作者：王一凡、刘绍乾 主编 何跃武、王曼娟 副主编
出版社：化学工业出版社
格式: AZW3, DOCX, EPUB, MOBI, PDF, TXT
基础化学(第二版)试读：
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。
在第一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。为贯彻落实教育部教育信息化“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第一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月第一版前言
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。每章最后的“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，也得益于教育部精品课程建设、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月于岳麓山下彩插第1章 绪论本章介绍化学的定义、分类和基本特征，化学与医学的关系，基础化学课程的内容和作用，我国的法定计量单位。重点介绍有效数字及其运算规则，溶液及其组成的量度等基础知识，为后续各章节的学习奠定基础。第1章 绪论本章介绍化学的定义、分类和基本特征，化学与医学的关系，基础化学课程的内容和作用，我国的法定计量单位。重点介绍有效数字及其运算规则，溶液及其组成的量度等基础知识，为后续各章节的学习奠定基础。1.1 化学是一门中心科学
化学（chemistry）是研究物质的组成、结构、性质及其变化规律的科学，是人类认识世界，改造世界的主要方法和手段之一。传统上化学分为无机化学、有机化学、分析化学和物理化学四个基础学科，但随着科学的发展，化学已经发展衍生出高分子化学、生物化学、放射化学和生物无机化学等许多新的分支。科学家小传——波义耳波义耳（R.Boyle，1627—1691），英国科学家，近代化学的奠基人。1627年1月25日生于爱尔兰利斯莫尔，父亲是伯爵。1635年入伊顿公学学习。1639年赴欧洲游学，1644年回国。1654年，在一位教育家的鼓励下，他决心在牛津系统地研究医学，由于要自己配药，于是在家里建造了实验室，逐渐对化学实验产生了兴趣，并成长为实验化学家。同时，他又阅读了大量的英文、法文、拉丁文医药化学家的著作，认识到化学必须从炼金术和医药学分离出来成为一门独立的科学而不仅仅是一种实用工艺。他是第一个发现指示剂和明确酸碱定义的人，也是波义耳气体定律的发现者。他的最大贡献是给元素提出了科学的定义，把化学确立为科学。科学史家都把波义耳的《怀疑派化学家》一书问世的1661年作为近代化学的开端。1663年当选为英国皇家学会会员，1680年当选为会长。1691年12月30日在伦敦逝世。1.1.1 化学及其主要特征
化学具有三大特征。（1）化学是一门以实验为基础的学科“Chemistry”一词最早出现在1856年英国传教士韦廉森（Alexander Williamson）编的“格物探源”一书。“Chemistry”来源于拉丁语“alchemy（炼金术）”，后者源于阿拉伯语“al-kimiya”，而“al-kimiya”普遍认为来源于古埃及语“chemia”。在古埃及语中，“chemia”指的是金属加工和提纯、合金制取、贵金属仿制及伪制等制造金银的工艺。显然，化学起源于人类的生产劳动。我国古代在冶炼、染色、制盐、酿造、造纸、火药以及炼丹术等方面的发展直接推动了化学的发展。（2）化学的主要任务是创造新物质
通过化学反应，反应物变成生成物，可以创造新的化合物和新材料。目前，已发现的化学元素有100多种，以这些元素及其衍生物为基础，化学工作者以每10年几乎翻一番的速度发现和创造新的化合物。迄今，有机和无机化学物质多达2400余万种；生物序列4800余万条。每天更新约40000条。这些新分子、新物质都是当今人类社会赖以生存和发展的物质宝库。炼金术士德国炼金术士Hennig Brand在实验室中蒸馏时，点燃了磷光，从而于1669年发现了磷这种物质。（3）化学是一门中心科学“化学是中心科学”的说法是由英国科学家、诺贝尔奖获得者罗宾逊（Robinson）提出的，科学技术发展的历史已然证明这一说法的正确性和科学性。原始人类从茹毛饮血发展到火的应用，劳动工具从石器时代进化到铁器时代，中国古代四大发明中的造纸、火药，都广泛涉及化学知识的运用。现代社会中，新建筑材料、新通讯材料、绿色农药、绿色化肥、新药、新能源等的开发和生产，都离不开化学。化学与我们生活中的衣、食、住、行等各方面都有着非常紧密的联系。原美国化学会主席布里斯罗（R.Breslow）在《化学的今天和明天——一门中心的、实用的和创造性的科学》一书中，有一段生动的叙述，大意如下：从早晨开始，我们从用化学产品建造的住宅和公寓中醒来。家具是部分的用化学工业生产的现代材料制作的。我们用化学家们研制的肥皂和牙膏，穿上合成纤维和合成染料制成的衣着。即使天然的纤维（如羊毛或棉花）也经化学品处理和上色来改进它们的性质。农作物用肥料、除草剂和农药使之成长。家畜用兽医药来防病。维生素类可以加到食品中或制成片剂后服用。甚至我们购买的天然食品，诸如牛奶，也必须要经化学检验来保证纯度。我们的交通工具——汽车、火车、飞机，在很大程度上要依靠化学加工业的产品。晨报是印刷在经化学方法制成的纸上，所用的油墨是由化学家们制造的，用于说明事物的照片要用化学家们制造的胶片。矿石经过以化学为基础的冶炼法变成金属或合金，成为我们生活中所用的金属制品。化学油漆能避免金属制品被氧化腐蚀。化妆品需由化学家制造和检验。执法用的和国防用的武器要依靠化学方法制造。事实上我们日常生活用品中很难找出有哪一种不是依靠化学或是在化学家们的帮助下制造出来的。
在生产实践中，化学与信息、生命、材料、环境、能源、地球、空间和核科学八大朝阳科学（sun-rise sciences）紧密联系，相互渗透，产生了许多重要的交叉学科（见图1-1）。图1-1 化学是中心科学1.1.2 化学与医学的关系
化学与医学的关系十分密切。早在18世纪末，英国化学家H.Davy就发现了笑气（一氧化二氮）的麻醉作用。1846年，美国牙科医生William Thomas在美国人Jackson的帮助下，通过多次实验发现了乙醚的麻醉作用。英国医生Simpson在乙醚吸入麻醉法的启发下，向一些化学家、医学家发信，征求气体化学药物，以寻求更安全有效的麻醉剂。经过不懈的努力，Simpson发现法国化学家杜马寄给他的氯仿有很强的麻醉作用。后来普鲁卡因（Procaine）等局部麻醉剂也被相继发现。在麻醉剂被发现之前，外科医生手术时不用麻醉药，病人痛苦不堪，手术很难进行。这些麻醉药的使用使手术可以顺利完成，拯救了很多病人的生命。但是，手术成功后仍有不少患者因为术后创口的不易愈合而感染，导致病人死亡。1864年，英国著名医生，被称为“外科消毒之父”的Joseph Lister在法国微生物学家、化学家、被誉为“细菌学之祖”的Louis Pasteur的“细菌是物质产生腐败的原因”的报告的启发下，开始了寻找临床消毒剂的试验。经过大量的实验，Joseph Lister于1865年发现利用石炭酸（苯酚）作消毒剂进行临床试验，创口感染死亡的病例大大下降。经过方法的改进，到1869年，在Joseph Lister主管的病房中，术后病人的死亡率迅速从45%下降到15%。巴斯德（L.Pasteur，1822—1895）
在磺胺类药物问世之前，西医对于炎症，尤其是对流行性脑膜炎、肺炎、败血症等，仍然感到十分棘手，死亡率很高。1932年，德国内科医生Gerhard Domagk经过数千次的实验，惊喜地发现，将一种由偶氮染料和一个磺氨基结合而成的橘红色化合物注射给被链球菌感染的小鼠，这些小鼠不但没死，反而日渐康复。该橘红色化合物的商品名叫“百浪多息”，是一种早在1908年就能人工合成的染料。后来，就是这个百浪多息拯救了Gerhard Domagk受链球菌感染而奄奄一息的女儿。这也是磺胺的首次人体应用试验。在此启发下，化学家们制备了很多类型的磺胺类药物，如1937年研制出了“磺胺吡啶”，1939年研制出了“磺胺噻唑”，1941年研制出了“磺胺嘧啶”等，开创了今天的抗生素领域。磺胺的应用挽救了千万人的生命，它的发现者Gerhard Domagk于1939年获得了诺贝尔医学与生理学奖。百浪多息—对氨基苯磺酰胺
现代化学与医学的联系更加密切。医学的主要任务是研究人体生理、病理和心理现象中的规律，以寻求诊断、治疗和预防疾病的有效方法，保障人类健康。这些都与化学密切相关。例如，生物化学就是在无机化学、有机化学和生理学的基础上发展起来的研究生命活动的一门学科。它利用化学的原理和方法，研究人体各组织的组成、亚细胞结构和功能、物质代谢和能量变化等生命活动。新药的发现、设计和生产过程中，更离不开化学方法。要设计新药，首先要能够在细胞、分子水平上深入地了解疾病发生的机理，只有阐明了疾病发生的分子机理，才可能有针对性地设计药物，然后合成，筛选，化学修饰，再合成，最后投入生产。例如，达菲（磷酸奥司他韦，Oseltamivir phosphate）是公认的抗禽流感、甲型H1N1病毒、亚型H7N9病毒最有效的药物之一。达菲的研发始于20世纪40年代美国洛克菲勒研究所的科学家对流感病毒的研究，在达菲的研发过程中，研究人员根据实验的要求在计算机上设计出了600多种化合物，交给化学家合成，然后由生物学家进行测试。经过数百次的修饰和筛选，直到1999年奥司他韦才被美国食品药品监督管理局批准上市。再如，2015年我国科学家屠呦呦因青蒿素治疗疟疾的研究成果获得诺贝尔生理学或医学奖，在她提取青蒿素的过程中，其成功的关键方法就是采用乙醚等低沸点化学溶剂冷浸萃取法。显然，没有化学方法的应用，是不可能取得这些成就的。达菲
Nobel奖是当今世界最享盛誉、最具权威性的国际大奖，纵观一百多届诺贝尔化学奖获奖人的获奖工作，充分揭示了现代化学与医学的密切联系。例如：1902年，Hermann Emil Fischer因研究糖和嘌呤衍生物的合成而获奖；1930年，Hans Fischer因研究血红素和叶绿素，合成血红素而获奖；1958年，Frederick Sanger因测定胰岛素分子结构而获奖；1984年，Brace Merrifield因研究多肽合成而获奖；特别是从2001年到2010年的10届诺贝尔化学奖中，有6届授予了在生命科学研究中取得突出成就的科学家。生命现象的物质基础和有机分子的生物功能是生命科学研究的永恒主题，而无机化学与生物化学结合，有机化学与生物化学相结合，从分子水平来研究生物学问题，既是化学也是生命科学研究的前沿之一。近几十年来，分子生物学的蓬勃发展，也是源于化学方法在生物高分子研究中的突破，使得人类能够解开遗传的奥秘并在分子水平上了解生命现象。诺贝尔（A.B.Nobel，1833—1896）瑞典化学家、工程师、发明家青霉素过敏青霉素过敏反应和其他药物过敏反应相似，都是由于药物半抗原进入人体后与体内组织蛋白结合成完全抗原，因而刺激人体产生免疫反应。青霉素分子在pH=7.5的水溶液中，可很快重新排列成青霉素烯酸，进而分解为青霉噻唑酸。这种青霉噻唑酸可与人体组织内的γ-球蛋白和白蛋白结合成青霉噻唑蛋白。青霉噻唑蛋白即是引起青霉素过敏反应的主要致敏物质。青霉噻唑蛋白不但在人体内形成，也可在青霉素生产过程或储存过程中形成，特别是纯度差或含有杂质较多的青霉素溶液，其本身就可能含有青霉噻唑蛋白，注射这种青霉素溶液，可直接引起过敏反应，甚至发生过敏性休克。因此，对于曾有青霉素过敏史或属于过敏体质者，无论皮试和用药，均须十分谨慎。青霉素青霉素过敏处理方法：患者出现过敏性休克后，应立即停药，就地抢救，争分夺秒。措施：①立即平卧（有利于脑部血液供应），保暖（以防循环衰竭），氧气吸入；②注射肾上腺素，该药为抢救过敏性休克的首选药物，具有收缩血管、增强血管外周阻力、兴奋心肌、增加心输出量及松弛支气管平滑肌的作用。
在生命科学高度发展的今天，医学工作者和生命科学家们越来越体会到化学对生命科学发展的重要性。美国著名化学家R.Breslow曾经指出：“考虑到化学在了解生命中的重要性和药物化学对健康的重要性，在医务人员的正规教育中涵盖不少化学课程就不足为奇了。”所以，在高等医学教育中，不论是中国还是任何其他发达国家，历来都将化学作为医学专业学生的重要基础课。1.2 基础化学课程简介1.2.1 基础化学课程的内容和作用
基础化学是我国高等医学院校为一年级学生开设的第一门化学课。它涉及无机化学、分析化学和物理化学的一些基础知识和基本原理，其内容是根据医学专业的特点而选定的，主要包括分散系及水溶液中的性质、有关理论和应用，化学反应的基本原理，物质结构与性质的关系，滴定分析方法和分光光度法等。在保证化学的基本原理、基础知识的前提下，紧密结合和突出化学与医学的联系，介绍化学在医学中的应用。为了适应现代医学的需要，还增加了对现代仪器分析方法的介绍。
基础化学的教学任务是向高等医学院校一年级学生提供与医学相关的现代化学基本概念、基本原理及其应用知识，将基础性、学科性和医学性有机结合，为学生后续课程，如有机化学、生物化学、药理学、生理学等专业基础课程的学习打下较为广泛和较为深入的基础。同时，通过实验课的训练，让学生掌握基本的实验技能，使学生养成实事求是的科学态度和严谨细致的工作作风，培养学生科学的世界观和方法论，训练学生的专业素质，开发学生的创新意识。1.2.2 如何学好基础化学
基础化学是医学专业学生进入大学后的第一门重要的基础课，如何深入扎实地学习并掌握其基础理论和基本概念，同时在学习这些化学基本原理和知识的基础上，尽快地适应大学的学习模式和方法，不仅对本课程的学习十分重要，而且对后续课程的学习，甚至对学生在未来工作中的专业发展都影响深远。
首先，学习态度是学好基础化学的关键。1919年，心理学家W.MacDouqai和W.Smith在一项实验中发现，积极的学习态度对学习效率有促进作用。1952年，Carry在总结一项实验研究时指出，男女大学生对解决问题不同的态度，直接影响解决问题的效果。研究表明，学生的学习态度不仅直接影响学习行为，而且还直接影响着学习成绩。那些喜欢学习，认为学习很有意义的学生，上课能认真听讲，积极地跟踪老师的思维，认真做好笔记，课后能主动地复习并按时完成作业，学习成绩优良。相反，那些对学习不感兴趣，认为学习无用的学生，在课堂上不认真听课，课后更不复习，不按要求完成作业，当然学习效果不好。由此可见，学生学习态度的好坏与其学习效果密切相关。因此，要学好基础化学，首先必须明白该课程对医学学生的重要性，树立一个正确的学习态度。在基础化学的学习过程中，由于种种原因，比如老师的教学水平不尽相同，某些章节与医学的联系不多，特别是某些高年级学长对学习化学课程的误导等，造成一些学生对基础化学课程的学习兴趣不高，认为没有必要花太多的时间去学习这门课程，从而导致学习成绩差，甚至不及格，严重影响后续课程的学习。这些都是因为学生没有理解化学与医学的关系，没有端正学习态度而造成的。
学习方法是学好基础化学的保障。基础化学是无机化学、分析化学和物理化学的一些基础知识和基本原理的提炼和融合，知识覆盖面广，信息量大，内容浓缩简洁。因此，要学好基础化学，必须做好预习。在每章教学之前，通篇浏览一下整章内容，对内容的重点难点有一定的了解，为课堂听课争取主动，从而提高学习效率。这就是一种积极的学习态度。
课堂认真听课对学好一门课程十分重要。教师的每一堂课都是根据教学计划精心准备的。课堂上教师通过文字、图示、动画、讲解、比拟、分析、推理、归纳、总结等多种方式，以利突出重点，化解难点，帮助学生理解、消化、掌握教学内容。学生听课时特别要注意弄清基本原理、基本概念，同时要注意教师提出的问题，以及分析问题和解决问题的思路和方法。如果学生课前有预习，课堂上又能认真听课，有重点地做课堂笔记的话，那他一定会学得轻松，达到事半功倍的学习效果。
课后复习是消化掌握所学课堂知识的一个至关重要的环节。基础化学课程的特点是理论性强，知识点多，有些概念比较抽象，往往在课堂上不能完全听懂，这就需要课后对课堂内容的进一步消化、掌握。课后复习的最常见方式就是做作业或课外练习。完成作业的过程中需要运用书本知识，请教同学、老师，查阅参考资料等，这就是一个重新学习、理解、消化、巩固和掌握知识的过程，也是培养学生独立思考和分析、解决问题能力的过程。
提倡自主学习，培养自学能力，是大学的主要培养目标之一。对每一门课程，学生除了要认真完成上述的预习、听课、复习、做课堂练习外，还应该在教师的指导下利用图书馆、专业网站查阅相关的参考书刊、文献等，解决课堂上和课外练习中遇到的问题。不管什么教材，内容毕竟有限，而且教材内容可能会因编者的观点、能力而受限，这些都会影响学生对教材内容的理解和掌握。如果能够查阅文献书刊，利用互联网，不仅可以加深理解课堂内容，还可以扩大知识面，活跃思维，开阔视野，提高学习兴趣。遇到专业问题去图书馆，上互联网，这是大学生必须养成的一个习惯，是大学生有别于中学生的一个基本专业素质。
化学是一门建立在实验基础上的学科，《基础化学实验》是《基础化学》的姊妹课程，基础化学理论课与实验课实际上是一个整体，它们相互补充和完善。在学习中，实验可以加深感性认识，而理论可以加深对感性认识的理解，从而更牢固地掌握基础化学知识。1.3 有效数字及其运算规则1.3.1 有效数字的概念
在任何实验中，只要是用仪器测量的数据总是存在误差的，准确度是有限的，只能以一定的近似值来表示。这个近似值不仅表达测量值的大小，而且反映测量的准确程度。在测定实验数据时，应保留多少位数？计算结果应保留几位数字？才能正确地反映出测量的准确度，要正确地解决这些问题，必须了解有效数字的概念。
有效数字（significant figure）就是一种既能表达数值大小，又能表明测量值准确程度的数字表示方法。具体地说，是指在分析工作中实际能够测量到的数字。所谓能够测量到的数值包括了最后一位估计的、不确定的数字。通过直读获得的准确数字叫做可靠数字；通过估读得到的那部分数字叫做存疑数字或者不可靠数字。有效数字包括测量结果中全部准确数和一位存疑数字，存疑数字的误差为±1。例如，用一测量误差为±0.01℃的温度计测量某溶液的温度，温度计水银柱的液面停留在65.5～65.6℃之间无刻度部分的中间位置（见图1-2），则该溶液温度测量数据可以记录为65.55℃。该数据中前三位数65.5是可以从温度计上准确读取的，是准确数字，末尾的5是根据水银柱液面停留的位置估计的，是存疑数字。因此，65.55℃就是包括了三位准确数和一位存疑数的有效数字。图1-2 温度计读数示意图1.3.2 有效数字位数的确定
在实验中，记录和计算时只记下有效数字，多记或少记都是错误的。而有效数字中保留的末尾一位存疑数字通常是根据测量仪器的最小分度值来估计的，反映了仪器实际能达到的精确度。显然，有效数字的位数与仪器的制造精度直接相关，记录的数据高于或低于仪器的精确度都是不正确的。在上述溶液温度的测量中，将测量温度记录为65.55℃是正确的有效数字记录方法，它表示该温度计的测量数据能精确到0.01℃，测量结果可能有±0.01℃的误差，溶液的实际温度应为65.55℃±0.01℃范围内的某一数值。如果将该温度计数据记录为65.5℃，则数据上反映出温度计的精确度或测量误差为±0.1℃，较实际测量中使用的温度计的精确度低。如果将该温度计数据记录为65.553℃，则数据上反映出温度计的精确度或测量误差为±0.001℃，较实际测量中使用的温度计的精确度高。因此，这两个记录数据都没有反映出该温度计的实际精确度。又如，某溶液的体积用最小刻度为1mL的量筒测量，溶液弯月面底部大约在12.6mL处，则该溶液的体积记录为12.6mL，其中，12是直接由量筒的刻度读出的，而0.6是由肉眼估计的，故该溶液体积用量筒测量时有效数字是3位。如果换用最小刻度为0.1mL的滴定管测量该溶液的体积，则溶液的弯月面底部可能在12.62mL处，则该溶液的体积应记录为12.62mL，其中，12.6是直接由量筒的刻度读出的，而0.02是由肉眼估计的，故该溶液体积用滴定管测量时有效数字是4位。
按照数字的精度也可决定选择合适的仪器，例如，取溶液2.00mL，要求使用刻度吸量管；取溶液2.0mL，用量筒即可；取溶液2mL，则可粗略估计，如用滴管直接滴取40滴左右等方法。若取溶液25.00mL，则必须用移液管或滴定管。
在有效数字的表示和位数计算中，应注意下面几点：
①实验中的测量数字和数学上的数字意义是不一样的。如数学上，5.28=5.280=5.2800。而对于实验中的测量数据，5.28≠5.280≠5.2800，因这三个数据的测量精确度不同。
②有效数字的位数与被测物的大小和测量仪器的精确度有关。如同一物体的长度用不同最小分度尺的仪器测量时，仪器的最小分度尺越小，测量数据的有效数字位数越多。
③数字中所有非零数字（1～9）都是有效数字。如53有2位有效数字，16.2有3位有效数字，0.1560有4位有效数字。
④非零数字间的零都是有效数字。如201.83和131.05都有5位有效数字。
⑤当数字中有小数点时，第一个非零数字之后的零都是有效数字。如3.00有3位有效数字，20.10有4位有效数字，1.100有4位有效数字。
⑥第一个非零数字之前的零都不是有效数字，常起定位作用。如某溶液的体积以毫升作单位时为12.50mL，若用升作单位时为0.01250L，后者在数字1前的“0”只起定位作用，不是有效数字。因此，12.50mL和0.01250L的有效数字都是4位，即改变一个数字的单位，其有效数字位数不会改变。
⑦当数字中没有小数点时，末尾的零不一定是有效数字。如1200g，就无法确定其有效数字位数。为了准确地表达有效数字，需要使用科学计数法（scientific notation）。科学计数法将数字表示成an×10的形式，其中1≤│a│<10，n表示整数。如1200g可用科学计数法33表示为1.2×10g（2位有效数字），表示为1.20×10g（3位有效数字），3表示为1.200×10g（4位有效数字）。对于过大或过小的数字常用科学计数法表示。
⑧当计算的数值为lg或pH、pK等对数时，其有效数字的位数仅取决于小数点后的位数，因为小数点前的整数部分只表示数量级，仅与其对应的真数中的10的方次有关。如pH=6.26有2位有效数字，因++-7-1为该pH值是通过pH=-lg［H］换算方法由［H］=5.5×10mol·L计算得到的，其有效数字位数应该与氢离子浓度数值中的有效数字位数一致。
⑨实验中常遇到测定次数、系数、倍数、转换因子、常数等，这些数被视为确切数（exact number），不受有效数字位数的限制。如1in（英寸）=2.54cm，1min=60s中的2.54和60都不受有效数字位数的-1限制。也不考虑理想气体摩尔体积（约22.41410L·mol）、圆周率π、e以及原子量等常数的有效数字位数。1.3.3 有效数字的运算规则（1）修约
当各测定值和计算值的有效数字位数确定后，对其后面多余的数字要进行取舍，这一过程称为修约（rounding）。修约通常按照“四舍六入五成双”的规则进行。
①当保留n位有效数字，若第n+1位数字≤4就舍掉。如5.428取2位有效数字时，结果为5.4。
②当保留n位有效数字，若第n+1位数字≥6时，则第n位数字进1。如5.428取3位有效数字时，结果为5.43。
③当保留n位有效数字，若第n+1位数字=5且后面数字为0时，修约方法为：
若第n位数字为偶数时舍掉后面的数字。如5.450取2位有效数字时，结果为5.4；
若第n位数字为奇数时将第n位数加1。如5.350取2位有效数字时，结果为5.4。
④当保留n位有效数字，若第n+1位数字=5且后面还有不为0的任何数字时，无论第n位数字是奇数还是偶数都加1。如5.4502取2位有效数字时，结果为5.5。5.3502取2位有效数字时，结果为5.4。
对于原始数据只能修约一次。例如，将6.5473修约为2位有效数字时，不能先将其修约为3位6.55，再修约为6.6，而只能一次修约为6.5。对于需要经过计算才能得出的结果应该先计算后修约。（2）加减运算
在加减运算中，计算结果所保留的数字的小数点后的位数应与参加运算的各数字中小数点后位数最少的数相同，因为运算式中小数点后位数最少的数的绝对误差最大。例如，0.3652+0.54，和为0.9052，修约为0.91。（3）乘除运算
在乘除运算中，计算结果所保留的有效数字的位数应与参加运算的各数字中有效数字位数最少的数相同，因为运算式中有效数字位数最少的数的相对误差最大。例如，0.3652×0.54×1.16，积为0.22876128，修约为0.23。思考题1-1 实验测量中如何确定数据的有效数字位数？pH=5.36中只有2位有效数字，为什么？1.4 我国的法定计量单位
最早的度量衡大约始于父系氏族社会末期，因地域和国情不同计量统计方式也不同。随着社会文明程度的提高以及科学发展的需要，原始的度量衡演变为现在的计量制度。国际单位制是全世界几千年生产和科学技术发展的综合结果。1875年，由17个国家代表在巴黎签订了“米制公约”，成立国际计量委员会（CIPM），设立了国际计量局（BIPM），其标志见图1-3。我国于1977年加入该组织。图1-3 巴黎国际计量局（BIPM）徽记
国际计量大会（CGPM）由米制公约缔约国的代表参加，是米制公约组织的最高组织。1948年第九届国际计量大会责成CIPM创立一种简单而科学的、供所有米制公约组织成员国均能使用的实用单位制。1954年第十届国际计量大会决定采用米（m）、千克（kg）、秒（s）、安培（A）、开尔文（K）和坎德拉（cd）作为基本单位。1960年第十一届国际计量大会决定将以这六个单位为基本单位的实用计量单位制命名为“国际单位制”，并用国际符号“SI”（SI是法文Système International d'Unités的缩写）表示。1971年第十四届国际计量大会决定将物质的量的单位摩尔（mol）增加作为SI基本单位。因此，目前国际单位制共有七个SI基本单位（见附录一表1）。此外，国际单位制还有两个辅助单位（见附录一表1），即弧度和球面度。
国际单位制由SI单位和SI单位的倍数单位组成。其中SI单位由SI基本单位和SI导出单位（见附录一表2）两部分构成。SI单位的倍数单位由SI词头（见附录一表3）加SI单位构成。在实际应用中，这些SI单位或单独、或交叉、或混合使用，覆盖了整个科学技术领域，构成了一个现今世界上最普遍采用的十进制进位的标准度量衡单位系统。
我国法定计量单位是由我国国务院发布的在全国采用的计量单位。国务院于1977年5月27日发布实行《中华人民共和国计量管理条例（试行）》，使我国的计量工作由对计量器具的监督管理引申到对计量（测量）数据的监督管理。1978年，国务院批准成立国家计量总局，统一管理全国计量工作。从1984年开始，我国全面推行以国际单位制为基础的法定计量单位。一切属于国际单位制的单位都是我国的法定计量单位。同时，根据我国的实际情况明确规定了在法定计量单位中可采用若干能与国际单位制并用的我国法定计量单位（见附录一表4）。为了在各学科中具体地、正确地使用国家法定计量单位，“全国量和单位标准化技术委员会”于1983年制定了有关量和单位的15项国家标准，1986年和1993年又进行了两次修改。这套代号为GB 3100—1993～GB 3102—1993的新标准于1994年7月1日开始实施，它是我国非常主要的基础性强制标准。1.5 溶液及其组成的量度1.5.1 物质的量
物质的量（amount of substance）是国际单位制中7个基本物理量之一，它和“长度”“质量”等概念一样，是一个物理量的整体名词。物质B的物质的量用n表示。物质的量的基本单位是摩尔B（mole），单位符号为mol。摩尔的定义是：“摩尔是某一系统的物质的量，该系统所包含的基本单元（elementary entity）数与0.012kg碳12的原子数目相等。在使用摩尔时，基本单元应予指明，可以是原子、分子、离子、电子及其他粒子，或这些粒子的特定组合。”
物质的量是表示一定数目粒子的集合体的物理量，属于专有名词，研究对象只能是粒子，用来衡量物质微观粒子数目的多少。摩尔是物质的量的单位，不是质量的单位。质量的单位是千克，单位符号为kg。由于0.012kg碳12的原子数目是阿伏伽德罗常数（Avogadro constant，符号N）的数值，因此，只要系统中基本单元B的数目与A0.012kg碳12的原子数目相同，该系统中基本单元B的物质的量就是1mol，即该系统中基本单元B的数目就等于阿伏伽德罗常数。阿伏伽23-1德罗常数N=（6.0221367±0.0000036）×10mol，这个数值还会随A测定技术的提高而改变。因此，把每摩尔物质含有的基本单元数用阿伏伽德罗常数来定义更为确切，而不应把每摩尔物质含有的基本单元23数用为6.022×10那么具体的一个数来定义。12为什么以作为摩尔的数目基准1803年道尔顿首次提出原子量的概念，他使用的基准是氢，即把氢的原子量定义为1。19世纪初，贝采里乌斯提出以氧作为原子量基准，定义氧的原子量为100，因为当时原子量测量需要化合物用于比较，而氧能与大多数元素形成化合物。但由于氧基准的测量精度等问题，氢基准并没有被完全弃用。19世纪末，统一原子量的要求更加强烈，由于氧标准在实际操作中更方便，于是国际计量委员会倾向于使用氧的原子量为16作基准，并成为主流。17摩尔的概念于19世纪末才出现，1929年又发现了氧的同位素O和18O，导致氧基准的不确定性。到20世纪中期，原子量测量不必再依赖化合物，质谱成为最准确的方法。从事质谱的物理学家建议12以C的原子量为12作为基准，这样对历史数据造成的影响更小。因此，这个建议得到了广泛接受。1960年IUPAC（国际纯粹与应12用化学联合会）正式认可C成为原子量的新标准。
按照摩尔的定义，使用摩尔时，必须同时指明基本单元。基本单元应该用粒子符号、物质的化学式或它们的特定组合表示。例如，可以说H、H、CO、1/2CO、、（3H+N）等的物质的量。22222但是，如果说硝酸的物质的量，就会含义不清了，因为没有指明基本单元的化学式，它们可能是HNO，也可能是1/2HNO或者是331/3HNO的物质的量。可以说1mol的HNO具有质量63g，1mol的331/2HNO具有质量31.5g，1mol的（3H+N）具有质量34g，都是正322确的。
某物质的物质的量可以通过该物质的质量和摩尔质量（molar mass）求算。物质B的摩尔质量M定义为：B的质量m除以B的物质BB的量n，即B （1-1）
式中，符号意为“按定义等于”，在书写定义式时须以此注明。-1
摩尔质量的单位为千克每摩尔，符号为kg·mol。当摩尔质量的-1单位用g·mol时，某原子的摩尔质量在数值上等于该原子的原子量A，某分子的摩尔质量在数值上等于该分子的分子量M。原子量和分rr子量的单位为1。对于某一纯净物来说，它的摩尔质量是固定不变的。 0.40g NaOH的物质的量是多少？【例题1-1】
解 1.5.2 物质的量浓度
物质的量浓度（amount of substance concentration， or molarity）定义为：溶质B的物质的量n除以混合物的体积V。对溶液而言，物B质的量浓度定义为溶质的物质的量n除以溶液的体积V，用符号c表BB示，即 （1-2）
式中，c为物质B的物质的量浓度；n是物质B的物质的量；V是BB溶液的体积。-3
物质的量浓度的单位是摩尔每立方米，符号为mol·m。由于立-3方米太大，物质的量浓度常用摩尔每立方分米，符号为mol·dm，也-1-1可以使用摩尔每升（mol·L）、毫摩尔每升（mmol·L）以及微摩尔-1每升（μmol·L）表示。
物质的量浓度可简称为浓度（concentration）。本书采用c表示BB的浓度，用［B］表示B的平衡浓度。
使用物质的量浓度时需注意：①在一定物质的量浓度溶液中取出任意体积的溶液，其浓度不变；②溶质可以是单质、化合物，也可以是离子或其他特定组合。因此，在使用物质的量浓度时，必须指明物-1质的基本单元。如c（HSO）=1.50mol·L，c（1/2HSO）=1.0mol2424-12+-1·L，c（1/2Cu）=1.0mol·L等。括号中的化学式符号表示物质的基本单元。
世界卫生组织提议凡是已知分子量的物质在体液内的含量均应用物质的量浓度表示，所以，物质的量浓度在医学上也被广为采用。例如人体血液葡萄糖含量的正常值，过去习惯表示为70～100mg%（W/V），意为每100mL血液中含葡萄糖70～100mg。按照法定计量单位-1应表述为c（CHO）=3.9～5.6mol·L。61261.5.3 质量摩尔浓度
质量摩尔浓度（molality）定义为：溶质B的物质的量n除以溶剂B的质量，符号为b，即B （1-3）-1
式中，b为物质B的质量摩尔浓度，mol·kg；n是物质B的物质BB的量；m是溶剂的质量。A
因物质的量和物质的质量均不随温度的变化而改变，所以，质量摩尔浓度也不会随温度的变化而发生改变。 将58.5g氯化钠溶于2000.0g水中，该溶液中氯化【例题1-2】钠的质量摩尔浓度为多少？-1
解 氯化钠的摩尔质量为58.5g·mol，氯化钠的质量摩尔浓度为：1.5.4 物质的量分数
物质的量分数（mole fraction）定义为：物质B的物质的量除以混合物中各组分的物质的量之和，符号为x，即B （1-4）
式中，x为物质B的物质的量分数，也可称为摩尔分数，量纲为B1；n是物质B的物质的量；为混合物的物质的量之和。B
设溶液由溶质B和溶剂A组成，则溶质B的物质的量分数为x=n/（n+n）BBAB
式中，n为溶质的物质的量；n为溶剂的物质的量。同理，溶BA剂A的物质的量分数为x=n/（n+n）AAAB
显然，x+x=1。AB
物质的量分数既适用于溶液体系，也可适用于气相体系和固相体系。当混合物中含多个组分时，常用物质的量分数表示各组分的含量。如设某溶液中有i个组分，它们的物质的量分别为n、n、n、…、n，123i则组分1的物质的量分数为x=n/（n+n+n+…+n）11123i
显然，x+x+x+…+x=1，或。123i 将12.00g结晶草酸（HCO·2HO）溶于168.0g【例题1-3】2242水中，求该溶液中草酸的物质的量分数x（HCO）。224-1
解 结晶草酸的摩尔质量M（HCO·2HO）=126g·mol，而2242-1M（HCO）=90.0g·mol，则12.00g结晶草酸中草酸的质量为224
溶液中水的质量为思考题1-2 物质的摩尔质量、物质的量分数、质量摩尔浓度和物质的量浓度都不随温度变化，对吗？
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]