《工科普通化學(xué)》是在參考多部普通化學(xué)教材，以及多部新能源、新材料、環(huán)境科學(xué)工程與生命科學(xué)相關(guān)專(zhuān)著前沿科學(xué)研究和應(yīng)用成果的基礎(chǔ)上編寫(xiě)而成。編寫(xiě)中重視化學(xué)基本理論與知識(shí)，注意與工程實(shí)踐的聯(lián)系，關(guān)注社會(huì)、生活熱點(diǎn)，注重素質(zhì)教育。全書(shū)共分10章，第1章為氣體與分散系，涵蓋理想氣體、實(shí)際氣體、氣體擴(kuò)散與凝聚、蒸氣壓、稀溶液依數(shù)性、膠體等基礎(chǔ)概念和原理；第2章涉及科學(xué)基本規(guī)則素養(yǎng)培訓(xùn)，簡(jiǎn)要介紹化學(xué)測(cè)量中采樣、樣本處理、酸堿滴定、配位滴定、分光光度法測(cè)定等基本測(cè)量方法原理和要點(diǎn)，同時(shí)重點(diǎn)講述化學(xué)測(cè)量工作中的數(shù)據(jù)規(guī)則；第3～6章為化學(xué)基礎(chǔ)理論中的熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)、化學(xué)平衡反應(yīng)和電化學(xué)基礎(chǔ)等有關(guān)內(nèi)容，將能源化學(xué)、環(huán)境化學(xué)、光化學(xué)、催化技術(shù)、化學(xué)電源、金屬防腐、電解工業(yè)的有關(guān)工程應(yīng)用技術(shù)恰當(dāng)結(jié)合介紹；第7章為物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論綜合梳理介紹，包括原子結(jié)構(gòu)、化學(xué)鍵、雜化軌道、分子間作用、離子極化和配位結(jié)構(gòu)等理論講述；第8章為元素化學(xué)知識(shí)綜合介紹，包括典型元素單質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)和以氧化還原、酸堿性質(zhì)為線索的元素周期律介紹；第9章為無(wú)機(jī)固體材料簡(jiǎn)介，包括晶體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)、離子晶體、原子晶體、分子晶體、金屬晶體與合金、能帶與半導(dǎo)體理論、納米材料等理論與實(shí)踐應(yīng)用等；第10章為高分子化合物與高分子材料，主要介紹高分子學(xué)科基礎(chǔ)理論與基本結(jié)構(gòu)與理論，適當(dāng)擴(kuò)展介紹高分子材料應(yīng)用。本教材各章之后附有思考題、判斷題、選擇題、填空題、計(jì)算題、簡(jiǎn)答題等題型練習(xí)，利于鞏固各知識(shí)點(diǎn)，也與考研對(duì)接。
《工科普通化學(xué)》適合高等學(xué)校非化學(xué)、化工專(zhuān)業(yè)的工科類(lèi)專(zhuān)業(yè)教學(xué)使用。
進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，為適應(yīng)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)對(duì)寬口徑、厚基礎(chǔ)人才的需求，國(guó)內(nèi)外高等教育進(jìn)行了較大的改革，現(xiàn)代大學(xué)向?qū)I(yè)門(mén)類(lèi)、學(xué)科方向更加齊全的方向發(fā)展。隨著這些先進(jìn)教育理念的引入，要求專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)教學(xué)的口徑逐漸拓寬。為了順應(yīng)高校學(xué)科發(fā)展和教學(xué)改革的需要，編寫(xiě)一本適用于不同專(zhuān)業(yè)的工科普通化學(xué)課程的教材很有必要。
普通化學(xué)是一門(mén)關(guān)于物質(zhì)及其變化規(guī)律的基礎(chǔ)課程，是非化學(xué)和非化工類(lèi)專(zhuān)業(yè)的重要基礎(chǔ)課程，其教學(xué)目標(biāo)是使學(xué)生通過(guò)對(duì)化學(xué)反應(yīng)基本規(guī)律和物質(zhì)結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)，了解當(dāng)代化學(xué)學(xué)科的基本理論和框架，并能運(yùn)用化學(xué)理論、觀點(diǎn)和方法處理專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)中所遇到的有關(guān)化學(xué)問(wèn)題。
作為學(xué)生進(jìn)入大學(xué)后的一門(mén)化學(xué)基礎(chǔ)課程，普通化學(xué)的教學(xué)改革一直是各高校教學(xué)改革的重點(diǎn)。普通化學(xué)教材應(yīng)充分體現(xiàn)注重基礎(chǔ)、淡化細(xì)分專(zhuān)業(yè)的現(xiàn)代基礎(chǔ)課教學(xué)理念，讓學(xué)生接觸更多的前沿知識(shí)，增強(qiáng)他們的動(dòng)手能力，使他們?cè)趯W(xué)習(xí)普通化學(xué)時(shí)能夠有足夠的選擇空間�；瘜W(xué)是很多學(xué)科重要的基礎(chǔ)課程，除化學(xué)專(zhuān)業(yè)外，理、工、醫(yī)、農(nóng)中的許多專(zhuān)業(yè)，如生物、材料學(xué)，都將化學(xué)作為基礎(chǔ)課。而且現(xiàn)代化學(xué)發(fā)展迅猛，可謂日新月異、內(nèi)容繁多，如何在一定課時(shí)內(nèi)將融合了當(dāng)代化學(xué)最新進(jìn)展的化學(xué)知識(shí)授予學(xué)生，并使學(xué)生基本掌握，首先遇到的就是教材是否適用的問(wèn)題。
教學(xué)改革的基本宗旨是重視學(xué)生各種能力的培養(yǎng)，不僅要幫助學(xué)生積累更多的知識(shí)，學(xué)會(huì)更多解決問(wèn)題的辦法，而且要幫助學(xué)生增長(zhǎng)智慧，讓他們?cè)谖磥?lái)的工作中更聰明地解決問(wèn)題。因此，本教材在編寫(xiě)中力求做到以下幾個(gè)方面。
1.方便自學(xué)
為了使學(xué)生能主動(dòng)學(xué)習(xí)，首要的是提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。本教材深入淺出，較為系統(tǒng)全面地介紹了基礎(chǔ)化學(xué)所涉及的基本原理與許多具體工程應(yīng)用，力圖使學(xué)習(xí)成為由興趣驅(qū)動(dòng)的過(guò)程。本教材除了在內(nèi)容上精心安排外，還注意擺脫傳統(tǒng)教科書(shū)的敘述方式，力求使語(yǔ)言更加生動(dòng)、討論更有啟發(fā)性。
2.啟發(fā)思維
本教材盡可能結(jié)合相關(guān)專(zhuān)業(yè)的實(shí)際問(wèn)題、日常生活實(shí)踐和編者在科研工作中接觸到的問(wèn)題進(jìn)行闡述，體現(xiàn)基礎(chǔ)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的作用，科學(xué)的理論可從實(shí)際問(wèn)題的解決中提煉出來(lái)，從而培養(yǎng)學(xué)生在學(xué)習(xí)中發(fā)現(xiàn)和提出問(wèn)題的能力。我們力求啟發(fā)學(xué)生跳出書(shū)本，敞開(kāi)思想，大膽質(zhì)疑，敢于提出自己的看法，認(rèn)識(shí)科學(xué)發(fā)展的過(guò)程。對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)，不了解結(jié)構(gòu)化學(xué)、熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)的發(fā)展過(guò)程，就很難正確而深刻地理解有關(guān)概念和理論；如果把它們當(dāng)成絕對(duì)的真理，就會(huì)失去進(jìn)一步鉆研的心態(tài)和動(dòng)力。在化學(xué)發(fā)展史上，就有些曾經(jīng)被認(rèn)為正確的理論，到后來(lái)卻又證明是不正確或者不全面的。回顧過(guò)去，認(rèn)識(shí)現(xiàn)在，才能放眼未來(lái)。
本教材由楊建文主編，宋樹(shù)芹、王拴緊副主編，梁苑藍(lán)、謝剛、白鈺、陳軍偉、王一舟等參與了本教材部分輔助性工作。
中山大學(xué)王成新教授、陳永明教授和高海洋教授對(duì)本書(shū)的編寫(xiě)給予了熱情的關(guān)心和指導(dǎo)，在此表示衷心的感謝。在本書(shū)編寫(xiě)過(guò)程中，我們參閱了一些本校及兄弟院校已出版的教材和專(zhuān)著，借鑒了許多有益內(nèi)容，在此對(duì)相關(guān)作者深表謝意。
限于編者水平，書(shū)中難免存在錯(cuò)誤和不足之處，祈望專(zhuān)家、讀者批評(píng)指正，使本書(shū)能不斷得到補(bǔ)充和完善。
編者
2020年2月
楊建文，中山大學(xué)教授。多年從事本科生《無(wú)機(jī)化學(xué)》、《普通化學(xué)》、《分析化學(xué)》、《信息材料》等理論課教學(xué)與部分實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)，多年從事研究生《現(xiàn)代高分子化學(xué)》教學(xué)。長(zhǎng)期從事高分子光化學(xué)與光固化技術(shù)領(lǐng)域研究，研究興趣偏工程應(yīng)用。
緒論1
第1章氣體與分散系7
1.1氣體7
1.1.1理想氣體理論7
1.1.2實(shí)際氣體理論11
1.1.3氣體的溶解13
1.1.4氣體的液化與超臨界流體13
1.1.5氣體的擴(kuò)散15
1.1.6氣相分子能量分布規(guī)律16
1.2分散系分類(lèi)17
1.3溶液理論18
1.3.1溶解與溶劑化18
1.3.2稀溶液的依數(shù)性19
1.3.3電解質(zhì)溶液的通性25
1.4膠體化學(xué)理論27
1.4.1膠體分類(lèi)與結(jié)構(gòu)27
1.4.2液溶膠的性質(zhì)28
1.4.3溶膠的穩(wěn)定性與聚沉31
1.5乳化分散體系32
1.5.1表面張力32
1.5.2表面活性劑33
1.5.3乳化原理與膠束33
1.5.4乳化應(yīng)用35
復(fù)習(xí)思考題36
習(xí)題38
第2章化學(xué)測(cè)量與數(shù)據(jù)處理43
2.1化學(xué)測(cè)量方法分類(lèi)43
2.1.1化學(xué)分析法44
2.1.2儀器分析法44
2.2滴定分析概論45
2.2.1滴定分析法的特點(diǎn)和分類(lèi)45
2.2.2基準(zhǔn)物質(zhì)和標(biāo)準(zhǔn)溶液46
2.2.3滴定分析法的計(jì)算47
2.3定量分析的過(guò)程及分析結(jié)果的表示47
2.3.1樣本采集47
2.3.2樣本預(yù)處理48
2.3.3測(cè)量結(jié)果計(jì)算與數(shù)據(jù)處理49
2.4定量分析的誤差和分析結(jié)果的數(shù)據(jù)處理49
2.4.1誤差與偏差50
2.4.2提高分析結(jié)果準(zhǔn)確度的方法52
2.4.3可疑數(shù)據(jù)的取舍53
2.4.4有效數(shù)字及運(yùn)算規(guī)則54
2.4.5正確記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和表示分析結(jié)果56
2.5酸堿滴定分析簡(jiǎn)介56
2.5.1酸堿指示劑57
2.5.2滴定曲線及指示劑的選擇58
2.6配位滴定法簡(jiǎn)介61
2.6.1EDTA的螯合物61
2.6.2影響金屬與EDTA螯合物穩(wěn)定性的因素61
2.6.3配位滴定的基本原理(單一金屬離子的滴定)63
2.6.4金屬離子指示劑65
2.6.5配位滴定應(yīng)用67
2.7吸光光度法68
2.7.1物質(zhì)對(duì)光的選擇性吸收69
2.7.2光吸收定律——朗伯-比耳定律70
2.7.3引起偏離朗伯-比耳定律的因素71
2.7.4顯色轉(zhuǎn)換71
2.7.5吸光度測(cè)量條件的選擇71
2.7.6紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)測(cè)量72
復(fù)習(xí)思考題74
習(xí)題75
第3章化學(xué)熱力學(xué)79
3.1反應(yīng)熱的測(cè)量79
3.1.1熱力學(xué)基礎(chǔ)概念79
3.1.2反應(yīng)熱的測(cè)量83
3.2熱力學(xué)第一定律86
3.3反應(yīng)熱（焓）與蓋斯定律87
3.3.1定容反應(yīng)熱87
3.3.2定壓反應(yīng)熱與焓87
3.3.3qp與qv的關(guān)系與蓋斯定律88
3.4物質(zhì)生成焓與反應(yīng)的焓變90
3.5鍵焓93
3.6熵94
3.6.1反應(yīng)自發(fā)性的疑惑94
3.6.2體系的熵函數(shù)95
3.6.3反應(yīng)過(guò)程熵變的計(jì)算97
3.7吉布斯函數(shù)與反應(yīng)自發(fā)性判據(jù)98
3.7.1吉布斯函數(shù)98
3.7.2反應(yīng)自發(fā)性的判斷99
3.7.3ΔG與ΔG的關(guān)系101
3.7.4反應(yīng)的摩爾吉布斯函數(shù)變計(jì)算和應(yīng)用101
3.8熱力學(xué)平衡與反應(yīng)限度103
3.8.1化學(xué)平衡基本特征103
3.8.2平衡常數(shù)104
3.8.3標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)K與ΔrGm107
3.8.4多重平衡規(guī)則108
3.9化學(xué)平衡的有關(guān)計(jì)算108
3.10化學(xué)平衡的移動(dòng)及勒夏特列原理111
復(fù)習(xí)思考題113
習(xí)題114
第4章化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)初步121
4.1反應(yīng)速率的定義121
4.2基元反應(yīng)與反應(yīng)機(jī)理124
4.3速率方程與反應(yīng)級(jí)數(shù)125
4.3.1質(zhì)量作用定律125
4.3.2動(dòng)力學(xué)方程128
4.4化學(xué)反應(yīng)速率與溫度的關(guān)系131
4.5活化能和反應(yīng)理論133
4.5.1活化分子與碰撞理論133
4.5.2活化能與過(guò)渡態(tài)理論135
4.5.3熱力學(xué)穩(wěn)定性與動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性136
4.5.4加快反應(yīng)速率的方法137
4.6催化劑137
4.6.1催化原理137
4.6.2催化劑的主要特性140
4.6.3酶催化和模擬酶催化140
4.7光化學(xué)142
4.7.1光化學(xué)原理142
4.7.2光化學(xué)反應(yīng)144
4.7.3光化學(xué)動(dòng)力學(xué)與熱力學(xué)問(wèn)題145
復(fù)習(xí)思考題146
習(xí)題147
第5章化學(xué)平衡反應(yīng)152
5.1酸堿理論152
5.1.1酸堿電離理論（Arrhenius酸堿電離理論）153
5.1.2酸堿質(zhì)子理論（Brφnsted-Lowry酸堿理論）153
5.1.3酸堿電子理論（Lewis酸堿理論）154
5.1.4酸堿兩性物質(zhì)155
5.2酸堿解離平衡156
5.2.1水的解離平衡與溶液pH值156
5.2.2一元弱酸（弱堿）解離平衡157
5.2.3多元弱酸（弱堿）解離平衡159
5.3緩沖溶液161
5.3.1同離子效應(yīng)161
5.3.2緩沖溶液161
5.3.3緩沖溶液的應(yīng)用和選擇163
5.4配位化合物與配位平衡164
5.4.1配合物的組成164
5.4.2配合物的化學(xué)式和命名165
5.4.3配位反應(yīng)與配位平衡167
5.4.4配離子解離平衡的移動(dòng)169
5.5難溶沉淀溶度積169
5.5.1沉淀溶解平衡和溶度積Ksp170
5.5.2溶度積規(guī)則及其應(yīng)用171
5.5.3沉淀之間的轉(zhuǎn)化172
5.5.4沉淀的溶解174
復(fù)習(xí)思考題175
習(xí)題176
第6章電化學(xué)基礎(chǔ)183
6.1原電池與電動(dòng)勢(shì)（電池符號(hào)）183
6.1.1原電池183
6.1.2電極、電極反應(yīng)與電池反應(yīng)184
6.1.3電池的可逆性185
6.1.4電動(dòng)勢(shì)186
6.2標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)與意義187
6.2.1標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)187
6.2.2參比電極188
6.2.3標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)的應(yīng)用189
6.2.4元素電勢(shì)圖191
6.3電池與電極的能斯特方程192
6.3.1電池的能斯特方程192
6.3.2電極的能斯特方程194
6.4酸堿、沉淀、配位平衡對(duì)電極電勢(shì)的影響195
6.4.1酸堿對(duì)電極電勢(shì)的影響195
6.4.2沉淀反應(yīng)對(duì)電極電勢(shì)的影響196
6.4.3配位平衡對(duì)電極電勢(shì)的影響197
6.5電化學(xué)反應(yīng)的熱力學(xué)關(guān)聯(lián)198
6.5.1電池反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)K與標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢(shì)E的關(guān)系198
6.5.2原電池電動(dòng)勢(shì)的熱力學(xué)計(jì)算199
6.6電解199
6.6.1分解電壓199
6.6.2超電勢(shì)201
6.6.3電解析出順序203
6.6.4電解的應(yīng)用205
6.7金屬的腐蝕與防腐207
6.7.1腐蝕的分類(lèi)207
6.7.2金屬腐蝕的防護(hù)208
6.8化學(xué)電源簡(jiǎn)介209
6.8.1一次電池209
6.8.2二次電池210
6.8.3連續(xù)電池212
復(fù)習(xí)思考題213
習(xí)題213
第7章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)219
7.1原子結(jié)構(gòu)近代理論219
7.1.1波函數(shù)219
7.1.2概率密度與電子云223
7.1.3電子核外逐層分布概率225
7.2多電子原子的電子排布和元素基本周期律226
7.2.1多電子原子軌道的能級(jí)226
7.2.2核外電子分布原理和核外電子分布方式226
7.2.3原子的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的周期性規(guī)律228
7.2.4原子光譜231
7.3化學(xué)鍵232
7.3.1離子鍵232
7.3.2金屬鍵233
7.3.3共價(jià)鍵（VB法與MO理論）233
7.4雜化軌道理論238
7.4.1s-p等性雜化238
7.4.2s-p不等性雜化241
7.4.3s-p-d型雜化242
7.4.4大Π鍵（離域π鍵）243
7.5分子的極性與空間構(gòu)型 244
7.5.1共價(jià)鍵參數(shù) 244
7.5.2分子偶極矩與空間構(gòu)型 245
7.6分子間相互作用 246
7.6.1范德華力 247
7.6.2氫鍵 248
7.7離子極化 250
7.7.1誘導(dǎo)偶極 250
7.7.2離子的極化和變形 250
7.7.3離子極化作用的規(guī)律 251
7.7.4離子極化對(duì)金屬化合物性質(zhì)的影響 252
7.8配合物結(jié)構(gòu) 253
7.8.1配合物空間幾何構(gòu)型 253
7.8.2配合物的異構(gòu)現(xiàn)象 253
7.8.3配合物的磁性 255
7.8.4配位化學(xué)鍵理論 256
復(fù)習(xí)思考題 260
習(xí)題 261
第8章元素化學(xué) 266
8.1單質(zhì)的物理性質(zhì)與結(jié)構(gòu) 266
8.1.1單質(zhì)的基礎(chǔ)物理性能 267
8.1.2單質(zhì)的結(jié)構(gòu) 270
8.2單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì) 272
8.2.1金屬單質(zhì)的還原性 272
8.2.2非金屬單質(zhì)的氧化還原性 276
8.3無(wú)機(jī)化合物的物理性質(zhì) 278
8.3.1無(wú)機(jī)鹵化物的熔沸點(diǎn)規(guī)律 278
8.3.2氧化物的熔沸點(diǎn)和硬度 279
8.4無(wú)機(jī)化合物的化學(xué)性質(zhì) 280
8.4.1無(wú)機(jī)化合物氧化還原性 281
8.4.2酸堿性 285
復(fù)習(xí)思考題 291
習(xí)題 292
第9章無(wú)機(jī)固體材料 297
9.1晶體結(jié)構(gòu)理論 297
9.1.1晶體結(jié)構(gòu)的特征與晶格理論 297
9.1.2單晶與多晶 299
9.1.3晶體缺陷 299
9.1.4非晶體 302
9.1.5非化學(xué)計(jì)量化合物 303
9.2離子晶體的結(jié)構(gòu) 304
9.2.1三種典型的AB 型離子晶體 304
9.2.2其他類(lèi)型的離子晶體 305
9.2.3離子半徑與配位數(shù) 306
9.3原子晶體 307
9.4金屬晶體與金屬材料 308
9.4.1金屬晶體結(jié)構(gòu) 308
9.4.2合金的基本結(jié)構(gòu)類(lèi)型 309
9.4.3輕質(zhì)合金 311
9.4.4非晶態(tài)合金 312
9.4.5其他合金 314
9.5分子晶體 315
9.6層狀晶體材料 316
9.7能帶理論與半導(dǎo)體材料 318
9.7.1能帶理論 318
9.7.2半導(dǎo)體 320
9.8納米材料 323
9.8.1納米材料特性與納米效應(yīng) 323
9.8.2納米碳材 324
9.8.3納米氧化物 326
9.8.4納米材料的應(yīng)用 326
復(fù)習(xí)思考題 327
習(xí)題 328
第10章高分子化合物與高分子材料 332
10.1高分子化合物概述 332
10.1.1基本概念 332
10.1.2高分子化合物的特點(diǎn) 333
10.1.3高分子化合物的分類(lèi)和命名 334
10.2高分子化合物的制備 337
10.2.1高分子聚合反應(yīng)的分類(lèi) 337
10.2.2幾種重要的聚合反應(yīng) 338
10.3高分子化合物的結(jié)構(gòu)與性能 340
10.3.1高分子化合物的基本結(jié)構(gòu) 340
10.3.2高分子的分子熱運(yùn)動(dòng)與玻璃化轉(zhuǎn)變 342
10.3.3高分子的性能 344
10.4高分子的改性與加工 346
10.4.1高分子的改性 346
10.4.2高分子加工 347
10.5高分子的應(yīng)用 348
10.5.1常見(jiàn)高分子材料 348
10.5.2功能高分子材料 353
10.5.3高分子復(fù)合材料 355
復(fù)習(xí)思考題 356
習(xí)題 357
課后習(xí)題計(jì)算題參考答案 360
附錄 365
附錄1單位制與常數(shù) 365
附錄2部分物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)熱力學(xué)數(shù)據(jù) 367
附錄3常見(jiàn)弱酸、弱堿水溶液電離平衡常數(shù)（298.15K） 377
附錄4常見(jiàn)難溶化合物溶度積（298.15K） 378
附錄5常見(jiàn)配離子的累積穩(wěn)定常數(shù)（298.15K） 378
附錄6溶液中的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)（298.15K） 379
參考文獻(xiàn) 383
書(shū)單推薦
