周祖新，上海應用技術學院化學與環境學院，副教授，1991年-2008年 教授無機化學，無機與分析化學，普通化學，現代生活與化學，工程化學

主要教學、科學研究、實踐經歷

1．生物傳感器的研究（過氧化氫酶傳感器，乙酰膽堿酯酶生物傳感器，葡萄糖生物傳感器）

2．催化劑的研究（合成嗎啉的催化劑研究）

3．有機中間體，農藥的合成（β-紫羅蘭酮的合成，高純氨丙醇的合成，並進行了中試生產，多肽的合成研究，新型農藥苯氧威的合成，並進行了中試生產）

4．在工廠主持生產維生素A的中間體β-紫羅蘭酮5年。

主講無機化學、工程化學已三十多年，多次被學生評為“我心目中的好老師”。主持市科委、*、農委科研課題5項，取得上海市科技進步獎。主持市*和學校重點課程建設和教改項目6項，獲得校教學成果一等獎和教學成就一等獎。在《大學化學》、《化學教育》以作者發表教學論文十餘篇。

緒論1

0.1化學上物質的概念1

0.2化學的研究對像1

0.3無機化學與制藥2

0.4無機化學的學習方法3



第1章溶液與膠體分散繫4

1.1稀溶液的依數性4

1.1.1溶液的蒸氣壓下降4

1.1.2溶液的沸點上升和凝固點下降5

1.1.3滲透壓6

1.1.4滲透壓在醫學上的應用8

1.1.5膜分離技術簡介10

1.2膠體分散繫11

1.2.1溶膠11

1.2.2高分子化合物溶液12

1.2.3凝膠14

1.3表面現像17

1.3.1表面張力與表面能17

1.3.2表面吸附18

1.3.3表面活性物質19

思考題20

習題20



第2章化學反應速率和化學平衡22

2.1化學反應速率22

2.1.1反應速率的表示方法22

2.1.2反應速率理論23

2.1.3反應物濃度與反應速率的關繫25

2.1.4反應速率與溫度的關繫27

2.1.5藥物有效期計算29

2.1.6催化劑與反應速率的關繫30

2.1.7其他因素對化學反應速率的影響32

2.2化學平衡33

2.2.1可逆反應和化學平衡33

2.2.2平衡常數34

2.3化學平衡的移動36

2.3.1濃度對平衡的影響36

2.3.2壓力改變對平衡的影響37

2.3.3溫度改變對平衡的影響38

2.3.4催化劑對化學平衡的影響39

2.3.5平衡移動原理——呂·查德裡原理39

2.4有關化學平衡及其移動的計算39

2.4.1平衡常數的求得39

2.4.2平衡轉化率40

2.5反應速率與化學平衡的綜合應用*41

思考題43

習題44



第3章酸堿平衡和沉澱溶解平衡46

3.1強電解質溶液46

3.1.1復分解反應的實質46

3.1.2強電解質溶液理論46

3.2水的解離和溶液的pH47

3.2.1水的解離平衡47

3.2.2溶液的酸堿性和pH48

3.2.3酸堿指示劑49

3.3弱酸、弱堿的解離平衡51

3.3弱酸、弱堿的解離平衡51

3.3弱電解質的解離54

3.3.3同離子效應56

3.4緩衝溶液57

3.4.1緩衝溶液的概念57

3.4.2緩衝作用的原理59

3.4.3緩衝溶液pH計算59

3.4.4緩衝溶液的緩衝容量60

3.4.5緩衝溶液的選擇和配制61

3.4.6緩衝溶液在醫學上的意義63

3.5鹽類的水解64

3.5.1各類鹽的水解64

3.5.2影響水解平衡的因素68

3.5.3鹽類水解的應用69

3.6沉澱溶解平衡69

3.6.1沉澱溶解平衡與溶度積69

3.6.2溶度積規則及其應用71

3.6.3沉澱反應在醫藥生產上的某些應用79

3.6.4沉澱的溶解和轉化80

3.7生化制藥中的沉澱技術簡介82

思考題85

習題86



第4章氧化還原反應88

4.1氧化還原反應的基本概念88

4.1.1氧化數88

4.1.2半反應與氧化還原電對89

4.2原電池與電極電勢90

4.2.1原電池90

4.2.2原電池的組成90

4.2.3原電池的符號91

4.3電極電勢92

4.3.1電極電勢的產生92

4.3.2標準電極電勢93

4.4影響電極電勢的因素95

4.4.1Nernst方程式96

4.4.2濃度對電極電勢的影響96

4.4.3實際電對物質濃度不為標準態時的標準電極電勢100

4.5電極電勢的應用100

4.5.1計算原電池的電動勢101

4.5.2判斷氧化還原反應能否進行及其進行的方向102

4.5.3比較氧化劑和還原劑的相對強弱102

4.5.4氧化劑或還原劑的選擇103

4.5.5確定氧化還原反應進行的程度103

4.5.6計算一繫列平衡常數105

4.5.7高氧化還原電勢酸性水的殺菌作用105

素電勢圖106

4.素標準電勢圖106

4.素電勢圖的應用106

思考題108

習題109



第5章原子素周期律111

5.1玻爾理論與微觀粒子特性112

5.1.1光譜及氫原子光譜112

5.1.2玻爾理論112

5.1.3玻爾理論的成功和缺陷113

5.2核外電子運動狀態描述114

5.2.1薛定諤方程114

5.2.2波函數、原子軌道和電子雲114

5.2.3四個量子數的物理意義116

5.3核外電子排布119

5.3.1多電子原子的能級119

5.3.2核外電子排布原則與基態原子的電子構型119

5.3.3原子素周期的關繫123

5.4原子素某些性質的周期性變化124

5.4.1原子半徑124

5.4.2電離能(I)125

5.4.3電負性(X)126

5.4.4金屬性和非金屬性127

【閱讀資料】微觀物質的深層次剖示128

思考題129

習題129



第6章分子結構和晶體131

6.1離子鍵131

6.1.1離子鍵的形成131

6.1.2離子鍵的特點131

6.2共價鍵132

6.2.1路易斯理論132

6.2.2現代共價鍵理論132

6.2.3共價鍵的形成133

6.2.4共價鍵理論要點133

6.2.5共價鍵的特征134

6.2.6共價鍵的類型134

6.2.7幾個重要的鍵參數136

6.3雜化軌道理論138

6.3.1雜化軌道理論的基本要點138

6.3.2雜化類型與分子幾何構型138

6.4金屬鍵理論141

6.5分子間作用力和氫鍵142

6.5.1分子的極性和變形性142

6.5.2分子間作用力143

6.5.3範德華力與物理性質的關繫145

6.5.4氫鍵146

6.6晶體結構147

6.6.1晶體的概念148

6.6.2晶體的基本類型148

思考題150

習題151



第7章配位化合物152

7.1配位化合物的基本概念152

7.1.1配位化合物的定義152

7.1.2配位化合物的組成152

7.1.3配位化合物的命名與書寫154

7.2配位平衡155

7.2.1配合物的不穩定常數與穩定常數155

7.2.2穩定常數的應用156

7.3螯合物和生物配體158

7.3.1螯合物與螯合效應158

7.3.2生物配體159

7.4配位化合物的制備和應用160

7.4.1配合物的制備161

7.4.2配位化合物的應用162

【閱讀資料】我國配位化學進展163

思考題165

習題166



第8章素選述168

8.素168

8.1.1鹵素的通性168

8.1.2鹵素單質169

8.1.3鹵化氫和氫鹵酸的性質172

8.1.4鹵化物的性質173

8.1.5鹵素的含氧酸及其鹽174

8.1.6擬鹵素176

【閱讀資料】碘在人體中的作用178

8.2氧、硫、硒及其化合物179

8.2.素的通性179

8.2.2氧及其化合物180

8.2.3硫及其化合物183

8.2.4硒及其化合物188

8.3氮、磷、砷及其化合物188

8.3.素的通性188

8.3.2氮的化合物189

8.3.3磷及其化合物194

8.3.4砷及其化合物199

8.4碳、硅、硼及其化合物200

8.4.1碳及其化合物201

8.4.2硅及其化合物204

8.4.3硼及其化合物205

8.5素在醫學中的應用208

【閱讀資料】一氧化氮——一種重要的生物活性分子208

思考題210

習題211



第9素選述213

9.1堿金屬和堿土金屬213

9.1.1堿金屬和堿土金屬的氧化物213

9.1.2氫氧化物及堿性比較214

9.1.3R—O—H規則214

9.1.4堿金屬和堿土金屬鹽在醫藥上的應用215

9.1.5堿金屬和堿土金屬的生物功能216

9.1.6堿金屬和堿土金屬離子的鋻定217

9.1.7硬水軟化和純水制備217

【閱讀資料】膜分離技術220

9.2錫、鉛及其重要化合物221

9.2.1錫、鉛的單質221

9.2.2錫、鉛的氧化物及其水合物222

9.2.3錫、鉛的鹽類及其水解224

9.3過素224

9.3.1過素的通性225

9.3.2鉻的重要化合物227

9.3.3錳的化合物230

9.3.素的重要化合物233

9.4銅、鋅、汞及其重要化合物237

9.4.1銅的重要化合物238

9.4.2鋅的重要化合物240

9.4.3汞的重要化合物241

9.素在醫藥中的應用243

9.5.素在醫藥中的應用243

9.5.素在醫藥中的應用244

思考題246

習題246



第10章生物無機化學基本知識248

10.素248

10.1.素的分類248

10.1.2適營養濃度定律250

10.1.3生素的存在形式251

10.1.素的生理功能252

10.2礦物藥253

10.2.1礦物藥的分類253

10.2.2礦物藥作用的化學基礎255

10.2.3礦物藥的特點256

10.3生物無機化學的應用256

10.3.1生物無機化學與現代醫學256

10.3.2化學模擬生物過程258

思考題263



附錄264

附錄1一些基本物理量264

附錄2一些物質的標準摩爾生成焓、標準摩爾生成自由能和標準摩爾熵的數據(298.15K，100kPa)264

附錄3常見弱酸或弱堿的解離常數(298.15K)266

附錄4常見難溶電解質的溶度積(298.15K)266

附錄5常見配離子的穩定常數(298.15K)267

附錄6常見氧化還原電對的標準電極電勢(298.15K)267

附錄7某些物質的商品名或俗名269

附錄8主要的化學礦物及其基本性質270

附錄9有害物質的排放標準273



參考文獻274

中職本科貫通人纔培養模式是近年來上海市高等教育改革的一項重要舉措，即中職生進行了三年中等專業學習後直接進入相關專業的本科階段學習。全國還有類似的中職高職貫通、中職高校直通車等形式，它是培養高端應用型技術人纔的重要途徑，2017年其招生規模就占上海市總招生人數的2.5%，2018年繼續擴大，雖然比例不算很高，但放眼全國總人數已很可觀。由於錄取方法及其後學習環境的巨大差異，中職生和普通高中生存在很多的不同。中職生由於在工廠見習或實習的時間較多，在課堂上課時間相對較少，中職生的抽像思維能力欠缺而形像思維能力較強。如果簡單套用一般高中畢業生的教學方法，學生很難適應，教學效果不佳。我們根據這幾年中本貫通的教學經驗及對學生整個知識體繫的了解，根據學生上崗工作所需要的知識，不斷探索，因勢利導，尋求與之匹配的教學方法，編寫與之相適應的無機化學教材。

1.起點適中，充分注意到中職學生的學習能力和知識基礎，與中職階段的學習做好有機的銜接。中職學生與普通高中學生的化學學習內容有不少差別，如溶液的依數性、分子間的三種作用力、酸堿質子理論等一般高中不涉及，中職學生已學習了部分上述內容，我們在這些基礎上適當深化。物質結構的內容，如電子亞層、離子鍵、共價鍵涉及很淺，我們把高中化學的內容補上。

2.根據中職生形像思維能力較強的特點，對概念、原理的描述和解釋進一步形像化、圖表化，減少嚴格的、難理解的術語描述和理論推導。用常見的例子來描述、簡單的圖形來詮釋概念和原理，使學生容易看懂、深刻理解。對電解質概念的引入運用溶液是否導電及導電能力強弱的實驗；對緩衝溶液概念的引入是分別在水中和弱酸弱酸鹽混合液中滴加少量酸堿引起溶液的pH變化;等等。

3.加強聯繫實際，注意與人纔培養目標的一致性。本書的主要編者曾長期在化工生產一線工作，具有較豐富的化工生產經驗。在基礎素部分都編進了不少理論應用於生產的實例，包括生產流程、生產工藝甚至某些生產細節力圖,使學生在較好地掌握無機化學基礎理論和基本知識的基礎上對該理論在生產中的應用有更多的了解。

4.為了體現理論部分“必須”“夠用”的原則，有些無機化學的常見理論如化學熱力學、微觀粒子的運動特征、分子結構理論等未列入本教材。而有些應該是專業課程的內容，如生物、醫藥制品的沉澱制取、膜分離技術等實用性內容選入本教材。本教材注重學生知識的整體化。

本書由周祖新擔任主編，周義鋒、韓生任副主編，常光萍主審。上海應用技術大學化工學院無機化學教研室的老師和上海市醫藥學校的部分老師在本書編寫過程中提出了很多寶貴意見，在此表示衷心的感謝！化學工業出版社的編輯對本書的出版工作提供了很大的幫助，在此作者表示衷心的感謝！

由於編者水平所限，書中不當之處在所難免，誠望廣大讀者指正。



編者

2019年12月於上海應用技術大學