本科
  1. 普通化学  1.1. 化学导论  1.2. 原子结构  1.2.1. 亚原子粒子  1.2.2. 原子模型  1.2.3. 量子数  1.2.4. 电子构型  1.2.5. 周期性趋势  1.2.6. 同位素及其应用  1.3. 化学键  1.3.1. 离子键  1.3.2. 共价键  1.3.3. 金属键  1.3.4. 杂化  1.3.5. 分子几何结构与VSEPR理论  1.3.6. 键极性和偶极矩  1.4. 化学计量学  1.4.1. 摩尔概念  1.4.2. 经验式和分子式  1.4.3. 限量试剂和过量试剂  1.4.4. 百分产率和纯度  1.4.5. 稀释计算  1.5. 物质的状态  1.5.1. 气体定律  1.5.2. 物质与分子间力  1.5.3. Solid and Crystal Structures  1.5.4. 相图  1.5.5. 等离子体和超临界流体  1.6. 化学反应  1.6.1. 化学反应类型  1.6.2. 化学方程式的平衡  1.6.3. 热化学反应  1.6.4. 反应能量分布图  1.7. 溶液和混合物  1.7.1. 浓度单位  1.7.2. 结合属性  1.7.3. 溶解度和溶解度规则  1.7.4. 亨利定律和拉乌尔定律  1.7.5. 分配系数  1.8. 化学平衡  1.8.1. 质量作用定律  1.8.2. 勒夏特列原理  1.8.3. 反应商  1.8.4. 要使用此在线计算器计算平衡常数，请输入平衡常数 (Eq.) 并点击计算按钮。以下是如何用给定的输入值解释平衡常数的计算 -> 0.05 = 0.05/0。  1.8.5. 酸碱平衡  1.9. 酸和碱  1.9.1. 阿仑尼乌斯、布朗斯特–劳里和路易斯定义  1.9.2. pH 和 pOH  1.9.3. 酸碱滴定  1.9.4. 缓冲溶液  1.9.5. 酸碱指示剂  1.9.6. 多元酸和碱  1.10. 电化学  1.10.1. 氧化还原反应  1.10.2. 原电池和电解池  1.10.3. Nernst方程  1.10.4. 电解  1.10.5. 法拉第电解定律  1.11. 热力学  1.11.1. 热力学定律  1.11.2. 焓, 熵和吉布斯自由能  1.11.3. 反应的自发性  1.11.4. 热力学循环（亥斯定律，卡诺循环）  1.12. 动力学  1.12.1. 速率定律和反应级数  1.12.2. 活化能与催化剂  1.12.3. 碰撞理论  1.12.4. 反应机理  1.12.5. 过渡态理论
  2. 有机化学  2.1. 结构与关系  2.1.1. 碳化合物中的杂化  2.1.2. 共振和芳构化  2.1.3. 分子轨道  2.1.4. 感应效应和共轭效应  2.2. 烃类化合物  2.2.1. 烃类  2.2.2. 烯烃  2.2.3. 炔烃  2.2.4. 芳香化合物  2.2.5. 环烷烃与构象  2.3. 官能团  2.3.1. 醇和酚  2.3.2. 醚和环氧化物  2.3.3. 醛和酮  2.3.4. 羧酸及其衍生物  2.3.5. Amin  2.3.6. 酯和酰胺  2.3.7. 硫醇和硫化物  2.4. 立体化学  2.4.1. 立体化学中的异构现象  2.4.2. 手性与光学活性  2.4.3. 结构分析  2.4.4. 非对映异构体和对映异构体  2.5.1. 取代反应  2.5.2. 消除反应  2.5.3. 加成反应  2.5.4. 自由基反应  2.5.5. 重排反应  2.5.6. 周环反应  2.6. 光谱学和结构分析  2.6.1. 红外光谱  2.6.2. 核磁共振波谱  2.6.3. 质谱法  2.6.4. 紫外-可见光谱  2.6.5. X射线晶体学  2.7. 聚合物化学  2.7.1. 加成聚合物和缩合聚合物  2.7.2. 聚合机制  2.7.3. 可生物降解聚合物  2.7.4. 导电和智能聚合物
  3. 无机化学  3.1. 配位化学  3.1.1. 配体和配位化合物  3.1.2. 晶体场理论  3.1.3. 配位化合物中的分子轨道理论  3.1.4. 简–泰勒失真  3.2. 主族化学  3.2.1. 碱金属和碱土金属  3.2.2. 卤素和稀有气体  3.2.3. 过渡金属及其配合物  3.2.4. 镧系元素和锕系元素  3.3. 固态化学  3.3.1. 晶格和晶胞  3.3.2. 固体缺陷  3.3.3. 电和磁的性质  3.3.4. 超导性  3.4. 生物无机化学  3.4.1. 生物学中的金属离子  3.4.2. 酶与金属的反应  3.4.3. 金属中毒与解毒  3.4.4. 金属蛋白和金属酶
  4. 物理化学  4.1. 量子化学  4.1.1. 波粒二象性  4.1.2. 薛定谔方程  4.1.3. 量子数与轨道  4.1.4. 原子和分子光谱学  4.2. 统计力学  4.2.1. 麦克斯韦–玻尔兹曼分布  4.2.2. 分区函数  4.2.3. 玻色-爱因斯坦和费米-狄拉克统计  4.3. 化学热力学  4.3.1. 吉布斯自由能  4.3.2. 相变  4.3.3. 热力学效率  4.4. 表面化学  4.4.1. 吸附与催化  4.4.2. 胶体和乳液
  5. 分析化学  5.1. Classical methods  5.1.1. 重量分析  5.1.2. 滴定计  5.2. 仪器方法  5.2.1. 色谱法  5.2.2. 光谱学  5.2.3. 电分析方法  5.2.4. X射线衍射
  6. 工业化学  6.1. 石油化学  6.2. 化学工程原理  6.3. 绿色化学  6.4. 药物和药物合成
  7. 生物化学  7.1. 碳水化合物  7.2. 蛋白质和酶  7.3. 脂类与膜  7.4. 核酸  7.5. 新陈代谢与生物能学  7.6. 酶动力学与机制

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分析化学


分析化学是化学的一个分支，涉及分析样品材料以了解其化学组成和结构。这是一个重要的科学领域，为从环境监测到药物开发的所有工作提供了基本的方法和工具。让我们深入探索这个迷人的研究领域，探讨其方法、应用及其在科学发现中的作用。

基本概念

分析化学主要关注物质化学成分的识别和定量。在这种情况下，分为定性分析和定量分析两个广泛的类别。

定性分析

定性分析用于确定样品中存在的物质。例如，假设你有一个不同盐类的混合物，并且你想知道混合物中有什么样的离子。可以通过各种测试来识别离子，例如Na +、Cl -、SO 4 2-等。这些测试可能涉及化学反应，产生颜色变化、沉淀或气体，以指示特定离子的存在。

定量分析

另一方面，定量分析确定物质存在的数量。延续前面的例子，现在你知道样品中有哪些离子，你可能想计算它们的确切浓度。可使用滴定、重量分析或光谱仪等仪器来完成此类工作。

关键技术和工具

滴定

滴定是一种常用的实验室方法，用于定量化学分析以确定已识别分析物的浓度。一个例子是酸碱滴定，其中酸与碱反应直到中和。一个众所周知的反应是：

HCl (aq) + NaOH (aq) → NaCl (aq) + H 2 O (l)

在这个过程中，通常使用pH指示剂以视觉方式指示反应的终点，这通常以颜色变化为标志。

滴定曲线碱酸

色谱法

色谱法是另一种重要的分析技术，常用于分离混合物中的成分。该方法利用不同物质在固定相（通常是柱子或纸层）上的速度差。一个例子是纸色谱，可用于根据溶解度在特定溶剂中分离不同的色素。

光谱法

光谱法指的是研究电磁辐射与物质的相互作用。它包括方法，如质谱法、红外光谱法和紫外-可见光谱法。让我们来看看紫外-可见光谱法，它分析电磁波谱中紫外和可见光区域的光吸收。一个常见的用途是通过应用比尔-朗伯定律来确定物质的浓度：

A = εlc

其中A是吸光度，ε是摩尔吸光度，l是光程长度，c是溶液的浓度。

比尔-朗伯实验装置的视觉示例

样品光程探测器

分析化学的应用

分析化学在诸多领域都有应用。例如：

  • 环境分析：通过识别和定量污染物来监测空气和水的质量。
  • 制药行业：通过分析药物的化学组成和杂质，确保药物的安全性和有效性。
  • 食品工业：检测食品产品中的污染物，以确保其符合安全法规。
  • 法医科学：分析犯罪现场发现的物质，以识别材料并关联证据。

挑战与未来趋势

随着科技的扩展，分析化学领域在不断发展。挑战包括处理复杂样品基质、提高灵敏度和特异性，以及确保微观水平分析的准确性。未来趋势可能包括小型化、自动化，以及集成人工智能进行数据解释的计算技术的发展。

结论

分析化学在现代科学中是不可或缺的，为谨慎准确的化学分析提供了必要的方法和设备。随着技术的进步，分析化学的技术和应用将继续扩展，在科学发现和工业过程控制中发挥关键作用。


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