大學化學基礎

《大學化學基礎》是國家“十五”規劃教材，是中國藥科大學多年來生命科學類化學課程教學改革和教材建設的結晶。全書根據生命科學類一年級化學課程基本要求編寫，將傳統上分屬於無機化學、分析化學、有機化學和物理化學（結構化學）的基本化學原理及相關應用內容融為一體，統一安排、調整各學科內容，刪除不必要的重複。全書內容除緒論外，從微觀結構、宏觀性質以及微觀結構和宏觀性質的應用三個方面展開討論。內容包括原子結構、分子結構、配合物結構、物質的聚集狀態、化學熱力學、化學動力學、化學平衡、溶液中的質子酸鹼平衡、溶液中的電子酸鹼平衡、電化學基礎和氧化還原平衡以及元素化學及其生物效應。《大學化學基礎》可作為高等學校生命科學類（包括藥學、生物學和醫學）各專業的化學基礎課教材，也可供相關專業選用和參考。

第1章 緒論

1.1 化學的出現：歷史的回顧

1.2 化學的分類

1.3 化學研究基本方法——實驗方法和理論方法

1.4 化學與分子生物學

1.4.1 分子生物學是從分子水平研究生命過程及其物質基礎的科學

1.4.2 化學在分子生物學形成和發展過程中的作用

1.4.3 生命科學的發展對化學科學的影響

1.5 大學化學的學習方法

第2章 原子結構

2.1 經典核模型的建立

2.1.1 電子的發現

2.1.2 盧瑟福核模型的建立

2.1.3 行星模型的困難

2.2 氫原子光譜與玻爾的氫原子模型

2.2.1 能量量子化和光子學說

2.2.2 氫原子光譜

2.2.3 玻爾的氫原子模型

2.3 微觀粒子的運動屬性

2.3.1 微觀粒子的運動屬性——波粒二象性

2.3.2 測不準原理

2.4 氫原子的量子力學模型

2.4.1 原子軌道、波函數及四個量子數

2.4.2 波函數的有關圖形表示

2.5 多電子原子結構

2.5.1 屏蔽效應和鑽穿效應

2.5.2 多電子原子核外電子構型

2.6 元素周期表與核外電子構型

2.6.1 周期與核外電子構型

2.6.2 族與核外電子構型

2.6.3 特徵電子組態（周期表分區）

2.7 元素基本性質的周期性

2.7.1 原子半徑

2.7.2 電離能

2.7.3 電子親和能

2.7.4 電負性

習題

第3章 分子結構

3.1 離子鍵

3.1.1 離子鍵理論的基本要點

3.1.2 離子鍵的強度——晶格能

3.1.3 離子的特性

3.2 價鍵理論

3.2.1 海特勒——倫敦對H2的處理

3.2.2 價鍵理論的要點

3.2.3 共價鍵的特點

3.2.4 共價鍵的類型

3.3 雜化軌道理論

3.3.1 雜化軌道理論的要點

3.3.2 雜化類型與分子的空間構型

3.3.3 等性雜化和不等性雜化

3.4 分子軌道理論

3.4.1 分子軌道理論的基本要點

3.4.2 幾種簡單的分子軌道

3.4.3 同核雙原子分子的分子軌道能級圖

3.4.4 異核雙原子分子的分子軌道能級圖

3.4.5 鍵參數

3.4.6 離域π鍵（大π鍵）

3.5 價層電子對互斥理論

3.6 分子間的作用力和氫鍵

3.6.1 分子的極性

3.6.2 分子間作用力（范德華力）

3.6.3 氫鍵

習題

第4章 配位化合物

4.1 配位化合物及其組成

4.1.1 配位化學的早期發展

4.1.2 配合物的定義、組成與命名

4.2 價鍵理論

4.2.1 價鍵理論的要點

4.2.2 中心離子的雜化軌道

4.2.3 價鍵理論的應用

4.3 晶體場理論

4.3.1 晶體場理論的基本要點

4.3.2 八面體構型的配合物

4.3.3 其他構型的配合物

4.3.4 八面體場中中心離子的d電子分佈

4.3.5 晶體場穩定化能

4.3.6 晶體場理論的應用

4.4 配合物的合成方法

4.4.1 配合物的典型合成方法

4.4.2 在非水溶劑中合成配位化合物

4.5 鉑配合物、血紅素、葉綠素和維生素B12的結構與生物活性

4.5.1 鉑配合物

4.5.2 血紅素

4.5.3 葉綠素

4.5.4 維生素B12

習題

第5章 物質的聚集狀態

5.1 氣態

5.1.1 氣體的通性

5.1.2 低壓下氣體的幾個經驗定律

5.1.3 理想氣體的狀態方程式

5.1.4 理想氣體的分壓定律和分體積定律

5.1.5 實際氣體

5.1.6 實際氣體的等溫線

5.1.7 范德華氣體等溫線

5.2 溶液

5.2.1 溶液的形成

5.2.2 溶液濃度的表示法

5.2.3 液體的蒸氣壓

5.2.4 液體的沸點

5.2.5 液體的表面張力

5.2.6 水的相圖

5.2.7 稀溶液的實驗定律——Raoult定律和Herny定律

5.2.8 稀溶液的依數性

5.3 晶體與非晶體

5.3.1 晶體結構的周期性、點陣的概念

5.3.2 金屬晶體

5.3.3 離子晶體

5.3.4 分子晶體

5.3.5 共價晶體

5.3.6 混合鍵型晶體

5.4 蛋白質晶體的結構特點

習題

第6章 化學熱力學

6.1 熱力學常用的一些基本概念

6.1.1 體系和環境

6.1.2 狀態與性質

6.1.3 過程和途徑

6.1.4 熱力學平衡

6.1.5 熱和功

6.2 熱力學

第一定律

6.2.1 熱力學

第一定律

6.2.2 熱力學

第一定律的數學表達式

6.2.3 內能

6.2.4 體積功的計算

6.2.5 焓

6.2.6 相變熱

6.3 化學反應的熱效應

6.3.1 化學反應進度

6.3.2 等壓反應熱和等容反應熱

6.3.3 標準狀態

6.3.4 熱化學方程式

6.3.5 蓋斯定律

6.3.6 標準摩爾生成焓

6.3.7 標準摩爾燃燒焓

6.4 自發變化和熵

6.4.1 自發變化

6.4.2 混亂度、熵和微觀狀態數

6.4.3 化學反應熵變

6.5 Gibbs能與化學反應的方向

6.5.1 Gibbs能

6.5.2 標準摩爾Gibbs能

6.5.3 Gibbs-Helmholtz方程的應用

習題

第7章 化學平衡

7.1 標準平衡常數

7.1.1 可逆反應

7.1.2 化學平衡的特徵

7.1.3 標準平衡常數

7.1.4 平衡常數的實驗測定

7.1.5 標準平衡常數的應用

7.1.6 多重平衡規則

7.2 化學反應的等溫方程式

7.2.1 標準平衡常數與標準反應Gibbs函變ΔrGm

7.2.2 化學反應等溫方程式

7.3 化學平衡的移動

7.3.1 濃度對化學平衡的影響

7.3.2 壓力對化學平衡的影響

7.3.3 溫度對化學平衡的影響

7.4 O2、CO、Hb的平衡

習題

第8章 化學動力學

8.1 化學反應速率表示法

8.1.1 定容均相反應的反應速率

8.1.2 化學反應的平均速率與瞬時速率

8.2 反應機理（歷程）、基本反應和複雜反應

8.3 化學反應速率方程

8.3.1 化學反應速率方程

8.3.2 質量作用定律——基元反應的速率方程

8.3.3 簡單級數反應

8.4 溫度對化學反應速率的影響

8.5 化學反應速率理論簡介

8.5.1 碰撞理論

8.5.2 過渡態理論

8.6 催化作用

8.6.1 催化劑與催化作用

8.6.2 催化劑的特性

8.6.3 酶催化作用

習題

第9章 溶液中的質子酸鹼平衡

9.1 電解質在水溶液中的狀況

9.1.1 電解質溶液的依數性

9.1.2 強電解質溶液理論

9.2 酸鹼質子理論

9.2.1 酸鹼的質子理論

9.2.2 質子酸鹼的強度

9.2.3 共軛酸鹼對Ka和Kb的關係

9.3 水的解離平衡和pH

9.3.1 水的解離平衡

9.3.2 溶液的pH

9.4 弱酸、弱鹼的解離平衡

9.4.1 一元弱酸、弱鹼的解離平衡

9.4.2 多元弱酸、弱鹼的解離平衡

9.4.3 兩性物質的解離平衡

9.4.4 同離子效應

9.5 溶液中酸鹼平衡的系統處理

9.5.1 溶液中酸鹼組分的分佈

9.5.2 溶液中酸鹼平衡的處理方法

9.5.3 溶液中氫離子濃度的計算

9.5.4 緩衝溶液

9.6 酸鹼滴定

9.6.1 指示劑的變色原理

9.6.2 滴定分析法概述

9.6.3 酸鹼滴定曲線和指示劑的選擇

9.6.4 滴定終點誤差

9.6.5 酸鹼滴定法的標準溶液和基準物

9.6.6 酸鹼滴定法應用與示例

9.7 非水滴定法

9.7.1 溶劑的性質

9.7.2 溶劑的分類及選擇

9.7.3 鹼的滴定

9.7.4 酸的滴定

習題

第10章 溶液中的電子酸鹼平衡

10.1 電子酸鹼理論

10.2 沉澱溶解平衡

10.2.1 沉澱溶解平衡的建立

10.2.2 影響沉澱溶解平衡的因素

10.2.3 分步沉澱和共沉澱

10.2.4 沉澱的轉化

10.3 沉澱滴定法

10.3.1 銀量法

10.3.2 應用與示例

10.4 配位平衡

10.4.1 配合物的解離常數和穩定常數

10.4.2 配位平衡與沉定溶解平衡

10.5 乙二胺四乙酸及其配合物的性質

10.5.1 氨羧配位

10.5.2 乙二胺四乙酸的一般性質與離解

10.5.3 金屬-EDTA配合物在溶液中的離解平衡

10.6 配位滴定曲線與滴定條件

10.6.1 滴定曲線

10.6.2 滴定終點誤差

10.6.3 滴定條件的判斷

10.6.4 金屬離子指示劑

10.6.5 標準溶液

10.6.6 應用與示例

習題

第11章 電化學基礎與氧化還原平衡

11.1 氧化還原反應的基本概念

11.1.1 氧化和還原

11.1.2 元素的氧化數

11.2 氧化還原方程式的配平

11.2.1 氧化數法

11.2.2 離子電子法

11.3 原電池和電極電勢

11.3.1 原電池

11.3.2 電極電勢

11.3.3 標準電極電勢

11.3.4 標準電極電勢的應用

11.4 能斯特方程

11.4.1 能斯特方程

11.4.2 Nernst方程的應用

11.5 氧化還原滴定

11.5.1 條件電勢及影響因素

11.5.2 氧化還原反應速率

11.5.3 氧化還原滴定

11.6 碘量法

11.6.1 碘標準溶液

11.6.2 硫代硫酸鈉標準溶液

11.6.3 指示劑

11.6.4 標定

11.6.5 應用與示例

11.7 溴酸鉀法及溴量法

11.7.1 標準溶液

11.7.2 指示劑

11.7.3 標定

11.7.4 應用與示例

11.8 高錳酸鉀法

11.8.1 標準溶液

11.8.2 指示劑

11.8.3 標定

11.8.4 應用與示例

11.9 其他氧化還原滴定法

11.9.1 鈰量法

11.9.2 高碘酸鉀法

11.9.3 亞硝酸鈉法

11.9.4 重鉻酸鉀法

11.10 氧化還原滴定的計算示例

習題

第12章 s區元素

12.1 氫

12.1.1 氫的電子層結構及成鍵特徵

12.1.2 氫的性質

12.2 鹼金屬和鹼土金屬

12.2.1 通性

12.2.2 單質的化學性質

12.2.3 鹼金屬和鹼土金屬的重要化合物

12.3 S區元素的配合物

12.4 Na+，K+，Mg2+，Ca2+的生理作用

習題

第13章 p區元素（一）

13.1 碳、硅、硼

13.1.1 碳、硅、硼的成鍵特徵

13.1.2 碳、碳酸、碳酸鹽

13.1.3 二氧化硅、硅酸和硅酸鹽

13.1.4 分子篩

13.1.5 硼酸及硼砂

13.2 鋁、錫、鉛

13.2.1 通性

13.2.2 鋁、錫、鉛的單質

13.2.3 鋁的化合物

13.2.4 錫鉛的化合物

13.3 鹵素

13.3.1鹵素的通性

13.3.2鹵素單質

13.3.3鹵化氯和氫鹵酸

13.3.4鹵素含氧酸及其鹽

13.3.5 鹵化物

習題

第14章 P區元素（=)

14.1 氧族元素

14.1.1 通性

14.1.2 氧和硫的單質

14.1.3 過氧化氫

14.1.4 硫化氫和金屬硫化物

14.1.5 硫的含氧酸及其鹽

14.2 氮族元素

14.2.1 通性

14.2.2 氮、磷的單質

14.2.3 氮和氫的化合物

14.2.4 氮的氧化物

14.2.5 氮的含氧酸及其鹽

14.2.6 磷的含氧化合物

14.2.7 砷、銻、鉍的化合物

習題

第15章 d區和ds區元素

15.1 d區和ds區元素通性

15.1.1 結構特徵

15.1.2 原子半徑

15.1.3 單質的物理性質

15.1.4 單質的化學活潑性

15.1.5 多種氧化態

15.1.6 水合離子的顏色

15.1.7 易成配合物

15.2 鉻和錳的化合物

15.2.1 鉻的重要化合物

15.2.2 錳的重要化合物

15.3 鐵、鈷、鎳的化合物

15.3.1 鐵的重要化合物

15.3.2 鈷和鎳的重要化合物

15.4 鉑及其配合物

15.5 銅和銀

15.5.1 銅和銀的單質

15.5.2 銅的重要化合物

15.5.3 銀的重要化合物

15.6 鋅和汞

15.6.1 鋅和汞的單質

15.6.2 鋅的重要化合物

15.6.3 汞的重要化合物

習題

附錄一 SI基本單位及導出單位

附錄二 一些物質的熱力學性質

附錄三 某些物質的標準摩爾燃燒焓（298.15 K）

附表四 元素的相對原子質量（1997）（Ar（12C)=12）

附表五 一些質子酸的解離常數（I=0.25℃）

附表六 一些氨羥配位劑與金屬離子配合物的穩定常數lgK（ML)

附表七 一些金屬離子配合物的穩定常數lgβi（25℃)

附表八 一些難溶化合物的溶度積（25℃）

附表九 一些半反應的標準電極電勢EΘ和條件電極電勢EΘ′（25℃）

更新教育思想，轉變教育觀念，培養基礎紮實、知識面寬、能力強、素質高的人才以適應21世紀社會發展的需要是高等教育改革的根本目的。生命科學包括生物學、藥學和醫學，化學是生命科學的基礎，隨著化學與生命科學的相互滲透，相互交叉日趨明顯，化學的基礎知識已成為提高學生科學文化素質不可缺少的組成部分。為了適應教學的需要，我們編寫了這本《大學化學基礎》。

大學化學基礎課程的設計及其教材的編寫以提高學生科學文化素質為原則，打破了傳統的無機化學、有機化學、分析化學、物理化學（結構化學）這一化學課程體系，將原四門化學課程中的基本化學原理及有關應用內容集中在大學化學基礎課程中講授，並儘可能做到一步到位。例如，將分析化學中的容量分析內容與無機化學中溶液平衡內容合併，統一到酸鹼質子理論和酸鹼電子理論中；將無機化合物中的大π鍵與有機化合物中的大π鍵集中在一起，統一到分子結構中。全書注重介紹化學在生物學、藥學中的應用。

全書內容除緒論外，從微觀結構、宏觀性質、微觀結構及宏觀性質的應用三個方面展開討論。第2章至第4章分別是原子結構、分子結構、配合物結構，為微觀結構內容。第5章至第8章分別是物質的聚集狀態、化學熱力學、化學平衡、化學動力學，為宏觀性質內容。第9章至第15章分別是溶液的質子酸鹼平衡、溶液的電子酸鹼平衡、電化學基礎及氧化還原平衡、元素化學及其生物效應，為微觀結構及宏觀性質的應用。

本書在編寫過程中，一直得到中國藥科大學許多專家、教授的支持和幫助，特別是王明時、華維一、吳梧桐、陳玉英、尤啟冬和姚文兵教授，不斷地給予關心和指導，對此我們深表謝意。

本書內容從1997年起，一直被中國藥科大學“國家基礎科學研究與教學人才培養基地”和“國家生命科學與技術基地”的學生使用，編者感謝眾多同學在使用過程中提出的寶貴意見。

參加本書編寫工作的有陳文、陳亞東、王越、何海軍、劉靜、李嘉賓、陳頌儀、黎紅梅、熊曄蓉、陸軍農、曹鳳歧。

儘管在全書的編寫過程中，我們力圖做到選材恰當，概念準確，公式推導簡潔、嚴謹，既保持基礎課教材便於教學的特點，又保持一定的理論水準，但由於我們水平有限，書中定有欠妥甚至錯誤之處，懇請同行專家及讀者批評指正。