • 2.2.2 可知性假设
        • 2.2.3 继承性假设
      • 2.3 科学研究的对象
        • 2.3.1 科学与客观世界
        • 2.3.2 科学认识与相互作用
        • 2.3.3 科学与概念
    • 3. 科学与其他认知方式的关系
      • 3.1 科学与哲学
        • 3.1.1 科学与思辨哲学
        • 3.1.2 科学与逻辑学
      • 3.2 科学与宗教
        • 3.2.1 科学与严肃神学
        • 3.2.2 科学与迷信
      • 3.3 科学与数学
        • 3.3.1 数学不是科学
        • 3.3.2 科学不能达到、很多时候也不需要达到数学的精确度
    • 4. 科学的结构
      • 4.1 分科而治
        • 4.1.1 学科的起源
        • 4.1.2 学科关联
        • 4.1.3 学科树
      • 4.2 物理学
        • 4.2.1 自然哲学时期
        • 4.2.2 现代物理:能量和场取代力
      • 4.3 生物学
        • 4.3.1 个体性与群体性
        • 4.3.2 研究对象与环境
    • 习题
  • 第二章 元素与原子
    • 1. 本章提要
    • 2. 元素
      • 2.1 化学学科的起点
        • 2.1.1 世界由元素(原子)构成
        • 2.1.2 化学的第一个可实证基本变量与化学反应方程式
        • 2.1.3 元素守恒定律
        • 2.1.4 元素与原子
      • 2.2 原子和元素简史
        • 2.2.1 前科学时期
        • 2.2.2 确立元素概念
        • 2.2.3 确立原子概念
        • 2.2.4 元素周期表
    • 3. 物质
      • 3.1 牛顿物质观
        • 3.1.1 物质的量、引力质量、惯性质量
        • 3.1.2 质点与原子论
        • 3.1.3 光是物质吗?
      • 3.2 现代科学物质观
        • 3.2.1 质量与能量的相关性
        • 3.2.2 光的波粒二象性
        • 3.2.3 微观物质粒子的波粒二象性
      • 3.3 化学与现代物质观
        • 3.3.1 化学的微观实物粒子
        • 3.3.2 微观实物粒子相互作用与运动规律
    • 4. 微观粒子的相互作用和结构
      • 4.1 波动方程
        • 4.1.1 经典波动运动
        • 4.1.2 薛定谔方程
        • 4.1.3 能量量子化
        • 4.1.4 波函数、本征波函数、概率密度
        • 4.1.5 波函数的相位
      • 4.2 氢原子结构
        • 4.2.1 玻尔核外电子运动模型
        • 4.2.2 氢原子的薛定谔方程
        • 4.2.3 氢原子核外电子波函数的四个量子数
        • 4.2.4 氢原子电子绕核运动本征波函数及径向波函数
        • 4.2.5 氢原子电子角度波函数
        • 4.2.6 氢原子核外电子波函数的相位与电子云分布函数
    • 5. 原子核外电子排布与元素周期表
      • 5.1 多电子原子结构
        • 5.1.1 多电子原子电子轨道量子数和波函数
        • 5.1.2 电子-电子相互作用与电子能级
        • 5.1.3 多电子原子的能级排序
      • 5.2 原子核外电子排布
        • 5.2.1 原子核外电子排布规则
        • 5.2.2 电子态与电子层
        • 5.2.3 价电子层与元素周期律
      • 5.3 元素周期律
        • 5.3.1 电离能的周期性
        • 5.3.2 电子亲和能和电负性的周期性
        • 5.3.3 原子半径的含义与周期性
        • 5.3.4 原子极化率与价电子云变形性
        • 5.3.5 同族元素性质
        • 5.3.6 同周期元素的性质
    • 习题
  • 第三章 分子与化学键
    • 1. 本章提要
    • 2. 从原子(元素)到分子
      • 2.1 水和气不是元素
        • 2.1.1 水在朴素物质观中的突出地位
        • 2.1.2 水的形成实验
        • 2.1.3 空气是混合物
        • 2.1.4 放弃燃素说
        • 2.1.5 确立原子与分子概念
      • 2.2 分子
        • 2.2.1 分子及其相关概念的定义
        • 2.2.2 分子式与命名
    • 3. 经典化学键与价键理论
      • 3.1 经典化学键
        • 3.1.1 化学键概念简述
        • 3.1.2 朴素化学键观念
      • 3.2 价键理论
        • 3.2.1 电子对理论
        • 3.2.2 双原子分子化学键的价键理论
        • 3.2.3 化学键的饱和性与方向性
        • 3.2.4 多原子分子化学键的键角
        • 3.2.5 杂化轨道理论
    • 4. 化学键的分子轨道理论
      • 4.1 分子轨道理论基本思想
        • 4.1.1 价键理论与分子轨道理论异同
        • 4.1.2 分子轨道理论基础
        • 4.1.3 分子轨道理论基本方法
      • 4.2 不同结构类型的分子轨道
        • 4.2.1 氢分子离子(H+2)的分子轨道
        • 4.2.2 同核双原子分子的分子轨道与成键情况
        • 4.2.3 异核双原子分子的分子轨道与成键情况
        • 4.2.4 三原子分子:群轨道方法
        • 4.2.5 多原子分子的分子轨道:分层群轨道方法
        • 4.2.6 有机分子的分子轨道:节面群轨道方法
      • 4.3 分子轨道理论小结
    • 5. 化学键与分子结构
      • 5.1 定域分子轨道与经典化学键
        • 5.1.1 定域分子轨道
        • 5.1.2 定域分子轨道与杂化轨道
        • 5.1.3 化学键键强
      • 5.2 分子结构与组成
        • 5.2.1 分子构型
        • 5.2.2 分子组成
      • 5.3 化学键类型与分子分类
        • 5.3.1 共价键和共价分子概念重新检验
        • 5.3.2 有机化学中的共价键
        • 5.3.3 离子键
        • 5.3.4 离子化合物及其特性
        • 5.3.5 固体分子:从苯到石墨烯
        • 5.3.6 金属与金属键
        • 5.3.7 导体、半导体与绝缘体的化学键特征
      • 5.4 电子-电子相互作用
        • 5.4.1 分子轨道理论与价键理论的不同思路
        • 5.4.2 电子-电子相互作用与电子极化率
    • 习题
  • 第四章 多分子系统与分子间相互作用
    • 1. 本章提要
    • 2. 宏观化学系统的理论
      • 2.1 宏观化学系统的热力学诠释
        • 2.1.1 宏观化学系统的模型概要
        • 2.1.2 经典热力学基本思想与热力学第一定律
        • 2.1.3 熵与热力学第二定律
        • 2.1.4 摩尔数可变系统的热力学第二定律与吉布斯框架
        • 2.1.5 摩尔数可变系统的平衡条件
      • 2.2 统计热力学:从单分子到超多分子系统
        • 2.2.1 分子图像不可或缺
        • 2.2.2 宏观化学系统的三个基本变量
        • 2.2.3 在超多分子系统中观察相互作用的结果
        • 2.2.4 熵与状态多样性、熵增加原理
        • 2.2.5 温度是系统多样性改变难易程度的量度
        • 2.2.6 玻尔兹曼分布
        • 2.2.7 量子能隙与能量最低原理
      • 2.3 超多分子系统的基本性质
        • 2.3.1 超多分子系统的能量:基态能与热能
        • 2.3.2 分子量子自由度与热能计算
        • 2.3.3 热容
        • 2.3.4 分子运动自由度的熵
    • 3. 超多分子系统的相态与相变
      • 3.1 气、液、固三相的分子运动特点
        • 3.1.1 气态分子运动形式
        • 3.1.2 液态分子运动形式
        • 3.1.3 固态分子运动形式
      • 3.2 相变与相平衡
        • 3.2.1 温度和压强相关的相稳定性
        • 3.2.2 相平衡条件与相变方向
        • 3.2.3 相图
      • 3.3 相变与相平衡小结
    • 4. 分子间相互作用
      • 4.1 分子间相互作用特点
        • 4.1.1 分子间相互作用的独特地位
        • 4.1.2 分子间相互作用的特殊描述方法
      • 4.2 分子间相互作用电势能
        • 4.2.1 点电荷相互作用的电势能
        • 4.2.2 电中性分子电势能与电偶极矩
        • 4.2.3 偶极相互作用电磁势能定量模型
        • 4.2.4 分子间相互作用频率效应
      • 4.3 分子间相互作用与分子结构
        • 4.3.1 永久偶极与分子结构
        • 4.3.2 光频介电常数、分子价电子极化率与分子结构
        • 4.3.3 氢键与电子极化率
        • 4.3.4 分子间相互作用电势能强度
      • 4.4 超多分子系统中分子间相互作用
        • 4.4.1 液态中分子间相互作用热能与基态能
        • 4.4.2 液态分子间相互作用能的实验确定
        • 4.4.3 分子间相互作用能实验与理论对比
    • 习题
  • 第五章 溶液
    • 1. 本章提要
    • 2. 溶液形成
      • 2.1 混合物
        • 2.1.1 混合物概述
        • 2.1.2 气相混合物
        • 2.1.3 气相混合物的化学势
        • 2.1.4 气相混合物形成的驱动力
      • 2.2 理想溶液
        • 2.2.1 理想溶液模型
        • 2.2.2 理想溶液化学势
      • 2.3 非理想溶液
        • 2.3.1 非理想溶液的普遍性、溶剂-溶质
        • 2.3.2 溶液浓度
        • 2.3.3 溶解度
        • 2.3.4 活度与非理想溶液理论模型
        • *2.3.5 非理想溶液的混合性质
    • 3. 稀溶液依数性
      • 3.1 混合物的相平衡与相变
        • 3.1.1 混合物的相平衡条件
        • 3.1.2 混合物相变方向
        • 3.1.3 基于相变的混合物提纯
        • 3.1.4 均相溶液、胶体与界面
      • 3.2 稀溶液依数性
        • 3.2.1 溶液饱和蒸气压降低
        • 3.2.2 稀溶液溶剂沸点升高
        • 3.2.3 稀溶液溶剂冰点降低
        • 3.2.4 渗透压升高
    • 4. 水溶液
      • 4.1 水的特殊性质
        • 4.1.1 水在地球生态圈的独特地位
        • 4.1.2 水分子前线分子轨道与氢键
      • 4.2 离子化合物与电解质
        • 4.2.1 离子化合物的电离与溶解
        • 4.2.2 阿伦尼乌斯电离理论简介
        • 4.2.3 离子键强度:异裂与均裂
        • 4.2.4 离子键百分比与电解质
      • 4.3 电解质水溶液
        • 4.3.1 离子水合作用
        • 4.3.2 离子的晶格半径与水合离子半径
        • 4.3.3 水溶液中的氢离子和氢氧根离子
        • 4.3.4 电解质晶体在水中的溶解度:基本原理
        • 4.3.5 离子晶体在水中的溶解度:实验规律
    • 习题
  • 第六章 化学平衡理论
    • 1. 本章提要
    • 2. 均相系统化学平衡
      • 2.1 均相系统中的化学平衡基础
        • 2.1.1 化学变化的宏观图像
        • 2.1.2 定温定压均相系统中化学反应的基本变量
        • 2.1.3 定温定压均相系统化学平衡条件
        • 2.1.4 定温定压均相系统化学平衡基本方程
      • 2.2 均相系统的化学反应平衡常数
        • 2.2.1 均相化学平衡常数与化学反应方向
        • 2.2.2 标准生成自由能与化学平衡常数计算
        • 2.2.3 化学反应焓与标准生成焓
        • 2.2.4 化学反应基态能与热能
        • 2.2.5 化学平衡常数的不同形式
    • 3. 多相系统化学反应的终极反应程度
      • 3.1 多相系统中的化学反应
        • 3.1.1 多相反应的特殊性
        • 3.1.2 多相系统反应分类
      • 3.2 固相化学反应
        • 3.2.1 多固相系统的化学反应
        • 3.2.2 固相与流体相组成的多相反应系统
    • 4. 影响化学平衡和平衡常数的因素
      • 4.1 外界条件对化学平衡和平衡常数的影响
        • 4.1.1 化学平衡是动态平衡
        • 4.1.2 温度对化学平衡的影响
        • 4.1.3 压强对化学平衡的影响
      • 4.2 系统内因素对化学平衡和平衡常数的影响
        • 4.2.1 反应中摩尔数不变组分对化学平衡的影响
        • 4.2.2 反应物或产物浓度对化学平衡的影响
    • 习题
  • 第七章 常见化学平衡
    • 1. 本章提要
    • 2. 常见化学平衡总述
      • 2.1.1 化学平衡与物质类别
      • 2.1.2 无机化学反应的基本特点
    • 3. 电解质解离平衡
      • 3.1 “溶致”解离平衡
        • 3.1.1 从化学平衡看电解质晶体溶于水
        • *3.1.2 水合离子的化学势:困境
        • *3.1.3 水合离子的化学势:路易斯-德拜-休克尔模型
        • *3.1.4 水合离子的化学势:热力学自洽模型
        • 3.1.5 弱电解质的解离平衡
      • 3.2 影响解离平衡的溶液因素
        • 3.2.1 同离子效应
        • 3.2.2 盐效应
    • 4. 酸碱平衡与酸碱理论
      • 4.1 酸碱理论
        • 4.1.1 酸碱理论简史
        • 4.1.2 酸碱平衡
        • 4.1.3 酸碱平衡常数
      • 4.2 酸碱溶液的pH
        • 4.2.1 水的自解离
        • 4.2.2 pH
        • 4.2.3 酸碱强度:键合特性与分子间相互作用频率特性
        • 4.2.4 酸碱强度:实验规律与理论解读
        • 4.2.5 酸碱平衡与共轭酸碱
      • 4.3 酸碱平衡应用
        • 4.3.1 中和滴定与容量分析
        • 4.3.2 强碱滴定强酸(或强酸滴定强碱)
        • 4.3.3 强碱滴定弱酸(或强酸滴定弱碱)
        • 4.3.4 缓冲溶液
    • 5. 配位平衡与配合物
      • 5.1 配合物的定义与结构
        • 5.1.1 配合物的历史沿革
        • 5.1.2 配合物与价键理论
        • 5.1.3 分子轨道理论与配合物
      • 5.2 配合物分类
        • 5.2.1 配合物分类方法
        • 5.2.2 螯合物
      • 5.3 配合物稳定性与配位平衡
        • 5.3.1 配合物稳定性与软硬酸碱理论
        • 5.3.2 配位平衡
        • 5.3.3 配位滴定
    • 6. 电化学与氧化还原平衡
      • 6.1 氧化还原反应
        • 6.1.1 氧化作用与还原作用
        • 6.1.2 氧化数
        • 6.1.3 分子中原子的氧化性和还原性
        • 6.1.4 给定元素不同氧化数原子的氧化性和还原性
        • 6.1.5 分子轨道理论与氧化还原性
      • 6.2 氧化还原平衡与电化学
        • 6.2.1 氧化还原反应与电子转移
        • 6.2.2 氧化还原反应配平
        • 6.2.3 氧化还原平衡常数与标准电池电动势
        • 6.2.4 半反应与标准电极电势
        • 6.2.5 标准电极电势与氧化还原性
        • 6.2.6 电动势与能斯特方程
    • 习题
  • 第八章 化学反应过程与速率
    • 1. 本章提要
    • 2. 化学反应概论
      • 2.1 化学反应的原子分子图像
        • 2.1.1 化学反应与物理变化
        • 2.1.2 稳定分子与瞬间电子态
      • 2.2 化学反应过程
        • 2.2.1 基元反应与复杂反应
        • 2.2.2 基元反应中吉布斯自由能垒态浓度与反应物浓度
        • 2.2.3 微观反应动力学
    • 3. 化学反应速率
      • 3.1 化学反应速率定义及实验规律
        • 3.1.1 化学反应速率定义
        • 3.1.2 质量作用定律
        • 3.1.3 微分动力学方程与反应级数
        • 3.1.4 速率常数与活化能
        • 3.1.5 积分动力学方程
      • 3.2 化学动力学理论
        • 3.2.1 化学动力学理论概要
        • 3.2.2 有效碰撞理论
        • 3.2.3 过渡态理论
        • 3.2.4 非平衡态热力学理论
        • 3.2.5 活化能、指前因子与活化熵
        • 3.2.6 催化反应与催化剂
    • 4. 实验反应动力学
      • 4.1 动力学实验研究
        • 4.1.1 实验动力学的研究目标
        • 4.1.2 实验动力学浓度测定的时间分辨率
        • 4.1.3 实验动力学浓度数据处理
      • 4.2 初始速率法
        • 4.2.1 初始速率法的基础与优势
        • 4.2.2 初始速率法与反应级数
        • 4.2.3 初始速率法与反应活化能
    • 习题
  • 第九章 化学测量
    • 1. 本章提要
    • 2. 化学测量学
      • 2.1 化学测量基础
        • 2.1.1 测量的局限性与相对性
        • 2.1.2 化学测量的演化
      • 2.2 化学测量分类
        • 2.2.1 分析化学与仪器分析
        • 2.2.2 分析化学中的定性分析
        • 2.2.3 容量分析
        • 2.2.4 光学与电学分析
    • 3. 光谱学基础
      • 3.1 光谱学基本原理
        • 3.1.1 光与物质
        • 3.1.2 光谱与光谱学
        • 3.1.3 光谱选律
      • 3.2 实验光谱学初步
        • 3.2.1 光谱仪简介
        • 3.2.2 吸收光谱实验
        • 3.2.3 发射光谱实验
    • 4. 光谱测量与分子性质
      • 4.1 吸收光谱
        • 4.1.1 X射线吸收光谱
        • 4.1.2 紫外-可见吸收光谱
        • 4.1.3 红外吸收光谱
        • 4.1.4 核磁共振谱
      • 4.2 分子激发态与发射光谱
        • 4.2.1 分子激发态
        • 4.2.2 电子激发态
        • 4.2.3 荧光光谱和磷光光谱
        • 4.2.4 原子发射光谱
      • 4.3 散射与衍射光谱
        • 4.3.1 X射线晶体衍射
        • 4.3.2 光电子能谱
        • 4.3.3 拉曼散射光谱
    • 习题
  • 第十章 有机化学与生命
    • 1. 本章提要
    • 2. 生命的分子基础
      • 2.1 生命中的化学分子
        • 2.1.1 有机化学与无机化学
        • 2.1.2 生命体中的无机分子
        • 2.1.3 有机分子成键特性
        • 2.1.4 有机分子的高熵特性
        • 2.1.5 生命演化与有机合成化学
      • 2.2 有机分子组成与结构特性
        • 2.2.1 氢、碳、氮、氧:神奇的小原子
        • 2.2.2 碳-氢键与封端原子
        • 2.2.3 碳-氢键、碳-碳键与中心原子
        • 2.2.4 水环境与氧、氮元素
      • 2.3 有机分子的基本性质
        • 2.3.1 碳-氢键和碳-碳键:键强极强但极性很弱的共价键
        • 2.3.2 散而强的分子间相互作用
        • 2.3.3 极大的分子熵与柔性
    • 3. 有机化学键与有机分子空间构型
      • 3.1 有机化学键
        • 3.1.1 离域分子轨道的普遍性:碳-氢键
        • 3.1.2 离域分子轨道的普遍性:碳-碳键
        • 3.1.3 烷烃C—C间LMO共价键
      • 3.2 有机分子空间构型
        • 3.2.1 同分异构体
        • 3.2.2 立体异构体
        • 3.2.3 构象异构
    • 4. 有机分子分类
      • 4.1 碳氢化合物
        • 4.1.1 烷烃
        • 4.1.2 支链烷烃与常见有机物命名
        • 4.1.3 烯烃和炔烃
        • 4.1.4 苯与芳香化合物
        • 4.1.5 共轭结构与光电功能有机分子
      • 4.2 含杂原子有机化合物
        • 4.2.1 醇、酚、醚与含硫类似物
        • 4.2.2 羰基化合物
        • 4.2.3 含氮化合物
      • 4.3 生物大分子
        • 4.3.1 功能多样、结构简单的生物大分子
        • 4.3.2 蛋白质
        • 4.3.3 糖类
        • 4.3.4 DNA和RNA
    • 5. 有机化学反应
      • 5.1 有机化学反应特点
        • 5.1.1 均裂与异裂
        • 5.1.2 有机溶剂
      • 5.2 有机反应类型
        • 5.2.1 取代反应
        • 5.2.2 消除反应与加成反应
        • 5.2.3 氧化还原反应
        • 5.2.4 聚合反应
    • 习题
  • 索引

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