目錄
前言
第1章 物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ) 1
1.1 原子結(jié)構(gòu)的近代概念 1
1.1.1 微觀(guān)粒子的波粒二象性 2
1.1.2 波函數(shù)與原子軌道 3
1.1.3 量子數(shù) 3
1.1.4 概率密度和電子云 6
1.1.5 波函數(shù)和電子云的圖形 7
1.2 多電子原子結(jié)構(gòu)和元素周期系 10
1.2.1 屏蔽效應(yīng)和鉆穿效應(yīng) 10
1.2.2 原子軌道的能級(jí) 10
1.2.3 原子核外電子的分布 11
1.2.4 核外電子分布和元素周期系 13
1.3 化學(xué)鍵 18
1.3.1 離子鍵 18
1.3.2 共價(jià)鍵 18
1.4 分子間力和氫鍵 26
1.4.1 偶極矩 26
1.4.2 分子間力 27
1.4.3 氫鍵 28
1.5 晶體結(jié)構(gòu) 29
1.5.1 典型晶體結(jié)構(gòu)及其性質(zhì) 29
1.5.2 過(guò)渡型晶體 32
閱讀材料 晶體的缺陷 33
思考題與習(xí)題 34
第2章 化學(xué)熱力學(xué)基礎(chǔ) 37
2.1 化學(xué)反應(yīng)中的能量變化 37
2.1.1 熱力學(xué)第一定律 37
2.1.2 化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)和焓變 39
2.1.3 赫斯定律 41
2.2 化學(xué)反應(yīng)的方向和限度 45
2.2.1 自發(fā)過(guò)程的方向和推動(dòng)力 45
2.2.2 熵和熵變 46
2.2.3 化學(xué)反應(yīng)的方向與吉布斯函數(shù)變 48
2.2.4 化學(xué)平衡 51
2.3 化學(xué)反應(yīng)速率 55
2.3.1 反應(yīng)速率的概念 55
2.3.2 反應(yīng)速率與濃度的關(guān)系 56
2.3.3 反應(yīng)速率與溫度的關(guān)系 57
2.3.4 反應(yīng)速率與催化劑的關(guān)系 58
閱讀材料 熱力學(xué)之父——威廉·湯姆孫 60
思考題與習(xí)題 61
第3章 溶液平衡理論 65
3.1 稀溶液通性 65
3.1.1 溶液的蒸氣壓下降 65
3.1.2 溶液的沸點(diǎn)升高和凝固點(diǎn)下降 66
3.1.3 滲透壓 66
3.2 酸堿溶液平衡 67
3.2.1 酸堿質(zhì)子理論 67
3.2.2 酸堿平衡 69
3.2.3 酸堿緩沖溶液 79
3.3 難溶電解質(zhì)溶液 82
3.3.1 溶度積常數(shù) 82
3.3.2 溶度積和溶解度的關(guān)系 83
3.3.3 溶度積規(guī)則及其應(yīng)用 86
3.4 配合物溶液 87
3.4.1 配合物的組成 88
3.4.2 配合物的命名 89
3.4.3 配合平衡 89
3.4.4 配合物的應(yīng)用 92
閱讀材料 酸堿指示劑與酸堿滴定 93
思考題與習(xí)題 98
第4章 應(yīng)用電化學(xué) 103
4.1 電化學(xué)基礎(chǔ) 103
4.1.1 原電池 103
4.1.2 電極電勢(shì)與能斯特方程 105
4.1.3 電極電勢(shì)的應(yīng)用 111
4.2 電解 113
4.2.1 電解池 113
4.2.2 分解電壓和超電勢(shì) 113
4.2.3 電解規(guī)律 115
4.3 金屬的腐蝕與防護(hù) 115
4.3.1 化學(xué)腐蝕 116
4.3.2 電化學(xué)腐蝕 116
4.3.3 應(yīng)力腐蝕 118
4.3.4 微生物腐蝕 119
4.3.5 金屬的防護(hù) 120
4.4 電化學(xué)應(yīng)用 125
4.4.1 電鍍與電鑄 125
4.4.2 電化學(xué)刻蝕 128
4.4.3 電化學(xué)拋光 131
4.4.4 電化學(xué)合成 133
閱讀材料 電滲析方法介紹 135
思考題與習(xí)題 137
第5章 材料化學(xué)基礎(chǔ) 139
5.1 高分子材料化學(xué) 139
5.1.1 高分子化合物概述 139
5.1.2 高分子結(jié)構(gòu)與性能 146
5.1.3 工程塑料 152
5.1.4 合成橡膠 154
5.1.5 合成纖維 156
5.1.6 高分子復(fù)合材料 157
5.1.7 功能高分子材料 158
5.2 無(wú)機(jī)材料化學(xué) 165
5.2.1 硅酸鹽材料 165
5.2.2 新型非金屬材料 169
5.3 金屬材料化學(xué) 172
5.3.1 金屬概述 172
5.3.2 稀土金屬 175
5.3.3 合金材料 177
閱讀材料 新型陶瓷材料 181
思考題與習(xí)題 182
第6章 表面活性劑化學(xué) 183
6.1 表面活性劑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和分類(lèi) 183
6.1.1 表面活性劑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 183
6.1.2 表面活性劑的分類(lèi) 183
6.2 表面活性劑的基本性質(zhì) 190
6.2.1 表面張力和表面活性 191
6.2.2 臨界膠束濃度 191
6.2.3 膠束增溶 193
6.3 表面活性劑結(jié)構(gòu)對(duì)其性能的影響 193
6.3.1 親水親油平衡 193
6.3.2 憎水基種類(lèi)的影響 195
6.3.3 親水基相對(duì)位置的影響 195
6.3.4 憎水基結(jié)構(gòu)中支鏈的影響 196
6.3.5 相對(duì)分子質(zhì)量的影響 196
6.4 表面活性劑的基本作用 196
6.4.1 潤(rùn)濕和滲透作用 196
6.4.2 乳化和分散作用 197
6.4.3 起泡和消泡作用 199
6.4.4 洗漆作用 199
6.5 表面活性劑應(yīng)用 200
6.5.1 金屬清洗劑 200
6.5.2 電鍍液添加劑 202
閱讀材料 生物表面活性劑 203
思考題 204
第7章 環(huán)境與化學(xué) 205
7.1 環(huán)境污染與化學(xué) 205
7.1.1 生態(tài)平衡 205
7.1.2 大氣環(huán)境 207
7.1.3 水體環(huán)境 214
7.2 環(huán)境保護(hù)與化學(xué) 217
7.2.1 大氣污染的防治 217
7.2.2 生活用水的凈化處理 218
7.2.3 廢水處理 220
7.3 生命科學(xué)與化學(xué) 222
7.3.1 構(gòu)成生命的重要物質(zhì) 222
7.3.2 基因的表達(dá)與調(diào)控 223
7.3.3 生物膜 223
7.3.4 氧自由基與人體健康 224
7.3.5 微量元素與疾病 225
閱讀材料 環(huán)境激素——人類(lèi)生存的潛在威脅 227
思考題 228
第8章 能源化學(xué) 229
8.1 能源的分類(lèi) 229
8.2 常規(guī)能源 230
8.2.1 煤炭 230
8.2.2 石油和天然氣 232
8.3 化學(xué)電源 234
8.3.1 化學(xué)電源分類(lèi) 234
8.3.2—次電池 234
8.3.3 二次電池 236
8.4 新能源 241
8.4.1 太陽(yáng)能 241
8.4.2 核能 242
8.4.3 氫能 245
8.4.4 生物質(zhì)能 246
8.4.5 海洋能 248
8.4.6 地?zé)崮?250
閱讀材料 生物柴油 250
思考題 251
第9章 納米材料化學(xué) 253
9.1 納米材料的發(fā)展 253
9.2 納米材料的結(jié)構(gòu)單元 255
9.2.1 團(tuán)簇 255
9.2.2 人造原子 255
9.2.3 納米微粒 256
9.3 納米材料的性質(zhì) 257
9.3.1 納米材料的一般性質(zhì) 257
9.3.2 納米材料的光學(xué)性質(zhì) 259
9.4 納米材料的制備方法 263
9.4.1 氣相法制備納米微粒 263
9.4.2 液相法制備納米微粒 264
9.4.3 固相法制備納米微粒 266
9.5 納米復(fù)合材料 269
9.5.1 納米復(fù)合材料的定義 269
9.5.2 納米復(fù)合材料的命名和分類(lèi) 270
9.5.3 納米復(fù)合材料的應(yīng)用 271
閱讀材料 納米生物傳感器 272
思考題 274
第10章 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理 275
10.1 有效數(shù)字 275
10.1.1 有效數(shù)字的概念 275
10.1.2 有效數(shù)字的運(yùn)算規(guī)則 276
10.2 誤差與偏差 277
10.2.1 誤差與偏差的概念 277
10.2.2 系統(tǒng)誤差及其傳遞 279
10.2.3 隨機(jī)誤差及其傳遞 280
10.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析 281
10.3.1 t分布曲線(xiàn) 281
10.3.2 平均值的置信區(qū)間 282
10.3.3 t檢驗(yàn)法 283
10.3.4 F檢驗(yàn)法 285
10.4 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)優(yōu)化 286
10.4.1 回歸分析 287
10.4.2 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì) 289
閱讀材料 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的平滑 292
思考題與習(xí)題 293
第11章 分析測(cè)試技術(shù) 295
11.1 原子吸收光譜分析 295
11.1.1 基本原理 295
11.1.2 儀器設(shè)備 295
11.1.3 方法特點(diǎn)及其應(yīng)用 296
11.2 原子發(fā)射光譜分析 296
11.2.1 基本原理 296
11.2.2 儀器設(shè)備 297
11.2.3 方法特點(diǎn)及其應(yīng)用 298
11.3 紅外光譜分析 299
11.3.1 基本原理 299
11.3.2 儀器設(shè)備 300
11.3.3 方法特點(diǎn)及其應(yīng)用 300
11.4 核磁共振譜 301
11.4.1 基本原理 301
11.4.2 儀器設(shè)備 302
11.4.3 方法特點(diǎn)及其應(yīng)用 303
11.5 質(zhì)譜分析 303
11.5.1 基本原理 303
11.5.2 儀器設(shè)備 304
11.5.3 方法特點(diǎn)及其應(yīng)用 304
11.6 色譜分析 305
11.6.1 氣相色譜分析 305
11.6.2 高效液相色譜分析 307
11.7 電化學(xué)分析 308
11.7.1 電位分析法基本原理 309
11.7.2 電位法測(cè)定溶液pH 309
11.7.3 方法特點(diǎn)及其應(yīng)用 310
11.8 晶相分析 310
11.8.1 掃描電子顯微鏡 310
11.8.2 掃描隧道顯微鏡 311
11.8.3 X射線(xiàn)衍射分析 312
11.8.4 X射線(xiàn)光電子能譜法 313
閱讀材料 原子力顯微鏡 313
思考題 314
參考答案 315
主要參考文獻(xiàn) 318
附錄 321