普通化学

作 者杨娟
单 位北京大学
内容提要
本书为化学领域“101计划”核心教材,围绕化学的基本概念、原理和方法展开,以科学方法论为纲,建立对化学体系的半定量理解和描述,为后续专业课程的深入学习奠定基础。全书共七章,分为三个部分:第一部分为第一章化学概论,介绍化学作为“中心科学”的学科特点及主要分支领域,培养科学思维,强化对化学学科的整体认识;第二部分以相互作用为核心,从原子、分子和晶体的层面介绍微观物质结构,包含第二章原子结构、第三章分子结构与晶体结构;第三部分介绍描述物质状态与转化的方向、限度和过程等的宏观化学原理,包含第四章物质状态、第五章化学热力学、第六章化学平衡和第七章化学动力学。教材中还含有一系列与各章节内容密切关联的具体案例。本书是一本内容丰富、具有高阶性、创新性和挑战度的教材。本书可作为高等学校化学类专业普通化学课程教材,兼顾近化学类专业深入学习的需求。
前言

作为拔尖创新人才培养的一项筑基性工程,教育部基础学科系列“101计划”于2023年4月启动,旨在通过课程、教材、教师团队和实践项目等基础要素“小切口”,牵引解决人才培养“大问题”,带动实现高等教育改革“强突破”,提升基础学科人才培养质量。普通化学是化学“101计划”规划的12门专业核心课程的入门课程,是大学化学课程的基础,在大学化学课程体系中具有独特的地位。本书为“101计划”普通化学课程配套教材,围绕化学的基本概念、原理和方法展开,以科学方法论为纲,建立对化学体系的半定量理解和描述,为后续专业课程的深入学习奠定基础。

化学“101计划”牵头人暨普通化学课程责任专家中山大学高松院士任本书顾问,把握整体方向与框架;“101计划”普通化学课程负责人北京大学杨娟负责本书的总体设计以及各章节的撰稿、修改和统稿等工作;北京大学王颖霞负责全书的综合审定工作。北京大学杨娟、北京航空航天大学朱英、大连理工大学胡涛、南京大学芦昌盛、北京航空航天大学田东亮、华中科技大学刘红梅和山东大学印志磊分别负责第一章至第七章的章节审阅和修订工作。其余教师组成责任小组,负责各小节内容的审阅以及例题、思考题和习题的编写工作,具体分工如下:

第一章:1.1、1.2、1.3杨娟(北京大学)。

第二章:2.1崔志民(北京航空航天大学),2.2、2.3栾超然、余睽(四川大学),2.4王哲(北京航空航天大学),2.5田东亮(北京航空航天大学),2.6、2.8胡涛、刘淑芹、李艳芹(大连理工大学),2.7朱英(北京航空航天大学),2.9陈凤娟(兰州大学)。

第三章:3.1、3.2孔爱国(华东师范大学),3.3、3.4、3.5李浩然、厉刚(浙江大学),3.6芦昌盛(南京大学),3.7刘红梅(华中科技大学),3.8、3.9王莉、王宇(吉林大学)。

第四章:4.1、4.3匡勤、林丽榕(厦门大学),4.2杨娟(北京大学),4.4徐鑫(中国科学技术大学),4.5、4.6韩莉、刘萍、金鑫(上海交通大学)。

第五章:5.1、5.2杨少容(华南理工大学),5.3、5.4陈云、段瑛滢、温鸣、石硕(同济大学),5.5、5.6岳文博、李文华、李治(北京师范大学)。

第六章:6.1郭礼荣(兰州大学),6.2、6.3石建新、陈禹(中山大学),6.4、6.5徐志珍、孙慧萍、田振芬(华东理工大学),6.6赵斌(南京大学),6.7、6.8朱宝林(南开大学)。

第七章:7.1、7.2邱海霞、杨秋华(天津大学),7.3、7.4张慧、孙艳芝(北京化工大学),7.5、7.6印志磊、金钊(山东大学),7.7宋卫国(中国科学院大学)。

本书共包含11个与章节内容密切关联的具体案例,由北京大学杨娟负责修改和统稿,各案例撰写人分列如下:案例2.1胡涛(大连理工大学),案例3.1刘志伟(北京大学),案例3.2朱英(北京航空航天大学),案例3.3芦昌盛(南京大学),案例4.1田东亮(北京航空航天大学),案例5.1、5.2杨娟(北京大学),案例5.3李文华(北京师范大学),案例6.1岳文博(北京师范大学),案例7.1朱宝林(南开大学),案例7.2刘锋、印志磊(山东大学)。

在本书的编写过程中,浙江大学彭笑刚、厦门大学朱亚先、中山大学苏成勇、大连大学孟长功等多位化学领域的专家学者和国家级教学名师提出了宝贵的意见和建议;南京大学芦昌盛拍摄了第四章的许多图片;北京大学研究生潘高翔协助整理了部分资料,北京大学本科生赵思诚协助绘制了部分插图。在此一并表示衷心感谢!

感谢教育部化学“101计划”!感谢参与本书编写高校的领导和老师们的支持!

由于编者水平有限,特别是编写时间十分紧迫,本书的不妥之处和错误在所难免。恳请广大读者和同行不吝赐教、批评指正。

编者

2024年10月

目录

第一章化学概论

1.1科学与科学研究

1.2化学与化学研究

1.3化学的主要分支领域

第二章原子结构

2.1经典核型原子模型

2.2波与经典波动方程

2.3量子理论

2.4氢原子光谱与玻尔理论

2.5微观粒子特性

2.6类氢原子的量子力学模型

2.7类氢原子的量子力学结论

2.8多电子原子结构与核外电子排布

2.9 元素周期表与元素周期律

习题

第三章分子结构与晶体结构

3.1 路易斯理论

3.2分子的形状与极性

3.3价键理论

3.4分子轨道理论

3.5金属键与能带理论初步

3.6配合物结构与性质

3.7 分子间作用力

3.8 晶体结构基本概念

3.9各种晶体类型及其结构

习题

第四章物质状态

4.1理想气体

4.2气体分子运动论

4.3实际气体

4.4 凝聚态

4.5 相变与相图

4.6溶液

第五章化学热力学

5.1热力学基本概念

5.2 能量守恒定律

5.3 反应热、焓变与盖斯定律

5.4自发性与熵的概念

5.5 吉布斯自由能与自发过程的判据

5.6生成焓与生成吉布斯自由能

案例5.1日常生活中一些常见能量的估算

案例 5.2卡诺循环与热机效率

习题

第六章化学平衡

6.1 平衡常数

6.2 反应商与勒夏特列原理

6.3平衡与热力学的关系

6.4 酸碱平衡

6.5 沉淀溶解平衡

6.6 配位解离平衡

6.7 氧化还原平衡

6.8电化学

第七章化学动力学

7.1化学反应速率

7.2 速率方程

7.3反应级数

7.4 温度对反应速率的影响

7.5化学动力学理论模型

7.6 反应机理

7.7催化与催化化学

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