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大学化学教程2热力学
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你可能喜欢第一章 &化学反应基本规律
研究化学反应（化学变化）主要是研究反应过程中物质性质的改变、物质间量的变化、能量的交换和传递等方面的问题。
系统与环境
为了研究的方便，我们把作为研究对象的那一部分物质叫做系统。
人们把系统之外与系统有密切联系的其他物质叫做环境
热力学系统类型：敞开系统（有物质、有能量交换）；封闭系统（没物质交换、有能量交换）；孤立系统（没物质交换、没能量交换）
系统中的任何物理和化学性质完全相同的部分叫做相，相与相之间有明确的界面。
注：（1）一个想不一定是一种物质（均匀系统或单相系统）；（2）要注意相和“态”的区别（聚集状态相同的物质在一起，并不一定是单相系统，不均匀系统或多相系统）；（3）同一种物质可因聚集状态不同而形成多相系统
化学反应中的质量守恒和能量守恒
一、化学反应质量守恒定律
在化学反应中，质量既不能创造，也不能毁灭，只能由一种形式转变为另一种形式。
表述反应物与生成物之间的原子数目和质量的平衡关系，称为化学的计量方程式。
在化学计量方程式中，各物质的化学式前的系数称为化学计量数，用符号VB表示，是量纲为1的量。
二、热力学第一定律
在任何过程中，能量既不能创造，也不能消灭，只能从一种形式转化为另一种形式。在转化过程中，能量的总值不变。
要理解热力学第一定律，须线掌握状态、状态函数和热力学能的概念以及系统与环境进行能量交换的两种形式--热和功。
1. 状态和状态函数
要研究系统的能量变化，就要确定它的状态；系统的状态是由它的性质确定的。
系统的状态，就是指用来描述这个系统的性质（如压力、体积、温度、物质的量等）的综合。
这些用于确定系统状态性质的物理量，如压力、体积、温度、物质的量等都叫做状态函数。
系统的各个状态函数之间是互相制约的。
状态函数的两个性质：系统的状态一定，状态函数就具有确定值；当系统的状态发生变化时，状态函数的改变量只决定于系统的始态和终态，而与变化的途径无关。
状态函数的特性是热力学研究问题的重要基础，也是进行热力学计算的依据。
2. 热力学能
热力学能是系统内部能量的总和，用符号U表示；系统的热力学能包括系统内部各种物质的分子平动能、分子间转动能、分子振动能、电子运动能、核能等。
热力学能是一个状态函数，系统处于一定状态时，热力学能具有一定的值。
系统处于一定状态时，具有一定的热力学能。在状态变化过程中，系统与环境之间的能量交换是以热和功两种形式进行的。
热，当两个温度不同的物体相互接触时，高温物体温度下降，低温物体温度升高。系统吸收热，Q为正值；放出热，Q为负值。
功，是系统与环境交换能量的另一种形式。
化学反应往往也伴随着做功。在一般条件下进行的化学反应，只做体积功。体积功以外的功，叫做非体积功。
体积功用W表示；非体积功用W~表示
系统对环境做功，W为负值；环境对系统做功，W为正值。
系统只有在发生状态变化时才能与环境发生能量的交换，所以热和功不是系统的性质。当系统与环境发生能量交换时，经历的途径不同，热和功的值就不同，因而热和功都不是系统的状态函数。
热和功均为能量单位，J（焦耳）或kJ（千焦）表示
4. 热力学第一定律的数学表达式
三、化学反应的反应热
通常把只做体积功，且始态和终态具有相同温度时，系统吸收或放出的热量叫做反应热。按反应条件的不同，反应热可分为：定容过程反应热与定压过程反应热。
1. 定容过程反应热
在密闭容器中进行的反应，体积保持不变，就是定容过程。在定容条件下进行的化学反应，其反应热等于该系统中热力学能的该变量。
2. 定压过程反应热--焓变
大多数化学反应都是在定压条件下进行的。
四、化学反应反应热的计算
1. 盖斯定律
化学反应的反应热（在定压或定容下）只与物质的始态和终态有关，而与变化的途径无关。
人们从多种反应中找出某些类型的反应作为基本反应，知道了一些基本反应的反应热数据，应用盖斯定律可以计算其他反应的反应热。
2. 标准摩尔生成焓
化学反应的焓变与始、终态物质的温度、压力机聚集状态有关。因此，热力学上规定了物质的“标准态”；标准压力p=100kPa；在标准压力p下的标准质量摩尔浓度b=1.0mol.kg-1。液体或固体的标准态是在标准压力p时的纯液体或纯固体。
某一温度下，反应中各物质处于标准态时的摩尔焓变称为该反应的标准摩尔焓变。
3. 反应标准摩尔焓变得计算
第三节 化学反应进行的方向
一切化学反应中的能量转化，都遵循热力学第一定律；但是，不违背第一定律的化学变化，却未必都能自发进行。
一、 化学反应的自发性
1. 自发过程
自发过程，就是在一定条件下不需任何外力作用就能自动进行的过程。反应自发进行的方向，就是指在一定条件下（定温、定压）不需要借助外力做功就能自动进行的反应方向。
自发过程的规律性：从过程的能量变化来看，物质系统倾向于取得最低能量状态；从系统中质点分布和运动状态来分析，物质系统倾向于取得最大混乱度；凡是自发过程通过一定的装置都可以做有用功。
化学反应的自发性除了取决于焓变外，还取决于另一因素--熵变。
2. 混乱度--熵
混乱度，是有序度的反义词，即组成物质的质点在一个指定空间区域内排列和运动的无序程度。
熵，是系统内部质点混乱度或无序度的量度，用符号S表示。
熵与热力学能、焓一样是系统的一种性质，是状态函数。
绝对熵、摩尔熵、标准摩尔熵
对于定温、定压，系统与环境有能量交换的情况下，判断反应自发性的判据是吉布斯函数变
二、吉布斯函数变与化学反应进行的方向
1. 吉布斯函数变与反应方向
在定温定压下，如果某一反应无论在理论或实际上可被利用来做有用功，则该反应是自发的；如果必须从外界吸收功才能使某一反应进行，则该反应就是非自发的
在定温定压下，自发反应做有用功的能力可用系统的另一个状态函数来表示，即吉布斯函数
反应系统的吉布斯函数变化与反应自发性之间的关系是：在定温定压、只做体积功德条件下：
ΔG&0自发过程
ΔG=0平衡过程
ΔG&0非自发过程
化学反应进行的程度---化学平衡
若一个化学反应系统，在相同的条件下，反应物之间可以相互作用生成生成物（正反应），同时生成物之间也可以相互作用生成反应物（逆反应），这样的反应就叫可逆反应
当反应进行到一定程度时，反应物与生成物的浓度便不再随时间而改变，反应似乎已经“停止”。系统的这种表面上静止的状态叫做化学平衡状态。
1. 化学平衡
（1）分压定律
在气相反应中，反应物和生成物是处于同一气体混合物中的；此时，每一组分气体的分子都会对容器的器壁碰撞并产生压力，这种压力称为组分气体的分压力。
几种不同的气体混合成一种气体混合物时，此气体混合物的总压力等于各组分气体的分压力之和。
（2）化学平衡常数
转化率，是指某反应物中已消耗部分占该反应物初始用量的百分数
二、化学平衡的移动
因外界条件的改变而使可逆反应从一种平衡状态向另一种平衡状态转化的过程叫做化学平衡的移动。
正向反应、逆向反应
分压、总压力对化学平衡的影响
研究气体反应系统中分压或总压力使化学平衡怎样移动的问题的前提是温度保持不变。
对于有气体参加的化学平衡，改变系统的总压力势必引起各组气体分压力同等程度的改变。这时，平衡移动的方向就要由反应系统本身的特点来决定了。
2. 温度对化学平衡的影响
3. 吕.查德里原理
假如改变平衡系统的条件（如浓度、温度、压力）之一，平衡就将向减弱这个改变的方向移动。
催化剂同等程度地改变正、逆反应速率，所以它不会影响系统的平衡状态。但是，催化剂将大大加快平衡状态的到达
第五节 化学反应速率
一、化学反应速率的表示方法
1、化学反应速率
以浓度为基础的化学反应速率
反应速率的单位为mol.dm-3.s-1
2. 转化速率
随着反应的进行，转化速率逐渐增大。所以转化速率表示了反应进行的程度，称为反应进度，其单位为mol
二、反应速率理论和活化能
化学反应速率的大小，首先取决于反应物的本性。此外，反应速率还与反应物的浓度、温度和催化剂等外界条件有关。
1. 碰撞理论
有效碰撞；
能发生有效碰撞的分子和普通分子的主要区别是它们所具有的能量不同。只有那些能量足够高的分子式有可能发生有效碰撞，从而发生反应。这种分子叫做活化分子。活化分子具有的最低能量与反应系统中分子的平均能量之差叫做反应的活化能。
活化能的大小与反应速率关系很大。在一定温度下，反应的活化能越大，则活化分子的分数就越小，反应就越慢；反之则反
一般化学反应的活化能约在60-250kJ.mol-1之间
活化能可以理解为反应物分子在反应时所必须克服的一个“能垒”
2. 过渡状态理论
活化配合物；活化配合物是一种过渡状态
在过渡状态理论中，活化配合物所具有的最低势能和反应物分子的平均势能之差叫活化能。
三、影响化学反应速率的因素
1. 浓度对反应速率的影响---质量作用定律
在一定温度下，对某一基元反应，反应物分子只经过一步就直接转变为生成物分子的反应叫做基元反应，其反应速率与各反应物浓度以化学方程式中该物质的计量数（取正值）为指数的乘积成正比这个结论叫做质量作用定律
这种把反应物浓度与反应速率联系起来的关系式，叫做质量作用定律表达式；式中k叫做反应速率常数。
两个反应的反应物浓度都为单位浓度时，速率常数较大的反应，其反应速率就较快，所以速率常数也叫做比速常数。
对于某一确定的反应来说，k值与温度、催化剂等因素有关，而与浓度无关，即不随浓度而变化
反应速率方程式
速率方程式必须通过实验来确定。一个反应具体经历的途径，叫做反应的机理
在反应速率方程式中，各反应物浓度指数之和叫做反应级数
2. 温度对反应速率的影响
大多数化学反应的速率随温度的升高二增大。升高温度，分子平均能量增大，分子运动速率增大，增加了单位时间内分子间的碰撞次数；更重要的是由于更多的分子获得了能量而成为活化分子，增加了活化分子分数，从而大大地加快了反应速率。
3. 催化剂对反应速率的影响
催化剂是一种能改变反应速率而其本身的组成、质量、化学性质在反应前后都不发生变化的物质。催化剂能改变反应速率的作用叫催化作用；能提高反应速率的催化剂也叫正催化剂；氢与氮合成氨时使用的“铁触媒”
由于催化剂的存在，给反应系统提供了一条需要较低能量的途径（降低了“能垒”）；就是说，由于改变了反应机理而降低了活化能，因而提高了反应速率。
催化剂除可大大地提高化学反应的速率外，它的另一个特征是具有独特的选择性。
4. 影响多相反应速率的因素
在多相系统中，只有在相的界面上，反应物粒子才有可能接触并进而发生化学反应；反应产物如果不能离开相的界面，就将阻碍反应的继续进行。反应产物如果不能离开相的界面，就将阻碍反应的继续进行。因此，对于多相反应系统，除反应物浓度、反应温度、催化作用等因素外，相的接触面和扩散作用对反应速率也有很大的影响。
气体、液体在固体表面上发生的反应，可以认为至少要经过以下几个步骤才能完成：反应物分子向固体表面扩散；反应物分子被吸附在固体表面；反应物分子在固体表面上发生反应；生成产物，产物分子从固体表面上解吸；产物分子经扩散离开固体表面。这些步骤中的任何一步都会影响整个反应的速率。
采取振荡、搅拌、鼓风等措施就是为了加强扩散作用；而粉碎固体反应物或将液体反应物喷成雾状则是为了增加两相间的接触面积。
对于有固体反应物参加的反应，其速率方程式中只包括气体或液体中反应物的浓度，而固体（或纯液体）的浓度不列入。
第六节 链化学反应与光化学反应
一、链反应
高活性的微粒（自由原子或自由基---包含一个或多个未配对电子的中性原子或原子团）可通过加热或吸收适当波长的光而产生。一旦生成，它们往往能和其他分子作用生成产物并生成新的自由原子或自由基。这个过程一经引发，可以继续进行，一直传递下去。这种产生活性中间体的整个体系反应称为链反应。
二、光化学反应
在光的作用下进行的化学反应称为光化学反应；光化学反应类型：合成反应、分解反应、聚合反应和氧化还原反应。
1. 光合成反应类型：反应物直接吸收光子进行合成反应，又称感光反应。
2. 光分解反应
第二章 &溶液与离子平衡
溶液和胶体都属于分散系。
第一节 &溶液的通性
一、分散系的基本概念
一种物质的微小粒子分散在另一种物质中组成的系统叫做分散系
被分散的物质叫做分散质；起分散作用的物质，也就是分散质周围的介质则叫做分散剂
分散系可分为胶体和溶液两类。胶体中分散质的粒子较大，由许多分子聚集而成。这些粒子各以一定的界面和周围的介质分开，成为一个不连续的相，而分散剂则是一个连续的相。因此，胶体是多相分散系。
根据分散质粒子的大小，胶体又可分为浊液和溶胶两类。
浊液又可分为悬浊液和乳浊液。分散质为固态时的浊液称悬浊液；分散质为液态时的浊液称乳浊液。
在溶液中虽然分散质以单个分子或离子状态存在，但对不同分散质来说，分散质分子所含原子数目却相差悬殊，有的仅几个，有的可达几千或几万个。高分子溶液、低分子溶液（溶液）
二、溶液浓度的表示方法
通常将一定量溶剂或溶液中所含溶质B的量称为溶液的浓度。
1. B的质量分数（溶质B的质量占溶液质量的分数）
2. B的浓度（B的物质的量除以混合物的体积）；物质的量浓度
3. 溶质B的质量摩尔浓度（在溶液中溶质B的物质的量除以溶剂的质量）
4. B的物质的量分数（溶液中任一组分B的物质的量与各组分的物质的量之和的比值）
5. B的体积分数（适用于气体混合物）
三、稀溶液的通性
1. 溶液的蒸汽压下降
平衡状态时的蒸汽叫饱和蒸汽，所产生的压力称饱和蒸汽压，简称为蒸气压。
同一温度下，纯溶剂蒸汽压与溶液蒸汽压之差，叫做溶液的蒸汽压下降。
拉乌尔定律
2. 溶液的沸点上升和凝固点下降
当某一液体的蒸汽压等于外界压力时，液体就会沸腾，此时的温度称为沸点。而某物质的凝固点（或熔点）是该物质的液相蒸汽压和固相等时的温度。
难挥发的非电解质稀溶液的沸点上升和凝固点下降与溶液的质量摩尔浓度bB成正比，而与溶质的本性无关。
3. 溶液的渗透压
膜上的微孔只能允许溶剂分子通过，而不允许溶质分子通过，这种膜叫做半透膜。
半透膜类型：天然半透膜；人工半透膜
当作用于较浓溶液上的压力比另一侧溶液的压力高出一定数值时，即可出现在单位时间内，即可出现在单位时间内，从两个相反的方向透过半透膜的溶剂分子数相等的状态，即系统在膜两侧达到了平衡状态。作用于较浓溶液上的额外压力叫做渗透压。
如果外加在较浓溶液上的压力超过了渗透压，则会使浓溶液中的溶剂向稀溶液中扩散，这种现象叫反渗透
稀溶液定律、依数定律
第二节 &弱电解质溶液中的解离平衡
一、一元弱电解质溶液中的解离平衡
电解质一般可分为强电解质和弱电解质，它们在溶液中解离的情况是不同的。弱电解质在水溶液中存在着分子与其解离出的离子之间的解离平衡。
解离平衡常数
解离平衡常数值在一定温度下不因离子或分子的质量摩尔浓度的改变而改变，但受温度影响。由于解理的反应热很小，因此温度对其值的影响也很小。
二、多元弱电解质的解离平衡
三、同离子效应
弱酸、弱碱的解离平衡与其他的化学平衡一样，是一种暂时的、相对的动态平衡；当溶液的温度、浓度等条件改变时，解离平衡液要发生移动。
在弱电解质溶液中，加入与弱电解质具有同名离子的强电解质时，可使弱电解质的解离度降低，这种现象叫做同离子效应。
四、缓冲溶液
弱酸及弱酸盐（或弱碱及弱碱盐）的混合溶液的pH值能在一定范围内不因稀释或外加的少量强酸或强碱而发生显著变化，这种溶液叫做缓冲溶液
第三节 难溶电解质的溶解平衡
弱电解质在溶液张的离子平衡是单相系统中的离子平衡。在难溶电解质的饱和溶液中，存在着固态电解质和其进入溶液的离子之间的平衡。平衡建立于固-液两相之间，所以这是多相系统中的离子平衡，即多相离子平衡
一、溶度积
任何难溶电解质在水中总是或多或少地溶解，绝对不溶的物质是没有的。
在一定的条件下，上述溶解和沉淀两个相反过程的速率相等时，就出现了平衡状态，即沉淀-溶解平衡
K表示在难溶强电解质的饱和溶液中，有关离子的质量摩尔浓度（除以标准质量摩尔浓度）的乘积在一定温度下是一个常数，此常数叫做溶度积常数。
溶度积常数的数值是直接与电解质的溶解度有关的，因而可以说溶度积数值的大小反映了物质的溶解能力。
溶度积和溶解度都可用来表示相应物质的溶解能力，它们之间可以相互换算。
二、溶度积规则
1. 溶度积规则
在一定条件下，某一难溶电解质的沉淀能否生成或溶解，可根据溶度积的概念来判断。
在难溶电解质溶液中，有关离子的质量摩尔浓度（除以标准质量摩尔浓度）的乘积称为离子积
2. 同离子效应
这种在难溶电解质饱和溶液中加入具有相同离子的另一种强电解质，从而降低了难溶电解质溶解度的现象，也叫同离子效应
3. 沉淀的转化
在含有某种沉淀的溶液中，加入适当的沉淀剂，使之与其中某一离子结合为更难溶的另一种沉淀，称作沉淀的转化。
在有难溶电解质固体存在的溶液中，只要使其中有关的离子积小于溶度积，这种难溶电解质就能溶解。
4. 分步沉淀和沉淀分离
第四节 配位平衡
配位化合物中的配离子在溶液中也是可以解离的。配离子的解离平衡叫配位平衡。
一、配位化合物的概念
由一个简单正离子和几个中性分子或负离子结合形成的有一定稳定性的复杂离子叫配位离子或配离子，含有陪离子的化合物叫配位化合物。
配合物的组成中，有一个带正电荷的中心离子占据中心位置，叫配离子的形成体。在它周围直接配位着一些中性分子或简单负离子，称配位体。中心离子与配位体构成了配离子，在配合物结构中称为内配位层或内界；配合物中不在内界，距中心离子较远的其他离子称外配位层或外界。外界的离子与配离子以静电引力相结合。
在配位体中与中心离子直接结合的原子叫配位原子；与中心离子结合的配位原子总数叫中心离子的配位数。
含有一个配位原子的配位体称单齿配位体；二齿配位体；多齿配位体
有些中心离子形成配离子时，常常具有不变的配位数，称特征配位数。
配离子的电荷等于组成它的简单离子电荷的代数和；配位体是中性分子时，配离子的电荷等于中心离子的电荷
配合物的命名：在内界和外界之间以“某化某”或“某酸某”称呼。内界中，以“合”&
配位数，配位体名称---合---中心离子（中心离子氧化数）；其中配位体数用中文，氧化数用罗马数字
二、配位平衡
配合物在水溶液中，其内界与外界间的解离与强电解质相同；解离出来的正配离子在水溶液中有一小部分会再解离为它的组成离子和分子；这种解离如同弱电解质在水溶液中的情形一样，存在着解离平衡，即配位平衡。
三、配离子的稳定常数
配位平衡与其他化学平衡一样，服从质量作用定律并且有其相应的平衡常数。
四、配位平衡的移动
配位平衡也是一种动态平衡；因此，当平衡的条件（浓度、温度等）发生变化时，平衡也将被破坏而移动。
这种由于酸的加入而导致配离子稳定性降低的作用称为酸效应
由于配离子具有很好的稳定性，因而常用形成配离子的反应使多相离子平衡向着沉淀溶解的方向移动
这种由于配位平衡的建立而导致沉淀溶解的作用叫做溶解效应
在有配离子参加的反应中，一种配离子还可以转化为更稳定的另一种配离子；这种配离子的转化反应，其方向可用稳定常数来进行判断
五、配位化合物的应用
螯合物中的配位体能以两个或两个以上的配位原子与同一中心离子配位成环状结构的配合物；螯合物具有特殊的稳定性和有特征的颜色，因此螯合剂是十分灵敏的试剂。
螯合物对稀土元素的分离
第五节 胶体
在分散系中，分散质和分散剂皆可以有气、液、固三种聚集状态，因此它们有九种组合成分散系的方式
一、胶体的特性
电泳现象原来是指不规则运动的胶粒在电场中作单一方向的运动而趋向阳极或阴极的现象。
在陶瓷工业中，为了除去陶土里的氧化铁杂质；把陶土悬浊液通电，氧化铁离子带正电，陶土离子带负电，因此，在阳极便可得到纯净的陶土
二、胶体的稳定性和聚沉
溶胶如不受外界作用能保持许多年不聚沉。溶胶的这种稳定性表明其内部存在着防止粒子碰撞而聚集变大的因素。
胶粒带有电荷是溶胶稳定的主要因素。
在实际工作中，有时需避免胶体的形成，或需破坏已形成的胶体
破坏胶体，只有减弱或清除使溶胶稳定的因素（胶粒带的电荷和溶剂化），使胶粒本身由于相互碰撞而自动长大，进而沉降下来；这种胶粒聚成较大粒子而沉降的过程叫做聚沉。
在溶胶中加入少量电解质，使胶体粒子所带电荷减少甚至于完全被中和，这时胶粒相互碰撞就会引起聚沉。
三、胶体的保护
在分散系中，加入表面活性物质或高分子化合物，能使分散系更加稳定；这些表面活性物质如肥皂、洗涤剂、石油磺酸盐等。
第三章 &氧化还原反应 &电化学
在反应过程中有电子转移的反应称为氧化还原反应。电化学反应
第一节 &氧化还原反应
一、氧化与还原
失去电子的物质叫做还原剂，得到电子的物质叫做氧化剂；还原；氧化
我们把元素的高价态称为氧化态，因为它可以作为氧化剂而获得电子；把元素的低价态称为还原态，因为它可以作为还原剂而给出电子
二、氧化数
为了描述原子的带电状态，即描述原子得到或失去电子的程度（或电子偏移的程度），提出了氧化数的概念。氧化数是指化合物分子中某元素的形式荷电数。其定义是：某元素的一个原子的荷电数可由假设把每个键中的电子指定给电负性较大的原子而求得。
氧化数规则：在单质中，元素的氧化数为零；在化合物中，各元素的价态；在中性分子中，各元素氧化数的代数和等于零；在单原子离子中，元素的氧化数等于离子所带的电荷数；在配离子中，各元素氧化数的代数和等于该配离子的电荷
第二节 &原电池和电极电势
一、原电池
在原电池中，电子流出的一极叫负极，电子流入的一极叫正极
电极导体和电极溶液组成了电极；在半电池中进行着氧化态和还原态互相转化的反应，即电极反应
二、电极电势
1、电极电势
原电池装置的外电路中有电流通过，说明两个电极的电势是不相等的；&
第三节 &电解
一个自发进行的氧化还原反应可以组成原电池产生电流，从而实现化学能到电能的转变
一、电解池
我们把借电流实现上述过程的装置，即把电能转变成化学能的装置叫电解池
在电解池中，与直流电源的正极相连的电极是电解池的阳极；与直流电源的负极相连的电极是电解池的阴极。
由于阳极带正电，电解液中的负离子必将向阳极迁移；而阴极带负电，电解液中的正离子必将向阴极迁移。离子迁移至电极并在其给出或获得电子发生氧化或还原反应的过程叫离子的放电。
二、分解电压
在两极上有明显的气泡产生，电解能顺利。使电解能顺利进行所需要的最小电压叫分解电压。
三、电解的产物
如用石墨、铂等材料做电极，它们通常不参加反应，叫做惰性电极；
盐类水溶液电解时，两极的产物的规律：
第四节 &金属的腐蚀与防护
当金属盒周围介质接触时，由于发生化学作用或电化学作用而引起的材料性能的退化与破坏，叫做金属的腐蚀
一、化学腐蚀
金属表面直接与介质中的某些氧化性组分发生氧化还原反应而引起的腐蚀称为化学腐蚀。
第四章 &物质结构基础
第一节 &原子结构与周期系
研究原子结构，实质上是研究原子核外电子的运动状态。
一、核外电子运动的特殊性
1. 量子化特征
“量子化”是指质点的运动和运动中能量状态的变化都是不连续的，而且以某一距离或能量单元为基本单位做跳跃式变化。
定态：是根据玻尔的假设，核外电子绕核做圆形轨道运动时，电子在一定的位置上有一定的能量，这种状态叫做状态。
基态：能量最低的定态；
激发态：能量较高的定态。
这些不连续能量的定态叫能级
2. 波粒二象性
光在传播时表现出波动性，具有波长、频率，出现干涉、衍射等现象；光在与其他物体作用时表现出粒子性---波粒二象性
人们把这种符合德布罗依关系式的波叫做物质波
电子的波动性是电子无数次行为的统计结果。所以，电子波是一种统计波
二、原子轨道和电子云
1. 波函数与原子轨道
薛定谔方程
2. 四个量子数
现在只能对最简单的氢原子薛定谔方程精确求解。在求解过程中很自然地引入了三个参数n、l、m，称为量子数。
主量子数n是确定电子能级的主要量子数。
角量子数l是用于确定原子轨道的形状
形成共价键的共用电子对，也可以由一个原子提供，这个原子称电子对给予体；参与成键的另一原子必须具有空的原子轨道，称为电子对接受体
2. 杂化轨道理论与分子的空间构型
原子轨道的杂化、杂化轨道
第三节 分子间力和氢键
化学键是分子中原子与原子之间的一种较强的相互作用力，它是决定物质化学性质的主要因素。
气体能凝聚成液体和固体，主要是靠这种分子间的作用力。它是决定物质的熔点、沸点、溶解度等物理性质的一种重要因素
一、分子的极性和电偶极矩
极性分子、非极性分子
分子的极性也可以用分子的电偶极矩来衡量
二、分子间力
这种瞬间偶极之间产生的吸引力叫做色散力
诱导偶极；诱导力；取向力；
除上述三种作用力外，在某些分子间还存在着与分子间力大小相当的另一种作用力---氢键。
氢键只有当氢与电负性大、半径小，且有弧对电子的元素的原子化合时才能形成。
氢键的键能一般在40kJ.mol-1以下，比化学键弱，与分子间力具有相同的数量级，属分子间力的范畴。
四、分子间力和氢键对物质性质的影响
物质的熔点和沸点；物质的溶解度；
第四节 &晶体结构
一、晶体与非晶体
1. 晶体与非晶体
2. 晶体的特征
若把晶体内部的微粒抽象成几何学上的点，它们在空间有规则的排列所形成的点群叫做晶格。晶格上排有物质微粒的点叫做晶格结点。
晶体不仅具有一定的几何外形，而且还具有一定的熔点；晶体的各向异性；
单晶，是由一个晶核沿各个方向均匀生长而形成的，其晶体内部粒子基本上按一定规则整齐排列。多晶体
二、晶体的基本类型
类型：离子晶体、原子晶体、分子晶体和金属晶体
在离子晶体中，正、负离子电荷越多，离子半径越小时，所产生的静电场强度越大，与异号电荷离子的作用力也越强。
在某些物质中，原子间通过共价键组成晶体，这类晶体叫做原子晶体
由于共价键具有饱和性和方向性，配位数一般比离子晶体少。
分子是能单独存在、并保持纯物质化学性质的最小粒子。
3. 分子晶体
以共价键结合的共价型分子，除少数构成原子晶体外，绝大多数分子通过分子间力形成分子晶体。
分子间作用力指存在于分子与分子之间或惰性气体原子间的作用力，又称范德华力，具有加成性属于次级键。
氢键、范德华力、盐键、疏水作用力、芳环堆积作用、卤键都属于次级键
许多非金属单质、非金属元素所组成的化合物以及绝大多数有机化合物的晶体都属于分子晶体。
4. 金属晶体
在金属晶体的晶格结点上排列着金属原子核金属正离子。在它们中间有由金属原子脱落下来的自由电子。
自由电子并不为某个原子或离子所共有，而且为许多原子或离子所共有。从电子共用这个角度来讲，有人把金属键叫做改性共价键
5. 过渡型结构晶体
过渡型化学键、混合化学键
层状晶体的结构属于混合键型晶体，层内是共价键力，层间为分子间力
晶体是各向异性的，液体则是各向同性的。
有些物质在由晶体向液体的转变过程中，要经历一种各向异性的液态，这种状态的物质称液晶。
由于液晶兼有液体的流动性和晶体的有序排列，各向异性的特点，这就使液晶有许多特别的电、磁、光学特征。
四、晶体的缺陷
纯净的完整晶体是一种理想状态，实际晶体总是存在着缺陷；晶体的缺陷有空位、位错、杂质等。
若按缺陷的形成和结构可分为：本征缺陷；杂质缺陷
五、非化学计量化合物
晶体尽管普遍存在着缺陷，但它们多数仍然具有固定的组成，其中各元素原子数均呈简单整数比，即它们是化学计量化合物。
六、单质的晶体类型
第七章 &有机高分子化合物及高分子材料
第一节 高分子化合物的基本概念
一、高分子化合物
高分子化合物，是指相对分子质量很大的一类化合物。低分子化合物（如酸、碱、盐、氧化物及有机化合物等）的相对分子质量大多数比较小，不超过1000
1. 高聚物的组成
高聚物相对分子质量大的原因是因为它们的分子式由特定的结构单元多次重复而形成的。链节；聚合度
由于聚合度n的不同而引起高聚物相对分子质量的不同，这种现象通常称为高聚物相对分子质量的多分散性。
2. 高聚物分子的结构
线型结构、体型结构
柔顺性是高分子链的重要物理特性，也是它们与低分子物质性质不同的原因之一。
3. 晶态和非晶态高聚物
高聚物的聚集态除晶态和非晶态外，还有取向态结构。
二、高分子化合物的制备
由低分子化合物合成高分子化合物的反应称聚合反应
加聚反应、缩聚反应
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