第二版前言
随着移动互联网、智能终端的普及，基于智能手机、平板电脑等移动终端的数字化学习时代随之到来，教材已从静态知识载体转变为动态学习系统。本书初版发行以来，承蒙全国多所高校师生厚爱被选为参考教材，并被选定为军队文职人员公开招考参考教材。结合新形势下对教材的改革需求，本次再版以纸媒 数字资源的新形态教材形式对知识架构与习题系统进行了全面升级。
本次修订重点包括：（1）对原书出现的一些疏漏进行了更正；（2）对第2～8章主要知识点配置了讲解视频，并插入二维码引导体验数字功能；（3）对每章的习题进行了大幅度的更新，并以二维码呈现参考答案；（4）每章针对基本概念增加了复习题；（5）对第三篇化学的现代应用更新了部分内容。
国防科技大学化学教学团队的老师们在本书的修订中给予了大力支持，并提出了很多改进意见，在此表示衷心感谢。
化学工业出版社为本书的出版提供了大力帮助和支持，编者表示由衷的感谢。
由于编者水平有限，书中疏漏与不妥之处在所难免，恳请读者批评指正。
编者
2025年5月
第一版前言
化学是在原子、分子或离子层次上研究物质的组成、结构和性质及其相互关系和变化规律的一门学科，是自然科学的重要组成部分。
在人类历史发展的长河中，化学始终处于先导和基础的地位。特别是在当今世界里，科学技术、生产实践、日常生活、军事高技术装备和军事活动，都与化学密切相关。现代文明的三大支柱能源、材料和信息，无一不涉及化学问题。例如，能源的开发和利用，常以各类化学反应中释放出的能量和能量转换为基础；新材料的选择、研制和加工都需要应用化学和化工技术；信息的传递和处理离不开载体和介质，而载体和介质材料的性能很大程度上取决于其组成、结构和理化性质。生命过程的基础之一是生物化学反应，分子生物学是生命科学的重要分支之一，因此生命科学的研究离不开化学；生活中的衣、食、住、行等都与化学密切相关；军事高科技装备更是集先进的材料和化学等相关技术之大成，无论材料，还是动力，乃至伪装隐身能力和毁伤效应都依赖于化学技术，火炸药、推进剂、烟幕、油料、核生化战剂是军事应用化学的主要组成部分，先进的金属材料、非金属材料、复合材料、纳米材料和各种功能材料在军事装备中比比皆是。
随着各门学科相互渗透的日益增强，人们面临的问题往往需要运用多种学科的知识才能解决，因而对化学提出了更高的要求。在科学研究、工程实践、军事活动中，非化工类的工程技术人员也需要能运用化学的知识、化学的思维方法、化学的手段来思考和解决问题。因此，化学是非化工类学生的必修课程。
考虑到21世纪综合型军事人才培养中对化学素质的需求，本教材从物质的化学组成、化学结构和化学反应出发，紧密联系现代工程技术和现代高技术战争中所遇到的与化学相关的问题，如材料的选择和使用，人类生存环境、战场环境以及空间宇航员生活环境的污染与防护，新型能源的开发与利用，信息传递和处理，生命科学发展等，深入浅出地介绍有现实应用价值和有潜在应用价值的基础理论和基本知识，使学生在今后的实际工作中能有意识地运用化学观点去思考、认识和解决问题。
全书以物质结构基础和化学热力学基础为主线，并贯穿始终。共分13章，包括基础和应用两大部分。基础部分包括物质结构（物质的状态、原子结构和元素周期律、分子结构、晶体结构）和化学反应的基本规律（化学热力学、化学反应动力学、化学平衡、氧化还原反应和电化学）。应用部分包括：化学与能源、化学与材料、化学与信息、化学与生命、化学与环境。
本教材力图准确、简明地阐述最基本、最通用的高等教育层次的化学基本原理、规律，使学生理解化学学科的框架；注意追踪现代科技的发展和学科之间的联系，强调化学与其他学科之间的渗透和交融；追求概念论述的清晰明了和深入浅出，注重每个章节相关部分的衔接和必要的过渡，力求来龙明，去脉清；应用部分突出了化学与军事武器装备的密切联系，重点介绍了军用能源、军用新材料、生化战剂、军事活动对环境的影响和军事人工环境。本书每章之后均附有参考书目，以供学生自学及参考使用。
本教材由张炜任主编。绪论由朱慧编写，第1章由邹晓蓉编写，第2～4章由朱慧编写，第5章、第7～8章由胡碧茹编写，第6章由胡碧茹、王春华编写，第9～10章由张炜、朱慧编写，第11章由张炜、王春华编写，第12～13章由王孝杰编写。全书由张炜、朱慧统稿。
本教材是在2000年开始使用的内印教材基础上修改、提炼而成的。经过多年内印教材的试用，相信新版的教材应该更加完善，为军校的化学教学提供一本有价值的教材。
在本教材的编写过程中，参考了许多已出版的教材和文献，并引用了书中的一些图表和数据，主要参考书列于每一章书后，在此向所有参考书的作者表示我们最诚挚的谢意。
感谢在教材的编写过程中给予帮助的老师和同学。
限于编者水平，书中难免有疏漏和不妥之处，敬请读者和专家批评指正。
编者
2008年4月于长沙
绪论 1
第一篇 物质结构
第1章 物质的状态 8
1.1 物质的聚集状态 8
1.1.1 气体 8
1.1.2 液体 12
1.1.3 固体 15
1.1.4 物质的其他状态 16
1.2 物质的分散状态 18
1.2.1 相和相变 18
1.2.2 分散系统的分类 18
1.2.3 溶液 19
1.2.4 气溶胶 24
复习题 24
习题 25
第2章 原子结构和元素周期律 26
2.1 原子核外电子运动的特点 26
2.1.1 量子化特征 27
2.1.2 波粒二象性 27
2.1.3 微观粒子运动规律的统计性解释 28
2.1.4 海森堡测不准关系 28
2.2 单电子原子（离子）体系中电子运动的描述 29
2.2.1 波动方程薛定谔方程 29
2.2.2 薛定谔方程的解 29
2.2.3 四个量子数的物理意义 32
2.2.4 原子轨道及其符号 33
2.2.5 概率密度和电子云 34
2.2.6 波函数及电子云的图像 34
2.3 多电子原子核外电子的运动状态 39
2.3.1 多电子原子原子轨道的能级 40
2.3.2 多电子原子核外电子的分布 42
2.3.3 原子的核外电子分布与元素周期表 47
2.4 元素的性质与原子结构的关系 48
2.4.1 原子半径 48
2.4.2 电离能 50
2.4.3 电子亲和能 51
2.4.4 电负性 52
2.4.5 元素的金属性和非金属性 53
复习题 53
习题 53
第3章 分子结构 55
3.1 离子键 55
3.1.1 离子键的形成及本质 55
3.1.2 离子键的特征 56
3.1.3 离子的性质 56
3.2 共价键 58
3.2.1 现代价键理论 58
3.2.2 杂化轨道理论 63
3.2.3 分子轨道理论 67
3.3 配位键 72
3.3.1 配位键和配位化合物 72
3.3.2 配合物的价键理论 74
3.4 金属键 76
3.4.1 自由电子理论 76
3.4.2 金属键的能带理论 76
3.5 分子间作用力和氢键 78
3.5.1 分子的极性和偶极矩 78
3.5.2 分子间作用力 79
3.5.3 氢键 81
复习题 82
习题 83
第4章 晶体结构 84
4.1 晶体的微观点阵结构 84
4.2 晶体的基本类型 85
4.2.1 离子晶体 85
4.2.2 原子晶体 86
4.2.3 分子晶体 86
4.2.4 金属晶体 87
4.2.5 混合键型晶体 88
4.3 单质的晶体结构及其物理性质的周期性 90
4.3.1 单质的晶体结构 90
4.3.2 单质的物理性质 91
4.4 晶体的缺陷 94
4.5 非化学计量化合物 94
复习题 96
习题 96
第二篇 化学反应的基本规律
第5章 化学热力学 99
5.1 基本概念 99
5.1.1 系统与环境 99
5.1.2 系统的性质和状态 100
5.1.3 过程和途径 100
5.1.4 状态函数 101
5.2 热力学第一定律 101
5.2.1 热力学能 101
5.2.2 热和功 102
5.2.3 热力学第一定律的数学表达式 104
5.3 焓与化学反应的热效应 105
5.3.1 焓 105
5.3.2 化学反应的热效应 106
5.3.3 盖斯定律 108
5.3.4 化学反应热效应的计算 108
5.4 化学反应的方向 112
5.4.1 自发过程 113
5.4.2 热力学第二定律 114
5.4.3 熵 114
5.4.4 化学反应的熵变 116
5.4.5 吉布斯函数和化学反应的方向 117
复习题 121
习题 122
第6章 化学反应动力学 124
6.1 化学反应速率及其机理 124
6.1.1 化学反应速率的定义及其表示方法 124
6.1.2 反应速率的实验测定 125
6.1.3 反应机理和反应分子数的概念 127
6.2 化学反应速率方程 127
6.2.1 基元反应速率方程 127
6.2.2 复合反应速率方程 128
6.2.3 简单级数反应的速率方程的积分形式 129
6.3 化学反应速率的影响因素 130
6.3.1 浓度对反应速率的影响 131
6.3.2 温度对反应速率的影响 132
6.3.3 催化剂对反应速率的影响 134
6.4 化学反应速率理论 135
6.4.1 简单碰撞理论 135
6.4.2 过渡状态理论 137
6.4.3 反应速率与活化能的关系 138
复习题 139
习题 139
第7章 化学平衡 142
7.1 化学反应的可逆性与化学平衡 142
7.2 化学反应等温式和平衡常数 143
7.2.1 经验平衡常数 143
7.2.2 化学反应等温式和标准平衡常数 144
7.2.3 多重平衡原理 145
7.2.4 平衡常数的计算及应用 146
7.3 影响化学平衡的因素及平衡的移动 147
7.3.1 浓度对化学平衡的影响 148
7.3.2 压力对化学平衡的影响 148
7.3.3 温度对化学平衡的影响 150
7.3.4 勒夏特列原理 150
7.4 酸碱平衡 151
7.4.1 酸碱理论的发展简介 151
7.4.2 酸碱质子理论 152
7.4.3 酸碱质子平衡 153
7.4.4 一元弱酸弱碱的解离平衡 154
7.4.5 酸碱解离平衡的移动 155
7.5 沉淀溶解平衡 158
7.5.1 溶度积 158
7.5.2 溶度积规则 158
7.5.3 沉淀与溶解平衡 159
7.6 配位平衡 160
7.6.1 配离子的解离平衡 160
7.6.2 配离子平衡的移动 160
复习题 161
习题 162
第8章 氧化还原反应和电化学 164
8.1 氧化还原反应 164
8.1.1 氧化还原反应的概念 164
8.1.2 氧化还原反应的配平 164
8.2 原电池 165
8.2.1 原电池的组成 165
8.2.2 原电池的半反应式和电池符号 166
8.2.3 电极类型 166
8.2.4 可逆电池 167
8.3 可逆电池热力学 168
8.3.1 可逆电池电动势E 与rGm 的关系 168
8.3.2 电动势E 与电池反应各组分浓度间的关系能斯特方程 168
8.3.3 电池反应的标准平衡常数K与标准电动势E的关系 169
8.4 电极电势 169
8.4.1 电极电势的产生 169
8.4.2 标准氢电极和标准电极电势 170
8.4.3 标准电极电势表 171
8.4.4 影响电极电势的因素 171
8.5 电极电势在化学上的应用 173
8.5.1 计算原电池的标准电动势E和电动势E 173
8.5.2 判断氧化还原反应进行的方向 174
8.5.3 比较氧化剂和还原剂的相对强弱 175
8.5.4 判断氧化还原反应进行的程度 175
8.6 电解 177
8.6.1 电解现象和电解池 177
8.6.2 分解电压 177
8.6.3 极化和超电势 178
8.6.4 电解池中两极电解产物 179
8.6.5 电解的应用 180
8.7 金属的腐蚀和防护 180
8.7.1 腐蚀的分类 180
8.7.2 腐蚀的防护 181
复习题 181
习题 182
第三篇 化学的现代应用
第9章 化学与能源 185
9.1 能源的分类 185
9.2 能源的级别 187
9.3 能量的利用 187
9.4 能量的化学转化 188
9.4.1 利用热化学反应的能量化学转化 189
9.4.2 利用电化学反应的能量化学转化 190
9.4.3 利用光化学反应的能量化学转化 192
9.4.4 利用生物化学反应进行的能量化学转化 194
9.5 合成能源在军事方面的应用 194
9.5.1 化学推进剂 194
9.5.2 炸药 202
9.5.3 烟火药 208
9.5.4 化学激光器 216
复习题 218
习题 219
第10章 化学与材料 220
10.1 化学与材料的关系 220
10.1.1 元素、物质与材料 220
10.1.2 材料的发展及其对社会发展的作用 220
10.1.3 材料中的化学 221
10.2 材料的组成、结构与材料性能 222
10.2.1 材料的分类 222
10.2.2 材料的组成、结构与性能的关系 223
10.3 金属材料 225
10.3.1 金属元素及其性质 225
10.3.2 金属的主要制备方法 226
10.3.3 合金的结构和类型 226
10.3.4 金属及其合金材料 227
10.3.5 新型金属材料 230
10.4 无机非金属材料 233
10.4.1 非金属元素的电子结构和性质 233
10.4.2 非金属元素单质的主要制备方法 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 高分子化合物的结构与特性 239
10.5.3 合成高分子材料 243
10.6 复合材料 249
10.6.1 复合材料的组分及功能 249
10.6.2 重要复合材料及应用 251
10.7 军用新材料 252
10.7.1 军用新材料的分类、地位和发展趋势 252
10.7.2 军用结构材料 253
10.7.3 军用功能材料 256
复习题 256
习题 257
第11章 化学与信息 258
11.1 信息材料 258
11.1.1 信息处理材料 258
11.1.2 信息传递材料 267
11.1.3 信息显示材料 270
11.2 基于生物的信息处理技术 271
11.2.1 概述 271
11.2.2 用于信息处理的分子器件 272
11.2.3 基于生物分子的计算技术 274
复习题 277
习题 277
第12章 化学与生命 278
12.1 生命的化学本质 278
12.1.1 生命科学与化学的关系 278
12.1.2 构成生命的基本物质 278
12.1.3 生命活动的基本规律 285
12.2 生化战剂 287
12.2.1 化学战剂 287
12.2.2 生物战剂 292
复习题 295
习题 295
第13章 化学与环境 297
13.1 环境与人类的关系 297
13.1.1 人与环境的辩证关系 297
13.1.2 影响全球的环境热点问题 298
13.1.3 环境保护与可持续发展战略 300
13.2 军事活动对环境的影响 301
13.2.1 常规武器装备对环境的影响 301
13.2.2 核生化武器装备对环境的影响 302
13.3 军事人工环境 304
13.3.1 潜艇内的空气再生 304
13.3.2 载人航天飞行的环境控制和生命保障技术 307
复习题 308
习题 309
附录 310
主要参考文献 318
讲解视频
习题答案
书单推荐
