无机化学（第二版）

上篇化学原理
第1章物质的聚集状态1
1.1气体1
1.1.1理想气体状态方程式1
1.1.2气体分压定律2
1.1.3气体扩散定律3
1.1.4气体分子的速率分布和能量分布3
1.1.5实际气体状态方程式5
1.2液体6
1.2.1气体的液化6
1.2.2液体的汽化7
1.3固体9
1.3.1晶体与非晶体9
1.3.2对称元素和对称操作10
1.3.3晶胞和点阵单元11
1.3.4晶系与点阵型式15

第2章化学热力学18
2.1热力学第一定律19
2.1.1基本概念及术语19
2.1.2能量守恒和转化定律——热力学第一定律22
2.1.3焓——恒压条件下的热效应24
2.2化学反应的热效应25
2.2.1反应进度25
2.2.2标准摩尔焓变26
2.2.3标准摩尔焓变的计算28
2.3热力学第二定律、熵函数31
2.3.1可逆过程和最大功32
2.3.2自发过程的共同特征——不可逆性35
2.3.3热力学第二定律描述37
2.3.4熵函数38
2.4吉布斯（Gibbs）自由能与化学反应方向41
2.4.1热力学第一、第二定律的联合表达式41
2.4.2吉布斯自由能和过程自发进行的方向与限度41
2.4.3标准态下反应摩尔吉布斯自由能的计算42

第3章化学反应速率47
3.1反应速率的定义47
3.1.1平均速率47
3.1.2瞬时速率48
3.2反应机理50
3.2.1基元反应50
3.2.2反应机理探讨51
3.3浓度对反应速率的影响52
3.3.1速率方程52
3.3.2反应级数52
3.3.3速率常数k53
3.4反应物浓度与时间的关系54
3.4.1零级反应54
3.4.2一级反应55
3.4.3二级反应56
3.4.4三级反应56
3.5温度对化学反应速率的影响57
3.6反应速率理论简介59
3.6.1碰撞理论59
3.6.2过渡态理论61
3.7催化剂对反应速率的影响62

第4章化学平衡66
4.1化学反应的可逆性与平衡态66
4.2平衡常数67
4.2.1经验平衡常数67
4.2.2标准平衡常数68
4.2.3标准平衡常数与吉布斯自由能的关系69
4.2.4各种平衡常数的计算69
4.3外界因素对平衡的影响71
4.3.1浓度对化学平衡的影响71
4.3.2压力对化学平衡的影响72
4.3.3温度对化学平衡的影响72
4.3.4两个需要说明的问题73

第5章溶液77
5.1溶液浓度的表示方法77
5.2非电解质稀溶液的依数性78
5.2.1蒸气压下降——拉乌尔（Raoult）定律79
5.2.2沸点升高和凝固点降低79
5.2.3依数性的应用81
5.3溶胶82
5.3.1溶胶的制备和净化82
5.3.2溶胶的光学性质83
5.3.3溶胶的电学性质84
5.3.4溶胶的稳定性和聚沉84

第6章电解质溶液88
6.1强电解质溶液理论88
6.1.1离子氛和离子强度88
6.1.2活度和活度系数89
6.2弱酸、弱碱的电离平衡90
6.2.1一元弱酸、弱碱的电离平衡90
6.2.2解离度α91
6.2.3同离子效应和盐效应92
6.3水的解离平衡和溶液的pH值93
6.3.1水的离子积常数93
6.3.2溶液的pH值93
6.3.3酸碱指示剂94
6.4多元弱酸的电离平衡95
6.5缓冲溶液98
6.6盐的水解101
6.6.1各种盐的水解101
6.6.2影响水解的因素106
6.7酸碱理论的发展107
6.7.1酸碱电离理论107
6.7.2酸碱质子理论107
6.7.3酸碱的强弱108
6.7.4酸碱电子理论109

第7章难溶性强电解质的沉淀-溶解平衡112
7.1溶度积和溶解度112
7.1.1溶度积常数112
7.1.2溶度积原理113
7.1.3溶度积与溶解度的关系114
7.1.4盐效应对溶解度的影响114
7.1.5同离子效应对溶解度的影响115
7.2沉淀-溶解平衡的移动115
7.2.1沉淀的生成115
7.2.2沉淀的溶解116
7.2.3分步沉淀117
7.2.4沉淀的转化121

第8章氧化还原反应124
8.1基本概念124
8.1.1氧化数和氧化还原反应124
8.1.2氧化还原电对126
8.1.3离子-电子法配平氧化还原反应方程式126
8.2原电池与电极电势128
8.2.1原电池128
8.2.2电极电势130
8.2.3标准电极电势131
8.2.4电池电动势和化学反应吉布斯自由能的关系133
8.3影响电极电势的因素135
8.3.1Nernst方程135
8.3.2浓度、酸度、生成沉淀、生成配合物对电极电势的影响137
8.4电极电势的应用139
8.4.1判断氧化剂、还原剂的相对强弱139
8.4.2判断反应进行的方向；判断氧化还原反应的顺序；选择合适的氧化剂和还原剂140
8.4.3求平衡常数及溶度积141
8.5元素电势图解及应用142
8.5.1元素电势图142
8.5.2氧化态图144
8.5.3电势-pH图145
8.6电解147
8.6.1原电池与电解池147
8.6.2电解定律148
8.6.3分解电压148
8.7新型化学电池148
8.7.1燃料电池148
8.7.2锂离子电池149
8.7.3镍-金属氢化物电池150
8.7.4全钒液流电池——新型储能电池150

第9章原子结构及元素性质的周期性155
9.1核外电子的运动状态156
9.1.1氢原子光谱156
9.1.2Bohr原子结构模型158
9.2微观粒子运动的特殊性159
9.2.1微观粒子具有波粒二象性159
9.2.2测不准原理159
9.3波函数和原子轨道160
9.3.1Schrdinger方程——微粒的波动方程160
9.3.2波函数和原子轨道160
9.4概率密度和电子云164
9.4.1概率密度164
9.4.2电子云164
9.5波函数和电子云的空间图像165
9.5.1角度部分166
9.5.2径向部分168
9.5.3电子云的空间形状170
9.6原子核外电子排布和元素周期系170
9.6.1多电子原子的原子轨道能级170
9.6.2原子核外电子的排布（电子结构）172
9.6.3原子的电子层结构和元素周期性173
9.7元素基本性质的周期性176
9.7.1原子半径176
9.7.2电离能178
9.7.3电子亲和能180
9.7.4元素的电负性181

第10章化学键与分子结构186
10.1离子键186
10.1.1离子键的形成186
10.1.2离子键的特点187
10.1.3离子的特征187
10.1.4离子晶体188
10.2现代共价键理论190
10.2.1价键理论190
10.2.2杂化轨道理论193
10.2.3价层电子对互斥理论197
10.2.4分子轨道理论201
10.2.5金属键理论207
10.2.6键参数208
10.3分子间的作用力、氢键、离子极化作用211
10.3.1分子间的作用力211
10.3.2氢键213
10.3.3离子的极化作用214

第11章配位化合物219
11.1配位化合物的基本概念219
11.1.1配位化合物的定义219
11.1.2配位化合物的组成220
11.1.3配位化合物的命名223
11.1.4配位化合物的类型224
11.1.5配合物的立体构型和几何异构226
11.2配位化合物的化学键理论227
11.2.1价键理论227
11.2.2晶体场理论230
11.3配位化合物的稳定性241
11.3.1配位化合物的稳定常数241
11.3.2影响配位化合物稳定性的因素243
11.3.3软硬酸碱理论与配离子稳定性244
11.4配位平衡的移动246
11.4.1配位平衡与酸碱电离平衡246
11.4.2配位平衡与沉淀-溶解平衡247
11.4.3配位平衡与氧化还原平衡249
11.5配合物的取代反应与配合物的“活动性”250
11.6配位化合物的应用252

下篇元素及化合物
第12章氢和稀有气体256
12.1氢256
12.1.1氢在自然界的分布256
12.1.2氢的成键特征257
12.1.3氢的性质和用途258
12.1.4氢的制备259
12.1.5氢化物260
12.1.6氢能源262
12.2稀有气体264
12.2.1稀有气体的发现264
12.2.2稀有气体的性质264
12.2.3稀有气体的用途265
12.2.4稀有气体的化合物266
12.2.5稀有气体化合物的结构（价键理论，分子轨道理论讨论）269

第13章碱金属和碱土金属272
13.1碱金属和碱土金属的通性272
13.2碱金属和碱土金属的单质274
13.2.1物理性质274
13.2.2化学性质274
13.2.3金属单质的制备277
13.3碱金属和碱土金属的化合物278
13.3.1M+和M2+的特征278
13.3.2氧化物278
13.3.3氢氧化物280
13.3.4盐类283
13.3.5配位化合物285
13.3.6生物效应286
13.4碱金属和碱土金属的应用287
13.5离子晶体盐类的溶解性288

第14章硼族元素292
14.1硼族元素的通性292
14.2硼和铝的单质及其化合物293
14.2.1单质293
14.2.2硼的氢化物297
14.2.3硼和铝的卤化物300
14.2.4含氧化合物302
14.3镓、铟、铊305
14.3.1镓、铟、铊的单质305
14.3.2镓、铟、铊的化合物306
14.4惰性电子对效应和周期表中的斜对角线关系307
14.4.1惰性电子对效应307
14.4.2周期表中的斜对角线关系308

第15章碳族元素311
15.1碳族元素的通性311
15.2碳族元素的单质及其化合物313
15.2.1碳族元素在自然界中的分布313
15.2.2碳族元素单质314
15.2.3碳化物和氧化物319
15.2.4含氧酸及其盐325
15.2.5氢化物330
15.2.6卤化物和硫化物331
15.3碳族元素的应用334
15.4无机化合物的水解性336
15.4.1影响水解的因素336
15.4.2水解产物的类型337

第16章氮族元素340
16.1氮族元素的通性340
16.2氮族元素的成键特征341
16.2.1氮的成键特征341
16.2.2磷的成键特征342
16.2.3砷、锑、铋的成键特征343
16.3氮族元素的单质343
16.3.1氮的单质343
16.3.2单质磷344
16.3.3砷、锑、铋的单质346
16.4氮族元素的氢化物346
16.4.1氮的氢化物346
16.4.2磷的氢化物352
16.4.3砷、锑、铋的氢化物353
16.5氮族元素的氧化物354
16.5.1氮的化合物354
16.5.2磷的氧化物355
16.5.3砷、锑、铋的氧化物356
16.5.4砷、锑、铋的硫化物357
16.6氮族元素的含氧酸及其盐359
16.6.1亚硝酸及其盐359
16.6.2硝酸及其盐360
16.6.3磷的含氧酸及其盐 364
16.6.4砷、锑、铋的含氧酸及其盐368
16.7氮族元素的卤化物368
16.7.1磷的卤化物368
16.7.2砷、锑、铋的三卤化物369
16.8氮分子的活化370

第17章氧族元素375
17.1氧族元素的通性375
17.2氧、臭氧377
17.2.1氧在自然界的分布377
17.2.2氧的制备和空气液化377
17.2.3氧的结构、性质378
17.2.4臭氧380
17.2.5氧的成键特征382
17.2.6氧化物383
17.3水384
17.3.1水的结构和水的物理性质385
17.3.2水的化学性质387
17.3.3水的污染与净化388
17.4过氧化氢389
17.4.1过氧化氢的分子结构389
17.4.2过氧化氢的性质和用途389
17.4.3过氧化氢的制备390
17.5硫及其化合物391
17.5.1硫的存在和用途391
17.5.2硫的成键特征392
17.5.3硫的制备、性质和用途392
17.5.4硫化氢和硫化物393
17.5.5氧化物395
17.5.6硫的含氧酸396
17.5.7硫的其他化合物402
17.6硒和碲404
17.6.1氢化物404
17.6.2含氧酸404
17.6.3用途405
17.7氧族元素的应用406
17.8无机酸强度的变化规律407
17.8.1影响无机酸强度的直接因素：电子密度407
17.8.2氢化物酸性强弱的规律407
17.8.3含氧酸酸性强弱的规律408

第18章卤素411
18.1卤素的通性411
18.2卤素单质及其化合物414
18.2.1卤素的成键特征414
18.2.2卤素单质及性质414
18.2.3卤素的存在形式、制备和用途417
18.3卤化氢和氢卤酸420
18.3.1卤化氢的物理性质420
18.3.2卤化氢的化学性质421
18.3.3氢卤酸的制法422
18.4卤化物、卤素互化物、拟卤素和拟卤化物423
18.4.1卤化物423
18.4.2卤素互化物424
18.4.3拟卤素和拟卤化物424
18.5卤素的含氧化合物425
18.5.1卤素的氧化物425
18.5.2卤素的含氧酸及其盐426
18.6卤素的应用430
18.7无机含氧酸的氧化还原性431
18.7.1含氧酸氧化还原的周期性431
18.7.2影响含氧酸氧化能力的因素432

第19章铜、锌副族437
19.1铜副族元素438
19.1.1铜副族元素单质438
19.1.2铜的化合物439
19.1.3银的化合物442
19.1.4金的化合物443
19.2锌副族元素443
19.2.1锌副族元素单质443
19.2.2锌和镉的化合物444
19.2.3汞的化合物445
19.2.4Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体简介 448
19.2.5ⅡB族元素与ⅡA族元素性质的对比449

第20章过渡金属（一）452
20.1钛副族元素452
20.1.1钛副族元素概述及通性452
20.1.2钛453
20.1.3钛的重要化合物455
20.1.4锆与铪456
20.2钒副族元素457
20.2.1钒副族元素概述及通性457
20.2.2钒457
20.2.3钒的重要化合物458
20.2.4铌和钽460
20.3铬副族元素460
20.3.1铬副族元素概述及通性460
20.3.2铬460
20.3.3钼和钨465
20.4锰副族元素467
20.4.1锰副族元素概述及通性467
20.4.2锰467
20.4.3锝和铼470
20.5二氧化钛——高功能化新型无机材料470

第21章过渡金属（二）474
21.1铁系元素474
21.1.1铁系元素概述及通性474
21.1.2铁476
21.1.3钴和镍481
21.2铂系元素482
21.2.1铂系元素的单质482
21.2.2铂系元素化合物484
21.3过渡金属（二）的应用487

第22章f区元素490
22.1镧系元素490
22.1.1镧系元素的通性490
22.1.2镧系元素的单质494
22.1.3镧系元素的重要化合物495
22.2稀土元素501
22.2.1稀土元素在自然界中的存在形式和分布501
22.2.2稀土元素的分组502
22.2.3稀土元素的分离502
22.2.4稀土元素的用途504
22.3锕系元素507
22.3.1锕系元素的通性507
22.3.2锕系元素的单质509
22.3.3钍及其化合物509
22.3.4铀及其化合物511

第23章放射化学514
23.1原子核的基本性质515
23.1.1原子核的半径与密度515
23.1.2原子核结构模型515
23.1.3亚原子粒子518
23.1.4原子核的结合能518
23.2核转变化学519
23.2.1核衰变519
23.2.2原子核衰变的一般规律520
23.2.3核反应521
23.2.4核裂变522
23.2.5核聚变523
23.3放射性化合物的合成及应用523
23.3.1放射性化合物的合成523
23.3.2放射性化合物的应用524

附录526
附录1常用单位换算表526
附录2一些化学物质的热力学数据527
附录3凝固点降低常数529
附录4沸点升高常数529
附录5弱酸的电离常数530
附录6难溶化合物的溶度积531
附录7配离子的不稳定常数532
附录8标准电极电势（25℃）532

参考文献543