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书名：无机及分析化学教程（第二版）
定价：69.0
ISBN：9787030584038
作者：无
版次：2
出版时间：2018-08
内容提要：
本书为“十二五”普通高等教育本科***规划教材。本书以培养学生综合能力和思维方法为原则，优化整合无机及分析化学的内容，结合基础化学实验教学内容，使学生对物质结构、定量分析等一些化学基本原理有较完整的认识，并能够结合基本原理理解和掌握常见的重要元素及其化合物的性质变化规律，树立量的概念。本书共16章，包括：绪论、原子结构与元素周期律、化学键与分子结构、定量分析的过程、误差与数据处理、酸碱反应与酸碱滴定法、配位反应与配位滴定法、氧化还原反应与氧化还原滴定法、沉淀反应与沉淀滴定法和重量分析法、s区元素、p区元素、ds区元素、d区元素、f区元素、吸光光度法、定量分析中常用的分离方法。书后有化学窗口、参考文献和附录。
目录：
目录
第二版前言
**版前言
第1章 绪论 1
1.1 化学的重要性、研究内容和发展简史 1
1.1.1 化学的重要性及其研究内容 1
1.1.2 化学发展简史 2
1.2 无机及分析化学课程的重要性和研究内容 3
第2章 原子结构与元素周期律 4
2.1 原子结构的经典模型 4
2.1.1 卢瑟福的原子模型 4
2.1.2 氢原子光谱与玻尔氢原子模型 5
2.2 微观粒子运动的特殊性 7
2.2.1 光电效应与光的波粒二象性 7
2.2.2 实物粒子的波粒二象性 8
2.2.3 海森堡测不准原理 8
2.3 核外电子运动状态的量子力学模型 9
2.3.1 薛定谔方程与波函数 9
2.3.2 四个量子数与核外电子层结构 11
2.3.3 波函数（原子轨道）及概率密度函数（电子云）图 13
2.4 基态多电子原子的电子层结构 16
2.4.1 多电子原子的波函数 16
2.4.2 多电子原子轨道的近似能级图 19
2.4.3 多电子原子核外电子排布规则 20
2.5 元素周期律与元素周期表 21
2.5.1 原子电子层结构与元素周期表的关系 21
2.5.2 元素基本性质的周期性变化规律 23
习题 27
第3章 化学键与分子结构 29
3.1 离子键理论 29
3.1.1 离子键 29
3.1.2 晶格能 31
3.1.3 离子的特征 32
3.2 共价键理论 34
3.2.1 价键理论 34
3.2.2 杂化轨道理论 37
3.2.3 价层电子对互斥理论 41
3.2.4 分子轨道理论简介 42
3.3 金属键 46
3.3.1 金属键的改性共价键理论 47
3.3.2 金属键的能带理论 47
3.4 分子间作用力和氢键 48
3.4.1 分子的偶极矩与极化率 48
3.4.2 分子间作用力 50
3.4.3 氢键 52
3.5 晶体结构 53
3.5.1 晶体与非晶体 53
3.5.2 晶体的基本外形 53
3.5.3 离子晶体 55
3.5.4 离子极化现象 57
3.5.5 原子晶体 59
3.5.6 金属晶体 59
3.5.7 分子晶体 60
习题 60
第4章 定量分析的过程 63
4.1 分析方法的分类与选择 63
4.1.1 分析方法的分类 63
4.1.2 分析方法的选择 65
4.2 分析试样的采集、制备与分解 65
4.2.1 分析试样的采集 65
4.2.2 分析试样的制备 67
4.2.3 分析试样的分解 68
4.3 定量分析结果的表示 71
4.3.1 待测组分的化学表示形式 71
4.3.2 待测组分含量的表示方法 71
4.4 滴定分析法概述 72
4.4.1 概述 72
4.4.2 滴定方式 72
4.4.3 基准物质和标准溶液 73
4.4.4 滴定分析法的计算 75
习题 77
第5章 误差与数据处理 79
5.1 定量分析误差 79
5.1.1 误差的分类 79
5.1.2 准确度与误差 80
5.1.3 精密度与偏差 81
5.1.4 准确度和精密度 82
5.1.5 提高分析结果准确度的方法 83
5.2 分析数据的统计处理 84
5.2.1 随机误差的正态分布 84
5.2.2 有限数据的统计处理 85
5.2.3 显著性检验 87
5.2.4 可疑值的取舍 90
5.3 有效数字及其运算 92
5.3.1 有效数字 92
5.3.2 有效数字的修约规则 93
5.3.3 运算规则 93
习题 94
第6章 酸碱反应与酸碱滴定法 96
6.1 酸碱理论概述 96
6.1.1 酸碱电离理论 96
6.1.2 酸碱溶剂理论 97
6.1.3 酸碱质子理论 97
6.1.4 酸碱电子理论 100
6.1.5 软硬酸碱理论 101
6.2 强电解质溶液 101
6.2.1 离子氛和离子强度 101
6.2.2 活度和活度系数 101
6.3 酸碱平衡 102
6.3.1 水的解离与溶液的pH 102
6.3.2 弱酸弱碱的解离平衡 103
6.3.3 影响酸碱平衡的因素 104
6.3.4 分布分数与分布曲线 107
6.3.5 物料平衡、电荷平衡和质子平衡 110
6.3.6 酸碱溶液pH的计算 113
6.4 缓冲溶液 120
6.4.1 缓冲溶液的定义、缓冲原理与pH的计算 120
6.4.2 缓冲容量和缓冲范围 122
6.4.3 缓冲溶液的选择和配制 124
6.5 酸碱滴定法基本原理 126
6.5.1 酸碱指示剂 126
6.5.2 酸碱滴定曲线和指示剂的选择 128
6.5.3 多元酸、多元碱的滴定 134
6.5.4 滴定误差 135
6.5.5 酸碱滴定法的应用 138
习题 140
第7章 配位反应与配位滴定法 142
7.1 配合物的基本概念 142
7.1.1 配合物的定义 142
7.1.2 配合物的组成 143
7.1.3 配合物的命名 144
7.1.4 配合物的类型 145
7.2 配合物的价键理论 150
7.2.1 配合物价键理论的基本要点 150
7.2.2 外轨型配合物和内轨型配合物 150
7.2.3 配合物的磁性 151
7.3 配合物的晶体场理论 152
7.3.1 配合物晶体场理论的基本要点 152
7.3.2 晶体场理论的应用 154
7.4 配合物的配位解离平衡 156
7.4.1 配合物的平衡常数 156
7.4.2 配位反应的副反应系数 158
7.4.3 条件稳定常数 161
7.5 配合物的应用 163
7.5.1 在化学领域中的应用 163
7.5.2 在工农业领域中的应用 163
7.5.3 在生命科学和医学领域中的应用 163
7.6 配位滴定法 164
7.6.1 EDTA滴定法基本原理 164
7.6.2 终点误差及准确滴定的条件 169
7.6.3 配位滴定中的酸度控制 172
7.6.4 提高配位滴定选择性的方法 174
7.6.5 配位滴定方式和应用 177
习题 178
第8章 氧化还原反应与氧化还原滴定法 180
8.1 氧化还原反应 180
8.1.1 氧化数 180
8.1.2 氧化还原反应的基本概念 181
8.1.3 氧化还原反应方程式的配平 182
8.2 原电池和电极电势 184
8.2.1 原电池 184
8.2.2 电极电势 186
8.2.3 能斯特方程 188
8.2.4 影响电极电势的因素 189
8.3 氧化还原反应的方向和程度 193
8.3.1 氧化还原反应的方向 193
8.3.2 氧化还原反应的程度 194
8.4 氧化还原反应的速率 195
8.4.1 有效碰撞与活化能 196
8.4.2 浓度对反应速率的影响 196
8.4.3 温度对反应速率的影响 196
8.4.4 催化剂对反应速率的影响 196
8.5 元素电势图及其应用 197
8.5.1 元素电势图 197
8.5.2 元素电势图的应用 197
8.6 氧化还原滴定法 199
8.6.1 氧化还原滴定法基本原理 199
8.6.2 氧化还原滴定前的预处理 203
8.6.3 常用的氧化还原滴定法 204
习题 211
第9章 沉淀反应与沉淀滴定法和重量分析法 214
9.1 沉淀溶解平衡 214
9.1.1 固有溶解度和溶度积 214
9.1.2 溶度积与溶解度的相互换算 215
9.1.3 溶度积规则 216
9.1.4 影响沉淀溶解度的因素 217
9.2 溶度积规则的应用 219
9.2.1 沉淀的生成 219
9.2.2 沉淀的溶解 221
9.2.3 沉淀的转化 225
9.2.4 分步沉淀 226
9.3 沉淀滴定法 226
9.3.1 莫尔法 226
9.3.2 福尔哈德法 227
9.3.3 法扬斯法 229
9.3.4 银量法的应用 230
9.4 重量分析法 231
9.4.1 重量分析法的分类及特点 231
9.4.2 重量分析法对沉淀的要求 232
9.4.3 影响沉淀纯净的因素 233
9.4.4 沉淀的形成与沉淀条件的选择 235
9.4.5 沉淀称量前的处理 238
9.4.6 重量分析结果的计算 238
9.4.7 重量分析法的应用 240
习题 241
第10章 s区元素 243
10.1 s区元素的通性 243
10.1.1 碱金属与碱土金属的价电子层结构特点 243
10.1.2 碱金属与碱土金属元素在自然界的主要存在形式 243
10.2 碱金属与碱土金属的单质 244
10.2.1 碱金属与碱土金属单质的物理性质 244
10.2.2 碱金属与碱土金属单质的化学性质 244
10.2.3 碱金属与碱土金属单质的制备 246
10.3 碱金属与碱土金属的重要化合物 247
10.3.1 氧化物 247
10.3.2 氢氧化物 248
10.3.3 碱金属与碱土金属的盐类 250
10.3.4 离子晶体溶解性的变化规律 253
习题 253
第11章 p区元素 255
11.1 硼族元素 255
11.1.1 硼族元素的通性 255
11.1.2 硼族元素的单质 256
11.1.3 硼族元素的重要化合物 259
11.2 碳族元素 264
11.2.1 碳族元素的通性 264
11.2.2 碳族元素在自然界的存在形式 264
11.2.3 碳族元素的单质 265
11.2.4 碳族元素的氧化物 269
11.2.5 Ge、Sn、Pb的氢氧化物 272
11.2.6 碳族元素的含氧酸及其盐 273
11.2.7 碳族卤化物 276
11.2.8 碳族元素的硫化物 278
11.2.9 其他重要化合物 278
11.3 氮族元素 279
11.3.1 氮族元素的通性 279
11.3.2 氮族元素在自然界的分布 280
11.3.3 氮及其化合物 280
11.3.4 磷及其化合物 287
11.3.5 As、Sb、Bi的化合物 290
11.4 氧族元素 292
11.4.1 氧族元素的通性 292
11.4.2 氧族元素在自然界的分布 292
11.4.3 氧族元素的单质 293
11.4.4 氧族元素的氢化物 295
11.4.5 金属硫化物 297
11.4.6 硫的氧化物 298
11.4.7 硫的含氧酸及其盐 299
11.5 卤族元素 304
11.5.1 卤族元素的通性 304
11.5.2 卤素在自然界的分布 304
11.5.3 卤素的单质 304
11.5.4 卤化氢与氢卤酸 307
11.5.5 卤化物 308
11.5.6 卤素的含氧酸及其盐 309
11.5.7 拟卤素及其盐 311
习题 311
第12章 ds区元素 315
12.1 铜副族元素 315
12.1.1 铜副族元素的通性 315
12.1.2 铜副族元素在自然界的分布 316
12.1.3 铜副族元素单质的物理性质 316
12.1.4 铜副族元素单质的化学性质 316
12.1.5 铜副族元素的重要化合物 318
12.2 锌副族元素 322
12.2.1 锌副族元素的通性 322
12.2.2 锌副族元素在自然界的分布 323
12.2.3 锌副族元素单质的物理性质 323
12.2.4 锌副族元素单质的化学性质 324
12.2.5 锌副族元素的重要化合物 325
习题 329
第13章 d区元素 331
13.1 d区元素概述 331
13.1.1 过渡金属半径变化规律 331
13.1.2 过渡金属性质变化规律 331
13.1.3 过渡金属氧化态变化规律 332
13.1.4 过渡金属离子的颜色 332
13.1.5 形成配合物的能力 332
13.2 钛副族 332
13.2.1 钛副族元素的通性 332
13.2.2 Ti的重要化合物 333
13.2.3 ZrO2 335
13.3 钒副族 336
13.3.1 钒副族元素的通性 336
13.3.2 V的重要化合物 337
13.4 铬副族 338
13.4.1 铬副族元素的通性 338
13.4.2 Cr的重要化合物 339
13.5 锰副族 342
13.5.1 锰副族元素的通性 342
13.5.2 Mn的重要化合物 344
13.6 铁系元素 346
13.6.1 铁系元素概述 346
13.6.2 Fe的重要化合物 348
13.6.3 Co的重要化合物 352
13.6.4 Ni的重要化合物 354
13.7 铂系元素 356
13.7.1 铂系元素概述 356
13.7.2 Pd与Pt的重要化合物 357
习题 358
第14章 f区元素 360
14.1 镧系元素 360
14.1.1 镧系元素的通性 360
14.1.2 镧系元素的单质与化合物 363
14.1.3 镧系元素的分离与提取 366
14.1.4 镧系元素的应用 367
14.2 锕系元素 368
14.2.1 锕系元素的通性 368
14.2.2 Th、U及其化合物 368
习题 371
第15章 吸光光度法 372
15.1 吸光光度法的基本原理 372
15.1.1 吸光光度法的特点 372
15.1.2 物质对光的选择性吸收 372
15.1.3 朗伯-比尔定律 374
15.1.4 偏离朗伯-比尔定律的原因 376
15.2 显色反应和测量条件的选择 376
15.2.1 显色反应及显色剂 377
15.2.2 显色条件的选择 377
15.2.3 测量条件的选择 380
15.3 分光光度计 382
15.3.1 目视比色法 382
15.3.2 分光光度计的基本部件 382
15.3.3 分光光度计的类型 382
15.4 其他吸光光度法 383
15.4.1 示差吸光光度法 383
15.4.2 双波长吸光光度法 384
15.4.3 导数吸光光度法 385
15.5 吸光光度法的应用 385
15.5.1 单一组分测定 385
15.5.2 多组分分析 386
15.5.3 酸碱解离常数的测定 387
15.5.4 配合物组成及稳定常数的测定 388
习题 389
第16章 定量分析中常用的分离方法 391
16.1 沉淀分离法 391
16.1.1 常量组分的沉淀分离 391
16.1.2 微量组分的共沉淀分离与富集 394
16.2 萃取分离法 395
16.2.1 基本原理 395
16.2.2 重要的萃取体系 397
16.2.3 萃取分离操作 398
16.3 色谱分离法 399
16.3.1 纸色谱法 399
16.3.2 薄层色谱法 400
16.3.3 色谱定性和定量分析 401
16.4 离子交换法 403
16.4.1 离子交换树脂 403
16.4.2 离子交换的基本原理 404
16.4.3 离子交换分离操作过程 405
16.5 其他方法 406
16.5.1 超临界流体萃取分离法 406
16.5.2 毛细管电泳分离法 407
16.5.3 微波萃取分离法 407
16.5.4 膜分离法 407
习题 408
化学窗口 409
【阅读1】诺贝尔和居里夫人 409
【阅读2】人体中必需的微量元素——氟 409
【阅读3】食品污染触目惊心 410
【阅读4】硬水的利与弊 410
【阅读5】新能源的开发 411
参考文献 413
附录 414
附录1 离子的活度系数 414
附录2 弱酸、弱碱在水中的解离常数 415
附录3 常见的缓冲溶液 417
附录4 常用的酸碱混合指示剂及其变色范围 417
附录5 常见金属离子与EDTA形成配合物的稳定常数 419
附录6 常见配离子的累积稳定常数 419
附录7 EDTA的酸效应系数 421
附录8 一些金属离子在不同pH的lgαM（OH）值 422
附录9 标准电极电势 423
附录10 条件电极电势 426
附录11 难溶电解质的溶度积 427
附录12 一些化合物的摩尔质量 428
在线试读：
第1章 绪论
世界是由物质组成的。化学则是人类用以认识和改造物质世界的重要方法和手段之一，它是一门历史悠久而又富有活力的学科，也是一门以实践为基础的学科，其成就是社会文明的重要标志。人类的生活水平能够不断改善和提高，化学的贡献举足轻重。
1.1 化学的重要性、研究内容和发展简史
1.1.1 化学的重要性及其研究内容
1. 化学的重要性
化学是在原子、分子或离子层次上研究物质的组成、结构、性质、变化及其内在联系和外界变化条件的科学。它是一门中心学科，在科学发展中起着非常重要的作用。在长期的发展中，化学学科与其他自然科学的学科之间相互影响、相互渗透，不但推动了化学研究和化学理论的发展，还促进和推动了其他自然科学学科（如数学、物理学、生物学和材料学等）的发展。例如，核酸化学的研究成果使今天的生物学从细胞水平提高到分子水平，建立了分子生物学；对地球、月球和其他星体的化学成分的分析，得出了元素分布的规律，发现了星际空间有简单化合物的存在，为天体演化和现代宇宙学提供了实验数据，还丰富了自然辩证法的内容。
化学对人类社会发展作出的贡献是多方面和全方位的，从人类的衣食住行到高科技发展的各个领域，都留下了化学研究的足迹，人类享受着化学的成果。例如，衣着上，大量的化学合成纤维代替了天然纤维；各种化工颜料用于印染，使服装色彩更加绚丽。饮食上，各种化学添加剂的使用使食品的色、香、味更加诱人；由于在食品中强化了维生素等各种营养物质，食品营养更丰富。现代建筑更是离不开水泥、钢筋、涂料等合成材料。人们出行乘坐的交通工具也离不开化学材料和燃料。另外，在发展新材料学、新能源与可再生能源科学技术、生命科学技术、信息科学技术及有益于环境的高新技术中，化学都发挥了十分重要的作用。
2. 化学的研究内容化学研究的内容主要是物质的化学运动，即物质的化学变化的发生。化学变化的主要特征是生成了新的物质。化学的研究范围极其广泛，通常按研究对象或目的不同，化学可分为无机化学、有机化学、分析化学、物理化学、高分子化学等分支学科，见表1-1。
表1-1 化学的分类
1.1.2 化学发展简史
自从有了人类，化学便与人类结下了不解之缘。钻木取火，用火烧煮食物，烧制陶器，冶炼青铜器和铁器，都是化学技术的应用。正是这些应用，极大地促进了当时社会生产力的发展，成为人类进步的标志。今天，化学作为一门基础学科，在科学技术和社会生活的各个方面正发挥着越来越大的作用。从古至今，伴随着人类社会的进步，化学的历史发展经历了以下时期。
1. 古代化学
1）实用和自然哲学时期（～公元前后）
原始人类从用火之时开始，由野蛮进入文明，同时也就开始了用化学方法认识和改造天然物质。燃烧就是一种化学现象。掌握了火以后，人类开始熟食；逐步学会了制陶、冶炼；后来又懂得了酿造、染色等。这些由天然物质加工改造而成的制品成为古代文明的标志。在这些生产实践的基础上，萌发了古代化学知识。
2）炼金术、炼丹时期（公元前后～公元1500年）
炼丹术士和炼金术士在皇宫、在教堂、在自己的家里、在深山老林的烟熏火燎中，为求得长生不老的仙丹，为求得荣华富贵的黄金，开始了*早的化学实验。记载、总结炼丹术的书籍在中国、阿拉伯、埃及、希腊都有不少。这一时期积累了许多物质间的化学变化，为化学的进一步发展准备了丰富的素材。炼丹术、炼金术是化学史上令人惊叹的雄浑的一幕。
3）医化学时期（公元1500～1700年）
此后，炼丹术、炼金术几经盛衰，使人们更多地看到了它荒唐的一面。为此化学方法转而在医药和冶金方面得到了充分发展。在欧洲文艺复兴时期，出版了一些有关化学的书籍，**次有了“化学”这个名词。
4）燃素学说时期（公元1700～1774年）
随着冶金工业和实验室经验的积累，人们总结感性知识，认为可燃物能够燃烧是因为它含有燃素，燃烧的过程是可燃物中燃素放出的过程，可燃物放出燃素后成为灰烬。
2. 近代化学
这一时期建立了不少化学基本定律。例如，道尔顿（Dalton）提出了原子学说，门捷列夫（Mendeleev）发现了元素周期律，阿伏伽德罗（Avogadro）提出了阿伏伽德罗定律和分子概念。所有这一切都为现代化学的发展奠定了坚实的基础。
3. 化学的现状
一方面，20世纪初量子论的发展使化学和物理学有了共同的语言，解决了化学上许多悬而未决的问题；另一方面，化学又向生物学和地质学等学科渗透，使蛋白质、酶的结构问题逐步得到解决。20世纪的化学是一门建立在实验基础上的科学，实验与理论一直是化学研究中相互依赖、彼此促进的两个方面。
1.2 无机及分析化学课程的重要性和研究内容
无机及分析化学课程主要介绍无机化学和分析化学的基础知识、基本原理、基本操作技术。该课程优化整合了无机化学和分析化学的内容。该课程的开设是培养化学及相关专业技术人才整体知识结构及能力结构的重要组成部分，同时也是后续的有机化学、物理化学、高分子化学及其他专业课程的基础。
无机及分析化学课程的基本内容可用结构、平衡、性质、应用八个字概括。通过原子结构、化学键理论的学习，学生能够在正确分析元素原子电子层结构的基础上，正确判断各元素在形成化合物时的成键特征及所形成化合物的基本结构与其性质的内在联系，并以此指导相关元素化学性质的学习；在酸碱理论、配位化学理论及沉淀反应、氧化还原反应原理学习的基础上，结合相关的实验操作，掌握酸碱滴定、配位滴定、沉淀滴定和氧化还原滴定等基本化学分析原理；通过稀土元素等的学习，了解现代社会中化学的发展趋势，开阔视野和思路。
学习无机及分析化学课程应采用科学的方法和思维。科学的方法建立在仔细观察实验现象、收集事实、获得感性知识的基础上，经过分析、比较、判断后进行由此及彼、由表及里的推理，归纳而得到概念、定律、原理和学说等不同层次的理性知识，再将这些理性知识应用于实际生产。实践也是进一步丰富理性知识的过程。因此学习无机及分析化学课程与学习其他自然科学一样，必须是从实践到理论再到实践的过程。
第2章 原子结构与元素周期律
学习要求
（1） 了解氢原子光谱与玻尔（Bohr）氢原子模型，了解光电效应与波粒二象性。
（2） 了解薛定谔（Schrodinger）方程与波函数的概念，掌握四个量子数与核外电子层结构的关系。
（3） 了解多电子原子的波函数概念，掌握多电子原子轨道的近似能级图。
（4） 掌握原子电子层结构与元素周期系的关系，掌握元素基本性质的周期性变化规律。
化学是研究物质变化规律的科学，通过实验与研究，人们已经清楚地了解到物质是由分子组成的，分子是保持物质化学性质的*小微粒，而分子则是由原子组成的，原子是参加化学反应的*小微粒。1911年，英国物理学家卢瑟福（Rutherford）的α粒子散射实验证明了原子是由带正电的原子核及绕核运动的电子组成的。1913年其学生莫塞莱（Moseley）通过研究X射线谱图证明，原子核所带的正电荷与其原子序数相同，且核外电子数等于核电荷数。
大量的化学实验研究结果表明，在化学反应中，原子核本身并不发生变化（除了核裂变与核聚变反应），改变的只是核外电子的运动状态及其相互作用的方式。
由此可知，物质的化学性质及其变化规律是与其核外电子的运动状态及其分布形式密切相关的。
2.1 原子结构的经典模型
2.1.1 卢瑟福的原子模型
在α粒子散射实验及X射线谱图研究的基础上，卢瑟福提出了原子的核型结构：
（1） 原子由原子核及围绕原子核运动的核外电子组成。
（2） 核外电子就像地球绕太阳运转那样绕原子核按一定的轨道运动。
但这种原子模型的假设很快被电磁学家否定。他们认为，当一个电子做高速运动时，无疑相当于一个电流在流动，而根据电磁学原理，当有电流流动时，必然会不断地向周围空间发射电磁波，电磁波是具有能量的，其能量必定来自于运动着的电子，根据能量守恒定律，电子本身的能量会不断降低，*终失去能量，落入原子核中，也就是说，假定的原子是不能存在的，这与现实结果不相符，因此这种原子模型是不正确的。
事实上，人们对原子核外电子运动状态比较正确的认识是从研究氢原子光谱产生的原因而逐步建立起来的。
2.1.2 氢原子光谱与玻尔氢原子模型
1. 氢原子光谱
20世纪初，人们在对原子进行高温处理或用带电粒子进行轰击时发现，任何单原子气体在受到激发时，都会产生亮线光谱，而且不同元素的原子产生的谱线也不同，可以用来区分不同的元素。
在所有的原子光谱中，*简单的就是氢原子发射光谱。
在氢原子发射光谱中，其各条谱线所处的波数位置符合一个确定的关系式：
（巴尔麦公式）
式中： R=109739.309 cm-1，称为里德伯（Rydberg）常量；n1与n2为正整数，且n2＞n1。这是由实验总结出的经验公式，但是解释不了n1、n2的意义。
原子光谱是当时人们所发现的不能用经典理论得到满意解释的实验现象之一。很多人试图解释，为什么原子在受到激发时会辐射能量形成光谱，并且这种光谱是线状的，而不是人们所想象的带状的。这一切用当时的电磁学理论无法给出令人满意的解释。因为经典的电磁学认为，电子不断地运动导致其不断地辐射电磁波，由这种电磁波产生的光谱应当像太阳光谱那样是连续的，不应当是分立的、线状的。这种错误的观念直到普朗克（Planck）提出了能量量子化的概念后才得以改正。
2. 能量量子化概念的产生
物理学家普朗克在研究黑体辐射现象［受到加热的黑色物体（如石墨等）会辐射出电磁波］时发现，如果按照能量是连续变化的经典理论来计算黑体的辐射能，理论结果与实验结果相差甚远。只有假定黑体中的微粒，在受热振动时，发出频率为ν的电磁波能量不是连续的，而是一个*小能量单位hν的整数倍数（E=nhν）时，理论计算结果与实验结果是吻合的（图2-1）。
图2-1 黑体辐射实验数据模拟
这一假定称为带电振子的能量量子化，即能量不是无限连续的，应是某个*小变化单位hν（称为光量子）的整数倍数，如同电量也是不连续的，而是电子所带电量的整数倍数一样。其中h=6.626×10-34 J·s，称为普朗克常量。由此，普朗克首先提出了能量量子化的概念。同时也促使人们开始思考，原子中的电子在受到激发时，所发出光波具有的能量也许是不连续的，就像黑体辐射中那样是量子化的。
3. 玻尔氢原子模型
在普朗克能量量子化理论的启发以及对氢原子光谱研究的基础上，丹麦数学家玻尔提出了他所设想的氢原子模型。
玻尔氢原子模型建立在以下几点假设的基础上：
（1） 在原子中，电子不能沿着任意的轨道绕核旋转，而只能在某些特定的、符合一定条件的圆球形轨道上运动，即其角动量必须满足M=mvr=nh2π，其中h为普朗克常量。电子在满足该条件的轨道上运动时，并不放出能量，每一个轨道所具有的能量状态称为一个能级。图2-2电子吸收与发射电磁波示意图
（2） 电子的轨道离核越远，其能量也就越高。在稳定状态下，所有的电子尽可能处在离原子核*近的轨道上，以使整个原子具有较低的能量。当外界给予电子能量（电子受到激发）时，如高温、带电粒子的冲击等，电子就会跃迁到离核较远的轨道上，此时电子处于激发状态（图2-2）。
（3） 只有当电子从高能激发态跃回低能稳定态时，原子才会以光子的形式向外放出能量。光量子的能量大小为电子跃迁时高、低能级的差值，即ΔE=E2-E 1=hν。
在以上假设的基础上，玻尔推导出氢原子中的电子处于不同轨道时的能量高低，即所谓的能级，并从理论上证明了氢原子的光谱经验公式。具体的推导过程如下：
（1） 由库仑（Coulumb）定律可以得到氢原子中，电子与原子核之间的吸引力大小为KZe2/r2。
（2） 由圆周运动定律得电子的离心力为mv2/r，使二者相等，得KZe2/r2=mv2/r，即v2=KZe2/mr。
（3） 由假设的量子化条件mvr=nh/2π，或v2=n2h2/m2r24π2，与v2=KZe2/mr相比较，得r=n2h2/KmZe24π2。式中：n为假设的量子化条件，其取值为n=1，2，…，∞；h为普朗克常量；m为电子的质量；Z为原子核电荷数；e为电子所带的电量。代入以上物理量的值，可得r=0.529n2A，1A=10-8 cm，该式说明了氢原子中电子的运动轨道确实是不连续的，也就是说是量子化的。
（4） 氢原子中电子的能量为其动能1/2mv2和静电势能-Ze/2r之和，即E=1/2mv2-Ze2/r，将Ze2/r2=mv2/r代入上式，得E=-Ze2/2r，代入r=0.529n2A，得E=-E01/n2，其中E0=2.18×10-18 J，说明氢原子中电子运动所具有的能量也是量子化的。
定价：69.0
ISBN：9787030584038
作者：无
版次：2
出版时间：2018-08
内容提要：
本书为“十二五”普通高等教育本科***规划教材。本书以培养学生综合能力和思维方法为原则，优化整合无机及分析化学的内容，结合基础化学实验教学内容，使学生对物质结构、定量分析等一些化学基本原理有较完整的认识，并能够结合基本原理理解和掌握常见的重要元素及其化合物的性质变化规律，树立量的概念。本书共16章，包括：绪论、原子结构与元素周期律、化学键与分子结构、定量分析的过程、误差与数据处理、酸碱反应与酸碱滴定法、配位反应与配位滴定法、氧化还原反应与氧化还原滴定法、沉淀反应与沉淀滴定法和重量分析法、s区元素、p区元素、ds区元素、d区元素、f区元素、吸光光度法、定量分析中常用的分离方法。书后有化学窗口、参考文献和附录。
目录：
目录
第二版前言
**版前言
第1章 绪论 1
1.1 化学的重要性、研究内容和发展简史 1
1.1.1 化学的重要性及其研究内容 1
1.1.2 化学发展简史 2
1.2 无机及分析化学课程的重要性和研究内容 3
第2章 原子结构与元素周期律 4
2.1 原子结构的经典模型 4
2.1.1 卢瑟福的原子模型 4
2.1.2 氢原子光谱与玻尔氢原子模型 5
2.2 微观粒子运动的特殊性 7
2.2.1 光电效应与光的波粒二象性 7
2.2.2 实物粒子的波粒二象性 8
2.2.3 海森堡测不准原理 8
2.3 核外电子运动状态的量子力学模型 9
2.3.1 薛定谔方程与波函数 9
2.3.2 四个量子数与核外电子层结构 11
2.3.3 波函数（原子轨道）及概率密度函数（电子云）图 13
2.4 基态多电子原子的电子层结构 16
2.4.1 多电子原子的波函数 16
2.4.2 多电子原子轨道的近似能级图 19
2.4.3 多电子原子核外电子排布规则 20
2.5 元素周期律与元素周期表 21
2.5.1 原子电子层结构与元素周期表的关系 21
2.5.2 元素基本性质的周期性变化规律 23
习题 27
第3章 化学键与分子结构 29
3.1 离子键理论 29
3.1.1 离子键 29
3.1.2 晶格能 31
3.1.3 离子的特征 32
3.2 共价键理论 34
3.2.1 价键理论 34
3.2.2 杂化轨道理论 37
3.2.3 价层电子对互斥理论 41
3.2.4 分子轨道理论简介 42
3.3 金属键 46
3.3.1 金属键的改性共价键理论 47
3.3.2 金属键的能带理论 47
3.4 分子间作用力和氢键 48
3.4.1 分子的偶极矩与极化率 48
3.4.2 分子间作用力 50
3.4.3 氢键 52
3.5 晶体结构 53
3.5.1 晶体与非晶体 53
3.5.2 晶体的基本外形 53
3.5.3 离子晶体 55
3.5.4 离子极化现象 57
3.5.5 原子晶体 59
3.5.6 金属晶体 59
3.5.7 分子晶体 60
习题 60
第4章 定量分析的过程 63
4.1 分析方法的分类与选择 63
4.1.1 分析方法的分类 63
4.1.2 分析方法的选择 65
4.2 分析试样的采集、制备与分解 65
4.2.1 分析试样的采集 65
4.2.2 分析试样的制备 67
4.2.3 分析试样的分解 68
4.3 定量分析结果的表示 71
4.3.1 待测组分的化学表示形式 71
4.3.2 待测组分含量的表示方法 71
4.4 滴定分析法概述 72
4.4.1 概述 72
4.4.2 滴定方式 72
4.4.3 基准物质和标准溶液 73
4.4.4 滴定分析法的计算 75
习题 77
第5章 误差与数据处理 79
5.1 定量分析误差 79
5.1.1 误差的分类 79
5.1.2 准确度与误差 80
5.1.3 精密度与偏差 81
5.1.4 准确度和精密度 82
5.1.5 提高分析结果准确度的方法 83
5.2 分析数据的统计处理 84
5.2.1 随机误差的正态分布 84
5.2.2 有限数据的统计处理 85
5.2.3 显著性检验 87
5.2.4 可疑值的取舍 90
5.3 有效数字及其运算 92
5.3.1 有效数字 92
5.3.2 有效数字的修约规则 93
5.3.3 运算规则 93
习题 94
第6章 酸碱反应与酸碱滴定法 96
6.1 酸碱理论概述 96
6.1.1 酸碱电离理论 96
6.1.2 酸碱溶剂理论 97
6.1.3 酸碱质子理论 97
6.1.4 酸碱电子理论 100
6.1.5 软硬酸碱理论 101
6.2 强电解质溶液 101
6.2.1 离子氛和离子强度 101
6.2.2 活度和活度系数 101
6.3 酸碱平衡 102
6.3.1 水的解离与溶液的pH 102
6.3.2 弱酸弱碱的解离平衡 103
6.3.3 影响酸碱平衡的因素 104
6.3.4 分布分数与分布曲线 107
6.3.5 物料平衡、电荷平衡和质子平衡 110
6.3.6 酸碱溶液pH的计算 113
6.4 缓冲溶液 120
6.4.1 缓冲溶液的定义、缓冲原理与pH的计算 120
6.4.2 缓冲容量和缓冲范围 122
6.4.3 缓冲溶液的选择和配制 124
6.5 酸碱滴定法基本原理 126
6.5.1 酸碱指示剂 126
6.5.2 酸碱滴定曲线和指示剂的选择 128
6.5.3 多元酸、多元碱的滴定 134
6.5.4 滴定误差 135
6.5.5 酸碱滴定法的应用 138
习题 140
第7章 配位反应与配位滴定法 142
7.1 配合物的基本概念 142
7.1.1 配合物的定义 142
7.1.2 配合物的组成 143
7.1.3 配合物的命名 144
7.1.4 配合物的类型 145
7.2 配合物的价键理论 150
7.2.1 配合物价键理论的基本要点 150
7.2.2 外轨型配合物和内轨型配合物 150
7.2.3 配合物的磁性 151
7.3 配合物的晶体场理论 152
7.3.1 配合物晶体场理论的基本要点 152
7.3.2 晶体场理论的应用 154
7.4 配合物的配位解离平衡 156
7.4.1 配合物的平衡常数 156
7.4.2 配位反应的副反应系数 158
7.4.3 条件稳定常数 161
7.5 配合物的应用 163
7.5.1 在化学领域中的应用 163
7.5.2 在工农业领域中的应用 163
7.5.3 在生命科学和医学领域中的应用 163
7.6 配位滴定法 164
7.6.1 EDTA滴定法基本原理 164
7.6.2 终点误差及准确滴定的条件 169
7.6.3 配位滴定中的酸度控制 172
7.6.4 提高配位滴定选择性的方法 174
7.6.5 配位滴定方式和应用 177
习题 178
第8章 氧化还原反应与氧化还原滴定法 180
8.1 氧化还原反应 180
8.1.1 氧化数 180
8.1.2 氧化还原反应的基本概念 181
8.1.3 氧化还原反应方程式的配平 182
8.2 原电池和电极电势 184
8.2.1 原电池 184
8.2.2 电极电势 186
8.2.3 能斯特方程 188
8.2.4 影响电极电势的因素 189
8.3 氧化还原反应的方向和程度 193
8.3.1 氧化还原反应的方向 193
8.3.2 氧化还原反应的程度 194
8.4 氧化还原反应的速率 195
8.4.1 有效碰撞与活化能 196
8.4.2 浓度对反应速率的影响 196
8.4.3 温度对反应速率的影响 196
8.4.4 催化剂对反应速率的影响 196
8.5 元素电势图及其应用 197
8.5.1 元素电势图 197
8.5.2 元素电势图的应用 197
8.6 氧化还原滴定法 199
8.6.1 氧化还原滴定法基本原理 199
8.6.2 氧化还原滴定前的预处理 203
8.6.3 常用的氧化还原滴定法 204
习题 211
第9章 沉淀反应与沉淀滴定法和重量分析法 214
9.1 沉淀溶解平衡 214
9.1.1 固有溶解度和溶度积 214
9.1.2 溶度积与溶解度的相互换算 215
9.1.3 溶度积规则 216
9.1.4 影响沉淀溶解度的因素 217
9.2 溶度积规则的应用 219
9.2.1 沉淀的生成 219
9.2.2 沉淀的溶解 221
9.2.3 沉淀的转化 225
9.2.4 分步沉淀 226
9.3 沉淀滴定法 226
9.3.1 莫尔法 226
9.3.2 福尔哈德法 227
9.3.3 法扬斯法 229
9.3.4 银量法的应用 230
9.4 重量分析法 231
9.4.1 重量分析法的分类及特点 231
9.4.2 重量分析法对沉淀的要求 232
9.4.3 影响沉淀纯净的因素 233
9.4.4 沉淀的形成与沉淀条件的选择 235
9.4.5 沉淀称量前的处理 238
9.4.6 重量分析结果的计算 238
9.4.7 重量分析法的应用 240
习题 241
第10章 s区元素 243
10.1 s区元素的通性 243
10.1.1 碱金属与碱土金属的价电子层结构特点 243
10.1.2 碱金属与碱土金属元素在自然界的主要存在形式 243
10.2 碱金属与碱土金属的单质 244
10.2.1 碱金属与碱土金属单质的物理性质 244
10.2.2 碱金属与碱土金属单质的化学性质 244
10.2.3 碱金属与碱土金属单质的制备 246
10.3 碱金属与碱土金属的重要化合物 247
10.3.1 氧化物 247
10.3.2 氢氧化物 248
10.3.3 碱金属与碱土金属的盐类 250
10.3.4 离子晶体溶解性的变化规律 253
习题 253
第11章 p区元素 255
11.1 硼族元素 255
11.1.1 硼族元素的通性 255
11.1.2 硼族元素的单质 256
11.1.3 硼族元素的重要化合物 259
11.2 碳族元素 264
11.2.1 碳族元素的通性 264
11.2.2 碳族元素在自然界的存在形式 264
11.2.3 碳族元素的单质 265
11.2.4 碳族元素的氧化物 269
11.2.5 Ge、Sn、Pb的氢氧化物 272
11.2.6 碳族元素的含氧酸及其盐 273
11.2.7 碳族卤化物 276
11.2.8 碳族元素的硫化物 278
11.2.9 其他重要化合物 278
11.3 氮族元素 279
11.3.1 氮族元素的通性 279
11.3.2 氮族元素在自然界的分布 280
11.3.3 氮及其化合物 280
11.3.4 磷及其化合物 287
11.3.5 As、Sb、Bi的化合物 290
11.4 氧族元素 292
11.4.1 氧族元素的通性 292
11.4.2 氧族元素在自然界的分布 292
11.4.3 氧族元素的单质 293
11.4.4 氧族元素的氢化物 295
11.4.5 金属硫化物 297
11.4.6 硫的氧化物 298
11.4.7 硫的含氧酸及其盐 299
11.5 卤族元素 304
11.5.1 卤族元素的通性 304
11.5.2 卤素在自然界的分布 304
11.5.3 卤素的单质 304
11.5.4 卤化氢与氢卤酸 307
11.5.5 卤化物 308
11.5.6 卤素的含氧酸及其盐 309
11.5.7 拟卤素及其盐 311
习题 311
第12章 ds区元素 315
12.1 铜副族元素 315
12.1.1 铜副族元素的通性 315
12.1.2 铜副族元素在自然界的分布 316
12.1.3 铜副族元素单质的物理性质 316
12.1.4 铜副族元素单质的化学性质 316
12.1.5 铜副族元素的重要化合物 318
12.2 锌副族元素 322
12.2.1 锌副族元素的通性 322
12.2.2 锌副族元素在自然界的分布 323
12.2.3 锌副族元素单质的物理性质 323
12.2.4 锌副族元素单质的化学性质 324
12.2.5 锌副族元素的重要化合物 325
习题 329
第13章 d区元素 331
13.1 d区元素概述 331
13.1.1 过渡金属半径变化规律 331
13.1.2 过渡金属性质变化规律 331
13.1.3 过渡金属氧化态变化规律 332
13.1.4 过渡金属离子的颜色 332
13.1.5 形成配合物的能力 332
13.2 钛副族 332
13.2.1 钛副族元素的通性 332
13.2.2 Ti的重要化合物 333
13.2.3 ZrO2 335
13.3 钒副族 336
13.3.1 钒副族元素的通性 336
13.3.2 V的重要化合物 337
13.4 铬副族 338
13.4.1 铬副族元素的通性 338
13.4.2 Cr的重要化合物 339
13.5 锰副族 342
13.5.1 锰副族元素的通性 342
13.5.2 Mn的重要化合物 344
13.6 铁系元素 346
13.6.1 铁系元素概述 346
13.6.2 Fe的重要化合物 348
13.6.3 Co的重要化合物 352
13.6.4 Ni的重要化合物 354
13.7 铂系元素 356
13.7.1 铂系元素概述 356
13.7.2 Pd与Pt的重要化合物 357
习题 358
第14章 f区元素 360
14.1 镧系元素 360
14.1.1 镧系元素的通性 360
14.1.2 镧系元素的单质与化合物 363
14.1.3 镧系元素的分离与提取 366
14.1.4 镧系元素的应用 367
14.2 锕系元素 368
14.2.1 锕系元素的通性 368
14.2.2 Th、U及其化合物 368
习题 371
第15章 吸光光度法 372
15.1 吸光光度法的基本原理 372
15.1.1 吸光光度法的特点 372
15.1.2 物质对光的选择性吸收 372
15.1.3 朗伯-比尔定律 374
15.1.4 偏离朗伯-比尔定律的原因 376
15.2 显色反应和测量条件的选择 376
15.2.1 显色反应及显色剂 377
15.2.2 显色条件的选择 377
15.2.3 测量条件的选择 380
15.3 分光光度计 382
15.3.1 目视比色法 382
15.3.2 分光光度计的基本部件 382
15.3.3 分光光度计的类型 382
15.4 其他吸光光度法 383
15.4.1 示差吸光光度法 383
15.4.2 双波长吸光光度法 384
15.4.3 导数吸光光度法 385
15.5 吸光光度法的应用 385
15.5.1 单一组分测定 385
15.5.2 多组分分析 386
15.5.3 酸碱解离常数的测定 387
15.5.4 配合物组成及稳定常数的测定 388
习题 389
第16章 定量分析中常用的分离方法 391
16.1 沉淀分离法 391
16.1.1 常量组分的沉淀分离 391
16.1.2 微量组分的共沉淀分离与富集 394
16.2 萃取分离法 395
16.2.1 基本原理 395
16.2.2 重要的萃取体系 397
16.2.3 萃取分离操作 398
16.3 色谱分离法 399
16.3.1 纸色谱法 399
16.3.2 薄层色谱法 400
16.3.3 色谱定性和定量分析 401
16.4 离子交换法 403
16.4.1 离子交换树脂 403
16.4.2 离子交换的基本原理 404
16.4.3 离子交换分离操作过程 405
16.5 其他方法 406
16.5.1 超临界流体萃取分离法 406
16.5.2 毛细管电泳分离法 407
16.5.3 微波萃取分离法 407
16.5.4 膜分离法 407
习题 408
化学窗口 409
【阅读1】诺贝尔和居里夫人 409
【阅读2】人体中必需的微量元素——氟 409
【阅读3】食品污染触目惊心 410
【阅读4】硬水的利与弊 410
【阅读5】新能源的开发 411
参考文献 413
附录 414
附录1 离子的活度系数 414
附录2 弱酸、弱碱在水中的解离常数 415
附录3 常见的缓冲溶液 417
附录4 常用的酸碱混合指示剂及其变色范围 417
附录5 常见金属离子与EDTA形成配合物的稳定常数 419
附录6 常见配离子的累积稳定常数 419
附录7 EDTA的酸效应系数 421
附录8 一些金属离子在不同pH的lgαM（OH）值 422
附录9 标准电极电势 423
附录10 条件电极电势 426
附录11 难溶电解质的溶度积 427
附录12 一些化合物的摩尔质量 428
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第1章 绪论
世界是由物质组成的。化学则是人类用以认识和改造物质世界的重要方法和手段之一，它是一门历史悠久而又富有活力的学科，也是一门以实践为基础的学科，其成就是社会文明的重要标志。人类的生活水平能够不断改善和提高，化学的贡献举足轻重。
1.1 化学的重要性、研究内容和发展简史
1.1.1 化学的重要性及其研究内容
1. 化学的重要性
化学是在原子、分子或离子层次上研究物质的组成、结构、性质、变化及其内在联系和外界变化条件的科学。它是一门中心学科，在科学发展中起着非常重要的作用。在长期的发展中，化学学科与其他自然科学的学科之间相互影响、相互渗透，不但推动了化学研究和化学理论的发展，还促进和推动了其他自然科学学科（如数学、物理学、生物学和材料学等）的发展。例如，核酸化学的研究成果使今天的生物学从细胞水平提高到分子水平，建立了分子生物学；对地球、月球和其他星体的化学成分的分析，得出了元素分布的规律，发现了星际空间有简单化合物的存在，为天体演化和现代宇宙学提供了实验数据，还丰富了自然辩证法的内容。
化学对人类社会发展作出的贡献是多方面和全方位的，从人类的衣食住行到高科技发展的各个领域，都留下了化学研究的足迹，人类享受着化学的成果。例如，衣着上，大量的化学合成纤维代替了天然纤维；各种化工颜料用于印染，使服装色彩更加绚丽。饮食上，各种化学添加剂的使用使食品的色、香、味更加诱人；由于在食品中强化了维生素等各种营养物质，食品营养更丰富。现代建筑更是离不开水泥、钢筋、涂料等合成材料。人们出行乘坐的交通工具也离不开化学材料和燃料。另外，在发展新材料学、新能源与可再生能源科学技术、生命科学技术、信息科学技术及有益于环境的高新技术中，化学都发挥了十分重要的作用。
2. 化学的研究内容化学研究的内容主要是物质的化学运动，即物质的化学变化的发生。化学变化的主要特征是生成了新的物质。化学的研究范围极其广泛，通常按研究对象或目的不同，化学可分为无机化学、有机化学、分析化学、物理化学、高分子化学等分支学科，见表1-1。
表1-1 化学的分类
1.1.2 化学发展简史
自从有了人类，化学便与人类结下了不解之缘。钻木取火，用火烧煮食物，烧制陶器，冶炼青铜器和铁器，都是化学技术的应用。正是这些应用，极大地促进了当时社会生产力的发展，成为人类进步的标志。今天，化学作为一门基础学科，在科学技术和社会生活的各个方面正发挥着越来越大的作用。从古至今，伴随着人类社会的进步，化学的历史发展经历了以下时期。
1. 古代化学
1）实用和自然哲学时期（～公元前后）
原始人类从用火之时开始，由野蛮进入文明，同时也就开始了用化学方法认识和改造天然物质。燃烧就是一种化学现象。掌握了火以后，人类开始熟食；逐步学会了制陶、冶炼；后来又懂得了酿造、染色等。这些由天然物质加工改造而成的制品成为古代文明的标志。在这些生产实践的基础上，萌发了古代化学知识。
2）炼金术、炼丹时期（公元前后～公元1500年）
炼丹术士和炼金术士在皇宫、在教堂、在自己的家里、在深山老林的烟熏火燎中，为求得长生不老的仙丹，为求得荣华富贵的黄金，开始了*早的化学实验。记载、总结炼丹术的书籍在中国、阿拉伯、埃及、希腊都有不少。这一时期积累了许多物质间的化学变化，为化学的进一步发展准备了丰富的素材。炼丹术、炼金术是化学史上令人惊叹的雄浑的一幕。
3）医化学时期（公元1500～1700年）
此后，炼丹术、炼金术几经盛衰，使人们更多地看到了它荒唐的一面。为此化学方法转而在医药和冶金方面得到了充分发展。在欧洲文艺复兴时期，出版了一些有关化学的书籍，**次有了“化学”这个名词。
4）燃素学说时期（公元1700～1774年）
随着冶金工业和实验室经验的积累，人们总结感性知识，认为可燃物能够燃烧是因为它含有燃素，燃烧的过程是可燃物中燃素放出的过程，可燃物放出燃素后成为灰烬。
2. 近代化学
这一时期建立了不少化学基本定律。例如，道尔顿（Dalton）提出了原子学说，门捷列夫（Mendeleev）发现了元素周期律，阿伏伽德罗（Avogadro）提出了阿伏伽德罗定律和分子概念。所有这一切都为现代化学的发展奠定了坚实的基础。
3. 化学的现状
一方面，20世纪初量子论的发展使化学和物理学有了共同的语言，解决了化学上许多悬而未决的问题；另一方面，化学又向生物学和地质学等学科渗透，使蛋白质、酶的结构问题逐步得到解决。20世纪的化学是一门建立在实验基础上的科学，实验与理论一直是化学研究中相互依赖、彼此促进的两个方面。
1.2 无机及分析化学课程的重要性和研究内容
无机及分析化学课程主要介绍无机化学和分析化学的基础知识、基本原理、基本操作技术。该课程优化整合了无机化学和分析化学的内容。该课程的开设是培养化学及相关专业技术人才整体知识结构及能力结构的重要组成部分，同时也是后续的有机化学、物理化学、高分子化学及其他专业课程的基础。
无机及分析化学课程的基本内容可用结构、平衡、性质、应用八个字概括。通过原子结构、化学键理论的学习，学生能够在正确分析元素原子电子层结构的基础上，正确判断各元素在形成化合物时的成键特征及所形成化合物的基本结构与其性质的内在联系，并以此指导相关元素化学性质的学习；在酸碱理论、配位化学理论及沉淀反应、氧化还原反应原理学习的基础上，结合相关的实验操作，掌握酸碱滴定、配位滴定、沉淀滴定和氧化还原滴定等基本化学分析原理；通过稀土元素等的学习，了解现代社会中化学的发展趋势，开阔视野和思路。
学习无机及分析化学课程应采用科学的方法和思维。科学的方法建立在仔细观察实验现象、收集事实、获得感性知识的基础上，经过分析、比较、判断后进行由此及彼、由表及里的推理，归纳而得到概念、定律、原理和学说等不同层次的理性知识，再将这些理性知识应用于实际生产。实践也是进一步丰富理性知识的过程。因此学习无机及分析化学课程与学习其他自然科学一样，必须是从实践到理论再到实践的过程。
第2章 原子结构与元素周期律
学习要求
（1） 了解氢原子光谱与玻尔（Bohr）氢原子模型，了解光电效应与波粒二象性。
（2） 了解薛定谔（Schrodinger）方程与波函数的概念，掌握四个量子数与核外电子层结构的关系。
（3） 了解多电子原子的波函数概念，掌握多电子原子轨道的近似能级图。
（4） 掌握原子电子层结构与元素周期系的关系，掌握元素基本性质的周期性变化规律。
化学是研究物质变化规律的科学，通过实验与研究，人们已经清楚地了解到物质是由分子组成的，分子是保持物质化学性质的*小微粒，而分子则是由原子组成的，原子是参加化学反应的*小微粒。1911年，英国物理学家卢瑟福（Rutherford）的α粒子散射实验证明了原子是由带正电的原子核及绕核运动的电子组成的。1913年其学生莫塞莱（Moseley）通过研究X射线谱图证明，原子核所带的正电荷与其原子序数相同，且核外电子数等于核电荷数。
大量的化学实验研究结果表明，在化学反应中，原子核本身并不发生变化（除了核裂变与核聚变反应），改变的只是核外电子的运动状态及其相互作用的方式。
由此可知，物质的化学性质及其变化规律是与其核外电子的运动状态及其分布形式密切相关的。
2.1 原子结构的经典模型
2.1.1 卢瑟福的原子模型
在α粒子散射实验及X射线谱图研究的基础上，卢瑟福提出了原子的核型结构：
（1） 原子由原子核及围绕原子核运动的核外电子组成。
（2） 核外电子就像地球绕太阳运转那样绕原子核按一定的轨道运动。
但这种原子模型的假设很快被电磁学家否定。他们认为，当一个电子做高速运动时，无疑相当于一个电流在流动，而根据电磁学原理，当有电流流动时，必然会不断地向周围空间发射电磁波，电磁波是具有能量的，其能量必定来自于运动着的电子，根据能量守恒定律，电子本身的能量会不断降低，*终失去能量，落入原子核中，也就是说，假定的原子是不能存在的，这与现实结果不相符，因此这种原子模型是不正确的。
事实上，人们对原子核外电子运动状态比较正确的认识是从研究氢原子光谱产生的原因而逐步建立起来的。
2.1.2 氢原子光谱与玻尔氢原子模型
1. 氢原子光谱
20世纪初，人们在对原子进行高温处理或用带电粒子进行轰击时发现，任何单原子气体在受到激发时，都会产生亮线光谱，而且不同元素的原子产生的谱线也不同，可以用来区分不同的元素。
在所有的原子光谱中，*简单的就是氢原子发射光谱。
在氢原子发射光谱中，其各条谱线所处的波数位置符合一个确定的关系式：
（巴尔麦公式）
式中： R=109739.309 cm-1，称为里德伯（Rydberg）常量；n1与n2为正整数，且n2＞n1。这是由实验总结出的经验公式，但是解释不了n1、n2的意义。
原子光谱是当时人们所发现的不能用经典理论得到满意解释的实验现象之一。很多人试图解释，为什么原子在受到激发时会辐射能量形成光谱，并且这种光谱是线状的，而不是人们所想象的带状的。这一切用当时的电磁学理论无法给出令人满意的解释。因为经典的电磁学认为，电子不断地运动导致其不断地辐射电磁波，由这种电磁波产生的光谱应当像太阳光谱那样是连续的，不应当是分立的、线状的。这种错误的观念直到普朗克（Planck）提出了能量量子化的概念后才得以改正。
2. 能量量子化概念的产生
物理学家普朗克在研究黑体辐射现象［受到加热的黑色物体（如石墨等）会辐射出电磁波］时发现，如果按照能量是连续变化的经典理论来计算黑体的辐射能，理论结果与实验结果相差甚远。只有假定黑体中的微粒，在受热振动时，发出频率为ν的电磁波能量不是连续的，而是一个*小能量单位hν的整数倍数（E=nhν）时，理论计算结果与实验结果是吻合的（图2-1）。
图2-1 黑体辐射实验数据模拟
这一假定称为带电振子的能量量子化，即能量不是无限连续的，应是某个*小变化单位hν（称为光量子）的整数倍数，如同电量也是不连续的，而是电子所带电量的整数倍数一样。其中h=6.626×10-34 J·s，称为普朗克常量。由此，普朗克首先提出了能量量子化的概念。同时也促使人们开始思考，原子中的电子在受到激发时，所发出光波具有的能量也许是不连续的，就像黑体辐射中那样是量子化的。
3. 玻尔氢原子模型
在普朗克能量量子化理论的启发以及对氢原子光谱研究的基础上，丹麦数学家玻尔提出了他所设想的氢原子模型。
玻尔氢原子模型建立在以下几点假设的基础上：
（1） 在原子中，电子不能沿着任意的轨道绕核旋转，而只能在某些特定的、符合一定条件的圆球形轨道上运动，即其角动量必须满足M=mvr=nh2π，其中h为普朗克常量。电子在满足该条件的轨道上运动时，并不放出能量，每一个轨道所具有的能量状态称为一个能级。图2-2电子吸收与发射电磁波示意图
（2） 电子的轨道离核越远，其能量也就越高。在稳定状态下，所有的电子尽可能处在离原子核*近的轨道上，以使整个原子具有较低的能量。当外界给予电子能量（电子受到激发）时，如高温、带电粒子的冲击等，电子就会跃迁到离核较远的轨道上，此时电子处于激发状态（图2-2）。
（3） 只有当电子从高能激发态跃回低能稳定态时，原子才会以光子的形式向外放出能量。光量子的能量大小为电子跃迁时高、低能级的差值，即ΔE=E2-E 1=hν。
在以上假设的基础上，玻尔推导出氢原子中的电子处于不同轨道时的能量高低，即所谓的能级，并从理论上证明了氢原子的光谱经验公式。具体的推导过程如下：
（1） 由库仑（Coulumb）定律可以得到氢原子中，电子与原子核之间的吸引力大小为KZe2/r2。
（2） 由圆周运动定律得电子的离心力为mv2/r，使二者相等，得KZe2/r2=mv2/r，即v2=KZe2/mr。
（3） 由假设的量子化条件mvr=nh/2π，或v2=n2h2/m2r24π2，与v2=KZe2/mr相比较，得r=n2h2/KmZe24π2。式中：n为假设的量子化条件，其取值为n=1，2，…，∞；h为普朗克常量；m为电子的质量；Z为原子核电荷数；e为电子所带的电量。代入以上物理量的值，可得r=0.529n2A，1A=10-8 cm，该式说明了氢原子中电子的运动轨道确实是不连续的，也就是说是量子化的。
（4） 氢原子中电子的能量为其动能1/2mv2和静电势能-Ze/2r之和，即E=1/2mv2-Ze2/r，将Ze2/r2=mv2/r代入上式，得E=-Ze2/2r，代入r=0.529n2A，得E=-E01/n2，其中E0=2.18×10-18 J，说明氢原子中电子运动所具有的能量也是量子化的。