本書是長春工業(yè)大學“提升本科教育教學質量”教學改革重大項目“基礎化學教學內容及課程體系的改革”課題的研究成果。
全書共分19章，主要內容有：氣體、熱力學；化學熱力學；化學動力學；界面化學；光化學；催化作用；原子結構與元素周期性；共價鍵與分子的結構；分析質量保證與控制；樣品采集與處理；化學定量分析；電化學原理及應用；吸光光度法；色譜；有機化合物的分類命名、結構和物理性質；基本有機化合物；元素化學。
本書可作為高等院校非化學多學時專業(yè)，如化學工程與工藝、生物技術、生物工程、制藥工程、環(huán)境工程、高分子材料與工程、資源循環(huán)科學與工程、食品科學與工程等專業(yè)的基礎化學教材，也可作為金屬材料工程專業(yè)、材料成型及控制工程專業(yè)、材料物理專業(yè)的高校師生的基礎化學教材和參考書。
《工科基礎化學》將傳統(tǒng)無機哈徐、有機化學、分析化學、物理化學的內容融合成一本工科基礎化學，具有一定的前瞻性，針對化學、化工、環(huán)境、食品等各個專業(yè)使用。
趙振波，長春工業(yè)大學，教授 基礎化學教研室主任長期從事物理化學、綠色化學等相關專業(yè)的教學與科研工作，具有豐富的相關教學經(jīng)驗。主持長春工業(yè)大學金屬材料專業(yè)基礎化學教學內容與課程體系改革、生物食品專業(yè)基礎化學教學內容與課程體系改革，長春工業(yè)大學基礎化學教學內容課程體系綜合改革研究與實踐等教學改革項目。
第1章氣體1
1.1理想氣體1
1.1.1理想氣體狀態(tài)方程1
1.1.2摩爾氣體常數(shù)2
1.1.3理想氣體模型3
1.1.4理想氣體混合物3
1.2實際氣體4
1.2.1實際氣體的行為4
1.2.2范德華方程5
1.2.3其他狀態(tài)方程式7
1.3氣液間的轉變-實際氣體的等溫線和液化7
1.3.1液體的飽和蒸氣壓7
1.3.2臨界參數(shù)8
1.3.3真實氣體的p-Vm圖及氣體的液化8
1.3.4范德華方程式的等溫線8
1.3.5范德華氣體的臨界參數(shù)8
1.3.6對比狀態(tài)和對比狀態(tài)定律9
1.4壓縮因子圖———實際氣體的有關計算9
1.4.1普遍化壓縮因子9
1.4.2普遍化壓縮因子圖9
1.4.3壓縮因子圖的應用10
第2章熱力學11
2.1熱力學概論11
2.1.1熱力學的目的和內容11
2.1.2熱力學方法的重要性和局限性11
2.2熱力學基本概念12
2.2.1體系與環(huán)境12
2.2.2體系的分類12
2.2.3體系的性質12
2.2.4熱力學平衡態(tài)13
2.2.5狀態(tài)和狀態(tài)函數(shù)13
2.2.6過程和途徑14
2.2.7熱和功14
2.3熱力學**定律15
2.3.1熱力學**定律的文字表述15
2.3.2熱力學能15
2.3.3熱力學**定律的數(shù)學表達式16
2.4熱的計算16
2.4.1單純變溫過程熱的計算16
2.4.2相變過程熱的計算18
2.5可逆過程20
2.5.1不同過程時的體積功20
2.5.2可逆過程22
2.5.3理想氣體絕熱可逆過程方程22
2.5.4卡諾循環(huán)23
2.6實際氣體的ΔU和ΔH24
2.6.1焦耳-湯姆遜效應24
2.6.2實際氣體的pV-p等溫線26
2.6.3實際氣體的ΔU和ΔH26
2.7熱化學27
2.7.1標準態(tài)27
2.7.2化學反應計量式(標準式)27
2.7.3反應進度27
2.7.4標準摩爾反應焓28
2.7.5蓋斯定律28
2.7.6標準摩爾生成焓28
2.7.7標準摩爾燃燒焓29
2.7.8標準摩爾反應焓與溫度的關系———基爾霍夫定律30
2.7.9恒壓熱效應和恒容熱效應30
2.8兩個熱力學定律簡介31
2.9自發(fā)過程的不可逆性31
2.9.1自發(fā)過程的方向和限度31
2.9.2自發(fā)過程的不可逆性31
2.10熱力學第二定律32
2.10.1熱力學第二定律的經(jīng)典敘述32
2.10.2兩種經(jīng)典敘述的等效性33
2.10.3卡諾定理33
2.11熵34
2.11.1可逆過程的熱溫商與熵34
2.11.2不可逆過程的熱溫商36
2.11.3熱力學第二定律的本質和熵的統(tǒng)計意義38
2.12熵變的計算39
2.12.1理想氣體體系熵變的計算39
2.12.2相變過程41
2.13熱力學第三定律和化學反應的熵變42
2.13.1熱力學第三定律42
2.13.2由標準熵計算標準摩爾反應熵43
2.14亥姆霍茲函數(shù)和吉布斯函數(shù)43
2.14.1亥姆霍茲函數(shù)及其判據(jù)43
2.14.2吉布斯函數(shù)及其判據(jù)44
2.15熱力學狀態(tài)函數(shù)間的關系式44
2.15.1熱力學基本方程44
2.15.2對應系數(shù)關系式45
2.15.3其他判據(jù)式45
2.15.4麥克斯韋關系式46
2.15.5麥克斯韋關系式的應用46
2.15.6吉布斯-亥姆霍茲方程47
2.16ΔG的計算47
第3章化學熱力學49
3.1多組分體系的熱力學49
3.1.1概述49
3.1.2組成的表示法49
3.1.3偏摩爾量50
3.1.4化學勢53
3.1.5氣體組分的化學勢55
3.1.6稀溶液中的兩個經(jīng)驗定律58
3.1.7理想液態(tài)混合物59
3.1.8理想稀溶液61
3.1.9稀溶液的依數(shù)性64
3.1.10活度與活度因子66
3.2化學平衡69
3.2.1化學反應的摩爾吉布斯函數(shù)70
3.2.2化學反應等溫方程式和標準平衡常數(shù)71
3.2.3標準摩爾反應吉布斯函數(shù)的計算74
3.2.4平衡常數(shù)的測定和平衡轉化率的計算74
3.2.5溫度、壓力及惰性氣體對化學平衡的影響75
3.2.6同時平衡77
3.3相平衡78
3.3.1相律78
3.3.2單組分體系的相平衡81
3.3.3二組分體系理想液態(tài)混合物氣液平衡相圖83
3.3.4二組分真實液態(tài)混合物氣液平衡相圖86
3.3.5二組分液態(tài)部分互溶的雙液系90
3.3.6二組分液固平衡相圖95
第4章化學動力學104
4.1化學反應的反應速率及速率方程104
4.1.1反應速率的定義105
4.1.2反應速率的圖解表示106
4.1.3基元反應和復合反應106
4.1.4基元反應的速率方程———質量作用定律107
4.1.5反應級數(shù)108
4.1.6用氣體組分的分壓表示的速率方程108
4.2具有簡單級數(shù)的化學反應108
4.2.1零級反應108
4.2.2一級反應109
4.2.3二級反應110
4.2.4n級反應112
4.3溫度對反應速率的影響113
4.3.1范特霍夫規(guī)則113
4.3.2阿倫尼烏斯方程114
4.3.3活化能116
4.4典型復合反應117
4.4.1對行反應117
4.4.2平行反應118
4.4.3連串反應119
4.5復合反應速率近似處理方法120
4.5.1穩(wěn)態(tài)近似法120
4.5.2平衡態(tài)近似法122
4.6鏈反應122
4.6.1單鏈反應的特征122
4.6.2單鏈反應的機理推導反應速率方程123
4.6.3支鏈爆炸反應123
4.7雙分子反應的碰撞理論126
4.8單分子反應理論127
4.9過渡態(tài)理論128
4.9.1勢能面和反應途徑128
4.9.2過渡態(tài)理論速率常數(shù)公式的建立130
4.9.3熱力學關系式131
第5章界面化學133
5.1表面自由能與表面張力、溶液表面吸附、表面吸附劑133
5.1.1表面自由能與表面張力133
5.1.2溶液表面吸附和Gibbs吸附公式134
5.1.3表面活性劑135
5.2固體表面對氣體的吸附138
5.2.1物理吸附與化學吸附138
5.2.2朗格繆爾(Langmuir)吸附139
5.2.3弗羅德利希(Freundlich)等溫式140
5.2.4BET多層吸附公式140
第6章膠體化學142
6.1膠體的光學性質142
6.1.1丁鐸爾效應142
6.1.2瑞利公式143
6.2膠體的動力性質144
6.2.1布朗運動144
6.2.2擴散和滲透壓145
6.2.3沉降與沉降平衡146
6.3膠體的電學性質147
6.3.1電動現(xiàn)象147
6.3.2電泳147
6.3.3電滲148
6.3.4沉降電勢和流動電勢149
6.4溶膠的穩(wěn)定性與聚沉作用149
6.4.1溶膠的經(jīng)典穩(wěn)定理論———DLVO理論149
6.4.2溶膠的聚沉151
第7章光化學154
7.1單分子電子激發(fā)態(tài)衰變的相關光物理過程154
7.1.1光化學基本定律154
7.1.2單分子電子激發(fā)態(tài)衰變———雅布倫斯基(Jablonski)圖155
7.2光化學反應動力學量子產(chǎn)率光敏與猝滅156
7.2.1量子產(chǎn)率156
7.2.2光化學反應動力學157
7.2.3光敏和猝滅157
第8章催化作用159
8.1催化劑與催化作用159
8.1.1概念159
8.1.2催化反應機理159
8.1.3催化劑的基本特征160
8.2均相催化復相催化酶催化161
8.2.1均相催化161
8.2.2復相催化161
8.2.3酶催化162
第9章原子結構與元素周期性163
9.1原子結構的近代概念163
9.1.1玻爾氫原子模型163
9.1.2電子的波粒二象性164
9.1.3微觀粒子運動的統(tǒng)計性規(guī)律164
9.1.4測不準原理164
9.2核外電子運動狀態(tài)的描述165
9.2.1波函數(shù)與原子軌道165
9.2.2原子軌道角度分布圖166
9.2.3電子云167
9.2.4量子數(shù)168
9.3原子中電子的分布169
9.3.1多電子原子軌道能級169
9.3.2基態(tài)原子中電子的分布171
9.3.3元素周期系與核外電子分布的關系174
9.4元素性質的周期性176
9.4.1原子半徑176
9.4.2電離能177
9.4.3電子親和能177
9.4.4元素的電負性179
第10章共價鍵與分子的結構180
10.1價鍵理論180
10.1.1共價鍵的形成180
10.1.2價鍵理論的要點180
10.1.3共價鍵的特征181
10.1.4共價鍵的類型181
10.1.5價鍵理論的局限性183
10.2雜化軌道理論183
10.2.1雜化軌道理論的要點183
10.2.2雜化類型與分子構型183
*10.3價層電子對互斥理論186
10.3.1價層電子對互斥理論要點186
10.3.2分子的空間結構187
10.4分子軌道理論188
10.4.1分子軌道的形成189
10.4.2分子軌道能級189
10.4.3電子在分子軌道中的分布189
10.5分子間力與氫鍵190
10.5.1分子的極性與偶極矩190
10.5.2分子的變形性191
10.5.3分子間力191
10.5.4氫鍵193
10.6晶體結構194
10.6.1晶體及其內部結構194
10.6.2離子晶體195
10.6.3原子晶體和分子晶體198
10.6.4金屬晶體198
10.6.5混合型晶體199
10.6.6離子極化對物質性質的影響200
第11章分析質量保證與控制204
11.1分析誤差理論204
11.1.1誤差與偏差204
11.1.2準確度與精密度206
11.1.3誤差的來源(sourcesoferror)207
11.1.4提高分析準確度的方法208
11.1.5有效數(shù)字的意義及位數(shù)209
11.1.6有效數(shù)字的修約規(guī)則210
11.1.7計算規(guī)則211
11.1.8分析化學中數(shù)據(jù)記錄及結果表示211
11.2分析化學中的數(shù)據(jù)處理212
11.2.1隨機誤差的正態(tài)分布212
11.2.2提高分析結果準確度的方法213
11.3分析質量控制214
11.3.1質量保證與質量控制概述214
11.3.2分析全過程的質量保證與質量控制217
11.3.3標準方法與標準物質218
第12章樣品采集與處理220
12.1采樣方法221
12.1.1固體試樣的采集221
12.1.2液體試樣的采集222
12.1.3生物樣品的采集與制備223
12.1.4氣體樣品的采集225
12.2樣品預處理方法225
12.2.1溶解法226
12.2.2熔融法227
12.2.3半熔法227
12.2.4干法灰化法228
12.2.5微波消解法228
12.3分離和富集方法231
12.3.1沉淀分離法232
12.3.2液-液萃取分離法234
12.3.3離子交換分離法238
12.3.4液相色譜分離法242
第13章化學定量分析244
13.1滴定分析基本原理、基準物質與標準溶液、多組分選擇滴定244
13.1.1滴定分析法概述244
13.1.2標準溶液和基準物質246
13.1.3酸堿滴定法250
13.1.4配位滴定法262
13.2重量分析基本原理沉淀溶解平衡274
13.2.1重量分析法的分類和特點274
13.2.2重量分析法的分析過程及對沉淀的要求275
13.2.3重量分析法應用選例276
13.2.4沉淀溶解平衡276
第14章電化學原理及應用278
14.1電化學原理278
14.1.1電解質溶液的導電機理278
14.1.2離子在電場中的遷移279
14.1.3電解質溶液的電導281
14.1.4強電解質的活度和活度系數(shù)285
14.1.5可逆電池與不可逆電池288
14.1.6電池電動勢的產(chǎn)生及測定290
14.1.7可逆電池的熱力學293
14.1.8電極電勢295
14.1.9電解與極化299
14.1.10析出電位及金屬的分離301
14.1.11金屬的腐蝕與防腐302
14.2電位分析法303
14.2.1電位分析法的基本原理304
14.2.2離子選擇性電極的分類305
14.2.3電位分析法308
14.3氧化還原滴定法309
14.3.1氧化還原反應平衡309
14.3.2氧化還原反應進行的程度310
14.3.3氧化還原反應的速率與影響因素311
14.3.4氧化還原滴定曲線及終點的滴定312
14.3.5氧化還原滴定指示劑313
14.3.6高錳酸鉀法314
14.3.7重鉻酸鉀法315
14.3.8碘量法316
第15章吸光光度法319
15.1吸光光度法基本原理319
15.1.1物質對光的選擇性吸收320
15.1.2光的吸收基本定律321
15.1.3朗伯-比耳定律321
15.2光度計及其基本部件322
15.2.1分光光度計的主要部件322
15.2.2吸光度的測量原理323
15.3顯色反應及顯色條件的選擇323
15.3.1顯色反應和顯色劑323
15.3.2顯色反應條件的選擇324
15.3.3吸光度測量條件的選擇326
15.4吸光光度法的應用326
15.4.1定量分析326
15.4.2配合物組成和酸堿離解常數(shù)的測定328
15.4.3酸堿離解常數(shù)的測定328
15.5紫外吸收光譜法簡介329
15.5.1基本原理330
15.5.2紫外可見分光光度計332
15.5.3紫外可見吸收光譜法的應用333
第16章色譜336
16.1色譜基礎理論336
16.1.1色譜法的分類336
16.1.2色譜法基礎知識及術語337
16.1.3色譜動力學基礎理論339
16.2氣相色譜344
16.2.1氣相色譜固定相345
16.2.2典型的氣相色譜檢測器347
16.3液相色譜與高效液相色譜349
16.3.1高效液相色譜儀350
16.3.2高效液相色譜的固定相、流動相353
16.4色譜-質譜聯(lián)用354
16.5毛細管電泳355
第17章有機化合物的分類、命名、結構和物理性質357
17.1有機化合物的分類357
17.1.1按照碳的骨架分類357
17.1.2按官能團分類358
17.2有機化合物的表示方法359
17.3有機化合物的命名359
17.3.1俗名和普通命名法360
17.3.2衍生物命名法360
17.3.3系統(tǒng)命名法360
17.4有機化合物的同分異構370
17.4.1同分異構觀象370
17.4.2構造異構371
17.5有機化合物物理性質及與結構的關系371
17.5.1沸點與分子結構的關系371
17.5.2熔點與分子結構的關系372
17.5.3溶解度與分子結構的關系373
第18章基本有機化合物374
18.1飽和烴374
18.1.1鏈烷烴374
18.1.2環(huán)烷烴381
18.1.3飽和烴的主要來源和用途386
18.2不飽和烴387
18.2.1單烯烴388
18.2.2炔烴398
18.2.3二烯烴404
18.3芳烴408
18.3.1單環(huán)芳烴409
18.3.2多環(huán)芳烴422
18.3.3芳香性,休克爾(Hückel)規(guī)則427
18.3.4芳烴的來源、制法與應用429
18.4立體化學430
18.4.1異構體的分類430
18.4.2對映異構430
18.4.3偏振光和比旋光度432
18.4.4分子的手性和對稱因素435
18.4.5含一個手性碳的化合物436
18.4.6構型和構型標記437
18.4.7含兩個手性碳原子化合物438
18.4.8環(huán)狀化合物的立體異構439
18.4.9不含手性碳原子化合物的旋光異構440
18.4.10旋光異構在研究反應歷程中的應用441
18.4.11立體專一性445
18.5鹵代烴445
18.5.1鹵代烴的分類與結構445
18.5.2物理性質446
18.5.3化學性質446
18.5.4不飽和鹵代烴和鹵代芳烴461
18.5.5重要的鹵代烴463
18.6有機化合物的波譜分析466
18.6.1核磁共振波譜466
18.6.2紅外吸收光譜472
18.7醇、酚、醚和環(huán)氧化合物477
18.7.1醇478
18.7.2酚490
18.7.3醚和環(huán)氧化合物497
18.8醛和酮503
18.8.1醛、酮的定義和分類503
18.8.2羰基的結構503
18.8.3醛、酮的物理性質504
18.8.4醛、酮的化學性質505
18.8.5醛和酮的制法520
18.9羧酸及羧酸衍生物521
18.9.1羧酸521
18.9.2羧酸衍生物530
18.10有機含氮化合物539
18.10.1硝基化合物539
18.10.2胺類543
18.10.3重氮及偶氮化合物554
18.11雜環(huán)化合物562
18.11.1雜環(huán)化合物的分類562
18.11.2單雜環(huán)化合物的結構與芳香性563
18.11.3單雜環(huán)化合物的化學性質564
18.11.4重要五元雜環(huán)及衍生物569
第19章元素化學571
19.1氫、氫能源571
19.1.1氫原子的性質及其成鍵特征571
19.1.2氫氣的物理性質與化學性質572
19.1.3氫氣的制備573
19.1.4氫能源574
19.2ⅠA、ⅡA族元素及其化合物577
19.2.1概述577
19.2.2單質的性質578
19.2.3重要化合物579
19.2.4鹽類582
19.2.5對角線規(guī)則583
19.3ⅢA-ⅦA族元素及其化合物584
19.3.1硼族元素的特性584
19.3.2碳族元素590
19.3.3氮族元素597
19.3.4氧族元素605
19.3.5鹵族元素618
19.4稀有氣體628
19.4.1稀有氣體的存在、結構、性質和用途629
19.4.2稀有氣體化合物630
19.5ⅠB、ⅡB族元素及其常見化合物632
19.5.1銅族(ⅠB)元素632
19.5.2鋅族(ⅡB)元素636
19.6過渡元素及其常見化合物641
19.6.1過渡元素概述641
19.6.2鈦族、釩族元素644
19.6.3鉻族元素648
19.6.4錳族元素652
19.6.5鐵系元素和鉑系元素654
19.7稀土元素660
19.7.1鑭系元素概述661
19.7.2鑭系元素的重要化合物663
19.7.3鑭系元素的提取664
19.7.4稀土元素的應用665
參考文獻
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