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第一章 键合和周期性1

1·1元素的原子结构1

1·1·1原子核1

1·1·1·1人工放射同位素的产生3

1·1·1·2放射性裂变4

1·1·1·3放射性同位素在冶金过程中的应用4

1·1·2原子光谱5

1·1·2·1玻尔理论（Bohrtheory）6

1·1·2·2量子数7

1·1·2·3元素的电子构型9

1·2元素周期表11

目录11

书中用的单位和符号11

1·3化学键13

1·3·1离子键（电价）14

1·3·1·1原子尺寸14

1·3·1·2电离能15

1·3·1·3电子亲合能16

1·3·1·4电负性值18

1·3·1·5离子固体的结构19

1·3·1·6离子化合物的应用22

1·3·2共价键22

1·3·2·1共价分子的形状24

1·3·2·2多重键26

1·3·2·3分子间力26

1·3·2·4有工业意义的共价大结构27

1·3·3金属键29

1·4·1s组元素31

1·4元素周期表的详细研究31

1·4·1·1氧化物33

1·4·1·2氯化物33

1·4·2过渡元素（d组）33

1·4·2·1磁性34

1·4·2·2颜色34

1·4·2·3催化性质36

1·4·2·4生成间隙化合物36

1·4·2·7第一过渡系（Sc到Zn）37

1·4·2·6络合物37

1·4·2·5可变氧化态37

1·4·3p组元素41

第二章 冶金热力学44

2·1热化学44

2·1·1放热反应和吸热反应44

2·1·1·1反应的标准焓变45

2·1·2焓和焓变的计算51

2·1·2·1若干计算题52

2·1·2·2盖斯定律（Hess'slaw，反应热总和恒定定律，1840年）53

2·1·3反应焓变的测量57

2·1·4温度对焓变的影响58

2·1·4·1热容（C）59

2·1·4·2基尔霍夫方程式（Kirchoff'sequation）59

2·2热力学66

2·2·1能量：化学变化的驱动力66

2·2·1·1热力学第一定律67

2·2·1·2熵：支配能量变化的第二个因素73

2·2·2自由能：化学反应的驱动力80

2·2·2·1吉布斯-赫姆霍兹（第二定律）方程式81

2·2·2·2温度对反应可行性的影响83

2·2·2·3计算反应的△G？85

2·2·2·4自由能的计算题89

2·2·3化学平衡90

2·2·3·1质量作用定律91

2·2·3·2进展中的反应94

2·2·3·3活度：溶液的有效浓度94

2·2·3·4影响平衡位置的因素95

2·2·3·5关于平衡的题目97

2·2·3·6自由能与平衡常数之间的关系98

2·2·3·7冶金过程中的平衡102

2·2·3·8温度对平衡的影响104

2·2·3·9蒸汽压随温度的变化108

2·2·3·10标准自由能-温度关系图在金属提取中的应用111

第三章 反应动力学127

3·1反应速率128

3·1·1条件对反应速率的影响128

3·1·1·1表面积128

3·1·1·2催化剂129

3·1·3动力学和机理130

3·1·2浓度-时间曲线图130

3·2实验速率定律131

3·2·1反应的级132

3·2·2速率常数133

3·2·3反应分子数133

3·2·4化学计量组成133

3·2·5积分方程式133

3·2·5·1零级反应134

3·2·5·2一级反应135

3·2·5·3二级反应138

3·2·5·4可逆反应140

3·2·5·5连串反应141

3·3反应级数的确定143

3·3·1积分法143

3·3·2微分法144

3·3·2·1起始速率法145

3·3·3半衰期法146

3·4·1一般原则148

3·4·2实验技术——概论148

3·4实验技术148

3·4·3实验技术——详述149

3·4·3·1重量法149

3·4·3·2气体体积法149

3·4·3·3压力法149

3·4·3·4分析法150

3·4·3·5放射性法150

3·4·3·6膨胀法150

3·4·3·7光密度法150

3·5·1阿累尼乌斯方程式151

3·5动力学和温度151

3·5·2活化能的确定152

3·5·3势能分布曲线154

3·5·4温度的影响156

3·5·5催化作用157

3·6机理157

3·6·1速率决定步骤158

3·6·1·1扩散控制159

3·6·2机理的解释162

3·7·1·1碰撞频率（Z）163

3·7反应速率理论163

3·7·1碰撞理论163

3·7·2势能面165

3·7·3过渡态理论165

第四章 液态金属溶液169

4·1溶液和组成169

4·2表面和界面能170

4·3溶液热力学171

4·3·1偏分量和积分量173

4·3·2理想溶液和活度175

4·3·3拉乌尔定律（Raoult'slaw）176

4·3·4非理想溶液或真实溶液178

4·3·5吉布斯-第哈姆方程式（Gibbs-Duhemequation）180

4·3·6亨利定律（Henry'slaw）和稀溶液183

4·3·7多组元溶液和互相作用系数184

4·3·8溶液混合热力学186

4·3·9超热力学量188

4·3·10根据积分自由能-组成曲线建立平衡相图189

4·3·11成核自由能193

4·4·1炉渣的功用和性质196

4·4炉渣和熔剂196

4·4·2炉渣的结构198

4·4·3炉渣-金属反应199

4·4·4有色金属用的熔剂202

4·4·5熔剂材料（熔融盐）的结构203

4·5金属中的气体204

5·1·1电解质209

5·1·2电解质水溶液209

5·1离子学Ⅰ：溶液中的离子209

第五章 金属水溶液和电化学209

5·1·3离子活度210

5·1·4平均离子活度211

5·1·5德拜-尤格尔理论（Debye-Hückeltheory）212

5·1·6平均离子活度的测量213

5·1·7酸和碱214

5·1·8pH标度215

5·1·9缓冲溶液216

5·1·10pH的测量217

5·2·1电导的测量218

5·2离子学Ⅱ：电解质电导218

5·2·2摩尔电导219

5·2·3摩尔电导随浓度的变化219

5·2·4独立迁移的柯尔拉乌希定律（Kohlrausch'slaw）221

5·2·5迁移数223

5·2·6熔盐的电导224

5·3电极学Ⅰ225

5·3·1电极电位225

5·3·2金属电极226

5·3·3电极电位的比较——电化学电池227

5·3·4电池的图解表示228

5·3·5标准电极电位229

5·3·6参考电极230

5·3·7指示器电极231

5·3·8电池机理232

5·3·9浓差电池233

5·3·10氧化还原电位234

5·3·11电池热力学234

5·3·12能斯特方程式（Nerrstequation）235

5·3·13电动势（电池电势）的计算237

5·3·14浓差电池电势238

5·3·15氧化还原序的应用239

5·3·16动力学研究240

5·3·17氧化还原电位随pH的变化240

5·4电解242

5·4·1基本原理242

5·4·2法拉第电解定律（Faraday'sJaw）244

5·4·3电流效率245

5·4·4电能效率246

5·4·5电流密度247

5·4·6理论槽电压247

5·4·7极化和超电位249

5·4·8分解电压249

5·4·9放电电位252

5·4·10电镀254

5·5溶质在不互溶相之间的分配260

5·5·1萃取261

5·7·1吉布斯吸附等温方程式263

5·7吸附263

5·6离子交换263

5·7·2气体的吸附269

第六章 金属的提取方法273

6·1矿石准备274

6·1·1破碎作业274

6·1·2分级作业274

6·1·3分选作业276

6·1·4·1烧结278

6·1·4制团作业278

6·1·4·2球团化279

6·1·4·3制粒279

6·1·4·4压团280

6·2火法冶金提取法281

6·2·1干燥和煅烧281

6·2·2金属精矿的焙烧281

6·2·3熔炼286

6·2·4冰铜吹炼290

6·2·5金属氧化物的还原291

6·2·6火法精炼295

6·2·7蒸馏296

6·2·8卤化冶金298

6·2·9连续提取方法301

6·2·10几种主要金属的火法冶金提取过程303

6·2·10·1从硫化铜精矿提取铜304

6·2·10·2从硫化镍精矿提取镍306

6·2·10·3在铅锌鼓风炉中由PbS-ZnS精矿提取铅和锌310

6·2·10·4从氧化镁精矿提取镁315

6·2·10·5氧化铁的还原316

6·2·10·6炼钢326

6·3湿法冶金提取法334

6·3·1浸出339

6·3·2沉淀技术341

6·3·2·1pH和po2控制沉淀341

6·3·2·2气态还原343

6·3·2·3置换沉淀345

6·3·3分离技术345

6·3·3·1离子交换345

6·3·3·3反渗透346

6·3·3·2溶剂萃取346

6·4电冶金提取法347

6·4·1从水溶液电解沉积和电解精炼金属349

6·4·2从熔融盐电解质电解沉积和电解精炼铝、镁和活性更大的金属352

第七章 金属的熔化和再生回收357

7·1金属的熔化357

7·1·1物理学和化学的理论根据357

7·1·2液态金属的除气358

7·1·3熔化设备359

7·1·4铸铁生产364

7·1·4·1铸铁的化铁炉熔化364

7·1·4·2铸铁的电热熔化366

7·1·4·3铁的脱硫和增碳367

7·1·4·4球墨（SG）铸铁的生产367

7·1·5钢的熔化和精炼368

7·1·6熔化有色金属369

7·1·6·1镍合金370

7·1·6·2铜合金370

7·1·6·3铝合金371

7·1·6·4镁合金和锌合金372

7·2金属的再生同收372

7·2·1废料处理373

7·2·2再生金属的提取375

7·2·2·1钢铁的再生回收376

7·2·2·2铝的再生回收376

7·2·2·3铜的再生回收377

7·2·2·4锌的再生回收378

7·2·2·5铅的再生回收379

7·2·2·6锡的再生回收380

7·2·2·7贵金属的再生回收381

第八章 金属的腐蚀383

8·1水相腐蚀383

8·1·1基本腐蚀电池383

8·1·2电化学腐蚀电池的分类385

8·1·2·1异电极电池387

8·1·2·2浓差电池388

8·1·3腐蚀损伤的类型391

8·1·3·1均匀侵蚀391

8·1·2·3温差电池391

8·1·3·2局部侵蚀392

8·1·4坡拜关系图（Pourbaix-diagrams）401

8·1·5电极动力学407

8·1·5·1双电层407

8·1·5·2交换电流密度409

8·1·5·3热力学的不可逆性和极化作用410

8·1·5·4极化作用的类型412

8·1·5·5电位-电流图〔E-1图，埃文斯图417

8·1·5·6电位-电流密度图〔E-logi图，斯特恩图421

8·1·5·7瓦格纳-特劳德图（Wagner-Trauddiagrams）423

8·1·5·8钝态和阳极的E-logi曲线423

8·1·6E-logi曲线的测定429

8·1·7阳极氧化处理430

8·1·8电抛光和电化学加工430

8·1·9水相腐蚀的环境状况432

8·1·9·1大气中的腐蚀432

8·1·9·2水中的腐蚀433

8·1·9·3土壤中的腐蚀434

8·1·10·1改善环境435

8·1·10水相腐蚀的防止435

8·1·10·2改善金属442

8·1·10·3电学方法443

8·1·10·4保护涂层447

8·1·10·5其他因素449

8·2氧化——干腐蚀449

8·2·1氧化层的形成450

8·2·2氧化物生长速率定律451

8·2·3氧化物的结构453

8·2·4抛物线生长的瓦格纳理论（Wagnertheory）455

8·2·5薄氧化膜的生长462

8·2·6多价态金属上的氧化皮463

8·2·7合金的氧化463

8·2·8氧化性气氛466

8·2·9氧化保护468

附录1 元素的电子构型471

附录2 电化（氧化还原）序475

附录3 电化学电池和电解电池中的电极极性和离子放电477

附录4 电势序483

附录5 第二章中计算题的解485