《無機化學(xué)簡明教程》系統(tǒng)介紹了化學(xué)反應(yīng)基本原理、酸堿反應(yīng)、原子結(jié)構(gòu)、分子結(jié)構(gòu)與晶體結(jié)構(gòu)、配位化合物、氧化還原反應(yīng)、主族元素、副族元素等內(nèi)容,以物質(zhì)結(jié)構(gòu)和能量變化為主線,以化學(xué)平衡理論為依托,以元素化合物的性質(zhì)及其應(yīng)用為基本內(nèi)容,構(gòu)成了完整的知識系統(tǒng)。在內(nèi)容上力求處理好繼承與改革、理論與應(yīng)用、知識與能力的關(guān)系。每章分教學(xué)基本要求內(nèi)容,選講內(nèi)容和擴展內(nèi)容(閱讀材料)三個層次。
《無機化學(xué)簡明教程》可作為化學(xué)、化工、生工、輕工、材料等專業(yè)及其他相關(guān)專業(yè)的無機化學(xué)課程教材或參考書,也可供相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員、科研人員參考,還可供社會相關(guān)讀者閱讀。
化學(xué)是研究物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其變化規(guī)律的自然科學(xué),與社會發(fā)展、人們的生活聯(lián)系緊密。無機化學(xué)是研究除碳氫化合物及其衍生物外所有元素的單質(zhì)和化合物的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和反應(yīng)規(guī)律以及它們之間相互聯(lián)系的學(xué)科。它是高等學(xué)校化學(xué)、化工、生物工程、輕工、材料等專業(yè)開設(shè)的第一門基礎(chǔ)課程,也是后續(xù)化學(xué)課程的基礎(chǔ)。今天,進入大眾化階段的高等教育,強調(diào)素質(zhì)教育與能力培養(yǎng),原無機化學(xué)課程的學(xué)時數(shù)普遍削減,多年使用的無機化學(xué)教材深感不適;且由于各高校的學(xué)生生源、教學(xué)條件和教學(xué)環(huán)境的不同,辦學(xué)思想和目標也有一定的差異,所以不同類型學(xué)校無機化學(xué)的課程目標、課程體系、教學(xué)思想、教學(xué)手段方法都存在著較大差異。我們在教學(xué)改革實踐中,經(jīng)常思考、探索應(yīng)該為一般普通本科理工科大學(xué)生提供什么樣的無機化學(xué)教材,適應(yīng)新世紀應(yīng)用型人才培養(yǎng)的需要,從而達到定位準確、簡明實用、應(yīng)用性強、提高質(zhì)量的目的。為此,利用四川省無機化學(xué)精品課程建設(shè)平臺,確定了編寫本教程的基本思路和框架結(jié)構(gòu),以物質(zhì)結(jié)構(gòu)和能量變化為主線,以化學(xué)平衡理論為依托,以元素化合物的性質(zhì)及其應(yīng)用為基本內(nèi)容展開,構(gòu)成一個完整的知識系統(tǒng)。在《無機化學(xué)簡明教程》的編寫中努力做到以下幾方面。
1力求處理好繼承與改革、理論與應(yīng)用、知識與能力的關(guān)系。
2適應(yīng)減少課內(nèi)學(xué)時,優(yōu)化課程結(jié)構(gòu)的時代要求。結(jié)合四大化學(xué)整體內(nèi)容,對傳統(tǒng)的無機化學(xué)內(nèi)容加以整合、重組、優(yōu)化,如對于熱力學(xué)部分,因為在物理化學(xué)中將系統(tǒng)學(xué)習(xí),故只根據(jù)無機化學(xué)課程的需要介紹焓、熵、自由能的物理意義及簡單計算、應(yīng)用,避免同層次、低水平的重復(fù),既精簡了教學(xué)學(xué)時,又保持了無機化學(xué)學(xué)科的科學(xué)性和系統(tǒng)性,在有限的教學(xué)學(xué)時中,讓學(xué)生掌握相關(guān)知識。
3力求少一些注入式,多一些討論式和研究式,以調(diào)動學(xué)生的主觀能動性,培養(yǎng)學(xué)生查閱文獻、自學(xué)及綜合運用知識解決問題的能力。
4每章(節(jié))編寫了較多的思考題,通過對問題的分析討論,讓學(xué)生在課堂教學(xué)前對有關(guān)內(nèi)容做到心中有數(shù),提高學(xué)習(xí)的主動性。
5力圖使理論部分的內(nèi)容能“為我所用”、“夠我所用”。“內(nèi)容提要”對知識系統(tǒng)的歸納總結(jié),使學(xué)生能抓住重點,找到難點,提高學(xué)習(xí)效率。
6既講“是什么”,更講“為什么”和“怎么做”,使學(xué)生學(xué)會提問,學(xué)會思維,學(xué)會解決。同時通過教材中使用的類比、聯(lián)想和推理等跳躍思維的方法,啟發(fā)學(xué)生,使其逐步學(xué)會科學(xué)的思維方法,增強創(chuàng)新能力。
7避免復(fù)雜的理論推導(dǎo),力求深入淺出,通俗易懂,便于自學(xué)。
本教程包含結(jié)構(gòu)理論基礎(chǔ)、化學(xué)反應(yīng)基本原理及元素化學(xué)三部分。本書內(nèi)容分為三個層次:(1)課程的基本內(nèi)容,與教學(xué)基本要求相呼應(yīng);(2)加 號的部分為選講內(nèi)容,可根據(jù)需要靈活選擇,也可供學(xué)生自學(xué);(3)閱讀材料為學(xué)生選讀內(nèi)容,擴大知識面、拓寬思路,屬于擴展內(nèi)容。本教程由丁杰主編,并負責《無機化學(xué)簡明教程》的策劃、編排和審訂及最后的統(tǒng)稿工作,曾鳳春任副主編。全書共八章,第一、二章和第八章由丁杰編寫;第三、四章由曾鳳春編寫;第五章由張英編寫;第六章由蔡述蘭編寫;第七章由黃生田編寫。在編寫過程中,無機化學(xué)教研室的有關(guān)老師給予了大力支持,特此表示感謝。本教程可作為化學(xué)、化工、生物工程、輕工、材料等專業(yè)及其他相關(guān)專業(yè)的教材或參考書,也可供社會讀者閱讀。
第一章 化學(xué)反應(yīng)基本原理
第一節(jié) 化學(xué)熱力學(xué)簡介
一、局限性
二、熱力學(xué)專門術(shù)語
第二節(jié) 化學(xué)反應(yīng)的方向
一、自發(fā)過程
二、化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)、反應(yīng)焓變
三、標準態(tài)時反應(yīng)的方向
第三節(jié) 反應(yīng)的限度——化學(xué)平衡
一、反應(yīng)限度的判據(jù)——化學(xué)平衡
二、多重平衡規(guī)則——平衡常數(shù)的組合
三、平衡計算——應(yīng)用
四、化學(xué)平衡移動
第四節(jié) 化學(xué)反應(yīng)速率
一、反應(yīng)速率的概念
二、反應(yīng)速率理論
三、影響反應(yīng)速率的因素
閱讀材料反應(yīng)原理綜合應(yīng)用
習(xí)題
第二章 酸堿反應(yīng)
第一節(jié) 酸堿理論
一、酸堿電離理論
二、酸堿質(zhì)子理論
三、Lewis酸堿電子理論
第二節(jié) 酸堿平衡
一、電離平衡
二、水解平衡
三、沉淀平衡
四、影響酸堿平衡的因素
習(xí)題
第三章 原子結(jié)構(gòu)
第一節(jié) 原子核外的電子運動
一、核外電子運動的量子化
二、電子運動的二象性
三、核外電子運動的描述
第二節(jié) 原子結(jié)構(gòu)與元素周期表
一、多電子原子軌道能級
二、基態(tài)原子的電子排布
三、原子結(jié)構(gòu)與元素周期表
第三節(jié) 元素性質(zhì)的周期性
一、原子半徑
二、電離能(I)
三、電子親和能(A)
四、電負性(χ)
習(xí)題
第四章 分子結(jié)構(gòu)與晶體結(jié)構(gòu)
第一節(jié) 化學(xué)鍵與鍵參數(shù)
一、化學(xué)鍵及其類型
二、鍵參數(shù)
第二節(jié) 離子鍵和離子化合物
一、離子鍵與離子化合物
二、離子晶體及其特性
三、晶格能——離子晶體強度的表征
第三節(jié) 共價鍵與共價化合物
一、價鍵理論
二、雜化軌道理論
三、價層電子對互斥理論*(VSEPR)
四、分子軌道理論
五、分子間作用力
六、共價物質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)
第四節(jié) 金屬鍵與金屬晶體
一、金屬晶體
二、金屬鍵的自由電子理論——改性共價鍵理論
三、金屬鍵的能帶理論簡介*(分子軌道理論的應(yīng)用)
第五節(jié) 離子極化
一、離子極化
二、離子極化規(guī)律
三、離子極化對物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的影響
習(xí)題
第五章 配位化合物
第一節(jié) 配位化合物基本概念
一、配位化合物的定義
二、配合物組成
三、配位化合物的命名
第二節(jié) 配位化合物的結(jié)構(gòu)
一、價鍵理論——VB法應(yīng)用
二、晶體場理論*
第三節(jié) 配位平衡——配合物的穩(wěn)定性
一、配位平衡及其平衡常數(shù)
二、配離子平衡常數(shù)的應(yīng)用——有關(guān)計算
閱讀材料
習(xí)題
第六章 氧化還原反應(yīng)
第一節(jié) 氧化還原反應(yīng)基本概念
一、氧化數(shù)
二、氧化還原反應(yīng)——對立的統(tǒng)一體
三、氧化還原反應(yīng)方程式配平
第二節(jié) 原電池與電極電勢
一、原電池
二、電極電勢及其測定
三、電極電勢的意義和應(yīng)用
四、影響電極電勢的因素
五、元素電勢圖及其應(yīng)用
閱讀材料
習(xí)題
第七章 主族元素
第一節(jié) s區(qū)元素
一、結(jié)構(gòu)特征及性質(zhì)變化規(guī)律
二、堿金屬和堿土金屬的單質(zhì)
三、堿金屬和堿土金屬的化合物
四、鋰、鈹?shù)奶厥庑约皩切砸?guī)則
習(xí)題
第二節(jié) p區(qū)元素
一、鹵素
習(xí)題
二、氧、硫
習(xí)題
三、氮族元素
習(xí)題
四、碳、硅、硼和錫、鉛、鋁
習(xí)題
五、氫、稀有氣體*
習(xí)題
閱讀材料
第八章 副族元素
第一節(jié) 過渡元素通論
第二節(jié) d區(qū)元素
一、鈦釩
二、鉻錳
三、鐵系元素——Fe、Co、Ni
第三節(jié) ds區(qū)元素
一、概述
二、銅和銀的重要化合物
三、鋅、鎘、汞的重要化合物
習(xí)題
附錄
附錄1 一些物質(zhì)的熱力學(xué)性質(zhì)
附錄2 常用酸堿指示劑
附錄3 常見弱電解質(zhì)的電離常數(shù)
附錄4 難溶電解質(zhì)的溶度積
附錄5 某些配離子的標準穩(wěn)定常數(shù)
附錄6 標準電極電勢
參考文獻
第一章 化學(xué)反應(yīng)基本原理
第一節(jié) 化學(xué)熱力學(xué)簡介
熱力學(xué)是研究能量轉(zhuǎn)換過程中所遵循規(guī)律的一門科學(xué)。它是19世紀中葉,由于蒸汽機
的發(fā)明和應(yīng)用,人們研究熱和機械功之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系而形成的。隨著電能、化學(xué)能等其他形式能量的應(yīng)用,熱力學(xué)研究范圍推廣到各種形式能量之間的相互轉(zhuǎn)換。
熱力學(xué)不需知道物質(zhì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu),只從能量角度尋找變化過程中遵循的規(guī)律,其特點如下。
①以熱力學(xué)第一、熱力學(xué)第二兩個經(jīng)驗定律為基礎(chǔ)。這兩個定律是人類大量經(jīng)驗的結(jié)晶,被實踐證明是正確的。
②結(jié)論具有統(tǒng)計意義。討論大量質(zhì)點的平均行為,不涉及物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)和過程機理。
應(yīng)用熱力學(xué)原理和方法討論化學(xué)過程中的問題,即為化學(xué)熱力學(xué)。它主要討論化學(xué)反應(yīng)過程中能量的轉(zhuǎn)化、反應(yīng)自發(fā)進行的方向和限度等問題。
一、局限性
不能討論過程如何進行和進行的快慢;結(jié)論不能說明過程進行的機理和快慢。