本書按照高等院校本科基礎(chǔ)課程無機(jī)及分析化學(xué)的基本要求,結(jié)合各參編學(xué)校多年來的教學(xué)實(shí)踐編寫而成。編寫過程中遵循通用性、適用性和先進(jìn)性有機(jī)結(jié)合的原則,在保持無機(jī)及分析化學(xué)課程體系完整性的基礎(chǔ)上,對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了重組、刪除、補(bǔ)充與優(yōu)化。主要內(nèi)容包括分散系統(tǒng)、化學(xué)反應(yīng)基本理論、定量分析概論、酸堿平衡與沉淀溶解平衡、酸堿滴定法、重量分析法與沉淀滴定法、配位化合物、配位滴定法、氧化還原與電化學(xué)、氧化還原滴定法與電勢(shì)分析法、物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)、元素選論、紫外-可見分光光度法等內(nèi)容。本教材各章前均附有學(xué)習(xí)指導(dǎo),各章后均附有知識(shí)拓展和精選的習(xí)題。為方便教師開展多媒體教學(xué),本教材提供配套的教學(xué)課件,思考題和習(xí)題配有電子版參考答案。本書是化學(xué)相關(guān)專業(yè)通用型的化學(xué)基礎(chǔ)課教材,適用于化學(xué)、化工、材料、能源、生命科學(xué)、生物工程、環(huán)境科學(xué)、林學(xué)、生態(tài)學(xué)、農(nóng)學(xué)、醫(yī)學(xué)、藥學(xué)、輕工、食品等專業(yè)。
1.遵循通用性、適用性和先進(jìn)性有機(jī)結(jié)合的原則,在保持原課程體系基礎(chǔ)上,對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了重組、刪除和補(bǔ)充。主要內(nèi)容包括分散系統(tǒng),化學(xué)反應(yīng)基本理論,定量分析概論,酸堿平衡與沉淀溶解平衡,酸堿滴定法,重量分析法與沉淀滴定法,配位化合物,配位滴定法,氧化還原與電化學(xué),氧化還原滴定法與電勢(shì)分析法,物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ),元素選論,紫外-可見分光光度法等內(nèi)容。
2.為方便教師開展多媒體教學(xué),本教材提供配套的教學(xué)課件,思考題和習(xí)題配有電子版參考答案。
根據(jù)教育部十三五規(guī)劃發(fā)展綱要,高等院校要著力培養(yǎng)信念執(zhí)著、品德優(yōu)良、知識(shí)豐富、本領(lǐng)過硬的高素質(zhì)專門人才和拔尖創(chuàng)新人才。這就要求高等院校的課程體系和教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行必要的改革與創(chuàng)新。本書按照高等院校本科基礎(chǔ)課程無機(jī)及分析化學(xué)的基本要求,結(jié)合各參編學(xué)校多年來的教學(xué)實(shí)踐編寫而成。在內(nèi)容的選擇和章節(jié)安排上,注意了無機(jī)化學(xué)和分析化學(xué)兩部分內(nèi)容的整合與銜接,避免了不必要的重復(fù),文字?jǐn)⑹隽η笊钊霚\出,通俗易懂,便于自學(xué)。在編寫過程中,本教材編寫組始終注意以下幾點(diǎn):注重理論聯(lián)系實(shí)際與專業(yè)需求;注重基礎(chǔ)理論知識(shí)的完整性與拓展知識(shí)點(diǎn)的有機(jī)統(tǒng)一;注重將平時(shí)的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)充分體現(xiàn)在章節(jié)內(nèi)容的編寫中。為了加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué),為培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識(shí),將無機(jī)化學(xué)內(nèi)容做了較大幅度的壓縮,分析化學(xué)內(nèi)容也做了適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。由于各專業(yè)的授課學(xué)時(shí)不盡相同,書中一些章節(jié)加有*號(hào),可供不同專業(yè)選用或供學(xué)生自學(xué)參考。講授本書約需80學(xué)時(shí),各校在使用時(shí)可根據(jù)各自的學(xué)時(shí)數(shù)進(jìn)行增減。編寫過程中遵循通用性、適用性和先進(jìn)性有機(jī)結(jié)合的原則,在保持原課程體系基礎(chǔ)上,對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了重組、刪除和補(bǔ)充。主要內(nèi)容包括分散系統(tǒng)、化學(xué)反應(yīng)基本理論、定量分析概論、酸堿平衡與沉淀溶解平衡、酸堿滴定法、重量分析法與沉淀滴定法、配位化合物、配位滴定法、氧化還原與電化學(xué)、氧化還原滴定法與電勢(shì)分析法、物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)、元素選論、紫外-可見分光光度法等內(nèi)容。教材各章前均附有學(xué)習(xí)指導(dǎo),各章后均附有知識(shí)拓展和精選的習(xí)題。為方便教師開展多媒體教學(xué),本教材提供配套的教學(xué)課件,思考題和習(xí)題配有電子版參考答案,可電子郵件聯(lián)系:xielianwu@csuft.edu.cn。本書是化學(xué)相關(guān)專業(yè)通用型的化學(xué)基礎(chǔ)課教材,適用于化學(xué)、化工、材料、能源、生命科學(xué)、生物工程、環(huán)境科學(xué)、林學(xué)、生態(tài)學(xué)、農(nóng)學(xué)、醫(yī)學(xué)、藥學(xué)、輕工、食品等專業(yè)。為了適應(yīng)國內(nèi)國際學(xué)術(shù)交流,全書的術(shù)語、符號(hào)、計(jì)量單位均采用我國現(xiàn)行有關(guān)法規(guī),對(duì)于一些文獻(xiàn)資料中常見的非法定計(jì)量單位也列于附錄,以便查閱。本書由謝練武、郭亞平主編,并負(fù)責(zé)全書的組織策劃、編排修訂、統(tǒng)稿審定等工作,賀國文、皮少鋒、周盡花擔(dān)任副主編。具體編寫分工如下:謝練武編寫第1章、第6章、附錄,郭亞平編寫第2章,賀國文編寫第3章,王瓊編寫第4章,皮少鋒編寫第5章,胥濤編寫第7章,文瑞芝編寫第8章,周盡花編寫第9章,劉長輝編寫第10章,王文磊編寫第11章,肖紅波編寫第12章,張寧編寫第13章,郭鑫編寫第14章。中南林業(yè)科技大學(xué)的陳學(xué)澤教授、王元蘭教授為本書的編寫提供了大量素材,初稿經(jīng)陳學(xué)澤教授精心審閱,并提出不少極為寶貴的意見,謹(jǐn)此致謝。由于受到學(xué)術(shù)水平和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的限制,本書難免存在疏漏之處,懇切希望讀者予以批評(píng)指正。編者2017年7月
謝練武,博士,主要從事天然藥物化學(xué)、微生物降解與轉(zhuǎn)化、環(huán)境化學(xué)與生物化工等領(lǐng)域的研究工作,并長期從事無機(jī)及分析化學(xué)課程的教學(xué)。在教學(xué)改革方面,進(jìn)行了長時(shí)間的資料收集,分析比較,探索實(shí)踐。
第1章緒論1
1.1化學(xué)研究的內(nèi)容1
1.2無機(jī)化學(xué)和分析化學(xué)的地位和作用2
1.3無機(jī)及分析化學(xué)與專業(yè)的關(guān)系2
第2章分散系統(tǒng)4
2.1分散系統(tǒng)及其分類4
2.2溶液5
2.2.1溶液的濃度5
2.2.2難揮發(fā)、非電解質(zhì)稀溶液的依數(shù)性7
2.2.3強(qiáng)電解質(zhì)溶液11
2.3膠體13
2.3.1分散度和比表面積13
2.3.2表面現(xiàn)象14
2.3.3膠團(tuán)結(jié)構(gòu)16
2.3.4溶膠的性質(zhì)17
2.3.5溶膠的穩(wěn)定性和聚沉19
2.3.6表面活性物質(zhì)和乳濁液22
習(xí)題24
第3章化學(xué)反應(yīng)基本理論26
3.1化學(xué)熱力學(xué)26
3.1.1基本概念27
3.1.2化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)28
3.1.3熵和熵增原理32
3.1.4Gibbs函數(shù)和化學(xué)反應(yīng)的方向34
3.2化學(xué)動(dòng)力學(xué)37
3.2.1化學(xué)反應(yīng)速率37
3.2.2化學(xué)反應(yīng)速率理論38
3.2.3影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素40
3.3化學(xué)平衡43
3.3.1可逆反應(yīng)與化學(xué)平衡狀態(tài)43
3.3.2平衡常數(shù)43
3.3.3多重平衡規(guī)則45
3.3.4Gibbs函數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的關(guān)系46
3.3.5有關(guān)化學(xué)平衡的計(jì)算46
3.3.6化學(xué)平衡的移動(dòng)47
習(xí)題51
第4章定量分析概論54
4.1分析化學(xué)概述54
4.1.1分析化學(xué)的任務(wù)和作用54
4.1.2分析方法的分類55
4.1.3分析化學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)55
4.1.4定量分析的一般步驟56
4.2有效數(shù)字及運(yùn)算規(guī)則58
4.2.1有效數(shù)字58
4.2.2有效數(shù)字的修約59
4.2.3有效數(shù)字的運(yùn)算規(guī)則59
4.3定量分析中的誤差60
4.3.1誤差的來源及分類60
4.3.2誤差的表示方法61
4.3.3減少定量分析中誤差的方法64
4.4滴定分析68
4.4.1滴定分析概述68
4.4.2滴定分析法的分類69
4.4.3滴定反應(yīng)的條件和滴定方式69
4.4.4標(biāo)準(zhǔn)溶液70
4.4.5滴定分析中的計(jì)算71
習(xí)題76
第5章酸堿平衡與沉淀溶解平衡78
5.1酸堿質(zhì)子理論78
5.1.1質(zhì)子酸堿79
5.1.2酸堿反應(yīng)的實(shí)質(zhì)80
5.2酸堿解離平衡80
5.2.1解離平衡80
5.2.2共軛酸堿對(duì)Kya與Kyb的關(guān)系83
5.2.3同離子效應(yīng)和鹽效應(yīng)83
5.3酸堿溶液pH值的計(jì)算84
5.3.1酸堿溶液中各種相關(guān)型體濃度的計(jì)算84
5.3.2一元弱酸(堿)溶液pH值的計(jì)算86
5.3.3多元弱酸(堿)溶液88
5.3.4兩性物質(zhì)溶液90
5.4酸堿緩沖溶液91
5.4.1緩沖溶液的組成及作用原理92
5.4.2緩沖溶液pH值的計(jì)算92
5.4.3緩沖容量和緩沖范圍93
5.4.4緩沖溶液的配制93
5.5沉淀溶解平衡94
5.5.1沉淀溶解平衡常數(shù)95
5.5.2同離子效應(yīng)和鹽效應(yīng)對(duì)沉淀溶解平衡的影響96
5.5.3溶度積規(guī)則及其應(yīng)用97
習(xí)題104
第6章酸堿滴定法106
6.1酸堿平衡系統(tǒng)中各型體分布107
6.1.1一元弱酸溶液中各種型體分布107
6.1.2多元酸溶液中各種型體的分布108
6.2酸堿指示劑110
6.2.1酸堿指示劑的變色原理110
6.2.2酸堿指示劑的變色范圍110
6.2.3影響酸堿指示劑變色范圍的主要因素112
6.2.4混合指示劑112
6.3酸堿滴定曲線和指示劑的選擇113
6.3.1強(qiáng)酸與強(qiáng)堿的相互滴定113
6.3.2強(qiáng)堿(酸)滴定一元弱酸(堿)116
6.3.3多元酸和多元堿的滴定119
6.4酸堿滴定法的應(yīng)用121
6.4.1酸堿標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制與標(biāo)定121
6.4.2應(yīng)用實(shí)例123
習(xí)題128
第7章重量分析法與沉淀滴定法130
7.1重量分析法130
7.1.1重量分析對(duì)沉淀的要求131
7.1.2影響沉淀純度的因素131
7.1.3沉淀的形成與沉淀?xiàng)l件的選擇133
7.1.4沉淀的過濾、洗滌、烘干或灼燒134
7.1.5重量分析的計(jì)算和應(yīng)用示例134
7.2沉淀滴定法135
7.2.1莫爾法136
7.2.2佛爾哈德法137
7.2.3法揚(yáng)司法138
7.2.4銀量法的應(yīng)用139
習(xí)題140
第8章配位化合物142
8.1基本概念142
8.1.1配位化合物的組成142
8.1.2配位化合物的命名144
8.2配位平衡145
8.2.1配位平衡常數(shù)145
8.2.2配位平衡的移動(dòng)147
8.3螯合物149
8.3.1螯合物的定義149
8.3.2螯合劑150
8.3.3螯合效應(yīng)150
8.3.4螯合物的應(yīng)用151
習(xí)題154
第9章配位滴定法156
9.1EDTA及其螯合物的性質(zhì)156
9.1.1EDTA的性質(zhì)156
9.1.2EDTA與金屬離子形成的螯合物的特點(diǎn)157
9.2EDTA配合物的條件穩(wěn)定常數(shù)158
9.2.1副反應(yīng)與副反應(yīng)系數(shù)158
9.2.2條件穩(wěn)定常數(shù)160
9.3金屬指示劑161
9.3.1金屬指示劑的作用原理161
9.3.2金屬指示劑應(yīng)具備的條件161
9.3.3常見的金屬指示劑161
9.3.4金屬指示劑的選擇162
9.3.5金屬指示劑的封閉和僵化現(xiàn)象162
9.4配位滴定基本原理163
9.4.1配位滴定曲線163
9.4.2單一金屬離子準(zhǔn)確滴定的條件165
9.4.3配位滴定中酸度的控制166
9.5配位滴定法的應(yīng)用167
9.5.1提高配位滴定選擇性的方法168
9.5.2配位滴定法的應(yīng)用169
習(xí)題172
第10章氧化還原與電化學(xué)174
10.1基本概念174
10.1.1氧化還原反應(yīng)174
10.1.2氧化數(shù)175
10.1.3半反應(yīng)176
10.2氧化還原反應(yīng)方程式配平176
10.2.1氧化數(shù)法177
10.2.2離子-電子法177
10.3原電池與電極電勢(shì)179
10.3.1原電池179
10.3.2標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)181
10.3.3濃度對(duì)電極電勢(shì)的影響182
10.4電極電勢(shì)的應(yīng)用185
10.4.1判斷氧化劑、還原劑的相對(duì)強(qiáng)弱185
10.4.2判斷氧化還原反應(yīng)的方向186
10.4.3計(jì)算反應(yīng)的平衡常數(shù),判斷氧化還原反應(yīng)的限度187
10.5元素電勢(shì)圖188
習(xí)題191
第11章氧化還原滴定法與電勢(shì)分析法194
11.1氧化還原滴定法概述194
11.1.1條件電極電勢(shì)195
11.1.2副反應(yīng)196
11.2氧化還原滴定曲線和滴定終點(diǎn)的確定197
11.2.1氧化還原滴定曲線197
11.2.2氧化還原滴定終點(diǎn)的確定200
11.3常用的氧化還原滴定法202
11.3.1高錳酸鉀法202
11.3.2重鉻酸鉀法204
11.3.3碘量法206
11.4電勢(shì)分析法209
11.4.1電勢(shì)分析法基本原理209
11.4.2指示電極與參比電極209
11.4.3離子選擇性電極和膜電勢(shì)210
11.4.4直接電勢(shì)法213
11.4.5電勢(shì)滴定法215
習(xí)題217
第12章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)219
12.1原子結(jié)構(gòu)219
12.1.1原子核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)220
12.1.2原子核外電子排布和元素周期律225
12.1.3元素性質(zhì)的周期性230
12.2分子結(jié)構(gòu)234
12.2.1價(jià)鍵理論(VB法)234
12.2.2雜化軌道理論(HO法)236
12.2.3配合物中的價(jià)鍵理論239
12.2.4分子軌道理論(MO法)243
12.2.5分子間力和氫鍵247
12.3晶體結(jié)構(gòu)251
12.3.1晶體的特征251
12.3.2晶體的類型及內(nèi)部結(jié)構(gòu)252
12.3.3離子極化253
習(xí)題257
第13章元素選論260
13.1鹵素260
13.1.1鹵素單質(zhì)261
13.1.2鹵化氫和氫鹵酸262
13.1.3鹵化物263
13.1.4鹵素的含氧酸及其鹽263
13.2氧264
13.2.1氧氣和臭氧264
13.2.2過氧化氫265
13.3氮和磷266
13.3.1氮及其重要化合物266
13.3.2磷的重要化合物268
13.4銅和銀、鋅、鎘、汞269
13.4.1銅和銀的重要化合物269
13.4.2鋅、鎘、汞的重要化合物270
13.5鉻、鉬、錳271
13.5.1鉻和鉬的化合物271
13.5.2錳的化合物272
13.6鐵和鈷273
13.6.1鐵的化合物273
13.6.2鈷的化合物274
習(xí)題275
第14章紫外-可見分光光度法276
14.1物質(zhì)對(duì)光的選擇性吸收276
14.1.1光的基本性質(zhì)276
14.1.2光與物質(zhì)的相互作用277
14.1.3分光光度法特點(diǎn)277
14.2光的吸收定律278
14.2.1朗伯-比爾定律278
14.2.2偏離朗伯-比爾定律的原因280
14.3分光光度計(jì)282
14.4分析條件選擇283
14.4.1反應(yīng)條件的選擇283
14.4.2儀器測(cè)量條件選擇285
14.4.3參比溶液的選擇286
14.4.4干擾及消除方法286
14.5定量方法287
14.5.1單組分定量方法287
14.5.2多組分定量方法288
14.5.3示差分光光度法288
習(xí)題290
附錄292
附表1基本物理常數(shù)292
附表2單位換算292
附表3一些物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)生成焓、標(biāo)準(zhǔn)生成Gibbs函數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)熵(298.15K)292
附表4一些水合離子的標(biāo)準(zhǔn)生成焓、標(biāo)準(zhǔn)生成Gibbs函數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)熵(298.15K)297
附表5常見弱酸、弱堿的解離常數(shù)298
附表6難溶化合物溶度積常數(shù)(291~298K)299
附表7金屬配合物的穩(wěn)定常數(shù)301
附表8常見金屬離子的lgM(OH)值和EDTA的lgY(H)值304
附表9標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)(298.15K)306
附表10一些氧化還原電對(duì)的條件電極電勢(shì)(298.15K)308
附表11一些物質(zhì)的分子量309
參考文獻(xiàn)312
元素周期表