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0 绪论1

0.1 化学变化的特征2

0.2 化学方法2

0.3 无机化学的任务和作用2

0.4 分析化学的任务和作用3

1 原子结构5

1.1 核外电子运动的特征6

1.1.1 氢原子光谱6

1.1.2 玻尔理论7

1.2 量子力学基础8

1.2.1 德布罗意波8

1.2.2 不确定原理8

1.2.3 薛定谔方程9

1.3 四个量子数10

1.3.1 主量子数n10

1.3.2 角量子数l11

1.3.3 磁量子数m11

1.3.4 自旋量子数ms11

1.4 波函数的相关图形12

1.4.1 原子轨道角度分布图12

1.4.2 电子云和电子云角度分布图13

1.4.3 径向分布图13

1.5 多电子原子核外电子的运动状态14

1.5.1 屏蔽作用和钻穿作用15

1.5.2 原子轨道近似能级图16

1.5.3 基态原子核外电子排布的三条原则17

1.5.4 电子排布式17

1.6 元素周期律18

1.6.1 核外电子排布和元素周期表18

1.6.2 原子结构与元素基本性质19

【阅读材料1】霓虹灯22

【阅读材料2】元素种类到底是否有限？元素周期表有否终点？22

【阅读材料3】希格斯粒子（Higgs boson）23

【科学家简介1】玻尔23

【科学家简介2】薛定谔24

【学习目标】24

习题25

2 分子结构27

2.1 离子键28

2.1.1 离子键的形成28

2.1.2 离子键的特征28

2.1.3 离子的结构29

2.2 共价键30

2.2.1 价键理论31

2.2.2 杂化轨道理论33

2.2.3 价层电子对互斥理论37

2.3 配位键38

2.3.1 杂化类型与空间构型的关系38

2.3.2 外轨型配合物40

2.3.3 内轨型配合物40

2.4 分子间的作用41

2.4.1 键的极性42

2.4.2 分子的极性42

2.4.3 分子极化43

2.4.4 范德华力43

2.5 氢键45

2.5.1 氢键的形成45

2.5.2 氢键的方向性和饱和性46

2.5.3 氢键对化合物性质的影响46

2.6 晶体结构47

2.6.1 离子晶体48

2.6.2 原子晶体49

2.6.3 分子晶体49

【阅读材料1】准晶体49

【阅读材料2】三聚氰胺50

【阅读材料3】塑化剂50

【科学家简介】鲍林50

【学习目标】51

习题51

3 分散体系55

3.1 分散系的概念56

3.2 稀溶液的依数性56

3.2.1 非电解质稀溶液的依数性57

3.2.2 电解质稀溶液的依数性63

3.3 溶胶64

3.3.1 分散度与表面能及表面吸附现象64

3.3.2 溶胶的性质66

3.3.3 胶团结构68

3.3.4 溶胶的稳定性与聚沉70

3.4 乳浊液72

3.4.1 乳浊液72

3.4.2 乳化剂73

3.4.3 乳化剂与乳浊液类型的关系74

【阅读材料】空气质量与PM2.575

【学习目标】77

习题77

4 化学热力学基础79

4.1 热力学的基本概念80

4.1.1 系统与环境80

4.1.2 状态和状态函数80

4.1.3 标准状态81

4.1.4 过程和途径81

4.1.5 化学计量系数和反应进度81

4.2 热力学第一定律83

4.2.1 热和功83

4.2.2 热力学能84

4.2.3 热力学第一定律84

4.3 反应的焓变84

4.3.1 定容反应热和定压反应热84

4.3.2 标准摩尔焓变86

4.3.3 盖斯定律87

4.3.4 反应的标准摩尔焓变的计算88

4.4 混乱度与反应的熵变90

4.4.1 混乱度与熵的概念90

4.4.2 反应自发进行的判据——熵判据91

4.4.3 化学反应熵变的定性判断与定量计算91

4.5 反应自发性与反应的吉布斯自由能变93

4.5.1 吉布斯自由能和自由能判据93

4.5.2 吉布斯-亥姆霍兹方程94

4.5.3 反应的标准摩尔自由能变△rG？的计算94

4.5.4 任意状态下反应的△rGm（T）的计算96

4.6 化学平衡与反应限度98

4.6.1 化学平衡的热力学标志98

4.6.2 实验平衡常数98

4.6.3 标准平衡常数99

4.6.4 反应限度的热力学表示100

4.6.5 同时平衡100

4.6.6 平衡转化率和产率101

4.6.7 化学平衡的有关计算101

4.6.8 平衡移动103

【阅读材料1】微观状态数与熵106

【阅读材料2】自由能判据的推导107

【阅读材料3】非平衡态热力学——耗散结构理论简介108

【学习目标】109

习题109

5 化学动力学基础113

5.1 化学反应速率114

5.1.1 化学反应速率的表示方法114

5.1.2 反应速率的测定115

5.2 反应历程与基元反应115

5.2.1 基元反应与复杂反应115

5.2.2 反应分子数与反应机理116

5.3 化学反应速率理论简介117

5.3.1 碰撞理论117

5.3.2 过渡状态理论119

5.4 反应速率与反应物浓度的关系120

5.5 反应速率与温度的关系122

5.6 反应速率与催化剂的关系124

5.6.1 催化剂与催化作用125

5.6.2 催化作用的特征125

5.6.3 催化作用分类127

5.6.4 生物催化剂——酶127

【阅读材料1】从化学到考古128

【阅读材料2】酶与底物的结合模式129

【学习目标】131

习题131

6 酸碱平衡133

6.1 电解质溶液理论简介134

6.1.1 电解质溶液134

6.1.2 离子氛135

6.1.3 活度和离子强度135

6.2 酸和碱的概念136

6.2.1 酸和碱的定义136

6.2.2 水的质子自递常数138

6.2.3 弱酸弱碱的离解平衡和离解常数139

6.2.4 共轭酸碱对的K？与K？的关系140

6.3 水溶液中酸碱平衡的计算141

6.3.1 水溶液中平衡计算的一般原则141

6.3.2 强酸强碱溶液143

6.3.3 一元弱酸溶液144

6.3.4 一元弱碱溶液147

6.3.5 多元弱酸和多元弱碱溶液148

6.3.6 两性物质溶液149

6.4 酸碱平衡的移动151

6.4.1 稀释效应151

6.4.2 同离子效应151

6.4.3 盐效应153

6.5 缓冲溶液154

6.5.1 缓冲溶液的组成和pH计算154

6.5.2 缓冲原理和缓冲溶液的配制155

6.5.3 缓冲溶液的用途157

6.6 弱酸溶液中各物种的分布158

6.6.1 弱酸的分布系数158

6.6.2 弱酸的分布曲线160

【阅读材料1】物质的酸碱性与溶剂的关系161

【阅读材料2】拉平效应和区分效应161

【阅读材料3】逐步逼近法162

【阅读材料4】混合弱酸溶液pH的计算162

【科学家简介】奥斯特瓦尔德163

【学习目标】164

习题164

7 沉淀-溶解平衡167

7.1 沉淀-溶解平衡168

7.1.1 沉淀-溶解平衡的建立168

7.1.2 溶解度与溶度积的关系169

7.2 沉淀的生成与溶解171

7.2.1 溶度积规则171

7.2.2 沉淀的生成171

7.2.3 分步沉淀173

7.2.4 沉淀的溶解175

7.3 沉淀的转化176

【阅读材料】副反应系数与条件溶度积177

【学习目标】179

习题179

8 配位化合物与配位平衡183

8.1 配合物的基本概念184

8.1.1 配合物的定义184

8.1.2 配合物的组成185

8.1.3 配合物的命名186

8.2 配位平衡187

8.2.1 逐级稳定常数和累积稳定常数187

8.2.2 配位平衡的计算189

8.2.3 配合物各物种的分布190

8.3 影响配位平衡的因素191

8.3.1 酸度的影响191

8.3.2 配位平衡与沉淀-溶解平衡的竞争192

8.3.3 配位平衡与氧化还原平衡的竞争193

8.3.4 配离子的转化194

8.4 螯合物195

8.4.1 螯合物的形成195

8.4.2 螯合物的稳定性195

【阅读材料】配合物的应用196

【学习目标】198

习题198

9 氧化还原反应与原电池201

9.1 氧化还原反应的基本概念202

9.1.1 元素的氧化数202

9.1.2 氧化还原反应203

9.1.3 氧化还原反应的配平204

9.2 原电池205

9.2.1 原电池205

9.2.2 电极的类型207

9.3 电极电势208

9.3.1 电极电势的产生机理208

9.3.2 标准氢电极与标准电极电势210

9.4 电动势与反应的吉布斯自由能变211

9.5 浓度对电极电势和电动势的影响213

9.5.1 电动势的能斯特方程213

9.5.2 电极电势的能斯特方程214

9.6 电极电势的应用216

9.6.1 比较氧化剂和还原剂的相对强弱217

9.6.2 判断氧化还原反应的先后次序218

9.6.3 计算电池反应的标准平衡常数218

9.6.4 测定溶液的pH219

9.7 元素的电势图及其应用220

9.7.1 元素的电势图220

9.7.2 电势图的应用221

【阅读材料】氢氧燃料电池简介223

【科学家简介】能斯特223

【学习目标】224

习题224

10 误差与数据处理227

10.1 准确度与误差228

10.2 精密度与偏差228

10.3 系统误差与随机误差230

10.3.1 系统误差230

10.3.2 随机误差231

10.4 简单运算过程中的误差传递232

10.4.1 加减法232

10.4.2 乘除法232

10.5 有效数字与数值运算规则233

10.5.1 有效数字的概念233

10.5.2 数值的修约规则233

10.5.3 数值的运算规则234

10.6 分析数据的处理235

10.6.1 可疑值的舍弃235

10.6.2 平均值的置信区间236

10.6.3 分析结果的报告238

【阅读材料】数理统计方法在分析化学中的应用238

【学习目标】240

习题240

11 滴定分析法243

11.1 滴定分析法概述244

11.1.1 滴定分析法的基本原理244

11.1.2 滴定分析法的类型、要求和滴定方式245

11.1.3 标准溶液和基准物质246

11.2 酸碱滴定法247

11.2.1 酸碱指示剂247

11.2.2 酸碱滴定曲线和指示剂的选择249

11.2.3 酸碱滴定法的应用259

11.3 沉淀滴定法261

11.3.1 莫尔法262

11.3.2 佛尔哈德法263

11.3.3 法扬斯法264

11.3.4 银量法的标准溶液265

11.4 配位滴定法266

11.4.1 EDTA及其螯合物266

11.4.2 配位滴定中的副反应和条件稳定常数267

11.4.3 金属指示剂270

11.4.4 配位滴定曲线272

11.4.5 配位滴定中酸度的控制273

11.4.6 提高配位滴定选择性的方法275

11.4.7 配位滴定法的应用277

11.5 氧化还原滴定法278

11.5.1 条件电极电势279

11.5.2 氧化还原滴定法中的指示剂280

11.5.3 氧化还原滴定曲线282

11.5.4 高锰酸钾法283

11.5.5 重铬酸钾法284

11.5.6 碘量法285

【阅读材料】四种滴定分析法288

【学习目标】289

习题289

12 分光光度法295

12.1 分光光度法概论296

12.1.1 物质对光的选择性吸收296

12.1.2 分光光度法的特点296

12.2 光吸收定律297

12.2.1 朗伯-比尔定律297

12.2.2 吸光度的加和性298

12.2.3 对朗伯-比尔定律的偏离298

12.3 分光光度计299

12.3.1 分光光度计的组成299

12.3.2 分光光度计的类型300

12.3.3 分光光度计的校正300

12.4 显色反应和显色反应条件300

12.4.1 对显色反应的要求301

12.4.2 显色条件的选择301

12.5 测定条件的选择302

12.5.1 入射光波长的选择302

12.5.2 参比溶液的选择302

12.5.3 吸光度读数范围的选择303

12.6 分光光度法的应用303

12.6.1 定性分析303

12.6.2 定量分析304

【学习目标】305

习题305

13 现代仪器分析简介307

13.1 光学分析法308

13.1.1 原子发射光谱法308

13.1.2 原子吸收光谱法310

13.2 电化学分析法311

13.2.1 电位法311

13.2.2 电解法314

13.2.3 电导法314

13.2.4 伏安法314

13.3 色谱分析法314

13.3.1 气相色谱法315

13.3.2 高效液相色谱法315

【学习目标】317

习题参考答案318

附录325

附录1 一些重要的物理常数325

附录2 物质的热力学数据325

附录3 弱酸弱碱在水中的离解常数Ka和Kb330

附录4 难溶盐的溶度积Ksp332

附录5 配合物的稳定常数Kf335

附录6 EDTA与金属离子螯合物的稳定常数lgKf335

附录7 标准电极电势表？337

附录8 条件电极电势表？341

附录9 一些化合物的相对分子质量342

主要参考文献346

元素周期表347