基础化学(高琳)

《基础化学》共分为9章，主要包含与医学、药学和生命科学相关的无机化学、分析化学、物理化学方面的基本内容，具体包括溶液的基本理论和四大化学平衡(稀溶液的依数性、胶体、酸碱质子理论、缓冲溶液和酸碱平衡、沉淀溶解平衡、配位平衡、氧化还原平衡)，物质的结构(原子结构、分子结构)、物理化学(化学热力学、化学动力学)、分析化学的基础知识(有效数字、误差理论、滴定分析法、现代仪器分析简介)等。考虑到医学、药学和生命科学专业学生需要的化学基础，以及与后续课程的衔接，增加了生命必需元素的配合物知识介绍。

《基础化学》适合医学、药学、中药学、制药等专业学生使用，也可供相关专业从业者使用。

 

高琳，江汉大学 化学与环境工程学院，教授，996年至今，在江汉大学化学系任教，硕士生导师。长期从事基础化学、有机化学、分析化学及环境化学等相关学科的教学和科研工作，参编有机化学、医用化学实验教材各一部，主要研究方向为各类络合剂的合成及其络合和显色反应研究、系列纳米材料的制备与改性。主持国*自然科学基金青年基金、湖北省教育厅科学研究项目、武汉市教育局市属高校科研项目等各1项；在国内外公开发表相关学术论文35篇，其中SCI收录4篇，Ei收录7篇，?1篇获湖北省机械工程学会优*学术论文三等奖，获授权发明专利1项；2017年3月至2018年3月应邀赴美国宾夕法尼亚州立大学进行交流与访问，多次受邀担任International Journal of Environmental Analytical Chemistry、Desalination and Water Treatment等国内外期刊审稿人

 

1溶液的依数性与胶体1

1.1分散体系1

1.2溶液组成量度的表示方法1

1.2.1物质的量浓度2

1.2.2质量浓度2

1.2.3质量摩尔浓度2

1.2.4摩尔分数2

1.2.5质量分数3

1.2.6体积分数3

1.3稀溶液的依数性3

1.3.1蒸气压下降3

1.3.2沸点升高和凝固点降低6

1.3.3渗透压7

1.4胶体12

1.4.1胶体分散系12

1.4.2溶胶14

1.4.3高分子溶液及凝胶18

1.4.4表面活性剂、缔合胶体及乳状液21

习题24

参考文献25

2酸碱溶液26

2.1酸碱理论26

2.1.1酸碱质子理论26

2.1.2酸碱反应的实质27

2.2弱酸和弱碱的解离平衡28

2.2.1水的质子自递平衡28

2.2.2弱酸、弱碱的解离平衡30

2.2.3共轭酸碱解离常数的关系33

2.3.4酸碱平衡的移动34

2.3酸碱溶液pH值的计算36

2.3.1强酸或强碱溶液36

2.3.2一元弱酸或弱碱溶液36

2.3.3多元弱酸或弱碱溶液38

2.3.4两性物质溶液39

2.4缓冲溶液41

2.4.1缓冲溶液的组成及作用机理42

2.4.2缓冲溶液的pH值43

2.4.3缓冲容量和缓冲范围45

2.4.4缓冲溶液的配制46

2.4.5缓冲溶液的应用48

习题50

参考文献52

3沉淀溶解平衡53

3.1难溶强电解质的沉淀溶解平衡53

3.1.1溶度积常数53

3.1.2溶度积和溶解度的关系54

3.1.3溶度积规则55

3.2影响沉淀溶解平衡的因素56

3.2.1同离子效应和盐效应56

3.2.2沉淀的生成56

3.2.3沉淀的溶解57

3.2.4沉淀的转化58

3.2.5分级沉淀59

3.3沉淀溶解平衡在生物医学中的应用59

3.3.1骨骼和牙齿的组成成分——羟基磷灰石59

3.3.2草酸钙的形成和肾结石60

3.3.3沉淀溶解平衡在医药中的应用60

习题60

参考文献62

4物质的结构63

4.1微观粒子的基本特征63

4.1.1原子的组成63

4.1.2微观粒子的量子化特征64

4.1.3微观粒子的波粒二象性67

4.1.4不确定原理68

4.2单电子原子的结构69

4.2.1核外电子运动状态的描述69

4.2.2量子数及其物理意义70

4.2.3波函数与电子云的图形71

4.3多电子原子的结构75

4.3.1多电子原子的轨道能级75

4.3.2核外电子的排布规律77

4.4共价键理论78

4.4.1路易斯理论78

4.4.2现代价键理论79

4.5杂化轨道理论81

4.5.1杂化轨道理论的要点81

4.5.2轨道杂化类型与分子的空间构型82

4.6价层电子对互斥理论84

4.6.1价层电子对互斥理论的基本要点85

4.6.2价层电子对数的确定85

4.6.3稳定结构的确定85

4.7分子轨道理论87

4.7.1分子轨道的形成87

4.7.2分子轨道的应用示例89

4.8分子间作用力91

4.8.1分子的极性与分子的极化91

4.8.2范德华力91

4.8.3氢键92

习题94

参考文献94

5配位化合物95

5.1配位化合物的基本概念95

5.1.1配合物的定义95

5.1.2配合物的组成96

5.1.3配合物的类型及命名98

5.2配位化合物的异构现象100

5.2.1立体异构100

5.2.2结构异构101

5.3配合物的化学键理论102

5.3.1配合物的价键理论102

5.3.2配合物的晶体场理论104

5.4配位解离平衡110

5.4.1配位解离平衡和平衡常数110

5.4.2配位解离平衡的移动111

5.5螯合物的稳定性113

5.5.1螯合效应113

5.5.2影响螯合物稳定性的因素113

5.6配合物在生物、医药等方面的应用114

习题115

参考文献115

6氧化还原反应与电极电势116

6.1氧化还原反应116

6.1.1氧化数116

6.1.2氧化还原半反应116

6.1.3氧化还原反应方程式配平117

6.2原电池与电极电势118

6.2.1原电池118

6.2.2电极电势与电动势119

6.2.3能斯特方程120

6.2.4影响电极电势的因素121

6.3电极电势的应用122

6.3.1判断原电池的正极、负极及计算原电池的电动势122

6.3.2判断氧化剂和还原剂的相对强弱122

6.3.3判断氧化还原反应的方向与限度122

6.3.4计算化学反应平衡常数124

6.4电极简介126

6.4.1参比电极126

6.4.2指示电极127

6.4.3复合电极127

6.4.4生物传感器127

习题127

参考文献128

7化学反应的方向、限度和速率129

7.1化学热力学的基本概念129

7.1.1系统和环境129

7.1.2状态和状态函数130

7.1.3热和功131

7.1.4热力学能与热力学第一定律131

7.2热化学132

7.2.1焓与化学反应热效应132

7.2.2标准摩尔反应焓133

7.2.3热化学方程式134

7.2.4化学反应热的计算134

7.3化学反应的方向和限度136

7.3.1熵和吉布斯自由能137

7.3.2化学反应的等温方程139

7.3.3化学反应平衡常数139

7.3.4影响化学平衡的因素142

7.4化学反应的速率143

7.4.1化学反应速率的基本概念143

7.4.2化学反应速率方程145

7.4.3反应速率理论简介147

7.4.4影响化学反应速率的因素148

习题150

参考文献152

8滴定分析153

8.1滴定分析原理153

8.1.1滴定分析的概论153

8.1.2标准溶液154

8.2误差155

8.2.1分析结果的准确度和精密度155

8.2.2误差产生的原因156

8.2.3提高分析结果准确度的方法157

8.3有效数字158

8.3.1有效数字的含义158

8.3.2有效数字的修约规则158

8.3.3有效数字的运算规则158

8.4酸碱滴定法159

8.4.1酸碱指示剂159

8.4.2酸碱滴定法的基本原理160

8.4.3酸碱滴定法的应用实例166

8.5配位滴定法167

8.5.1配位滴定法的基本原理167

8.5.2配位滴定法的应用实例168

8.6氧化还原滴定法169

8.6.1高锰酸钾法169

8.6.2碘量法170

8.7沉淀滴定法171

8.7.1铬酸钾指示剂法171

8.7.2铁铵矾指示剂法171

8.7.3吸附指示剂法172

习题173

参考文献174

9现代仪器分析175

9.1紫外-可见分光光度法175

9.1.1物质的吸收光谱175

9.1.2分光光度法的基本原理177

9.1.3紫外-可见分光光度计178

9.1.4分光光度法的误差及测量条件的选择179

9.1.5紫外-可见分光光度法的应用182

9.2原子吸收光谱法184

9.2.1基本原理184

9.2.2原子吸收光谱仪187

9.2.3原子吸收光谱定量分析方法188

9.2.4原子吸收光谱法的应用188

9.3色谱法189

9.3.1色谱法概论189

9.3.2气相色谱法的基本原理190

9.3.3气相色谱仪190

9.3.4气相色谱的应用192

习题192

参考文献193

附录194

一、我国的法定计量单位194

二、一些物理和化学的基本常数196

三、常见酸碱的解离常数(25℃)197

四、一些难溶化合物的溶度积常数198

五、一些热力学常数199

六、一些还原半反应的标准电极电势E(298.15K)201

七、一些配合物的稳定常数202

 

《基础化学》是根据教育部关于高等教育面向21世纪教学内容和课程体系改革精神，吸取相关同类教材的精华，结合多年的教学经验，由江汉大学和湖北科技学院的一线教师编写而成。编写本书的目的旨在希望学生能掌握无机化学、物理化学和分析化学的基础理论和知识，为后续课程提供化学基础。

《基础化学》共分为9个章节，包括溶液的依数性与胶体，酸碱溶液，沉淀溶解平衡，物质的结构，配位化合物，氧化还原反应与电极电势，化学反应的方向、限度和速率，滴定分析和现代仪器分析。在选取内容时，既考虑到临床、药学等生命科学相关专业的要求，同时也注意与后续课程的衔接，如有机化学、生物化学、生理学、病理学等，为后续课程的学习打下一定的基础。在《基础化学》的编写过程中，坚持三基（基础理论、基本知识、基本技能）、五性（思想性、科学性、先进性、启发性、适用性）、三特定（特定的对象、特定的要求、特定的限制）的原则要求，力求反映新时代教学内容和学科发展的成果，突出化学知识在临床和药学等方面的应用，故着重选用能结合临床和药学等的应用实例和习题，以适应我国新时代医学教育改革和卫生体制改革的需要，服务于高素质医疗卫生人才的培养。

《基础化学》可作为高等学校医学和生命科学相关专业的本科生教材，也可供从事相关医务工作者和技术人员参考。

由于编写时间仓促，又限于编者的学识水平，本书中难免有疏漏之处，敬请读者批评指正。

编者

2019年3月