《無機化學（第二版）》為“普通高等教育‘十一五’國家級規劃教材”。《無機化學（第二版）》內容包括：化學熱力學和動力學、化學平衡、氧化還原與電化學、結構化學的基本原理以及元素化學的基本知識，符合大學本科無機化學課程教學的基本要求。《無機化學（第二版）》深化了無機化學的基本理論，強調了基本理論的應用，并注重與元素化學的有機銜接。與第一版相比，《無機化學（第二版）》具有更強的系統性和可讀性。《無機化學（第二版）》可作為高等院校應用化學、化學、化工、制藥、礦物、冶金、材料等專業本科生的無機化學課程教材，也可供高等院校教師參考。
第二版前言
第一版序
第一版前言
第1章 緒論
1.1 化學是一門中心科學
1.1.1 化學的主要特征
1.1.2 化學的發展簡史
1.1.3 化學面臨的挑戰
1.2 無機化學簡介
1.2.1 無機化學的現代特征
1.2.2 無機化學的研究領域
1.3 如何學好無機化學
本章小結
化學家史話——拉瓦錫
化學知識拓展——計算機在無機化學中的應用 第二版前言
第一版序
第一版前言
第1章 緒論
1.1 化學是一門中心科學
1.1.1 化學的主要特征
1.1.2 化學的發展簡史
1.1.3 化學面臨的挑戰
1.2 無機化學簡介
1.2.1 無機化學的現代特征
1.2.2 無機化學的研究領域
1.3 如何學好無機化學
本章小結
化學家史話——拉瓦錫
化學知識拓展——計算機在無機化學中的應用
第2章 氣體
2.1 氣體的性質
2.1.1 理想氣體狀態方程式
2.1.2 理想氣體狀態方程的應用
2.2 氣體混合物及分壓定律
2.2.1 理想氣體的混合
2.2.2 道爾頓分壓定律
2.3 氣體分子運動論
2.3.1 氣體分子運動論的基本要點
2.3.2 分子的速率分布
*2.4 真實氣體
*2.5 氣體臨界現象
本章小結
化學家史話——道爾頓
化學知識拓展——等離子態
習題
第3章 化學熱力學基礎
3.1 化學熱力學的基本概念
3.1.1 系統與環境
3.1.2 狀態與狀態函數
3.1.3 過程與途徑
3.1.4 熱和功
3.2 能量轉換守恒與熱力學能
3.2.1 熱力學能
3.2.2 熱力學第一定律
3.3 化學反應熱效應和焓
3.3.1 等容反應熱與等壓反應熱
3.3.2 焓與焓變
3.3.3 熱力學標準態與熱化學方程式
3.3.4 赫斯定律和反應熱的計算
3.4 熱力學第二定律和熵
3.4.1 化學反應的自發性
3.4.2 熱力學第二定律
3.4.3 可逆過程和不可逆過程
3.4.4 熵和熵變
3.4.5 熱力學第二定律的熵表述
3.5 化學反應方向和吉布斯自由能
3.5.1 吉布斯自由能及其判據
3.5.2 標準吉布斯自由能變的計算
本章小結
化學家史話——吉布斯
化學知識拓展——21世紀的一種新能源:可燃冰
習題
第4章 化學動力學基礎
4.1 基本術語、化學反應速率和理論簡介
4.1.1 基本術語
4.1.2 化學反應速率的表示
4.1.3 化學反應速率理論簡介
4.2 濃度對化學反應速率的影響
4.2.1 質量作用定律
4.2.2 具有簡單級數反應的速率方程
4.3 溫度對化學反應速率的影響
4.3.1 范特霍夫規則
4.3.2 阿倫尼烏斯公式
4.3.3 阿倫尼烏斯活化能
4.4 催化作用簡介
4.4.1 催化概念及其特征
4.4.2 催化反應的機理
4.4.3 均相催化
4.4.4 多相催化
4.4.5 酶催化反應
本章小結
化學家史話——古德貝格和瓦格
化學知識拓展——多酸光化學的研究進展
習題
第5章 化學平衡原理
5.1 化學平衡與標準平衡常數
5.1.1 化學平衡的基本特征
5.1.2 吉布斯自由能與化學平衡——化學反應等溫方程式
5.1.3 標準平衡常數
5.1.4 多重平衡
5.2 標準平衡常數的應用
5.2.1 預測反應方向
5.2.2 判斷反應程度
5.3 化學平衡的移動
5.3.1 濃度(或分壓)對化學平衡的影響
5.3.2 壓力對化學平衡的影響
5.3.3 溫度對化學平衡的影響
5.3.4 勒夏特列原理
本章小結
化學家史話——范特霍夫
化學知識拓展——非平衡態熱力學
習題
第6章 酸堿理論與解離平衡
6.1 酸堿理論
6.1.1 酸堿理論的發展
6.1.2 酸堿的質子理論
6.1.3 酸堿的電子理論
6.2 弱酸弱堿的解離平衡
6.2.1 水的解離平衡與酸堿指示劑
6.2.2 一元弱酸、一元弱堿溶液的解離平衡
6.2.3 多元弱酸、多元弱堿溶液的解離平衡
6.2.4 兩性物質溶液的酸堿平衡
6.2.5 影響鹽類水解的因素
6.3 緩沖溶液
6.3.1 同離子效應與鹽效應
6.3.2 緩沖溶液及緩沖原理
6.3.3 緩沖溶液pH的近似計算
6.3.4 緩沖容量和緩沖范圍
6.3.5 緩沖溶液的配制
*6.3.6 人體血液中的緩沖系
本章小結
化學家史話——路易斯
化學知識拓展——酸堿催化劑
習題
第7章 沉淀與溶解平衡
7.1 沉淀與溶解平衡
7.1.1 溶解度
7.1.2 溶度積
7.1.3 溶度積和溶解度的關系
7.2 沉淀的生成和溶解
7.2.1 溶度積規則
7.2.2 同離子效應與鹽效應
7.2.3 沉淀的酸溶解
7.2.4 沉淀的配位溶解
7.2.5 沉淀的氧化還原溶解
7.3 沉淀與溶解的多重平衡
7.3.1 分步沉淀
7.3.2 沉淀的轉化
本章小結
化學家史話——阿倫尼烏斯
化學知識拓展——沉淀法制備納米顆粒
習題
第8章 電化學基礎
8.1 氧化還原反應
8.1.1 氧化數
8.1.2 氧化還原的概念
8.1.3 氧化還原反應方程式的配平
8.2 原電池與電池電動勢
8.2.1 原電池
8.2.2 可逆電池
8.2.3 原電池的最大電功和吉布斯自由能
8.3 電極電勢
8.3.1 電極電勢的產生——雙電層理論
8.3.2 標準氫電極和甘汞電極
8.3.3 標準電極電勢
8.3.4 能斯特方程
8.4 電動勢與電極電勢的應用
8.4.1 判斷氧化劑和還原劑的相對強弱
8.4.2 判斷氧化還原反應進行的方向
8.4.3 判斷氧化還原反應進行的程度
8.4.4 相關常數的求算
8.4.5 元素電勢圖及其應用
8.5 電解與金屬防腐
8.5.1 電解
8.5.2 腐蝕與防護
本章小結
化學家史話——能斯特
化學知識拓展——化學電源
習題
第9章 原子結構與元素周期律
9.1 原子核外電子的基本特征
9.1.1 原子組成微粒及其相互關系
9.1.2 微觀粒子的量子化特征
9.1.3 微觀粒子的波粒二象性特征
9.1.4 測不準原理
9.2 單電子原子的結構
9.2.1 原子核外電子運動狀態的描述方法
9.2.2 四個量子數
9.2.3 波函數與電子云的圖形
9.3 多電子原子的結構
9.3.1 屏蔽效應
9.3.2 鉆穿效應
9.3.3 近似能級圖與近似能級公式
9.3.4 核外電子的排布規律
9.4 元素周期律
9.4.1 原子結構與元素周期表
9.4.2 原子半徑的周期性
9.4.3 電離能的周期性
9.4.4 電子親和能的周期性
9.4.5 元素電負性的周期性
本章小結
化學家史話——門捷列夫與元素周期律
化學知識拓展——元素發現的歷程
習題
第10章 共價鍵與分子結構
10.1 共價鍵理論
10.1.1 路易斯理論與H2分子
10.1.2 現代價鍵理論
10.1.3 共價鍵的特點
10.1.4 共價鍵的類型
10.1.5 鍵參數
10.2 雜化軌道理論
10.2.1 原子軌道的雜化
10.2.2 雜化軌道類型與分子的空間幾何構型
10.3 價層電子對互斥理論
10.3.1 價層電子對互斥理論的基本要點
10.3.2 價層電子對數的確定
10.3.3 穩定結構的確定
10.4 分子軌道理論
10.4.1 分子軌道的形成
10.4.2 分子軌道的應用示例
10.4.3 離域π鍵簡介
本章小結
化學家史話——鮑林
化學知識拓展——富勒烯
習題
第11章 固體結構
11.1 晶體結構
11.1.1 晶體的結構特征
11.1.2 晶格理論的基本概念
11.2 金屬鍵理論與金屬晶體
11.2.1 金屬鍵理論
11.2.2 等徑圓球的密置層與非密置層
11.2.3 金屬晶體的密堆積結構
11.3 離子鍵理論與離子晶體
11.3.1 離子鍵理論
11.3.2 離子晶體的結構形式
11.3.3 離子晶體的半徑比規則
11.3.4 離子鍵強度與離子晶體的晶格能
11.3.5 離子極化與鍵型變異
11.4 分子間作用力與分子晶體
11.4.1 分子的偶極矩與極化率
11.4.2 分子間力——范德華力
11.4.3 氫鍵
11.4.4 分子晶體
11.5 原子晶體和混合型晶體
11.5.1 原子晶體
11.5.2 混合型晶體
本章小結
化學家史話——德拜
化學知識拓展——丹尼爾·謝赫特曼發現準晶體
習題
第12章 配位化學基礎
12.1 配合物的基礎知識
12.1.1 配合物的組成
12.1.2 配合物的命名
12.1.3 配合物的分類
12.2 配合物的空間構型和異構現象
12.2.1 配合物的空間構型
12.2.2 配合物的異構現象
12.3 配離子的穩定性
12.3.1 中心離子本性對配離子穩定性的影響
12.3.2 配體本性對配離子穩定性的影響
12.3.3 中心離子與配體的關系對配離子穩定性的影響
12.4 配合物的價鍵理論
12.4.1 配合物價鍵理論的要點
12.4.2 配離子的空間構型與雜化方式的關系
12.4.3 配合物的磁性
12.5 配合物的晶體場理論
12.5.1 中心離子d軌道的能級分裂
12.5.2 影響分裂能大小的因素
12.5.3 中心離子d電子的分布
12.5.4 晶體場穩定化能
12.5.5 配離子的電子吸收光譜
12.6 配位平衡
12.6.1 配位平衡的表示方法
12.6.2 配合物平衡濃度的計算
12.6.3 配位平衡的移動
本章小結
化學家史話——維爾納
化學知識拓展——配位超分子化學
習題
第13章 氫和稀有氣體
13.1 氫
13.1.1 氫原子的成鍵特征
13.1.2 氫化物
13.2 稀有氣體
13.2.1 稀有氣體的存在和分離
13.2.2 稀有氣體結構與用途
13.2.3 稀有氣體的化合物
本章小結
化學史話——萊姆塞和稀有元素的發現
化學知識拓展——氫能源
習題
第14章 堿金屬和堿土金屬
14.1 s區元素概述
14.2 s區元素的單質
14.2.1 單質的物理性質和化學性質
14.2.2 s區元素的存在和單質制備
14.3 s區元素的化合物
14.3.1 氧化物
14.3.2 氫氧化物
14.3.3 重要的鹽類及其性質
14.4 鋰、鈹的特殊性質——對角線規則
14.4.1 鋰與鎂的相似性
14.4.2 鈹與鋁的相似性
本章小結
化學史話——光譜分析法與銫、銣的發現
化學知識拓展——藥物作用的靶點:鈣離子通道簡介
習題
第15章 鹵族元
15.1 p區元素概述
15.1.1 元素性質及變化規律
15.1.2 多種氧化數
15.1.3 化合物的成鍵特征
15.2 鹵素
15.2.1 鹵素的通性
15.2.2 鹵素單質
15.2.3 鹵素的氫化物
15.2.4 鹵化物和多鹵化物
15.2.5 鹵素的含氧化合物
15.2.6 擬鹵素
本章小結
化學史話——單質氟的制備
化學知識拓展——螢石與夜明珠
習題
第16章 氧族元素
16.1 氧族元素概述
16.2 氧及其化合物
16.2.1 氧和臭氧
16.2.2 過氧化氫
16.3 硫及其化合物
16.3.1 單質硫
16.3.2 硫化氫和硫化物
16.3.3 二氧化硫、亞硫酸及其鹽
16.3.4 三氧化硫、硫酸及其鹽
16.3.5 硫的其他含氧酸及其鹽
16.3.6 氯磺酸和二氯化硫酰
16.4 硒及其化合物
本章小結
化學史話——氧氣和硫的發現
化學知識拓展——石油化工中的非加氫脫硫技術
習題
第17章 氮族元素
17.1 氮族元素概述
17.2 氮族元素的單質
17.2.1 氮和磷
17.2.2 砷、銻、鉍
17.3 氮的化合物
17.3.1 氮的氫化物
17.3.2 氮的氧化物
17.3.3 氮的含氧酸及其鹽
17.4 磷的化合物
17.4.1 磷的氫化物
17.4.2 磷的氧化物
17.4.3 磷的含氧酸及其鹽
17.5 砷、銻、鉍的化合物
17.5.1 氫化物和氧化物
17.5.2 氫氧化物
17.5.3 砷、銻、鉍的鹽
本章小結
化學史話——世界銻都:湖南錫礦山和廣西南丹
化學知識拓展——新型半導體材料砷化鎵
習題
第18章 碳族元素
18.1 碳族元素概述
18.2 碳族元素的單質
18.2.1 碳
18.2.2 硅和鍺
18.2.3 錫和鉛
18.3 碳的化合物
18.3.1 一氧化碳和二氧化碳
18.3.2 碳酸及其鹽
18.3.3 碳化物
18.4 硅的化合物
18.4.1 二氧化硅
18.4.2 硅酸及其鹽
18.4.3 硅的鹵化物
18.5 錫、鉛的化合物
18.5.1 錫、鉛氧化物的酸堿性
18.5.2 錫、鉛化合物的氧化還原性
18.5.3 錫、鉛的鹽
本章小結
化學史話——侯德榜與純堿
化學知識拓展——新型碳、硅、錫材料
習題
第19章 硼族元素
19.1 硼族元素概述
19.2 硼族元素的單質
19.2.1 硼和鋁
19.2.2 鎵、銦、鉈
19.3 硼的化合物
19.3.1 硼的氫化物
19.3.2 硼的含氧化合物
19.3.3 硼的鹵化物
19.3.4 氮化硼
19.4 鋁的化合物
19.4.1 氧化鋁和氫氧化鋁
19.4.2 鋁的鹵化物
19.4.3 鋁的含氧酸鹽
19.5 鎵、銦、鉈的化合物
19.6 p區元素化合物性質的遞變規律
19.6.1 p區元素的氧化物及其水合物
19.6.2 p區元素含氧酸鹽的熱穩定性
本章小結
化學史話——氧化鋁的拜耳法生產
化學知識拓展——無機纖維
習題
第20章 過渡元素(Ⅰ)
20.1 過渡元素概述
20.1.1 過渡元素的通性
20.1.2 過渡元素的結構特性
20.1.3 過渡元素單質的化學性質
20.1.4 非化學計量化合物
20.1.5 過渡元素的配合物和性質
20.2 鈦副族元素
20.2.1 鈦副族元素的通性
20.2.2 鈦的化合物
20.2.3 鋯和鉿的化合物
20.3 釩副族元素
20.3.1 釩副族元素的通性
20.3.2 釩的化合物
20.3.3 鈮和鉭的化合物
20.4 鉻副族元素
20.4.1 鉻副族元素的通性
20.4.2 鉻的化合物
20.4.3 鉬和鎢的化合物
20.4.4 多酸型配合物
20.5 錳副族元素
20.5.1 錳副族元素的通性
20.5.2 錳的化合物
本章小結
化學史話——鈦的發現和用途
化學知識拓展——釩的液流電池
習題
第21章 過渡元素(Ⅱ)
21.1 鐵系元素
21.1.1 鐵系元素的通性
21.1.2 鐵、鈷、鎳的單質
21.1.3 鐵、鈷、鎳的氧化物和氫氧化物
21.1.4 鐵、鈷、鎳的化合物
21.1.5 鐵系元素的配合物
21.2 鉑系元素
21.2.1 鉑系元素通性
21.2.2 鉑系金屬的化合物
21.2.3 鉑系元素的配合物
*21.3 過渡金屬有機化合物
21.3.1 概述
21.3.2 羰基化合物
21.3.3 不飽和烴配合物
21.3.4 鉑類配合物抗腫瘤藥物
本章小結
化學史話——伍德沃德與維生素B12
化學知識拓展——鐵氧體
習題
第22章 銅副族和鋅副族元素
22.1 銅副族元素
22.1.1 銅副族元素的通性
22.1.2 銅副族元素的重要化合物
22.1.3 銅、銀、金的配合物
22.1.4 Cu(Ⅰ)和Cu(Ⅱ)的相互轉化
22.1.5 ⅠB族元素和ⅠA族元素性質對比
22.2 鋅副族元素
22.2.1 鋅副族元素的通性
22.2.2 鋅副族元素的重要化合物
22.2.3 Hg(Ⅱ)和Hg(Ⅰ)的相互轉化
22.2.4 ⅡB族元素與ⅡA族元素性質的對比
本章小結
化學史話——傳說中的水銀
化學知識拓展——銅鋅的生物化學
習題
第23章 鑭系元素與錒系元素
23.1 鑭系元素與錒系元素概述
23.1.1 鑭系元素與錒系元素簡介
23.1.2 鑭系元素與錒系元素的原子半徑和電離能
23.1.3 鑭系元素與錒系元素的物理化學性質
23.2 鑭系元素
23.2.1 鑭系元素的通性
23.2.2 鑭系元素的重要化合物
23.2.3 鑭系元素的分離
23.3 錒系元素
23.3.1 錒系元素的通性
23.3.2 釷及其化合物
23.3.3 鈾元素
本章小結
化學史話——徐光憲創造的“中國稀土傳奇”
化學知識拓展——LED光電材料
習題
習題參考答案
主要參考書目
附錄
第1章緒論
1.1 化學是一門中心科學
化學是一門在原子和分子的水平上研究物質的組成、結構和性質以及其相互作用和反應的科學。化學作為自然科學中的核心基礎學科(學科:學術的分類,指一定科學領域或一門科學的分支), 它涉及物理、生物、地理、生態、醫學等學科的方方面面,通常被稱之為中心科學(centralscience)。化學由于其探索自然、創造新物質的本性,在人類文明的萌芽、形成及發展中起著不可或缺的作用,更是推動了現代文明的突飛猛進。同時,人類對探索未知世界無限的激情與勇氣,以及對健康和高品質生活質量的不斷追求,成為驅動化學快速發展的原動力。
化學的主要特征
化學是研究包括原子、分子、分子片段、超分子等各種物質的不同層次與復雜程度的聚集態的合成和制備、反應和轉化,分離和分析,結構和形態,化學物理性能和生物與生理活性及其規律和應用的科學。因此,與其他學科比較,化學有如下特征:
1.化學是認識和創造新物質的科學
人們通過研究物質的變化,創造了新分子、新的化合物,繼而制備出具有特殊性質的新材料。化學元素周期表中有100 多種元素,人們以這些元素及其衍生物為基礎,自19 世紀末以來,以驚人的速度發現和創造新的化合物。沒有其他的自然科學能像化學這樣制造出如此眾多的新物質。這些新物質成為當今人類社會賴以生存的物質寶庫,已經或正在滿足著人們日益增長的物質需求,以及包括經濟、文化、科技、教育在內的社會需求。
2.化學是一門以實驗為基礎的科學
化學起源于人類的生產勞動。例如,我國古代在冶煉、染色、制鹽、釀造、造紙、火藥以及煉丹術等方面的發展直接推動了化學的發展。反過來化學也促進了上述行業的進步。
化學的發展簡史
與其他自然科學類似,化學伴隨著人類的誕生而出現。鉆木取火、用火燒煮食物、燒制陶
器、冶煉青銅器和鐵器都是化學技術的應用,這些極大地促進了當時社會生產力的發展,成為人類進步的標志。現在,化學作為一門中心科學,仍然在科學技術和社會生活的方方面面起著巨大的作用。
化學chemistry,德文是chemie,它們是從拉丁詞chemia轉化而來。最初可能是從埃及古字chemi來的,不過這個名字的意義很晦澀,有埃及、埃及的藝術、宗教的迷惑、隱藏、秘密或黑暗等意義。
1.化學的前奏
作為人類文明的起點,火的利用開啟了人類利用化學技術的大門,隨后的冶金術的興起,
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