基础化学（王一凡）（第二版）

前言

由中南大学主编、化学工业出版社出版的医科大学化学系列教材《基础化学》《有机化学》自2013年出版以来，无论是在知识水平的深度还是广度上，对现代医药人才化学基础和理科思维的培养，均发挥了积极作用，获得了广大师生的普遍好评。同时，对我国医药化学系列课程的建设也起到了重要的推动作用，以该系列教材为蓝本而分别建设并正式上线的中南大学慕课（MOOC）《大学化学（上）、（下）》于2017年获得首批国家精品在线开放课程认定。其中，《大学化学（上）》与生物医药类《基础化学》课程对接、《大学化学（下）》与生物医药类《有机化学》课程对接，为医药学生和社会学习者构建了一个现代化的自主学习平台。

在版教材出版发行的五年时间里，化学学科飞速发展，新知识层出不穷，移动互联网快速发展，一场以学生自主学习能力培养为主要目标、以颠覆传统观念的“翻转课堂”理念为标志的、基于慕课的混合式教学改革（SPOC），正在我国高等教育界掀起浪潮。为贯彻落实*教育信息化“十三五”规划，推动“全国信息技术与教学深度融合”的要求，顺应新一轮教学改革形势，我们决定对医科大学化学系列教材《基础化学》《有机化学》进行修订再版。

《基础化学（第二版）》的内容特色主要如下：

（1）继续以“大化学融合”的理念，通过进一步整合涵盖无机化学、分析化学和物理化学基础知识的“溶液理论”“化学反应理论与电化学”“物质结构”“化学分析”和“仪器分析”5大模块内容，构筑“加强化学原理，突出定量训练，反映医学特色，利于自主学习”的《基础化学》课程新体系。全书的章节编排，在保持原有体例和风格的前提下，仍然遵循“由中学化学知识自然过渡、与大一学生数学基础协调，并考虑生物医药类专业后续课程学习和未来工作需要”的原则，强调化学知识结构完整性和系统性，更加注重基本概念的理解和基本原理、基本公式在医学、药学、生物学上的应用。

（2）以二维码形式，引进了163个与教材配套的国家精品在线开放课程《大学化学》（上）数字资源，开发了14种精密分析仪器结构和原理简介的虚拟仿真，实现了线下文字阅读与线上视频观看的融合，堪称“互联网 ”立体化教材。

（3）为了开阔医学生的知识视野和激发他们的学习兴趣，第二版还采取框图、双栏、双色印刷等形式，新编入许多与生物医药相关的反映21世纪化学学科发展以及能源、材料、信息、环境等领域热点问题的“拓展知识”模块；增加和完善“科学家小传”和“化学史话”2个模块，以培养医学生的科学人文精神和创新思维。

（4）在教材使用的过程中，也发现了诸多需要改进之处。本次修订，对部分章节的内容进行了增删，对一些重要概念的表达，也力求更准确和科学等。如将一些具有铺垫性质的原正文内容重新整合为“拓展知识”穿插介绍，以明晰教学大纲内容和一般知识性介绍内容的分界线。

《基础化学（第二版）》是教育工作者们集体智慧的结晶。其编者主要是来自中南大学从事医学基础化学教学一线的骨干教师，教学经验丰富。本书由中南大学王一凡、刘绍乾担任主编，何跃武、王曼娟担任副主编。全书由王一凡教授统稿，刘绍乾协助统稿，全体主编和副主编负责审稿工作，校对工作由全体编者承担。本书编写的具体分工如下：第1、10章由刘绍乾负责编写；第2章由王曼娟负责编写；第3、4章由何跃武负责编写；第5、15、16章由向娟负责编写；第6、7、8章由王一凡负责编写；第9章由向阳负责编写；第11章由钱频负责编写；第12章由李战辉负责编写；第13章由张寿春负责编写；第14章由易小艺负责编写；第17章由董子和与梁逸曾负责编写。

本书在编写过程中，得到了化学工业出版社的大力支持，中南大学本科生院、化学化工学院也给予了课题资助，特别是中南大学《大学化学》国家精品在线开放课程团队（负责人：王一凡教授）为本书提供了王一凡、刘绍乾、钱频、王曼娟、何跃武、肖旭贤、张寿春、颜军、文莉、易小艺、周建良等录制的多媒体教学视频，董子和老师也为本书制作了他本人配音讲解的精密分析仪器结构和原理的虚拟仿真，在此一并表示衷心的感谢！

此外，在这里，我们还要对本教材的版主编梁逸曾教授表示崇高的敬意和深切的怀念！他生前是国内外知名的分析化学家，曾荣获“国家自然科学二等奖”和“国际计量化学终身成就奖”，由于他的求学生涯中有一段医药学背景，长期以来他十分关注医学化学教学改革，对医学化学教材的改革提出过许多宝贵的见解，他的心血和付出为本书的编写出版奠定了良好的基础。

限于编者的水平，本书的疏漏和不足在所难免，欢迎广大读者批评指正。

编者

2018年11月

版前言

由化学工业出版社出版、中南大学主编的改革教材《医科大学化学》（上、下册）于2003年问世，其初衷旨在强调现代医学，无论是基础或临床的研究，皆已进入分子水平，化学已成为医学学习不可或缺的重要基础；同时，借鉴“四大化学融合”的教学模式，力争构建为医学专业学生服务的现代化学教育平台，以适应我国目前各综合性大学医学学科发展的需要。但经十年使用，我们发现，该教材还有诸多需改进的地方，遂决定结合近几年的课程建设和教学改革经验及对学生基础知识的分析，对《医科大学化学》系列教材进行改版，重新编写新版的医学化学系列教材，即现在的《基础化学》和《有机化学》，以适应教学改革的需要。

《基础化学》教材仍以“四大化学融合”为主旨，突破原来化学学科按二级学科设课之束缚，充分加强了各二级学科知识模块之间的有机结合，避免彼此不必要的重复，以加强化学学科的整体基础性。在此基础上，我们针对医学学生的特殊性及我校现有学时的限制，在强调基础和知识结构完整性的同时，将主要注意力放在化学基本概念的理解和应用上。如在讲述物理化学的内容中，有意减少或简化了一些无需医科学生掌握的公式推导和运算；在讲述无机化学的内容中，略去了有关元素化学部分的详细介绍；在讲述分析化学的内容时，略去了仪器分析有关仪器的基础而强调其应用性质等。总之，医学化学系列教材——《基础化学》将更适应医科学生的所学课时限制和医学化学基础的要求。

此外，在对目前国内外流行的生物医药类专业化学基础课教材进行了充分调研的基础上，力争在编写过程中，努力把握好基础知识与应用知识之间的结合度，尽力实现教材可读性与完整性，注重化学与医学和生物学的结合，以激起医科学生对化学的兴趣。所以，本教材具有如下特点。

1.整合知识模块内容，建立课堂教学体系全书将化学内容整合为“溶液理论”“化学反应理论与电化学”“物质结构”“化学分析”和“仪器分析”5个模块，建立了“加强化学原理，突出定量训练，反映医学特色”的《基础化学》教学体系。在化学原理阐述时，根据现代医学研究的需要，有意加强了基础理论知识的系统性和完整性，但针对医学学生的特殊性，将主要注意力放在化学基本概念的理解和应用之上，减少或简化了无须医科学生掌握的公式推导和运算。此外，适当拓宽内容，如增加了“气体分压定律”“亨利定律”，介绍了“定量分析过程”和“定量分析结果的表示”，增加了“相律”“水的相图”“盐水体系相图”“配位滴定反应的副反应系数与条件稳定常数”和“斯莱特规则”等，以突出化学中的定量概念，以满足医学化学的要求。所以，与传统的基础化学教材相比，本书适当拓宽了内容。

2.注重知识衔接搭配，合理编排章节顺序全书的章节编排，主要遵循知识内容的内在联系和与中学化学知识点的衔接。在充分考虑与大一学生数学基础协调的基础上，尽量实现化学理论知识的系统化，并能为后续《有机化学》课程提供相应的基础知识。如将相对较易理解的溶液理论编在前面3章，而将热力学与动力学内容适当后移（第6～8章），以期与大一学生的数学基础协调；又如将结构化学与配位化学内容（第11～14章）融合，以保持结构知识的系统性，为后续《有机化学》中分子结构讲解提供坚实的基础。为保持基础化学中实验教学的连贯性，本书还特意将化学分析中部分内容提前（第5章）及相关的“配位化学基础”移至第14章“晶体结构基础”之前，而与实验教学无缝对接。

3.辅以案例阅读资料，启迪学生学习兴趣全书每一章，都精心编制了1～2个典型案例分析，通过引出问题，介绍其背景和解决问题的思路，力图使学生加深对化学基本理论和基本知识的理解，以培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力以及科学探索精神。每章后的“阅读资料”，围绕基础化学与生物医学的结合，以化学史话、化学在医学上的应用等形式，使医学学生提高学习化学的兴趣和领略科学大师的创造性思维。

4.加强全程思考引导，有利培养自学能力全书在每章开头，即开门见山展示该章的要点，章节中还有意穿插适当数量的思考题，每章结尾按“掌握”“熟悉”和“了解”三层次对基本知识、基本理论给出了“复习指导”，书后按章节给出了部分习题的参考答案或解答提示，有利于学生自学时思考、复习和总结。同时，各章节中的重要专业名词的英文词汇列于每章之后，以便学生及时查找，为学生日后阅读专业文献和后续课程的双语教学奠定基础。

本教材从编写原则的确定、章节结构和内容的安排到初稿的完成；从编者的相互审阅到主编和副主编的全面审阅和修订，都凝结了集体的智慧。本书由中南大学梁逸曾教授任主编，王一凡、刘绍乾任副主编，并负责全书的编排设计、统稿和审订。各章编者分工如下：刘绍乾（第1、10章）、王曼娟（第2章）、何跃武（第3、4章）、向娟（第5、15、16章）、王一凡（第6、7、8章）、向阳（第9章）、钱频（第11章）、李战辉（第12章）、张寿春（第13章）、易小艺（第14章）、梁逸曾（第17章）。

本书的出版得到中南大学本科生院、化学化工学院和化学工业出版社的领导和同仁的大力支持和帮助，也得益于*精品课程建设、湖南省教育厅精品课程建设、湖南省教学改革研究课题、中南大学精品教材建设和中南大学基础化学课程改革等多项教改基金的支持，在此一并表示衷心的感谢！

限于编者的水平，我们诚恳希望阅读和使用本教材的广大师生，对本书的不足之处提出批评指正，也欢迎与我们直接交流。

编者

2013年5月于岳麓山下

《基础化学（第二版）》以“大化学融合”的理念，进一步整合“溶液理论”“化学反应理论与电化学”“物质结构”“化学分析”和“仪器分析”5大模块内容，构筑“加强化学原理，突出定量训练，反映医学特色，利于自主学习”的新体系。与*版相比，以二维码形式增加了与教材配套的中南大学国家精品在线开放课程系列知识点视频教学资源和分析仪器的虚拟仿真，正文中穿插了反映21世纪化学学科发展以及化学与医学、生命科学、能源、材料、信息、环境等方面的拓展知识、典型应用案例、科学家小传，各章末均给出了复习指导、英汉对照的专有名词、化学史话和习题以及二维码形式的部分习题参考答案，以开阔知识视野、激发学习兴趣、培养自主学习能力。

《基础化学（第二版）》可作为普通高等学校临床医学（五年制）、口腔医学（五年制）、口腔医学（八年制）、精神医学、麻醉医学、预防医学、法医学、基础医学、护理学、生物学、医学检验、药学、生物信息学等专业本科生的基础课“互联网 ”立体化教材，亦可供化学相关人员参考。

第1章　绪　论/ 1

1.1 化学是一门中心科学         
1

1.1.1 化学及其主要特征        
1

1.1.2 化学与医学的关系        
2

1.2 基础化学课程简介          
5

1.2.1 基础化学课程的内容和作用    
5

1.2.2 如何学好基础化学        
5

1.3 有效数字及其运算规则        
6

1.3.1 有效数字的概念         
6

1.3.2 有效数字位数的确定       
7

1.3.3 有效数字的运算规则       
8

1.4 我国的法定计量单位         
9

1.5 溶液及其组成的量度         
9

1.5.1 物质的量            
9

1.5.2 物质的量浓度         
 11

1.5.3 质量摩尔浓度          
11

1.5.4 物质的量分数          
11

1.5.5 质量分数            
12

1.5.6 体积分数            
13

1.5.7 质量浓度            
13

复习指导                
13

英汉词汇对照              
13

【化学史话】 屠呦呦与青蒿素的发现    
14

习题                  
15

第2章　稀溶液的依数性/ 16

2.1 物质的状态与气体的变化       
16

2.1.1 物质的存在形式         
16

2.1.2 道尔顿气体分压定律       
17

2.1.3 气体在液体中的溶解——亨利定律           19

2.2 溶液的蒸气压下降          
20

2.2.1 纯物质的蒸气压         
20

2.2.2 溶液的蒸气压下降——拉乌尔定律          21

2.3 溶液的沸点升高           
22

2.3.1 纯液体的沸点      
    22

2.3.2 溶液的沸点升高         
23

2.4 溶液的凝固点降低          
24

2.4.1 纯液体的凝固点         
24

2.4.2 溶液的凝固点降低        
24

2.5 溶液的渗透压            
25

2.5.1 渗透现象与渗透压        
25

2.5.2 渗透压与浓度、温度的关系    
26

2.5.3 渗透压在医学上的意义      
28

复习指导                
30

英汉词汇对照               30

【化学史话】 张孝骞与血容量研究     
31

习题       &n