本書共分10章，包括化學熱力學初步，化學反應進行的方向、速率以及化學平衡，溶液中的化學，電化學基礎與應用，原子結構和元素周期系，分子結構與性質，晶體結構與性質，配合物的結構與性質，主族元素，過渡金屬等無機化學知識。
《機化學》是針對于中本貫通教育本科教育階段編寫的一部教材。本教材的內容將中本貫通人才培養目標、現代教育理論的基本理念以及機化學課程特點有機地結合起來，根據本階段學生化學學習的特點、認知規律和心理特征以及化學知識的銜接和邏輯關系而設計。
本書是根據我校機化學教研室教師在長期的教學實踐中積累的豐富教學經驗并參考全國多所兄弟院校所使用的教材，尤其是基于應用技術類院校的教學經驗編寫而成的教材,結合當前中本貫通教育的實際情況和學生的學習基礎編寫而成。在編寫過程中注重考慮以下幾點：
①在內容的選材方面，首先力求符合工科機化學教學大綱的要求。其次教材內容充分注意與中職教材的銜接及與本科后續課程的聯系，加強針對性，注重實用性，同時又保持了課程本身的系統性。
②考慮到學生的基礎，注意教材內容起點適當。在深度上降低起點和難度，減小坡度，重點突出基礎理論知識的應用和實踐能力的培養，以便在規定的教學學時內完成。
③全書內容共分10章，在內容安排上貫穿三條主線：第一條是從宏觀的熱化學開始，引入一些化學熱力學和化學動力學基礎知識，并在酸堿平衡、沉淀-溶解平衡、氧化還原平衡及配位平衡予以應用；第二條是從微觀物質結構基礎出發，聯系周期系，重點闡述一些典型物質的性質及應用；第三條是理論與實際應用相結合，在闡述物質性質的同時，從其應用出發，滲透工程意識，力求使學生在較好地掌握機化學基礎理論和基本知識的基礎上，樹立安全生產意識，合理、有效利用資源及環保意識。這三條主線相輔相成，有機結合。
④教材編寫過程中力求突出學生的學習主體地位，簡單明了，便于自學。每章的內容一環扣一環，內容敘述循序漸進、深入淺出、通俗易懂；每章正文內容后附有與本章內容相關的“新視野”部分，以開拓學生的視野，激發學生的學習興趣，增強學生的求知欲。
本課程的總學時數為48~80學時（不包括實驗）。可根據教學要求做適當刪減。書中打“*”號部分和“新視野”部分不屬教學基本要求，只是作為學生開闊視野、拓展知識、激發學習興趣用，可根據實際教學需要靈活選用。除作為中本貫通教材使用外，本教材也可作為高等學校化學、化工類及相關專業的機化學課程教材，亦可供相關科研、工程技術人員參考使用。
參加本書編寫工作的有黃莎華（第1章），李憶平、肖秀珍（第2章），沈紹典、李亮（第3章），周義鋒（第4章），郭曉明（第5、6、7章），程利平（第8章、前言及附錄部分），周祖新（第9章），李向清、康詩釗（第10章）。全書由程利平統稿并復核。在本書編寫過程中，得到我校機化學教研室許多教師的大力協助和支持，在此表示衷心的感謝！
由于編者水平有限，書中紕漏之處亦在所難免，敬請讀者不吝賜教。
編者
2016年秋于上海應用技術大學
程利平，上海應用技術學院化學與環境學院，教研室主任， 副教授，主要教育經歷
1994.9-1998.7 在河南師范大學化學系攻讀化學學士學位
1998.9-2001.3 在昆明理工大學冶金系攻讀冶金物理化學碩士學位
2001.3-2004.3 在北京理工大學理學院攻讀應用化學博士學位
主要教學、科學研究、實踐經歷
2004.7-至今 在上海應用技術學院化學與環境工程學院任教
本人現任上海應用技術學院無機化學教研室主任一職，一直工作在教學工作的第 一線，從事《無機化學》理論及實驗課程教學工作10余年，具有豐富的理論及實踐教學經驗。2014年榮獲中國教育學會教育科研優 秀成果壹等獎。任現職以來本人所領銜的教學團隊已進行過多門課程的課程建設，包括無機化學、工程化學、普通化學、無機化學實驗等課程。編寫了《工科無機化學》、《無機化學實驗》、《無機化學學習指導》等一系列教材，其中《工程化學》獲得了中國石油和化學工業聯合會優 秀教材二等獎。本人作為責任人共主持了5項教學研究項目，其中三項已順利結題，另有2項在研。
科研方面，本人在出色地完成教書育人工作的同時，一直奮戰在科研工作的，并取得了豐富的科研成果。承擔項目方面，任現職以來作為責任人共主持了4項科研項目：1項上海自然科學基金項目 “靶向于流感病毒神經氨酸酶新位點的抑制劑設計及其合成反應路徑的研究（項目編號：15ZR1440400)”目前在研；2項上海市教委科研創新項目和1項上海市教委優 秀青年教師專項基金項目已順利結題；作為主要研究人員完成了上海市科委重大項目“偕二氟取代他汀類藥物類似物的合成及活性研究（項目編號：10540501300）”的研究工作；目前正作為主要研究人員承擔國家自然基金面上項目“新型氟代HMG-CoA還原酶抑制劑的設計與合成” （項目編號：21172148）和“偕二氟取代Combretastatins衍生物的設計與合成”（項目編號：21472126）子項目的研究工作。論文發表方面，在國內外重要期刊上已發表論文30余篇。
第1章 化學熱力學初步1
1．1化學中的計量1
1．1．1原子量和分子量1
1．1．2物質的量及其單位1
1．1．3物質的量相關計算2
1．1．4氣體的計量3
1．2熱力學基本概念及術語5
1．2．1系統與環境6
1．2．2狀態與狀態函數6
1．2．3熱力學能7
1．2．4熱與功7
1．2．5熱力學第一定律8
1．3熱力學8
1．3．1化學反應熱與焓變8
1．3．2化學反應熱的計算10
1．3．3標準摩爾生成焓和標準摩爾焓變11
新視野第一類永動機13
習題14
第2章 化學反應進行的方向、速率以及化學平衡16
2．1化學反應進行的方向16
2．1．1化學反應自發性的判斷16
2．1．2吉布斯自由能變與化學反應的方向18
2．2化學反應速率20
2．2．1反應速率的表示方法21
2．2．2反應速率理論22
2．3影響反應速率的因素24
2．3．1反應物濃度與反應速率的關系24
2．3．2反應速率與溫度的關系25
2．3．3催化劑與反應速率的關系26
2．4化學平衡28
2．4．1可逆反應和化學平衡28
2．4．2化學平衡常數29
2．4．3多重平衡規則31
2．4．4標準平衡常數與標準摩爾自由能變的關系31
2．4．5有關化學平衡的計算33
2．5化學平衡的移動34
2．5．1濃度對化學平衡的影響35
2．5．2壓力對化學平衡的影響36
2．5．3溫度對化學平衡的影響38
2．5．4催化劑和化學平衡39
2．5．5平衡移動原理——勒夏特列原理39
2．5．6如何選擇合理生產條件的一般原則39
新視野照相術中的化學反應40
習題40
第3章 溶液中的化學42
3．1電解質的分類和酸堿的定義43
3．1．1電解質的分類43
3．1．2酸堿的定義44
3．2水的解離和溶液的pH值46
3．2．1水的解離與離子積常數46
3．2．2溶液的酸堿性和pH值47
3．2．3酸堿指示劑47
3．2．4關于pH值的計算48
3．3一元弱酸、弱堿的解離平衡49
3．3．1一元弱酸、弱堿解離平衡的建立49
3．3．2解離常數和弱酸、弱堿的相對強弱50
3．3．3一元弱酸、弱堿溶液中有關離子濃度的計算50
3．3．4解離度51
3．3．5解離度與解離常數以及弱電解質濃度的關系51
3．3．6多元弱酸的解離52
3．4同離子效應53
3．5緩沖溶液54
3．5．1緩沖溶液的概念54
3．5．2緩沖作用的原理56
3．5．3緩沖溶液pH值的計算56
3．5．4緩沖溶液的選擇和配制57
3．5．5緩沖溶液的應用58
3．6鹽類的水解58
3．6．1各類鹽的水解58
3．6．2影響水解平衡的因素61
3．7沉淀溶解平衡與溶度積62
3．7．1溶度積62
3．7．2溶度積和溶解度62
3．8溶度積規律及其應用64
3．8．1溶度積規則64
3．8．2分步沉淀65
3．9沉淀的溶解和轉化68
3．9．1沉淀的溶解68
3．9．2沉淀的轉化70
新視野生成硫化物沉淀使金屬離子分離的方法簡介70
習題72
第4章 電化學基礎與應用74
4．1原電池與電極電勢74
4．1．1原電池74
4．1．2電極電勢76
4．2電極電勢的應用78
4．2．1能斯特方程式78
4．2．2濃度對電極電勢的影響79
4．2．3電極電勢的應用81
4．3*化學電源83
4．3．1一次電池83
4．3．2二次電池84
4．3．3燃料電池85
4．3．4綠色電池85
4．4*電解技術86
4．4．1電解原理86
4．4．2電解電壓87
4．4．3電解產物88
4．4．4電解食鹽水89
4．4．5電化學技術89
4．5金屬的腐蝕與防護91
4．5．1電化學腐蝕91
4．5．2金屬防腐技術92
新視野染料敏化太陽能電池95
習題96
第5章 原子結構和元素周期系98
5．1原子結構理論發展簡介98
5．1．1早期的原子結構模型98
5．1．2玻爾理論及其原子結構模型98
5．1．3原子結構的量子力學模型99
5．2核外電子的運動狀態描述102
5．2．1波函數102
5．2．2電子云102
5．2．3四個量子數104
5．3核外電子的排布及元素周期系106
5．3．1多電子原子的能級106
5．3．2核外電子排布原則107
5．3．3核外電子的排布108
5．3．4原子的電子層結構和元素周期系110
5．4元素基本性質的周期性111
5．4．1原子半徑111
5．4．2電離能112
5．4．3電子親和能113
5．4．4電負性113
5．4．5金屬性和非金屬性114
新視野微觀物質的深層次剖視115
習題116
第6章 分子結構與性質118
6．1路易斯(Lewis)共價鍵理論118
6．2價鍵理論119
6．2．1現代共價鍵理論119
6．2．2共價鍵的形成119
6．2．3價鍵理論要點119
6．2．4共價鍵的特征120
6．2．5共價鍵的類型120
6．2．6幾個重要的鍵參數122
6．3雜化軌道理論與分子的幾何構型123
6．3．1價鍵理論的局限性123
6．3．2雜化軌道理論的要點124
6．3．3雜化類型與分子幾何構型124
6．4分子軌道理論126
6．4．1分子軌道理論的基本觀點126
6．4．2形成分子軌道的線性組合三原則127
6．4．3分子軌道的能級128
6．4．4分子軌道中電子填充的原理129
6．4．5分子軌道理論的應用實例129
6．5分子間作用力和氫鍵130
6．5．1分子的極性和變形性130
6．5．2分子間作用力131
6．5．3分子間作用力與物理性質的關系133
6．5．4氫鍵134
新視野超分子化學135
習題136
第7章 晶體結構與性質137
7．1晶體的概念137
7．1．1晶體的特性137
7．1．2晶格和晶胞137
7．1．3晶體的基本類型138
7．2離子鍵、離子晶體138
7．2．1離子鍵138
7．2．2離子晶體140
7．3原子晶體和分子晶體141
7．3．1原子晶體141
7．3．2分子晶體141
7．4金屬鍵、金屬晶體142
7．4．1金屬鍵理論142
7．4．2鍵型過渡143
7．4．3金屬晶體143
7．5混合型晶體144
新視野軟物質144
習題146
第8章 配合物的結構和性質148
8．1配合物的基本概念148
8．1．1配合物的組成148
8．1．2配合物的化學式及命名151
8．2配合物的化學鍵理論152
8．2．1價鍵理論152
8．2．2判斷配合物的空間構型152
8．2．3配合物中配位鍵的類型155
8．2．4配合物的穩定性、磁性與鍵型關系156
8．3配合物在水溶液中的穩定性157
8．3．1配位-解離平衡及其平衡常數158
8．3．2配離子穩定常數的應用159
8．4配合物的類型162
8．4．1簡單配合物162
8．4．2螯合物162
8．4．3單核配合物和多核配合物164
8．5配合物的應用164
8．5．1分析化學方面164
8．5．2工業生產方面165
8．5．3生物醫藥方面165
新視野21世紀配位化學在現代化學中的地位166
習題167
第9章 主族元素169
9．1元素概述169
9．1．1地殼中元素的分布和存在類型169
9．1．2元素資源的存在形式及利用169
9．2主族金屬(一)——堿金屬和堿土金屬170
9．2．1堿金屬和堿土金屬的通性170
9．2．2堿金屬和堿土金屬的化學性質171
9．2．3單質制備的一般方法172
9．2．4堿金屬和堿土金屬的氧化物172
9．2．5氫氧化物174
9．2．6堿金屬和堿土金屬的鹽類175
9．3主族金屬元素(二)——鋁、錫、鉛、砷、銻、鉍177
9．3．1鋁及其重要化合物177
9．3．2錫、鉛及其重要化合物179
9．3．3砷、銻、鉍及其化合物182
9．4主族非金屬元素(一)——鹵素184
9．4．1鹵素的通性184
9．4．2鹵素單質185
9．4．3鹵素的氫化物189
9．5主族非金屬元素（二）——氧、硫198
9．5．1氧族元素的基本性質198
9．5．2氧及其化合物199
9．5．3硫及其化合物201
9．6主族非金屬元素（三）——氮、磷210
9．6．1氮的化合物211
9．6．2磷及其化合物218
9．7主族非金屬元素（四）——碳、硅、硼及其化合物223
9．7．1碳及其化合物223
9．7．2硅的化合物227
9．7．3硼的化合物229
新視野石墨烯231
習題232
第10章 過渡金屬235
10．1過渡金屬元素概述235
10．1．1過渡金屬元素的定義及在周期表中的位置235
10．1．2過渡金屬元素在自然界中的分布235
10．1．3過渡金屬元素的電子層結構及其原子半徑236
10．1．4過渡金屬元素的氧化態及電離能的變化236
10．1．5過渡金屬元素單質及其化合物的物理性質238
10．1．6過渡金屬及其化合物的化學性質240
10．1．7過渡金屬元素的生物效應242
10．2鈦(Ti)242
10．2．1金屬鈦的性質242
10．2．2鈦(Ⅳ)的化合物243
10．2．3鈦(Ⅲ)的化合物244
10．3鉻(Cr)245
10．3．1金屬鉻的制取245
10．3．2金屬鉻的性質及用途245
10．3．3鉻(Ⅲ)的化合物246
10．3．4鉻(Ⅵ)的化合物247
10．3．5鉻(Ⅲ)與鉻(Ⅵ)之間的相互轉化249
10．3．6含鉻廢水的處理249
10．4錳(Mn)250
10．4．1金屬錳的制備250
10．4．2金屬錳的物理、化學性質及其應用250
10．4．3Mn(Ⅱ)的化合物251
10．4．4Mn(Ⅳ)的化合物252
10．4．5Mn(Ⅵ)的化合物和Mn(Ⅶ)的化合物253
10．5鐵(Fe)、鈷(Co)、鎳(Ni)254
10．5．1鐵、鈷、鎳的性質與用途255
10．5．2鐵、鈷、鎳化合物的氧化還原性質255
10．5．3鐵、鈷、鎳鹽的水解性256
10．5．4鐵、鈷、鎳的重要化合物257
10．5．5重要的鐵、鈷、鎳配合物261
10．6銅(Cu)、銀(Ag)、金(Au)264
10．6．1金屬銅、銀、金的性質及其應用264
10．6．2金屬銅、銀、金的冶煉265
10．6．3銅、銀、金的重要化合物266
10．7鋅(Zn)、鎘(Cd)、汞(Hg)272
10．7．1金屬鋅、鎘、汞的性質及其應用272
10．7．2鋅、鎘、汞的重要化合物274
新視野鉑和鈀277
習題278
附錄281
附錄1標準熱力學數據(298．15K， 100kPa)281
附錄2弱酸、弱堿的解離常數（298．15K）285
附錄3難溶化合物的溶度積常數287
附錄4標準電極電勢(298．15K)288
參考文獻292
元素周期表293
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