無機化學[無機化學：2012年清華大學出版社出版圖書]

《無機化學》是由周旭光編著於2014年6月26日出版的一本書籍。 本教材由物質結構、化學原理、元素化學和知識擴展4部分共12章組成。 物質結構篇(1、2章)包括原子結構和元素周期系；化學鍵與物質結構。 化學原理篇(3～6章)包括化學反應中的能量變化；化學反應的方向、速率和限度；溶液(稀溶液的依數性，酸鹼理論，弱電解質溶液，緩衝溶液，難溶電解質溶液和配合物溶液)以及氧化還原反應。 元素化學篇(7～10章)包括元素概述；s區和p區元素選述，d區和ds區元素選述，f區元素選述。 知識擴展篇(11、12章)包括化學熱點知識介紹（納米技術簡介，綠色化學，溫室效應和臭氧層破壞，電漿和離子液體，網際網路與化學信息檢索）；化學基礎知識的延伸與套用（配位場理論簡介，晶體的缺陷，酸鹼溶劑、正負和軟硬理論簡介，水體污染及其處理，電解及其套用和金屬的腐蝕與防護，物質的化學組成）. 本書可作為高等學校化工、應化、製藥、環境、材料和輕化等與化學關係密切的各類專業少課時的無機化學課程教材。

前言

“無機化學”是化工、應化、製藥、環境、材料和輕化等與化學關係密切的各類專業本科生的第一門基礎課，也是大一學生實現從中學到大學在學習方法和思維方式方面的過渡和轉變的橋樑。從這個意義上講，無機化學課程既是學生學好大學階段其他化學課程的基礎，又是培養科學素質、提高創新能力的關鍵。因此，一部好的教材對學生而言尤為重要。本著教材的編寫應當符合教學基本要求和遵循教學基本規律的原則，在教材編寫中，力求做到在與中學教學內容妥善銜接的基礎上，教材內容由淺入深、循序漸進、注重基礎、突出重點，以利於大一學生的自學和創新能力的培養。
本教材將無機化學的知識體系進行了整合，這種整合既體現了編者的一貫思想，又納入了某些新的創意，也是編者30年教學工作的總結。本教材由物質結構、化學原理、元素化學和知識擴展4部分共12章組成。
物質結構篇（1、2章）主要從微觀角度講述原子結構和元素周期系，化學鍵與物質結構。化學原理篇（3~6章）主要從巨觀上討論化學反應中的能量變化，化學反應的方向、速率和限度，溶液（稀溶液的依數性，酸鹼理論，弱電解質溶液，緩衝溶液，難溶電解質溶液和配合物溶液）以及氧化還原反應。元素化學篇（7~10章）在元素概述的基礎上，分別選述s區和p區、d區和ds區及f區元素及其重要化合物的性質和用途。知識擴展篇（11、12章）的化學熱點知識簡介和化學基礎知識的延伸與套用是供學生選讀的內容，有利於學生知識面的擴展和思路的拓寬。書中對涉及的化學名詞和術語進行了英文標註，以營造一種學習外語的氛圍。書後附錄列有教材中提到的著名科學家的簡介，包括所處年代、國籍和在各自研究領域中所取得的主要成就。
本書各章安排了適量的思考題和習題，幫助學生理解掌握基本概念、基本原理、基本知識和基本內容。有些章節還安排了一些知識面略寬、難度略大、綜合性略強的題目，以便引導學生自學和因材施教。
本書由天津工業大學周旭光策劃、主編，於洺、王翔、王鳳勤、許金霞、宋立民和雒婭楠(按姓氏筆畫排序)參編，並由周旭光統稿、定稿完成。
本書在編寫過程中參考了已出版的高等學校的教材和有關著作，從中借鑑了許多有益的內容，在此向有關的作者和出版社表示感謝。
由於編者水平有限，書中內容難免有疏漏和不當之處，懇請使用本書的教師和學生提出寶貴意見。

編者
2012.03.30

目錄

緒論1
物質結構篇
第1章 原子結構和元素周期系71.1 氫原子結構7
1.1.1 氫原子光譜和玻爾原子模型7
1.1.2 微觀粒子運動的特殊性8
1.1.3 核外電子運動狀態的描述10
1.2 多電子原子結構15
1.2.1 多電子原子的能級15
1.2.2 原子核外電子的排布17
1.2.3 元素周期表21
1.3 元素性質的周期性23
1.3.1 原子半徑23
1.3.2 電離能和電子親和能25
1.3.3 電負性26
1.3.4 元素的氧化數27
1.3.5 元素的金屬性和非金屬性28
思考題29
習題30
第2章 化學鍵與物質結構32
2.1 離子鍵與離子晶體32
2.1.1 離子鍵理論32
2.1.2 離子晶體36
2.1.3 離子極化及其對物質性質的影響40
2.2 共價鍵與共價晶體44
2.2.1 價鍵理論--電子配對理論(VB法)44
2.2.2 雜化軌道理論47
2.2.3 價層電子對互斥理論52
2.2.4 分子軌道理論552.2.5 共價晶體59
2.3 配位鍵和配位化合物60
2.3.1 配位鍵60
2.3.2 配合物的基本概念60
2.3.3 配合物的化學鍵理論63
2.3.4 配合物的套用72
2.4 金屬鍵與金屬晶體74
2.4.1 金屬鍵的改性共價鍵理論74
2.4.2 金屬鍵的能帶理論75
2.4.3 金屬晶體的緊密堆積結構76
2.5 分子間作用力、氫鍵和分子晶體77
2.5.1 分子的極性77
2.5.2 分子間作用力78
2.5.3 氫鍵80
2.5.4 分子晶體81
2.6 混合型晶體82
思考題82
習題83
無機化學目錄化學原理篇
第3章 化學反應中的能量變化893.1 基本概念和術語89
3.1.1 系統、環境和過程89
3.1.2 系統的狀態和狀態函式90
3.1.3 廣度性質和強度性質90
3.1.4 熱和功91
3.1.5 標準狀態91
3.1.6 化學計量數和反應進度92
3.2 熱力學能和熱力學第一定律93
3.3 化學反應的反應熱94
3.3.1 恆容反應熱94
3.3.2 恆壓反應熱94
3.3.3 ΔH與ΔU和Qp與QV的關係95
3.4 化學反應熱的理論計算95
3.4.1 熱化學方程式95
3.4.2 套用蓋斯定律計算化學反應熱96
3.4.3 套用標準摩爾生成焓計算標準摩爾反應焓變97
思考題98
習題99
第4章 化學反應的方向、速率和限度101
4.1 化學反應進行的方向101
4.1.1 化學反應的自發過程及其特點101
4.1.2 影響化學反應方向的因素102
4.1.3 吉布斯函式變的計算105
4.2 化學反應速率107
4.2.1 化學反應速率的表示方法108
4.2.2 化學反應速率理論和活化能109
4.2.3 影響化學反應速率的外界因素111
4.3 化學反應進行的限度116
4.3.1 化學平衡的特徵和平衡常數的表示方法116
4.3.2 多重平衡原理118
4.3.3 平衡常數與標準吉布斯函式變的關係118
4.3.4 影響化學平衡的因素119
思考題121
習題122
第5章 溶液125
5.1 稀溶液的依數性125
5.1.1 溶液的蒸汽壓下降125
5.1.2 溶液的沸點升高和凝固點降低127
5.1.3 溶液的滲透壓129
5.2 酸鹼理論130
5.2.1 酸鹼理論的演變過程130
5.2.2 酸鹼質子理論131
5.2.3 酸鹼電子理論134
5.3 弱電解質溶液134
5.3.1 水的解離平衡和溶液的酸鹼性134
5.3.2 弱酸、弱鹼的解離平衡和溶液pH值的計算135
5.3.3 解離度和解離常數的關係139
5.3.4 同離子效應和鹽效應139
5.3.5 酸鹼緩衝溶液142
5.4 難溶電解質溶液145
5.4.1 難溶電解質的溶度積和溶解度145
5.4.2 沉澱生成的計算與套用148
5.4.3 沉澱的溶解和轉化151 5.5 配合物溶液153
5.5.1 配位解離平衡與穩定常數153
5.5.2 配位解離平衡的移動155
思考題157
習題158
第6章 氧化還原反應161
6.1 原電池161
6.2 電極電勢163
6.2.1 電極電勢的產生163
6.2.2 電極電勢的測定163
6.2.3 影響電極電勢的因素165
6.3 電極電勢的套用169
6.3.1 計算原電池的電池電動勢169
6.3.2 比較氧化劑和還原劑的相對強弱171
6.3.3 判斷氧化還原反應進行的方向172
6.3.4 確定氧化還原反應進行的限度174
6.4 元素電勢圖和電勢-pH圖176
6.4.1 元素電勢圖及其套用176
6.4.2 電勢-pH圖178
思考題180
習題181
元素化學篇
第7章 元素概述1877.1 元素的發現和分類187
7.2 元素在自然界中的分布和存在形態188
7.3 單質的物理性質和化學性質189
7.3.1 單質的物理性質189
7.3.2 單質的化學性質193
7.4 單質的製取方法196
思考題197
習題198
第8章 s區和p區元素選述199
8.1 s區元素選述199
8.1.1 氫199
8.1.2 鹼金屬和鹼土金屬元素的化合物202
8.1.3 鋰、鈹的特殊性與對角線規則207
8.2 p區元素選述208
8.2.1 p區非金屬元素的單質208
8.2.2 p區非金屬元素的重要化合物211
8.2.3 p區非金屬元素的含氧酸及其鹽218
8.2.4 稀有氣體元素229
8.2.5 p區金屬元素的單質230
8.2.6 p區金屬元素化合物的酸鹼性232
8.2.7 p區金屬元素的重要化合物233
思考題235
習題236
第9章 d區和ds區元素選述239
9.1 d區元素的通性239
9.1.1 d區元素原子結構的特徵239
9.1.2 d區元素的性質239
9.2 鈦和鈦的重要化合物241
9.2.1 鈦的性質和用途242
9.2.2 鈦的重要化合物242
9.3 鉻、鉬、鎢及其重要的化合物244
9.3.1 鉻、鉬、鎢的性質和用途244
9.3.2 鉻、鉬、鎢的重要化合物244
9.4 錳和錳的重要化合物248
9.4.1 錳的性質和用途248
9.4.2 錳的重要化合物248
9.5 鐵系元素及其重要的化合物251
9.5.1 鐵系單質的性質和用途251
9.5.2 鐵系元素的重要化合物251
9.6 鉑系元素255
9.6.1 鉑系單質的性質255
9.6.2 鉑和鈀的重要化合物256
9.7 ds區元素選述257
9.7.1 銅(I)和銅(II)的互相轉化257
9.7.2 汞(I)和汞(II)的相互轉化258
9.7.3 ds區元素與s區元素的對比259
思考題260
習題261
第10章 f區元素選述263
10.1 鑭系元素263
10.1.1 鑭系元素的通性263
10.1.2 鑭系元素的重要化合物266
10.1.3 稀土元素的分離267
10.2 錒系元素268
10.2.1 錒系元素的通性268
10.2.2 錒系元素的重要化合物269
10.3 核化學簡介270
思考題273
習題273
知識擴展篇
第11章 化學熱點知識簡介27711.1 納米技術簡介277
11.1.1 納米技術的由來和發展277
11.1.2 納米技術的學科領域278
11.1.3 納米技術的產品領域280
11.1.4 納米材料的特性281
11.2 綠色化學281
11.2.1 綠色化學的產生及其背景281
11.2.2 綠色化學的概念282
11.2.3 綠色化學的套用原則282
11.2.4 綠色化學的發展前景283
11.2.5 低碳生活284
11.3 溫室效應和臭氧層破壞285
11.3.1 溫室效應285
11.3.2 臭氧層破壞286
11.4 電漿和離子液體287
11.5 網際網路與化學信息檢索290
第12章 化學基礎知識的延伸與套用293
12.1 配位場理論簡介293
12.2 晶體的缺陷295
12.2.1 晶體缺陷的幾種類型295
12.2.2 晶體缺陷對物質性質的影響296
12.3 酸鹼溶劑、正負和軟硬理論簡介298
12.3.1 酸鹼溶劑理論298
12.3.2 酸鹼正負理論299
12.3.3 軟硬酸鹼理論299
12.4 水體污染及其處理300
12.5 電解及其套用和金屬的腐蝕與防護303
12.5.1 電解及其套用303
12.5.2 金屬的腐蝕與防護307
12.5.3 化學電源實例308
12.6 人體中的化學元素310
12.6.1 元素在人體健康中的重要作用311
12.6.2 人體中的常量元素311
12.6.3 人體中必需的微量元素313
12.6.4 人體中的有害元素314
12.6.5 結論315
12.7 物質的化學組成316
12.7.1 配合物的類型316
12.7.2 團簇317
12.7.3 金屬有機化合物318
12.7.4 高分子化合物318
12.7.5 自由基和生物大分子319
附錄321
附錄A 常用國際單位制321
附錄B 一些基本的物理化學常數322
附錄C 標準熱力學數據（298.15K, 100kPa) 322
附錄D 常用弱酸和弱鹼的解離常數325
附錄E 常見難溶電解質的溶度積327
附錄F 某些配位個體的穩定常數329
附錄G 常用標準電極電勢（298.15K) 331
附錄H 化學家簡介334
參考文獻343