第二版前言
隨著移動互聯(lián)網(wǎng)、智能終端的普及，基于智能手機、平板電腦等移動終端的數(shù)字化學習時代隨之到來，教材已從靜態(tài)知識載體轉(zhuǎn)變?yōu)閯討B(tài)學習系統(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，并被選定為軍隊文職人員公開招考參考教材。結合新形勢下對教材的改革需求，本次再版以紙媒 數(shù)字資源的新形態(tài)教材形式對知識架構與習題系統(tǒng)進行了全面升級。
本次修訂重點包括：（1）對原書出現(xiàn)的一些疏漏進行了更正；（2）對第2～8章主要知識點配置了講解視頻，并插入二維碼引導體驗數(shù)字功能；（3）對每章的習題進行了大幅度的更新，并以二維碼呈現(xiàn)參考答案；（4）每章針對基本概念增加了復習題；（5）對第三篇化學的現(xiàn)代應用更新了部分內(nèi)容。
國防科技大學化學教學團隊的老師們在本書的修訂中給予了大力支持，并提出了很多改進意見，在此表示衷心感謝。
化學工業(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，懇請讀者批評指正。
編者
2025年5月
第一版前言
化學是在原子、分子或離子層次上研究物質(zhì)的組成、結構和性質(zhì)及其相互關系和變化規(guī)律的一門學科，是自然科學的重要組成部分。
在人類歷史發(fā)展的長河中，化學始終處于先導和基礎的地位。特別是在當今世界里，科學技術、生產(chǎn)實踐、日常生活、軍事高技術裝備和軍事活動，都與化學密切相關�，F(xiàn)代文明的三大支柱能源、材料和信息，無一不涉及化學問題。例如，能源的開發(fā)和利用，常以各類化學反應中釋放出的能量和能量轉(zhuǎn)換為基礎；新材料的選擇、研制和加工都需要應用化學和化工技術；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、結構和理化性質(zhì)。生命過程的基礎之一是生物化學反應，分子生物學是生命科學的重要分支之一，因此生命科學的研究離不開化學；生活中的衣、食、住、行等都與化學密切相關；軍事高科技裝備更是集先進的材料和化學等相關技術之大成，無論材料，還是動力，乃至偽裝隱身能力和毀傷效應都依賴于化學技術，火炸藥、推進劑、煙幕、油料、核生化戰(zhàn)劑是軍事應用化學的主要組成部分，先進的金屬材料、非金屬材料、復合材料、納米材料和各種功能材料在軍事裝備中比比皆是。
隨著各門學科相互滲透的日益增強，人們面臨的問題往往需要運用多種學科的知識才能解決，因而對化學提出了更高的要求。在科學研究、工程實踐、軍事活動中，非化工類的工程技術人員也需要能運用化學的知識、化學的思維方法、化學的手段來思考和解決問題。因此，化學是非化工類學生的必修課程。
考慮到21世紀綜合型軍事人才培養(yǎng)中對化學素質(zhì)的需求，本教材從物質(zhì)的化學組成、化學結構和化學反應出發(fā)，緊密聯(lián)系現(xiàn)代工程技術和現(xiàn)代高技術戰(zhàn)爭中所遇到的與化學相關的問題，如材料的選擇和使用，人類生存環(huán)境、戰(zhàn)場環(huán)境以及空間宇航員生活環(huán)境的污染與防護，新型能源的開發(fā)與利用，信息傳遞和處理，生命科學發(fā)展等，深入淺出地介紹有現(xiàn)實應用價值和有潛在應用價值的基礎理論和基本知識，使學生在今后的實際工作中能有意識地運用化學觀點去思考、認識和解決問題。
全書以物質(zhì)結構基礎和化學熱力學基礎為主線，并貫穿始終。共分13章，包括基礎和應用兩大部分�；A部分包括物質(zhì)結構（物質(zhì)的狀態(tài)、原子結構和元素周期律、分子結構、晶體結構）和化學反應的基本規(guī)律（化學熱力學、化學反應動力學、化學平衡、氧化還原反應和電化學）。應用部分包括：化學與能源、化學與材料、化學與信息、化學與生命、化學與環(huán)境。
本教材力圖準確、簡明地闡述最基本、最通用的高等教育層次的化學基本原理、規(guī)律，使學生理解化學學科的框架；注意追蹤現(xiàn)代科技的發(fā)展和學科之間的聯(lián)系，強調(diào)化學與其他學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，注重每個章節(jié)相關部分的銜接和必要的過渡，力求來龍明，去脈清；應用部分突出了化學與軍事武器裝備的密切聯(lián)系，重點介紹了軍用能源、軍用新材料、生化戰(zhàn)劑、軍事活動對環(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，以供學生自學及參考使用。
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，相信新版的教材應該更加完善，為軍校的化學教學提供一本有價值的教材。
在本教材的編寫過程中，參考了許多已出版的教材和文獻，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。
限于編者水平，書中難免有疏漏和不妥之處，敬請讀者和專家批評指正。
編者
2008年4月于長沙
緒論 1
第一篇 物質(zhì)結構
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
復習題 24
習題 25
第2章 原子結構和元素周期律 26
2.1 原子核外電子運動的特點 26
2.1.1 量子化特征 27
2.1.2 波粒二象性 27
2.1.3 微觀粒子運動規(guī)律的統(tǒng)計性解釋 28
2.1.4 海森堡測不準關系 28
2.2 單電子原子（離子）體系中電子運動的描述 29
2.2.1 波動方程薛定諤方程 29
2.2.2 薛定諤方程的解 29
2.2.3 四個量子數(shù)的物理意義 32
2.2.4 原子軌道及其符號 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動狀態(tài) 39
2.3.1 多電子原子原子軌道的能級 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)與原子結構的關系 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 電負性 52
2.4.5 元素的金屬性和非金屬性 53
復習題 53
習題 53
第3章 分子結構 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 共價鍵 58
3.2.1 現(xiàn)代價鍵理論 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
復習題 82
習題 83
第4章 晶體結構 84
4.1 晶體的微觀點陣結構 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)的晶體結構及其物理性質(zhì)的周期性 90
4.3.1 單質(zhì)的晶體結構 90
4.3.2 單質(zhì)的物理性質(zhì) 91
4.4 晶體的缺陷 94
4.5 非化學計量化合物 94
復習題 96
習題 96
第二篇 化學反應的基本規(guī)律
第5章 化學熱力學 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 熱力學第一定律 101
5.2.1 熱力學能 101
5.2.2 熱和功 102
5.2.3 熱力學第一定律的數(shù)學表達式 104
5.3 焓與化學反應的熱效應 105
5.3.1 焓 105
5.3.2 化學反應的熱效應 106
5.3.3 蓋斯定律 108
5.3.4 化學反應熱效應的計算 108
5.4 化學反應的方向 112
5.4.1 自發(fā)過程 113
5.4.2 熱力學第二定律 114
5.4.3 熵 114
5.4.4 化學反應的熵變 116
5.4.5 吉布斯函數(shù)和化學反應的方向 117
復習題 121
習題 122
第6章 化學反應動力學 124
6.1 化學反應速率及其機理 124
6.1.1 化學反應速率的定義及其表示方法 124
6.1.2 反應速率的實驗測定 125
6.1.3 反應機理和反應分子數(shù)的概念 127
6.2 化學反應速率方程 127
6.2.1 基元反應速率方程 127
6.2.2 復合反應速率方程 128
6.2.3 簡單級數(shù)反應的速率方程的積分形式 129
6.3 化學反應速率的影響因素 130
6.3.1 濃度對反應速率的影響 131
6.3.2 溫度對反應速率的影響 132
6.3.3 催化劑對反應速率的影響 134
6.4 化學反應速率理論 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 反應速率與活化能的關系 138
復習題 139
習題 139
第7章 化學平衡 142
7.1 化學反應的可逆性與化學平衡 142
7.2 化學反應等溫式和平衡常數(shù) 143
7.2.1 經(jīng)驗平衡常數(shù) 143
7.2.2 化學反應等溫式和標準平衡常數(shù) 144
7.2.3 多重平衡原理 145
7.2.4 平衡常數(shù)的計算及應用 146
7.3 影響化學平衡的因素及平衡的移動 147
7.3.1 濃度對化學平衡的影響 148
7.3.2 壓力對化學平衡的影響 148
7.3.3 溫度對化學平衡的影響 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 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 160
復習題 161
習題 162
第8章 氧化還原反應和電化學 164
8.1 氧化還原反應 164
8.1.1 氧化還原反應的概念 164
8.1.2 氧化還原反應的配平 164
8.2 原電池 165
8.2.1 原電池的組成 165
8.2.2 原電池的半反應式和電池符號 166
8.2.3 電極類型 166
8.2.4 可逆電池 167
8.3 可逆電池熱力學 168
8.3.1 可逆電池電動勢E 與rGm 的關系 168
8.3.2 電動勢E 與電池反應各組分濃度間的關系能斯特方程 168
8.3.3 電池反應的標準平衡常數(shù)K與標準電動勢E的關系 169
8.4 電極電勢 169
8.4.1 電極電勢的產(chǎn)生 169
8.4.2 標準氫電極和標準電極電勢 170
8.4.3 標準電極電勢表 171
8.4.4 影響電極電勢的因素 171
8.5 電極電勢在化學上的應用 173
8.5.1 計算原電池的標準電動勢E和電動勢E 173
8.5.2 判斷氧化還原反應進行的方向 174
8.5.3 比較氧化劑和還原劑的相對強弱 175
8.5.4 判斷氧化還原反應進行的程度 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 178
8.6.4 電解池中兩極電解產(chǎn)物 179
8.6.5 電解的應用 180
8.7 金屬的腐蝕和防護 180
8.7.1 腐蝕的分類 180
8.7.2 腐蝕的防護 181
復習題 181
習題 182
第三篇 化學的現(xiàn)代應用
第9章 化學與能源 185
9.1 能源的分類 185
9.2 能源的級別 187
9.3 能量的利用 187
9.4 能量的化學轉(zhuǎn)化 188
9.4.1 利用熱化學反應的能量化學轉(zhuǎn)化 189
9.4.2 利用電化學反應的能量化學轉(zhuǎn)化 190
9.4.3 利用光化學反應的能量化學轉(zhuǎn)化 192
9.4.4 利用生物化學反應進行的能量化學轉(zhuǎn)化 194
9.5 合成能源在軍事方面的應用 194
9.5.1 化學推進劑 194
9.5.2 炸藥 202
9.5.3 煙火藥 208
9.5.4 化學激光器 216
復習題 218
習題 219
第10章 化學與材料 220
10.1 化學與材料的關系 220
10.1.1 元素、物質(zhì)與材料 220
10.1.2 材料的發(fā)展及其對社會發(fā)展的作用 220
10.1.3 材料中的化學 221
10.2 材料的組成、結構與材料性能 222
10.2.1 材料的分類 222
10.2.2 材料的組成、結構與性能的關系 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 合金的結構和類型 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 無機非金屬材料 233
10.4.1 非金屬元素的電子結構和性質(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 高分子化合物的結構與特性 239
10.5.3 合成高分子材料 243
10.6 復合材料 249
10.6.1 復合材料的組分及功能 249
10.6.2 重要復合材料及應用 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 252
10.7.2 軍用結構材料 253
10.7.3 軍用功能材料 256
復習題 256
習題 257
第11章 化學與信息 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 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 基于生物分子的計算技術 274
復習題 277
習題 277
第12章 化學與生命 278
12.1 生命的化學本質(zhì) 278
12.1.1 生命科學與化學的關系 278
12.1.2 構成生命的基本物質(zhì) 278
12.1.3 生命活動的基本規(guī)律 285
12.2 生化戰(zhàn)劑 287
12.2.1 化學戰(zhàn)劑 287
12.2.2 生物戰(zhàn)劑 292
復習題 295
習題 295
第13章 化學與環(huán)境 297
13.1 環(huán)境與人類的關系 297
13.1.1 人與環(huán)境的辯證關系 297
13.1.2 影響全球的環(huán)境熱點問題 298
13.1.3 環(huán)境保護與可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略 300
13.2 軍事活動對環(huán)境的影響 301
13.2.1 常規(guī)武器裝備對環(huán)境的影響 301
13.2.2 核生化武器裝備對環(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 307
復習題 308
習題 309
附錄 310
主要參考文獻 318
講解視頻
習題答案
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