含能材料无机化学基础（第2版）

　　本书以含能材料研究为导向，从基本的化学理论和实验分析入手，循序渐进，逐步深化，使学生认识到含能材料化学的特殊性，掌握化学基础知识的精髓，熟悉仪器和操作方法，培养专业技能。本书注重传统化学理论与含能材料技术的相互交融，并大量引用国内外公开发表的相关学术成果，有针对性地面向特种能源与工程、弹药与爆破工程、安全工程、航空宇航推进理论与工程等国防专业学生，也可为从事火炸药、武器装备工作的工程技术人员提供帮助和参考。

　　任慧，教授，博士生导师，自1999年以来一直在爆炸科学与技术国家重点实验室从事含能材料研究工作，2004年获得军事化学与烟火技术工学博士学位，随后进入清华大学材料科学与工程系博士后流动站工作，2005年12月至今在北京理工大学机电学院工作，2011年至2012年在国家留学基金委资助下赴美国佐治亚理工学院作访问学者，迄今共发表学术论文80余篇，其中被SCI、EI收录52篇，授权发明专利3项，获得国防科技进步奖1项，曾主持并完成国家自然科学基金，教育部博士点科研基金，教育部留学回国人员启动基金，国家重点实验室基金，总装预研基金及中国博士后科学基金等。

引言Introductions001

第1章含能材料简述Introduction of Energetic Materials002
1.1含能材料的基本特点Basic Characters of Energetic Materials002
1.2含能材料的用途 Applications of Energetic Materials003
1.2.1军事用途003
1.2.2在民用领域的应用004
1.3含能材料的发展历史 Histories of Energetic Materials005
1.4含能材料与化学 Energetic Materials and Chemistry007

第2章原子结构和元素周期表Structure of the Atom and the
Periodic Table009
2.1原子的基本构成 Fundmental Parts of the Atom009
2.2原子结构 Atom Structure011
2.3量子力学模型 Quantum Mechanics Model013
2.3.1波粒二象性013
2.3.2薛定谔方程014
2.3.3核外电子运动状态的描述014
2.3.4轨道形状017
2.4多电子原子结构 Atom Structure with Many Electrons018
2.4.1多电子原子的能级019
2.4.2原子核外电子的排布021
2.5元素周期表The Periodic Table022
2.6元素性质的周期性Periodic Properties of the Elements025
2.6.1原子半径025
2.6.2电离能026
2.6.3电子亲和能028
2.6.4电负性029
2.6.5元素的氧化数030
2.6.6元素的金属性和非金属性031

第3章化学键与物质结构Chemical Bond and Structure of Matter033
3.1离子键和离子化合物Ionic Bond and Ionic Compounds035
3.1.1离子键036
3.1.2离子化合物039
3.1.3离子极化及其对物质性质的影响041
3.2共价键与共价化合物Covalent Bond and Covalent Compounds044
3.2.1价键理论——电子配对理论044
3.2.2杂化轨道理论048
3.2.3价层电子对互斥理论053
3.2.4分子轨道理论056
3.2.5共价晶体060
3.3配位键和配位化合物Coordination Bond and Coordination Compounds061
3.3.1配位键061
3.3.2配合物061
3.3.3配合物的化学键理论063
3.3.4配合物的价键理论064
3.4金属键与金属晶体Metallic Bond and Metal Crystal068
3.4.1金属键的改性共价键理论068
3.4.2金属键的能带理论068
3.4.3金属晶体的紧密堆积结构070
3.5分子间作用力、氢键和分子晶体Intermolecular Force,Hydrogen Bond and
Molecular Crystal071
3.5.1分子的极性071
3.5.2分子间作用力072
3.5.3氢键074
3.5.4分子晶体076
3.6混合型晶体Mixed Crystal077
3.7含能材料制造中常用的单质及化合物Frequently Used Pure Substances and
Compounds in Energetic Materials077
3.7.1含氧酸盐078
3.7.2高活性金属079
3.7.3叠氮化物079
第4章酸和碱Acids and Bases081
4.1电解质溶液理论简介Introduction of Electrolyte Solutions081
4.1.1阿仑尼乌斯的部分电离理论081
4.1.2强电解质溶液理论的基本概念082
4.1.3离子强度的概念083
4.2布朗斯特酸碱理论Bronsted Acidbase Theory083
4.2.1质子论酸碱的定义084
4.2.2质子论的酸碱反应085
4.2.3质子酸碱的强度088
4.2.4共轭酸碱对Ka和Kb的关系089
4.3路易斯电子酸碱理论Lewis Acidbase Theory091
4.4水溶液中酸碱平衡计算的一般原则Calculation Principles of Acidbase
Equilibrium in Aqueous Solution094
4.4.1物料平衡式094
4.4.2电荷平衡式094
4.4.3质子平衡式095
4.5酸碱溶液中H+浓度的计算Calculation on Hydrogen Ion
Concentration096
4.5.1强酸（碱）溶液096
4.5.2一元弱酸(碱)溶液098
4.5.3两种弱酸（HA+HB）混合溶液100
4.5.4多元酸(碱)溶液101
4.5.5两性物质溶液102
4.6缓冲溶液Buffer Solutions104
4.6.1缓冲溶液和缓冲作用104
4.6.2缓冲溶液的配制104
4.6.3缓冲容量和缓冲范围107
4.6.4常用缓冲溶液和标准缓冲溶液109

第5章配位平衡Coordination Equilibrium112
5.1配合物的稳定常数Stability Constant of Coordination Compound112
5.1.1逐级稳定常数和累积稳定常数112
5.1.2不稳定常数113
5.1.3配合物各物种的分布114
5.2EDTA及其配合物 EDTA and Its Coordination Compound115
5.2.1EDTA和EDTA二钠115
5.2.2EDTA在溶液中的分布116
5.2.3EDTA与金属离子的配合物117
5.3配合物的副反应系数和条件稳定常数Side Reaction Coefficients and Conditional
Stability Constants of Coordination Compounds118
5.3.1稳定常数118
5.3.2配位反应的副反应系数——条件稳定常数119
5.3.3副反应系数的计算120

第6章沉淀平衡Sedimentation Equilibrium124
6.1沉淀-溶解平衡的建立Precipitation and Dissolution Equilibrium124
6.1.1活度积、溶度积和溶解度127
6.1.2副反应和条件溶度积128
6.2影响沉淀平衡的因素Influence Factors of Sedimentation Equilibrium129
6.2.1同离子效应129
6.2.2盐效应129
6.2.3酸效应130
6.2.4配位效应131
6.2.5影响沉淀溶解度的其他因素132
6.3分级沉淀法和沉淀的转化Fractional Precipitation and Transformation of
Precipitate134
6.3.1分级沉淀法134
6.3.2沉淀的转化135

第7章原电池和氧化还原反应Primary Battery and OxidationReduction
Reaction138
7.1氧化还原的基本概念Defination of OxidationReduction138
7.1.1氧化还原的定义138
7.1.2元素的氧化数140
7.2氧化还原方程式的配平Balancing Oxidation Reduction Equations140
7.2.1氧化数法141
7.2.2离子电子法141
7.3原电池和电极电势Primary Battery and Electrode Potential142
7.3.1原电池142
7.3.2电极电势144
7.3.3标准电极电势145
7.3.4电池的电动势和化学反应吉布斯自由能的关系148
7.3.5原电池反应的标准平衡常数150
7.4能斯特方程Nernst Equation150
7.5电极电势的应用Applications of Electrode Potential152
7.5.1判断氧化剂和还原剂的强弱152
7.5.2判断氧化还原反应进行的方向154
7.5.3判断氧化还原反应进行的程度154
7.5.4元素标准电极电势图及其应用156
7.5.5其他应用158

第8章非金属元素选述NonMetallic Elements Selected Description162
8.1卤素Halogen Family162
8.1.1卤素的性质162
8.1.2卤素单质163
8.1.3卤化氢和氢卤酸167
8.1.4卤化物169
8.1.5拟卤素170
8.1.6卤素的含氧酸及其盐172
8.2氧和硫Oxygen and Sulfur175
8.2.1氧族元素的性质176
8.2.2氧及其化合物177
8.2.3硫及其化合物180
8.3氮和磷Nitrogen and Phosphorus191
8.3.1氮族元素的性质191
8.3.2氮及其化合物193
8.3.3磷及其化合物201
8.4碳、硅、硼Carbon,Silicon and Boron206
8.4.1碳、硅、硼通性206
8.4.2碳及其化合物208
8.4.3硅及其化合物214
8.4.4硼及其化合物215

第9章主族金属元素选述Metallic Elements in Main Group Selected
Description222
9.1碱金属及其化合物Alkali Metals and Its Compounds222
9.1.1碱金属通性222
9.1.2碱金属盐类226
9.2碱土金属及其化合物Alkaline Earth Metals and Its Compounds228
9.2.1碱土金属通性228
9.2.2碱土金属单质230
9.2.3碱土金属的氧化物和氢氧化物231
9.2.4碱土金属盐类232
9.3铝及其化合物Aluminium and Its Compounds234
9.3.1铝单质234
9.3.2铝的化合物234

第10章化学实验基础Experimental Chemistry237
10.1化学实验的目的和学习方法 Aims and Learning Methods237
10.1.1化学实验的目的237
10.1.2无机化学实验的要求237
10.2学生实验室规则 Lab Rules239
10.3实验室安全操作和事故处理Safe Operations and Accident
Treatments239
10.3.1实验室安全守则240
10.3.2实验室事故的处理240
10.4实验室用水的纯度Purity of Water in Lab242
10.5仪器认领与基本操作Physical Manipulations and Procedures243
10.5.1仪器的认领243
10.5.2仪器的洗涤251
10.5.3仪器的干燥252
10.5.4无机化学实验中的加热和冷却253
10.6测量与误差分析 Measurements and Error Analysis255
10.6.1误差255
10.6.2有效数字257
10.7物理性质测定Determination of Physical Properties257
10.7.1量的称量257
10.7.2液体体积的测量259
10.7.3密度和温度的测量264
实验一RDX的红外光谱分析267
实验二激光粒度仪法测定铝粉的粒度268
实验三炸药酸度分析270
实验四RDX的热重-差热分析271
实验五炸药重结晶274

附录278
参考文献303
彩图305
元素周期表317