第二版前言
隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、智能終端的普及，基于智能手機(jī)、平板電腦等移動(dòng)終端的數(shù)字化學(xué)習(xí)時(shí)代隨之到來，教材已從靜態(tài)知識(shí)載體轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)態(tài)學(xué)習(xí)系統(tǒng)。本書初版發(fā)行以來，承蒙全國多所高校師生厚愛被選為參考教材，并被選定為軍隊(duì)文職人員公開招考參考教材。結(jié)合新形勢(shì)下對(duì)教材的改革需求，本次再版以紙媒 數(shù)字資源的新形態(tài)教材形式對(duì)知識(shí)架構(gòu)與習(xí)題系統(tǒng)進(jìn)行了全面升級(jí)。
本次修訂重點(diǎn)包括：（1）對(duì)原書出現(xiàn)的一些疏漏進(jìn)行了更正；（2）對(duì)第2～8章主要知識(shí)點(diǎn)配置了講解視頻，并插入二維碼引導(dǎo)體驗(yàn)數(shù)字功能；（3）對(duì)每章的習(xí)題進(jìn)行了大幅度的更新，并以二維碼呈現(xiàn)參考答案；（4）每章針對(duì)基本概念增加了復(fù)習(xí)題；（5）對(duì)第三篇化學(xué)的現(xiàn)代應(yīng)用更新了部分內(nèi)容。
國防科技大學(xué)化學(xué)教學(xué)團(tuán)隊(duì)的老師們?cè)诒緯男抻喼薪o予了大力支持，并提出了很多改進(jìn)意見，在此表示衷心感謝。
化學(xué)工業(yè)出版社為本書的出版提供了大力幫助和支持，編者表示由衷的感謝。
由于編者水平有限，書中疏漏與不妥之處在所難免，懇請(qǐng)讀者批評(píng)指正。
編者
2025年5月
第一版前言
化學(xué)是在原子、分子或離子層次上研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)及其相互關(guān)系和變化規(guī)律的一門學(xué)科，是自然科學(xué)的重要組成部分。
在人類歷史發(fā)展的長河中，化學(xué)始終處于先導(dǎo)和基礎(chǔ)的地位。特別是在當(dāng)今世界里，科學(xué)技術(shù)、生產(chǎn)實(shí)踐、日常生活、軍事高技術(shù)裝備和軍事活動(dòng)，都與化學(xué)密切相關(guān)�，F(xiàn)代文明的三大支柱能源、材料和信息，無一不涉及化學(xué)問題。例如，能源的開發(fā)和利用，常以各類化學(xué)反應(yīng)中釋放出的能量和能量轉(zhuǎn)換為基礎(chǔ)；新材料的選擇、研制和加工都需要應(yīng)用化學(xué)和化工技術(shù)；信息的傳遞和處理離不開載體和介質(zhì)，而載體和介質(zhì)材料的性能很大程度上取決于其組成、結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)。生命過程的基礎(chǔ)之一是生物化學(xué)反應(yīng)，分子生物學(xué)是生命科學(xué)的重要分支之一，因此生命科學(xué)的研究離不開化學(xué)；生活中的衣、食、住、行等都與化學(xué)密切相關(guān)；軍事高科技裝備更是集先進(jìn)的材料和化學(xué)等相關(guān)技術(shù)之大成，無論材料，還是動(dòng)力，乃至偽裝隱身能力和毀傷效應(yīng)都依賴于化學(xué)技術(shù)，火炸藥、推進(jìn)劑、煙幕、油料、核生化戰(zhàn)劑是軍事應(yīng)用化學(xué)的主要組成部分，先進(jìn)的金屬材料、非金屬材料、復(fù)合材料、納米材料和各種功能材料在軍事裝備中比比皆是。
隨著各門學(xué)科相互滲透的日益增強(qiáng)，人們面臨的問題往往需要運(yùn)用多種學(xué)科的知識(shí)才能解決，因而對(duì)化學(xué)提出了更高的要求。在科學(xué)研究、工程實(shí)踐、軍事活動(dòng)中，非化工類的工程技術(shù)人員也需要能運(yùn)用化學(xué)的知識(shí)、化學(xué)的思維方法、化學(xué)的手段來思考和解決問題。因此，化學(xué)是非化工類學(xué)生的必修課程。
考慮到21世紀(jì)綜合型軍事人才培養(yǎng)中對(duì)化學(xué)素質(zhì)的需求，本教材從物質(zhì)的化學(xué)組成、化學(xué)結(jié)構(gòu)和化學(xué)反應(yīng)出發(fā)，緊密聯(lián)系現(xiàn)代工程技術(shù)和現(xiàn)代高技術(shù)戰(zhàn)爭中所遇到的與化學(xué)相關(guān)的問題，如材料的選擇和使用，人類生存環(huán)境、戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境以及空間宇航員生活環(huán)境的污染與防護(hù)，新型能源的開發(fā)與利用，信息傳遞和處理，生命科學(xué)發(fā)展等，深入淺出地介紹有現(xiàn)實(shí)應(yīng)用價(jià)值和有潛在應(yīng)用價(jià)值的基礎(chǔ)理論和基本知識(shí)，使學(xué)生在今后的實(shí)際工作中能有意識(shí)地運(yùn)用化學(xué)觀點(diǎn)去思考、認(rèn)識(shí)和解決問題。
全書以物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)和化學(xué)熱力學(xué)基礎(chǔ)為主線，并貫穿始終。共分13章，包括基礎(chǔ)和應(yīng)用兩大部分�；A(chǔ)部分包括物質(zhì)結(jié)構(gòu)（物質(zhì)的狀態(tài)、原子結(jié)構(gòu)和元素周期律、分子結(jié)構(gòu)、晶體結(jié)構(gòu)）和化學(xué)反應(yīng)的基本規(guī)律（化學(xué)熱力學(xué)、化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、化學(xué)平衡、氧化還原反應(yīng)和電化學(xué)）。應(yīng)用部分包括：化學(xué)與能源、化學(xué)與材料、化學(xué)與信息、化學(xué)與生命、化學(xué)與環(huán)境。
本教材力圖準(zhǔn)確、簡明地闡述最基本、最通用的高等教育層次的化學(xué)基本原理、規(guī)律，使學(xué)生理解化學(xué)學(xué)科的框架；注意追蹤現(xiàn)代科技的發(fā)展和學(xué)科之間的聯(lián)系，強(qiáng)調(diào)化學(xué)與其他學(xué)科之間的滲透和交融；追求概念論述的清晰明了和深入淺出，注重每個(gè)章節(jié)相關(guān)部分的銜接和必要的過渡，力求來龍明，去脈清；應(yīng)用部分突出了化學(xué)與軍事武器裝備的密切聯(lián)系，重點(diǎn)介紹了軍用能源、軍用新材料、生化戰(zhàn)劑、軍事活動(dòng)對(duì)環(huán)境的影響和軍事人工環(huán)境。本書每章之后均附有參考書目，以供學(xué)生自學(xué)及參考使用。
本教材由張煒任主編。緒論由朱慧編寫，第1章由鄒曉蓉編寫，第2～4章由朱慧編寫，第5章、第7～8章由胡碧茹編寫，第6章由胡碧茹、王春華編寫，第9～10章由張煒、朱慧編寫，第11章由張煒、王春華編寫，第12～13章由王孝杰編寫。全書由張煒、朱慧統(tǒng)稿。
本教材是在2000年開始使用的內(nèi)印教材基礎(chǔ)上修改、提煉而成的。經(jīng)過多年內(nèi)印教材的試用，相信新版的教材應(yīng)該更加完善，為軍校的化學(xué)教學(xué)提供一本有價(jià)值的教材。
在本教材的編寫過程中，參考了許多已出版的教材和文獻(xiàn)，并引用了書中的一些圖表和數(shù)據(jù)，主要參考書列于每一章書后，在此向所有參考書的作者表示我們最誠摯的謝意。
感謝在教材的編寫過程中給予幫助的老師和同學(xué)。
限于編者水平，書中難免有疏漏和不妥之處，敬請(qǐng)讀者和專家批評(píng)指正。
編者
2008年4月于長沙
緒論 1
第一篇 物質(zhì)結(jié)構(gòu)
第1章 物質(zhì)的狀態(tài) 8
1.1 物質(zhì)的聚集狀態(tài) 8
1.1.1 氣體 8
1.1.2 液體 12
1.1.3 固體 15
1.1.4 物質(zhì)的其他狀態(tài) 16
1.2 物質(zhì)的分散狀態(tài) 18
1.2.1 相和相變 18
1.2.2 分散系統(tǒng)的分類 18
1.2.3 溶液 19
1.2.4 氣溶膠 24
復(fù)習(xí)題 24
習(xí)題 25
第2章 原子結(jié)構(gòu)和元素周期律 26
2.1 原子核外電子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn) 26
2.1.1 量子化特征 27
2.1.2 波粒二象性 27
2.1.3 微觀粒子運(yùn)動(dòng)規(guī)律的統(tǒng)計(jì)性解釋 28
2.1.4 海森堡測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系 28
2.2 單電子原子（離子）體系中電子運(yùn)動(dòng)的描述 29
2.2.1 波動(dòng)方程薛定諤方程 29
2.2.2 薛定諤方程的解 29
2.2.3 四個(gè)量子數(shù)的物理意義 32
2.2.4 原子軌道及其符號(hào) 33
2.2.5 概率密度和電子云 34
2.2.6 波函數(shù)及電子云的圖像 34
2.3 多電子原子核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 39
2.3.1 多電子原子原子軌道的能級(jí) 40
2.3.2 多電子原子核外電子的分布 42
2.3.3 原子的核外電子分布與元素周期表 47
2.4 元素的性質(zhì)與原子結(jié)構(gòu)的關(guān)系 48
2.4.1 原子半徑 48
2.4.2 電離能 50
2.4.3 電子親和能 51
2.4.4 電負(fù)性 52
2.4.5 元素的金屬性和非金屬性 53
復(fù)習(xí)題 53
習(xí)題 53
第3章 分子結(jié)構(gòu) 55
3.1 離子鍵 55
3.1.1 離子鍵的形成及本質(zhì) 55
3.1.2 離子鍵的特征 56
3.1.3 離子的性質(zhì) 56
3.2 共價(jià)鍵 58
3.2.1 現(xiàn)代價(jià)鍵理論 58
3.2.2 雜化軌道理論 63
3.2.3 分子軌道理論 67
3.3 配位鍵 72
3.3.1 配位鍵和配位化合物 72
3.3.2 配合物的價(jià)鍵理論 74
3.4 金屬鍵 76
3.4.1 自由電子理論 76
3.4.2 金屬鍵的能帶理論 76
3.5 分子間作用力和氫鍵 78
3.5.1 分子的極性和偶極矩 78
3.5.2 分子間作用力 79
3.5.3 氫鍵 81
復(fù)習(xí)題 82
習(xí)題 83
第4章 晶體結(jié)構(gòu) 84
4.1 晶體的微觀點(diǎn)陣結(jié)構(gòu) 84
4.2 晶體的基本類型 85
4.2.1 離子晶體 85
4.2.2 原子晶體 86
4.2.3 分子晶體 86
4.2.4 金屬晶體 87
4.2.5 混合鍵型晶體 88
4.3 單質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)及其物理性質(zhì)的周期性 90
4.3.1 單質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu) 90
4.3.2 單質(zhì)的物理性質(zhì) 91
4.4 晶體的缺陷 94
4.5 非化學(xué)計(jì)量化合物 94
復(fù)習(xí)題 96
習(xí)題 96
第二篇 化學(xué)反應(yīng)的基本規(guī)律
第5章 化學(xué)熱力學(xué) 99
5.1 基本概念 99
5.1.1 系統(tǒng)與環(huán)境 99
5.1.2 系統(tǒng)的性質(zhì)和狀態(tài) 100
5.1.3 過程和途徑 100
5.1.4 狀態(tài)函數(shù) 101
5.2 熱力學(xué)第一定律 101
5.2.1 熱力學(xué)能 101
5.2.2 熱和功 102
5.2.3 熱力學(xué)第一定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式 104
5.3 焓與化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng) 105
5.3.1 焓 105
5.3.2 化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng) 106
5.3.3 蓋斯定律 108
5.3.4 化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)的計(jì)算 108
5.4 化學(xué)反應(yīng)的方向 112
5.4.1 自發(fā)過程 113
5.4.2 熱力學(xué)第二定律 114
5.4.3 熵 114
5.4.4 化學(xué)反應(yīng)的熵變 116
5.4.5 吉布斯函數(shù)和化學(xué)反應(yīng)的方向 117
復(fù)習(xí)題 121
習(xí)題 122
第6章 化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué) 124
6.1 化學(xué)反應(yīng)速率及其機(jī)理 124
6.1.1 化學(xué)反應(yīng)速率的定義及其表示方法 124
6.1.2 反應(yīng)速率的實(shí)驗(yàn)測(cè)定 125
6.1.3 反應(yīng)機(jī)理和反應(yīng)分子數(shù)的概念 127
6.2 化學(xué)反應(yīng)速率方程 127
6.2.1 基元反應(yīng)速率方程 127
6.2.2 復(fù)合反應(yīng)速率方程 128
6.2.3 簡單級(jí)數(shù)反應(yīng)的速率方程的積分形式 129
6.3 化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素 130
6.3.1 濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響 131
6.3.2 溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響 132
6.3.3 催化劑對(duì)反應(yīng)速率的影響 134
6.4 化學(xué)反應(yīng)速率理論 135
6.4.1 簡單碰撞理論 135
6.4.2 過渡狀態(tài)理論 137
6.4.3 反應(yīng)速率與活化能的關(guān)系 138
復(fù)習(xí)題 139
習(xí)題 139
第7章 化學(xué)平衡 142
7.1 化學(xué)反應(yīng)的可逆性與化學(xué)平衡 142
7.2 化學(xué)反應(yīng)等溫式和平衡常數(shù) 143
7.2.1 經(jīng)驗(yàn)平衡常數(shù) 143
7.2.2 化學(xué)反應(yīng)等溫式和標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù) 144
7.2.3 多重平衡原理 145
7.2.4 平衡常數(shù)的計(jì)算及應(yīng)用 146
7.3 影響化學(xué)平衡的因素及平衡的移動(dòng) 147
7.3.1 濃度對(duì)化學(xué)平衡的影響 148
7.3.2 壓力對(duì)化學(xué)平衡的影響 148
7.3.3 溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響 150
7.3.4 勒夏特列原理 150
7.4 酸堿平衡 151
7.4.1 酸堿理論的發(fā)展簡介 151
7.4.2 酸堿質(zhì)子理論 152
7.4.3 酸堿質(zhì)子平衡 153
7.4.4 一元弱酸弱堿的解離平衡 154
7.4.5 酸堿解離平衡的移動(dòng) 155
7.5 沉淀溶解平衡 158
7.5.1 溶度積 158
7.5.2 溶度積規(guī)則 158
7.5.3 沉淀與溶解平衡 159
7.6 配位平衡 160
7.6.1 配離子的解離平衡 160
7.6.2 配離子平衡的移動(dòng) 160
復(fù)習(xí)題 161
習(xí)題 162
第8章 氧化還原反應(yīng)和電化學(xué) 164
8.1 氧化還原反應(yīng) 164
8.1.1 氧化還原反應(yīng)的概念 164
8.1.2 氧化還原反應(yīng)的配平 164
8.2 原電池 165
8.2.1 原電池的組成 165
8.2.2 原電池的半反應(yīng)式和電池符號(hào) 166
8.2.3 電極類型 166
8.2.4 可逆電池 167
8.3 可逆電池?zé)崃W(xué) 168
8.3.1 可逆電池電動(dòng)勢(shì)E 與rGm 的關(guān)系 168
8.3.2 電動(dòng)勢(shì)E 與電池反應(yīng)各組分濃度間的關(guān)系能斯特方程 168
8.3.3 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 169
8.4 電極電勢(shì) 169
8.4.1 電極電勢(shì)的產(chǎn)生 169
8.4.2 標(biāo)準(zhǔn)氫電極和標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì) 170
8.4.3 標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)表 171
8.4.4 影響電極電勢(shì)的因素 171
8.5 電極電勢(shì)在化學(xué)上的應(yīng)用 173
8.5.1 計(jì)算原電池的標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢(shì)E和電動(dòng)勢(shì)E 173
8.5.2 判斷氧化還原反應(yīng)進(jìn)行的方向 174
8.5.3 比較氧化劑和還原劑的相對(duì)強(qiáng)弱 175
8.5.4 判斷氧化還原反應(yīng)進(jìn)行的程度 175
8.6 電解 177
8.6.1 電解現(xiàn)象和電解池 177
8.6.2 分解電壓 177
8.6.3 極化和超電勢(shì) 178
8.6.4 電解池中兩極電解產(chǎn)物 179
8.6.5 電解的應(yīng)用 180
8.7 金屬的腐蝕和防護(hù) 180
8.7.1 腐蝕的分類 180
8.7.2 腐蝕的防護(hù) 181
復(fù)習(xí)題 181
習(xí)題 182
第三篇 化學(xué)的現(xiàn)代應(yīng)用
第9章 化學(xué)與能源 185
9.1 能源的分類 185
9.2 能源的級(jí)別 187
9.3 能量的利用 187
9.4 能量的化學(xué)轉(zhuǎn)化 188
9.4.1 利用熱化學(xué)反應(yīng)的能量化學(xué)轉(zhuǎn)化 189
9.4.2 利用電化學(xué)反應(yīng)的能量化學(xué)轉(zhuǎn)化 190
9.4.3 利用光化學(xué)反應(yīng)的能量化學(xué)轉(zhuǎn)化 192
9.4.4 利用生物化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的能量化學(xué)轉(zhuǎn)化 194
9.5 合成能源在軍事方面的應(yīng)用 194
9.5.1 化學(xué)推進(jìn)劑 194
9.5.2 炸藥 202
9.5.3 煙火藥 208
9.5.4 化學(xué)激光器 216
復(fù)習(xí)題 218
習(xí)題 219
第10章 化學(xué)與材料 220
10.1 化學(xué)與材料的關(guān)系 220
10.1.1 元素、物質(zhì)與材料 220
10.1.2 材料的發(fā)展及其對(duì)社會(huì)發(fā)展的作用 220
10.1.3 材料中的化學(xué) 221
10.2 材料的組成、結(jié)構(gòu)與材料性能 222
10.2.1 材料的分類 222
10.2.2 材料的組成、結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系 223
10.3 金屬材料 225
10.3.1 金屬元素及其性質(zhì) 225
10.3.2 金屬的主要制備方法 226
10.3.3 合金的結(jié)構(gòu)和類型 226
10.3.4 金屬及其合金材料 227
10.3.5 新型金屬材料 230
10.4 無機(jī)非金屬材料 233
10.4.1 非金屬元素的電子結(jié)構(gòu)和性質(zhì) 233
10.4.2 非金屬元素單質(zhì)的主要制備方法 233
10.4.3 陶瓷材料 234
10.5 高分子材料 238
10.5.1 高分子化合物合成的典型方法 238
10.5.2 高分子化合物的結(jié)構(gòu)與特性 239
10.5.3 合成高分子材料 243
10.6 復(fù)合材料 249
10.6.1 復(fù)合材料的組分及功能 249
10.6.2 重要復(fù)合材料及應(yīng)用 251
10.7 軍用新材料 252
10.7.1 軍用新材料的分類、地位和發(fā)展趨勢(shì) 252
10.7.2 軍用結(jié)構(gòu)材料 253
10.7.3 軍用功能材料 256
復(fù)習(xí)題 256
習(xí)題 257
第11章 化學(xué)與信息 258
11.1 信息材料 258
11.1.1 信息處理材料 258
11.1.2 信息傳遞材料 267
11.1.3 信息顯示材料 270
11.2 基于生物的信息處理技術(shù) 271
11.2.1 概述 271
11.2.2 用于信息處理的分子器件 272
11.2.3 基于生物分子的計(jì)算技術(shù) 274
復(fù)習(xí)題 277
習(xí)題 277
第12章 化學(xué)與生命 278
12.1 生命的化學(xué)本質(zhì) 278
12.1.1 生命科學(xué)與化學(xué)的關(guān)系 278
12.1.2 構(gòu)成生命的基本物質(zhì) 278
12.1.3 生命活動(dòng)的基本規(guī)律 285
12.2 生化戰(zhàn)劑 287
12.2.1 化學(xué)戰(zhàn)劑 287
12.2.2 生物戰(zhàn)劑 292
復(fù)習(xí)題 295
習(xí)題 295
第13章 化學(xué)與環(huán)境 297
13.1 環(huán)境與人類的關(guān)系 297
13.1.1 人與環(huán)境的辯證關(guān)系 297
13.1.2 影響全球的環(huán)境熱點(diǎn)問題 298
13.1.3 環(huán)境保護(hù)與可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略 300
13.2 軍事活動(dòng)對(duì)環(huán)境的影響 301
13.2.1 常規(guī)武器裝備對(duì)環(huán)境的影響 301
13.2.2 核生化武器裝備對(duì)環(huán)境的影響 302
13.3 軍事人工環(huán)境 304
13.3.1 潛艇內(nèi)的空氣再生 304
13.3.2 載人航天飛行的環(huán)境控制和生命保障技術(shù) 307
復(fù)習(xí)題 308
習(xí)題 309
附錄 310
主要參考文獻(xiàn) 318
講解視頻
習(xí)題答案
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