1.Chemistry can be broadly defines as the science of molecules and their transformations.
化学可以被广泛的定义为分子的科学和它们之间的转换。和数学不同，化学在人类之前。我们的星球（地球）上的生命和人类的外观很可能是化学进程的具体结果。化学过程从历史的开端一直到现在都出现在人们的生活中。最初，这些过程不在我们的掌控之中，例如，果汁的发酵，肉和鱼的腐烂，木头的燃烧。后来我们学着去控制化学进程使用它来生产不同的产品，比如食物，金属，陶瓷和皮革。在化学的发展上，主要区分为四个阶段：史前化学，希腊化学，炼金术，科学化学。
2.The early beginnings of chemistry were clearly motivated by practical needs of people .
早期的化学显然是出于实际的需要。火的发现为远古人提供了第一个机会去实现控制化学反应过程。他们学会制备铜制物品，铜和其它材料是现成的。.由于化学过程的使用早于人们的书写，因而没有书面记录有关它们的化学技巧。可以判断他们的化学能力只有从考古的发现的各个手工艺品。正如早期的数学发展，清楚的预示着实际需求影响着化学的发展。但化学和数学在这个阶段可能没有互相影响。如果它们影响了，但是没有记录证明这个。
3. Greek chemistry was based mainly on speculation rather than on experiment . 希腊化学主要基于猜测而不是实验。这是所有古代希腊化学的一个共同特征。古代希腊化学家实际是希腊哲学家。所以不足为奇的是希腊人思考比实验更有兴趣。实际上他们很少进行实验以外的思维实验。对于数学来说这是一个好方法，但没有一个人把它推荐在物理、化学或生物科学上。然而，由于希腊人思考了很多关于物质的性质和结构，他们可以被认为是第一个化学理论的创造者。
4.The Greek introduced the concept of the element and proposed in all four elements .
希腊人引入了元素的概念和假设了所有的四种元素。米利都的泰利斯(公元前625 - 547 )认为所有的东西都有一种物质构成，被称为水。阿那克西米尼，同样来自米利都，接受了这种元素的概念，但他相信单个元素都是由空气组成。以弗所的赫拉克利特，他认为宇宙的基本特征是持续变化的，认为火元素是永远在变化的元素。恩培多克勒来自希腊城费拉里斯在西西里，放弃了单个元素的概念，介绍了四种元素的原则：水、空气、火和土，相互之间的吸引和排斥在它们之间起作用。恩培多克勒还以他的实验证明出空气是一中物质而出名。 5.The term \"element\" was first used by Plato (428--347 BC ) who assumed that the particles of each element have a specific shape ,even thought such particle are too small to be seen .
元素这个术语是由柏拉图首次使用，他假设每个元素的粒子有一个特定的形状，甚至认为这种粒子是小得看不见。因而，火的最小粒子的形状为正四面体；空气是正八面体；水是正十二面体，土是立方体（或者正六面体）。正四面体、正八面体、正十二面体、立方体是规则多面体的例子，所有的就这五个；第五个是正十二面体。正多面体的各个面之间都是相等的。 6.Fire was thought to be the smallest ,most pointed and lightest among the elements because it can easily attack and destroy .
在这些元素中火被认为是最小、最尖锐和最轻的元素，因为它可以很容易地攻击和摧毁。这似乎是自然的选择常规四面体(其中包括四个正三角形)被视为火焰形状的,因为它在正多面体中是最小的、最尖锐的。水是最大的、最光滑和最重的,因为它总在地球的峡谷流淌。因此，看来正十二面体，由20个正三角形组成，作为它的形状是自然的选择。空气介于火和水之间，所以发现自然分配正八面（由八个正三角形组成）体给空气。正八面体具有相同的
面，三角形。正三角形，对于正四面体和正八面体。它的面的数量介于这两个的面的数量之间。从四面体的实事来看，八面体最终可以被分解成正三角形，也可以重新组成其它多面体，柏拉图得出结论，火、空气和水也可以相互转化，即当进入空气中水可以空气的火,而当空气失去了火，在高层大气中它变成水雨或雪的形式。最后一个元素是土,它是重的和稳定的 ,它被认为是一个立方体的形状，由六个正方形组成。由于它不能减少立方体变成正三角形，但是只能变成正方形，柏拉图得出结论，土不能转换成火、空气和水。这是柏拉图的对话蒂迈欧篇中提到的。在十二面体中，因为在所有的正多面体，它的体积最接近它所对应的球的体积，柏拉图看它是雨中的外形。蒂迈欧篇中还包含讨论有机和无机的部分，它（蒂迈欧篇）被认为是一本最早的化学论述。在这一点上它应该也许强调，柏拉图教导说，这个想法、形式，是真正的基本模式在现象之后，即是说,想法比目标更基础。
7.Plato's description of the shapes of the four elements was perhaps the first mathematical model used in chemistry ,since regular polyhedra are mathematical objects .
柏拉图描述的四种元素的形状,可能是第一次数学模型用于化学，自从正多面体是数学对象。这个规律存在于顶点V，边E和面F之间的数量之间，它被欧拉（1707-1783）发现，因此被称为欧拉定理。
8.这个陈述是：V+F-E=2 .
9Which is considered by some to be the second most beautiful mathematical theorem ?
哪个是被一些人认为是第二个最美丽的数学定理呢？有趣的是猜测为什么希腊人没有发现的欧拉定理。也许最简单的解释是希腊数学距离拓扑学有二千年。拓扑学是用来解决连接方式的对象数学的一部分，它不考虑“比值”和度量。
10.A generalization of the above ideas on elements was put forward by Aristotle (384--322 BC) .
元素的概念一般的看法是由亚里斯多德(公元前384—322 )提出的。他接受四大元素的概念，但是引入了元素的转换。亚里斯多德认为元素可以由一对相反的基本特征的物质制成。这些特征是热、冷、湿和干。热和湿结合产生空气。湿和冷产生水，类似的，冷和干燥产生土。亚里斯多德增加了第五种元素或精华，以太。天空和天体可能组成了这第五种元素。亚里斯多德元素定义为简单的物体，其它的物体能被分解成元素，而元素本身不能被分解成更简单的物体。他将几个化学过程分类，（他）第一次提到汞，对蒸馏技术非常熟悉。亚里士多德的思想主宰科学界近二千年。
11. There was another theory on the structure of matter put forward by Greek thinkers .
古希腊思想家提出了物质结构的另一种理论。这是涉及到不可分解的物质。第一个思考这个问题的古希腊哲学家是来自米利都的留基伯 ( 约公元前470—420)。他提出了物质不能被无穷尽地分解的主张，因为在物质的分解过程中，迟早会有一块不能分解成更小的部分。他的学生德谟克利特（约公元前460-370），来自阿夫季拉，继续发展留基伯的主张。他把这个最终最小块的物质命名为原子，意思是不可分割的，这就是我们的术语原子的由来。原子的概念是原子结构的理论问题和唯物主义哲学观的基础。大多数古希腊哲学家，尤其是亚里斯多德，没有接受留基伯和德谟克利特的原子学说。原子论，然而，没有消逝，因为伊比鸠鲁（约公元前342-270）将原子论作为他哲学的一部分，伊比鸠鲁学说赢得了许多追随者在接下来的几个世纪。其中一个是罗马诗人和哲学家卢克莱修（约公元前96-55），写了一遍很好的阐述德谟克利特和伊壁鸠鲁的原子论学说说理诗名为De Rerum Natura（物性论）。大多数的德谟克利特与伊壁鸠鲁的作品丢失了，但卢克莱修的诗歌都完好无损，并转达了古
希腊人的原子学说到现代。原子的分裂和原子弹的出现已经证实了一个优秀的现实原子理论的模型是什么。
12.The philosophy of idealism and the philosophy of materialism were opposed throughout history .
纵观历史唯心主义的哲学和唯物主义哲学是对立的。从化学的角度，唯物主义哲学提供了化合物结构理解的基础。然而，化合物共有的性质，像他们的气味或颜色味道能依据柏拉图的观点被解释，它尤其适合研究化学结构的数学特性。如果我们将唯物主义哲学与化学结构的实验工作联系在一起。如果我们将唯心主义和理论工作联系在一起，很明显,所有哲学以及所有实验和理论两方面都需要化学为前提。这当然也适用于其他科学。
13.Alchemy is a type of chemistry that existed from about 300 BC until the second half of the seventeenth century .
炼金术是一种类型化学存在于从约公元前300年到17世纪下半叶。这就构成了一个对于我们的目的不那么有趣的时期,因为炼金术士是现实不在乎理论和数学的人。炼金术士们有两个主要的目标：（1）把基本金属变为黄金以及（2）发现长生不老药。炼金术的起源可以追溯到古埃及人。有很多巫术涉及到炼金师的工作，他们的符号无法辨认。然而，各种炼金术士所用的编码系统是真的密码，因此拥有数学基础。
14.It is important to stress that chemistry as a science started only in the second half of the seventeenth century when alchemy gradually transformed itself into the science now known as chemistry following the appearance of the book The Sceptical Chymist (London ,1661 )by Boyle (1627--1691) .
化学是在17世纪后半叶才开始被成为一门科学的，强调这一点很重要。因为当时的炼金术士才逐渐将其本身转变为科学，随着波义耳（1627-1691）所著的书《怀疑的化学家》(1661年，伦敦)的出现。这种科学被看作是化学。从炼金术过渡到化学持续了一个多世纪。他开始于波义耳的书，结束于《化学大纲》（巴黎，1789年）这本书。在此期间燃素是从古希腊单词υλογιοτοσ得到的，它表示燃烧。
15.Now ,most dictionaries define chemistry as the science that deals with the composition ,structure ,and properties of substances and the reactions by which one substance is converted into another .
现在，很多词典把化学定义为涉及物质的组成、结构、性质以及一种物质转为另一种反应的科学。知道化学的定义，然而，并不与知道它的具体涵义相同。本质上，化学是一门实验科学。实验提供两个重要角色。它形成了明确理论必须解释的问题是观察的基础以及提供了一中检查新理论的有效性的方式。本文强调了化学科学的实验性。尽可能经常地，在观察的理论解释之前，提供实验的化学理论。
Unit5 The Periodic Table元素周期表 1.As our picture of the atom becomes more detailed, we find ourselves in a dilemma.
当我们对原子了解的越来越详细时，我们发现我们其中处在两难之中己。由于超过100种元素要处理，我们怎样能理顺所有的信息？一个方法是使用元素周期表。周期表整齐地列出了原子信息的表格。它记录了一个具体的元素的原子包含多少质子和电子。它允许我们为大多数元素计算最常见的同位素中的中子的数量。它甚至储存了每个元素的原子周围是如何安排电子的信息。它甚至储存了每个元素的原子周围是如何安排电子的信息。 2.Not long after Dalton presented his model for the atom 不久之后道尔顿提出他的原子模型（一个不可分割的粒子的质量决定其特性）科学家开始准备按他们的原子的重量安排元素表。当规划出这些元素的表，这些科学家观察这些元素的模
型。例如，越来越清晰的表明某些特定间隔的元素共享某些相似的性质。在那个时候大约60个已知元素中,第四和第十一,第五和第十二（拥有相似性质）,等等。
3.In 1869, Dmitri Ivanovich Mendeleev, a Russian chemist, published his periodic table of the elements.
在1869年，德米特里·伊万诺维奇·门捷列夫，一位俄罗斯化学家，出版了他的元素周期表。门捷列夫综合考虑元素的原子量和性质的相似性制成了他的元素周期表。元素主要按照原子量增加的顺序排列。 在一些情况里，门捷列夫把稍微重一点且性质相似的（元素）放在一列中。例如，他把碲(原子量= 128)排在碘(原子量= 127)前面，因为碲在它的特性方面类似硫和硒，而碘类似于氯和溴。
4.Mendeleev left a number of gaps in his table. 门捷列夫在他的元素周期表中留下了许多空格。他非但没有将那些空格看作缺憾，而且他甚至预言一些这些未发现的元素的特性。 在以后的许多年中，许多空格被发现的新元素填入。性质经常十分接近于门捷列夫已经预言的那些性质。这个伟大革新的预言价值是门捷列夫的元素周期表被广泛接受。.
5.It is now known that properties of an element depend mainly on the number of electrons in the outermost energy level of the
现在知道一种元素的性质主要取决于元素原子最外层能级的电子数目。钠原子在它们的最外层能级(第3层)里有一个电子。锂原子在他们的最外层能级(第2)里有一个单电子。 氦和氖的原子充满电子能级，并且两种元素都是不活泼的。也就是说，他们不容易发生化学反应。显然，不仅是具有相似的电子构造(安排)的原子的元素具有相似的化学性质，而且某些构造看起来比其它（构造）是更稳定(更不活性)的。
6.In Mendeleev's table, the elements were arranged by atomic weights for the most part, and this arrangement revealed the 在门捷列夫的周期表中，大部分元素按照原子量安排，而且这种安排显示了化学性质的周期性。因为电子的数量决定元素的化学性质，所以数量应该(并且确实)决定周期表的顺序。在现代周期表里，元素根据原子序数安排。记住，这个序数表示，在元素的一个中性原子中，有多少质子和电子。现代的周期表，按原子序数增加排列，门捷列夫的周期表，按原子量增加排列，两者平行（差不多），因为原子序数的增加通常伴随着原子量的增加。只有少数情况(门捷列夫注明)下原子量不按照规律。原子量不会精确的随军原子序数的增加而增加，因为原子的重量是由质子和中子共同决定的。有可能会有原子序数低的原子比原子序数高的原子有更多的中子。因此，原子序数低的原子比原子序数高的原子有更高的原子量是可能的。因此，在周期表中，18号Ar原子量大于19号K，52号Te原子量大于53号I。 7.The modern periodic table has vertical columns called groups or families. 现代周期表有垂直栏，称为族或者同族。每族包括在最外层能级上具有相同电子数目的元素，因此，它们具有相似的化学性质。周期表中水平的行称为周期。每个新的周期意味着下一个主要的电子能级的开始。例如，钠开始第3 行，并且钠的最外层电子是被放在第三能级中的第一个电子。 因为每行开始于一个新的能级，所以，我们能够预言原子的大小从上到下增加。既然电子离核越远越易除去，那么我们可以预测原子越大，其电离能越低，除去电子所需的能量越低。
8. In chemistry ,the elements ,are grouped into one of two broad classifications :
在化学、 元素，可分为两个宽泛的分类之一：金属和非金属材料。金属都是一般硬、 有韧性的润泽元素可以绘制到电线和玛钢可以被压成薄片。我们也知道他们随时进行电力和热能。许多金属形成强有力的框架，我们现代社会基础。在 5000 多年前的石器时代的文明发
现和使用的金属。第二种类型的元素被指出其缺乏金属的性能。这些都是非金属材料。非金属材料通常是气体或不导电的软固体。不过有这些常规属性，某些明显的例外。也有很硬的非金属材料和非常软金属的例子。例如，一种形式的非金属碳钻石是已知的最坚硬的物质之一。汞、 一种金属，是在室温的液体。仍然，几乎每个人都有金属是什么的通常的认识。除了这些物理属性之外，这些都是一些非常重要的化学差异，金属和非金属材料，而我们将会在后面一章探讨。金属和非金属的属性之间分工不明显，所以一些元素有中间的属性和有时列为一个单独的组。
9. Classifying the elements doesn't stop with the division of elements into these two groups .
元素分类不会划分为这两个组而停止。我们发现所有的金属不是一样的所以是可能的进一步分类。这就像人类分为两个男女，男子和妇女，但然后发现他们可以进一步细分为人格类型。我们注意到有关金属的第一件事是一些化学不活跃的惰性。也就是说，元素，如铜、 银和金是非常耐的住腐蚀和生锈的化学反应。这些都是的金币和珠宝、 金属，不仅因为他们比较罕见和美，也因为这个化学惰性。海洋底部，存放从数百年前，沉没的船上的金、 银硬币，可以轻松地对其原有的光泽的抛光。其它金属有很多不同。他们是极易与空气和水反应。事实上，如锂、 钠和钾必须存储在油下因为它们与水反应剧烈。这些金属是其中称为活泼的金属。因此，铜、银和金可以放入一家金属和锂、钠、钾变成另一种。也注意到了其他元素之间的关系，并作出相应的分组相似。
10.So far ,our main emphasis concerning the periodic table has been on the vertical columns ,which contain the families of elements . 到目前为止，我们关于周期表的主要重点是垂直列，包含的元素的族。事实上，以及水平行中有共同的特点。事实上，以及水平行中有共同的特点。表中的元素的水平行被称为周期。每个周期间结束的元素称为惰性气体的族。这些元素，贵金属，像是化学不活跃的惰性，组成的单个原子。第一周期期包含仅有两个元素和氦。第二和第三周期包含8个元素，第四和第五个包含18个，第六周期包含32个和第七周期包含26个。第七周期还会包含32个，如果有足够的元素。
11.Each group is designated by a number at the top of the group .每个族指定一个数字，在该组的顶部.最常用的标签采用罗马数字遵循由 A 或 B。一种方法，最终可能会被接受，数字有 18 组。目前尚不清楚哪种方法将会胜出，这个时候，或者如果一些替代方案将尚未提出和公认
Unit10 Nomenclature of Hydrocarbons碳氢化合物的命名
Alkanes烷烃
Ideally, every organic compound should have a name that clearly describes its structure and from which a structure formula can be drawn.
理想的，每一种化合物都应该由一个明确描述它的结构的名称，并且通过这一名称能够画出它的结构式。为了这一目的，全世界的化学家接受了世界纯粹与应用化学会（IUPAC）建立的一系列规则。这个系统就是IUPAC系统，或称为日内瓦系统，因为IUPAC的第一次会议是在瑞士日内瓦召开的。不含支链的烷烃的IUPAC命名包括两部分（1）表明链中碳原子数目的前缀；（2）后缀－ane，表明化合物是烷烃。用于表示1至20个碳原子的前缀见表10.1
表10.1 IUPAC系统使用的表示1至20个碳原子的前缀 Prefix number of carbon atoms Prefix number of carbon atoms 表示碳原子数目的前缀 Meth Eth 1 2 Undec Dodec 11 12 Prop But Pent Hex Hept Oct Non dec 3 4 5 6 7 8 9 10 Tridec Tetradec Pentadec Hexadec Heptadec Octadec Nonadec eicos 13 14 15 16 17 18 19 20 The first four prefixes listed in Table 10.1 were chosen by the IUPAC because they were well established in the language of organic chemistry.
表10.1中前4个前缀是由IUPAC选择的，因为它们早已在有机化学中确定了。实际上，它们甚至早在它们成为规则之下的结构理论的暗示之前，它们的地位就确定了。例如，在丁酸中出现的前缀but－，一种表示在白脱脂中存在的四个碳原子的化合物（拉丁语butyrum白脱（黄油））。表示5个或更多碳原子的词根来源于希腊或拉丁词根。
The IUPAC name of a substituted alkane consists of a parent name, which indicates the longest chain of carbon atoms in the compound, and substituent names, which indicate the groups attached to the parent chain.
含取代基的烷烃的IUPAC名称由母体名称和取代基名称组成，母体名称代表化合物的最长碳链，取代基名称代表连接在主链上的基团。
CH3—CH2—CH2—CH(CH3)—CH2—CH2—CH2—CH2—CH3
A substituent group derived from an alkane is called an alkyl group.
来源于烷烃的取代基称为烷基。字母R－被广泛用来表示烷烃的存在.烷烃的命名是去掉原烷基名称中的－ane加上后缀－yl。例如，烷基CH3CH2－称为乙基。
CH3－CH3乙烷（原碳氢化合物） CH3CH2－ 乙基（一个烷基） 下面是IUPAC的烷烃命名规则： 1. 饱和碳氢化合物称为烷烃。
2. 对有支链的碳氢化合物，最长的碳链作为主链，IUPAC命名按此主链命名。
3. 连接在主链上的基团称为取代基。每一取代基有一名称和一数字.这一数字表示取代基连接在主链上的碳原子的位置。
4. 如果有多于一个的相同取代基，要给出表示支链位置的每个数字。
而且，表示支链数目的数字由前缀di－，tri－，tetra－，penta－等表示。
5. 如果有一个取代基，主链碳原子编号从靠近支链的一端开始，使支链位号最小。如果有两个或多个取代基，支链从能使第一个取代基位次较小的一侧编号。
6. 如果有两个或多个取代基，它们按字母顺序排列。
当排列取代基时，前缀iso－（异）和neo－（新）也按字母排列，前缀sec－（仲）和tert－（特）在字母排列中忽略。
此外，按字母排列取代基时，表示倍数的前缀2，3，4等也被忽略。 Alkenes烯烃
Alkanes have a single bond between the carbon atoms. Alkens have a double bond (two bonds) between two of the carbon atoms.
烷烃的碳原子间只有单键。烯烃在两个碳原子间有双键（两个键）。 C=C
考虑到两个碳原子间以双键相连。因为双键用去了两个碳原子的共4个电子。所以只剩下4个电子以供成键。想到一对单键需要一对共用电子，双键占有两对共用电子。化合物成为
CH2＝CH2。分子式为C2H4。它叫做乙烯。当3个碳原子组成一个在两个碳之间含有双键的链C＝C－C，需要有多少氢与之相连以满足成键的需要？答案是6，结构式为CH2＝CH－CH3。分子式为C3H6。这种化合物的名称是丙烯。
Note that the names of these compounds end in －ene. This is true of all alkenes. 注意这类化合物以－ene结尾，对所有的烯都是如此。
注意，除结尾处用－ene代替－ane之外，这些化合物的命名与那些烷烃的命名类似。 比较乙烷（C2H4）和乙烯（C3H6）的结构。 CH3－CH3乙烷 CH2＝CH2乙烯
三个碳的烷是丙烷，三个碳的烯是丙烯。
同样，4个碳的烷是丁烷，而相应的烯是丁烯。 烯的通式是CnH2n。
在乙烯中氢原子数目是碳原子的2倍。
这样，辛烯有8个碳和16个氢，15个碳的烯的分子式为C15H30 乙烯基是这样的结构CH2＝CH－。 .
氯乙烯在制造业中其类似产品用作地板转、雨衣、纤维和家具膜。
然而，有迹象表明工作时间暴露于氯乙烯中的几位工人死于一种罕见的肝癌。
In addition, exposure to vinyl chloride is suspected to be responsible for certain types of birth defects.
而且，暴露于氯乙烯中还与某些特定的出生缺陷有关。氯乙烯的结构为CH2＝CHCl。氯乙烯用于制造聚氯乙烯（PVC），一种塑料。注意，1－丁烯表明双键开始于第一个碳原子。相似的。H3C－CH＝C(CH3)2称为2－甲基2－丁烯。如果烯含有两个双键，称为二烯；三烯含有三个双键。1，3－丁二烯用于制造汽车轮胎，白三烯与人的过敏反应有关。 Alkynes 炔烃
想象2个碳由三键连接－C≡C－，
需要几个氢与两个碳相连以满足成键？答案是2，所以这种化合物的分子式为C2H2。这种化合物称为乙炔。它的结构式为H－C≡C－H（H：C┇┇C：H）。
Ethyne is commonly called acetylene.
乙炔又称为acetylene。这个词并不准确。因为后缀－ene代表双键，而此化合物的碳原子间是以三键相连的。
如果三个碳成键而且其中两个碳以三键相连C≡C－C，只有4个氢能放在碳的周围以满足成键。化合物为H－C≡C－CH3。
With the molecular formula C3H4. this compound is called propyne.
其分子式为C3H4。这种化合物称为丙炔。这两种化合物，乙炔和丙炔，都是炔。 它们在其中两个碳之间含有三键，它们的名称以－yne结尾。
炔的通式为CnH2n－2。己炔，含有6个碳，式为C6H2×6－2或C6H10。相应的，辛炔的分子式为C8H14。
炔是相对较少的化合物，而且很少出现在人体中。
与烯相似，炔的命名使炔键的位次最小。4－甲基－2－己炔。
Nomenclature of Derivative 衍生物的命名
Alcohols 醇
一、In the IUPAC system, the longest chain of carbon atoms containing the —OH group is selected as the parent compound.在IUPAC系统中，含有一OH的最长碳链作为母链。为了表明该化合物为醇，将相应的烷烃名称的后缀一e变为一ol，并加 上数字
来表示羟基的位置。母链的编号应使一OH的位次尽可能小。
二、Common names for alcohols are derived by naming the alkyl group attached to —OH and then adding the word “alcohol”.醇的习惯命名是命名带一OH的烷基，并加上词“醇”。
三、In the IUPAC system, compounds containing two hydroxyl groups are called diols, these containing three hydroxyl groups are triols, and so on. 在IUPAC系统中，带有两个羟基的化合物称为二醇，带有三个羟基的 称为三醇，等等。注意在这些化合物的IUPAC命名中其母体后缀一e被保留下来了。
HOCH2CH2OH CH3CH(OH)CH2OH HOCH2CH(OH)CH2OH
1,2-ethanediol 1,2-propanediol 1,2,3-propanetriol 1,2-乙二醇 1,2-丙二醇 1,2,3-丙三醇
(ethylene glycol) (propylene glycol) (glycerol, glycerine) 乙二醇 丙二醇 丙三醇，甘油 四、Common names for compounds containing two hydroxyl groups on adjacent carbons are often referred to as glycols. 相邻碳原子上带有两个羟基的化合物的习惯命名为glycols (二醇）。乙二醇和丙二醇分别是由乙烯和丙烯合成的，所以它们的名称类似。
五、 Compounds containing —OH and C=C groups are called unsaturated alcohols, because of the presence of the carbon-carbon double bond. 带有一OH和C=C基团的化合物称为不饱和醇，因为有碳一碳双键的 存在。在IUPAC系统中，它们被命名为醇，而且母链的命名要使一OH具有最 小编号。含有双键的碳链通过把中缀由一an变为一en表示。同时用编号表示碳碳双键和羟基的位置。
Ethers 醚
六、In the IUPAC system, ethers are named by selecting the longest carbon chain as the parent compound and naming the —OR group as an alkoxy substituent.在IUPAC系统中，醚的命名是选择最长的碳链作为母链，并把一OR基 团命名为烷氧基取代基。下面是低分子量醚的IUPAC命名。
4-methoxyoctane trans-2-ethoxycyclohexanol ethoxyethane(diethyl ether)
4-甲氧基辛烷 反-2-乙氧基环己醇 乙氧基乙烷（乙醚）
七、Common names for ethers are derived by specifying the alkyl group attached to oxygen in alphabetical order and adding the word “ether”.醚的俗名是按照字母表顺序命名与氧相连的烷基并加上词“醚”。
CH3OCH3 (CH3)2CHOCH(CH3)2 CH3OC(CH3)3
Dimethyl ether diisopropyl ether tert-butyl methyl ether 甲醚 二异丙醚 t—丁基甲醚 八、Chemists almost invariably use common names for low-molecular-weight ether.化学家们基本上都使用低分子量醚的俗名。例如，尽管乙氧基乙醚是CH3CH2OCH2CH3的IUPAC命名，但它很少 使用；的确，化学家使用二乙基醚、乙醚，甚至更普通些使用简单醚这样 的名称。
Amines 胺
九、In IUPAC nomenclature, the longest chain of carbon atoms that contains the amino group is taken as the parent and —NH2 is considered a substituent, like一Cl, —NO2, and so on.在IUPAC命名系统中，最长的含有胺基的碳链作为母体，一NH2作为 取代基，就像一Cl、一NO2等一样。通过前缀amino—表示它的存在，并用数字表示它的位置。如果有多于一个的烷基与氮相连，含有最长碳链的烷基为母体，其他取 代基命名为烷基并加上N—表示它与胺中的氮原子成键。
十、In these and the following examples, IUPAC names are given first.在这些及随后的例子中，首先给出IUPAC命名。为了避免在普通命名下面再次列出相同的结构式，当有俗名时，我们在IUPAC命名下面括弧中列出俗名。正如在阅读中将发现一样，普通命名比IUPAC命名的应用更为广泛。
CH3CH2NH2 胺基乙烷（乙胺）
(CH3)2CHCh2Ch2NH2 1-胺基一3—甲基丁烷（异戊胺）
CH3CH2CH2CH(CH3)CH2NHCH3 N-甲基一1一胺基一2— 甲基戊烷
十一、Compounds containing two or more amino groups are named by prefixes di-, tri-, and so on to show multiple substitution and by numbers to show the location of each substituent.含有两个或多个胺基的化合物命名中带有2—，3 —等前缀以表示多取 代以及表示每个取代基位置的数字。下面是三种胺。第一种，1,6 —二胺基己烷，是合成尼龙一66的两种起始原料之一。后两种是动物尸体腐烂后的产物，正如它们的俗名表示的一样。
1,6—diaminohexane (hexamethylenediamine) 1,6 — 二胺基己烷(己二胺）
1,5—diaminopentane (pentamethylenediamine; cadaverine) 1,5 —二胺基戊烷（五甲撑二胺，尸胺）
一 diaminobutane (tetramethylenediamine; putrescine) —二胺基丁烷（四甲撑二胺，腐胺）
十二、If the 一 NH2 group is one of two or more substituent, it is shown by the prefix amino-, as in the following examples:如果一NH2是两种或多种取代基之一，用前缀表示，如下述例子：
2-aminoethanol ( ethanolamine) 2- 胺基乙醇(乙醇胺)， 4-aminpophenol (p-aminophenol) 4-胺基苯酚（p—胺基酚)。
十三、The compound C6H5NH2 is named aniline, which becomes the parent name for its derivatives.化合物C6H5NH2命名为苯胺，并成为其同系物的母体名称。有几种苯胺的简单衍生物专有的以其俗名命名。如甲苯胺（其邻同分异 构体已列出）。
Aniline 苯胺 4-chloroaniline (p-chloroaniline) 4—氯苯胺（p—氯苯胺）
2-methylaniline 2—甲基苯胺， o-methlaniline (o-toluidine) o—甲基苯胺（邻甲苯胺）
十四、When a nitrogen atom has four organic groups attached to it (any combination of aliphatic or aromatic), the compound is named as an ammonium salt, as in the following examples:当一个氮原子上连有4个有机基团（不论是脂肪基还是芳香基），这些 化合物叫做铵盐，如下面的例子：
氢氧化四甲基铵 碘化三甲基苄基铵
Aldehydes and Ketons 醛和酮
十五、The IUPAC nomenclature for aldehydes and ketones follows the familiar pattern of selecting as the parent compound the longest chain of carbon atoms that contains the functional group.对醛酮的IUPAC命名遵循熟悉的模式，即选择含官能团的最长碳链作 为母体化合物。醛的命名是把母体的后缀一e变成一al。因为醛基只能出现在碳氢链的一端且必须把醛基碳作为起始碳原子1， 它的位置是独一无二的，因此不需要用数字表示它的位置。下面是几种低分子量醛的IUPAC命名。
CH3CH2CHO (CH3)CHCH2CHO CHsCH2CH(CHs)CHO Propanal 3-methylbutanal 2-methylbutanal 丙醛 3—甲基丁醛 2—甲基丁醛
十六、For unsaturated aldehydes (that is, those also containg an alkene), the presence of the carbon-carbon double bond is indicated by the infix -en-, as shown in the following examples.对不饱和醛（也就是说，还含有烯），碳碳双键的存在用中缀一en—表 示，如下面的例子所示；对于同时有中缀和后缀的分子，后缀的位置表示其编号部分。
2-propenal 3,7-dimethyl-2,6-octadienal 2 —丙烯醛 3,7 —二甲基一2,6—辛二烯醛
十七、Among aldehydes for which the IUPAC system retains common names are benzadehyde and cinnamaldehyde在IUPAC中保留的醛的俗名是安息香醛和肉桂醛。Benzaldehyde 安息香醛cinnamaldehyde 肉桂醛
十八、In the IUPAC system, ketones are named by selecting as the parent compound the longest chain that contains the carbonyl group and then indicating its presence by changing the suffix from -e to -one.
在IUPAC系统中，酮的命名是选择包括羰基的最长碳链作为母链，通过把后缀一e换成一one来表明酮的存在。母链编号从使羰基的位次最小的一端开始。IUPAC系统保留了俗名丙酮和苯乙酮。下面是一些例子：
2-propanone acetone 2-butanone 4-methyl-3-hexanone 2 —丙酮， 丙酮、 2—丁酮、 4—甲基一3 —己酮，
2-methylcyclohexanone acetophenone p-chloroacetophenone 2 — 甲基环己酮， 苯乙酮， p—氯苯乙酮。
十九、For naming compounds that contain more than one functional group —that is, more than one that might be indicated by a suffix 一 the IUPAC system has established what is known as an order of precedence of functions.对于那些多于一个官能团的化合物，即有不止一个官能团需用词缀表示 的化合物的命名，IUPAC系统建立了一个被称为官能团优先顺序的规则。官能团优先顺序我们在表10.2中给出。你将知道当一个官能团有较高优先顺序的时候如何表示，而具有较低优 先顺序又如何表示。
CH3COCH2CHO CHsCH(OH)CH2CH2CHO CH3COCH2COOH
3-oxobutanal 4-hydroxypentanal 3-oxobutanlic acid 3-羰基丁醛 4—羟基戊醛 3 —羰基丁酸 表10.2官能团优先顺序的规则 Functional group
官能团 Suffix if higher precedence
较高优先顺序后缀 Prefix if lower precedence 较低优先顺序前缀
一 COOH 一 CHO —CO— 一 OH 一 NH2 —SH -oic acid -al -one decreasing -ol precedence -amine -thiol硫醇 Oxo- Oxo-
Hydroxyl- Amino-
Mercapto-巯基
Carboxylic Acides 有机酸 二十、The IUPAC system of nomenclature for carboxylic acids selects as the parent compound the longest chain of carbon atoms that contains the carboxyl group.有机酸的IUPAC命名选择含羧基的最长碳链作为母体化合物。羧基通过把母体化合物的后缀一e变成一oic acid (酸）来表示。由于在母体中羧基碳原子的编号总是碳1，所以没有必要给出它的编号。下面是一些有机酸的结构式及IUPAC命名，注意IUPAC系统保留了俗 名蚁酸和醋酸。
Methanoic acid ethanoic acid propanoic acid 3-methylbutanoic acid
(acrylic acid) (acetic acid)
甲酸（蚁酸） 乙酸（醋酸） 丙酸 3—甲基丁酸
二十一、If the carboxylic acid contains a carbon-carbon double bond,the infix is changed from -an- to -en- to indicate a double bond.如果羧酸含有一个不饱和键，中缀将由一an—变为一en—以表示双键的 存在。双键的位置由数字表示，就像普通烯一样。下面是两种有机酸，都含有双键，括号中是他们的俗名。
2-propenoic acid 3-phenyl-2- propenoic acid (acrylic acid) (cinnamic acid)
2 —丙烯酸（丙烯酸） 3—苯基一2—丙烯酸（肉桂酸）
二十二、In the IUPAC system, a carboxyl group takes precedence over most other functional group, including the hydroxyl group and the carbonyl group of aldehydes and ketons (Table 10.2). 在IUPAC系统中，羧基的优先顺序比大部分有机基团高，包括羟基和醛酮的羰基(表10.2)。在取代羧酸中，一OH的存在用前缀“羟基”表示，醛酮的羰基的存在用 前缀一oxo (羰基）表示，如下面的例子所示：
5-hydroxyhexanoic acid 5 —羟基己酸 5-oxohexanoic acid5 —羰基己酸
二十三、Dicarboxylic acids are named by adding the suffix -dioic acid to the name of the parent compound that contains both carboxyl groups.母体化合物含2个羧基的二羧酸加上后缀“二酸”表示。IUPAC系统保留了一些俗名，如草酸、丙二酸、琥珀酸和酒石酸。草酸的名称来源于它的一个生物来源，即酢浆草类植物，其中之一叫大黄。草酸用作汽车水箱的清洗剂、以及纺织品修整和清洁。酒石酸是葡萄汁发酵成葡萄酒的副产物。它以钾盐的形式被收集并以酒石的名称出售。己二酸是合成尼龙一66的单体之一。1985年，美国化学公司生产了 163 亿镑己二酸，全部用于合成尼龙一66。
二十四、Tri- and higher carboxylic acids are named by using the suffixes-tricarboxylic acid, -tetracarboxylic acid, and so on.三羧酸或多羧酸以后
缀一三羧酸、一四羧酸等命名。三羧酸的例子是2—羟基一1，2，3 —丙三羧酸，它的俗名是柠檬酸， 也是IUPAC系统的保留名称。柠檬酸在代谢过程，即通常所说的三羧酸或克雷布氏循环中起主要作
用。
2-hydroxy-1,2,3-propanetricarboxylic acid(citric acid) 2—羟基一1，2，3 —丙三羧酸 柠檬酸
Unit 12 What is Analytical Chemistry什么是分析化学 1.Perhaps the most function definition of analytical chemistry is that it is \"the qualitative and quantitative characterization of matter \"
也许对分析化学最实用的定义是：对物质进行定性和定量的表征。描述这个词被广泛的使用。它可能意味着在回答诸如“在洗发香波中是否如标签所示有维生素E”“这是一个白色阿司匹林片？”或“这块金属是铁或镍”等问题时，对样本中的化合物或元素进行鉴定。这种类型的表征，要告诉我们什么是目前被称为的定性分析。定性分析是鉴定一个或多个化学物质存在于一个材料中。描述也可能意味着测定有多少种化合物或元素存在于一个样品中，回答“水杨酸在这个阿司匹林片中含量多少”或“这块钢中含有多少镍”等这些问题。一种物质在一个样品中含量多少的这种测定被称为定量分析。定量分析是测定某种化学物质在某个样品中的确切数量。化学物质可能是某些元素、化合物或离子。该药物可能有机和无机两种。特性描述可能涉及到全分析，如构成一块钢的元素，或者表面分析，像鉴定绝大多数暴露在空气和水中的金属表面形成的氧化层的成分和厚度。一个材料的特性描述可能超越化学分析所包括结构材料的确定，某个材料的物理性质的测量，以及物理化学参数的测量例如反应动力学。这些测量的实例有：聚合物的结晶度（与非晶态相比）？物质失去结晶水的温度？“A牌”抗酸剂中和胃酸所需的时间？农药在阳光下的降解速度？这些不同的应用使分析化学成为广泛的学科之一在所有的科学学科中。分析化学对于我们了解生物化学是至关重要的。药物化学、地球化学、环境科学、大气化学，材料学中的反应像聚合物、金属合金和陶瓷技术以及许多其他科学领域。
2.For many years ,analytical chemistry relied on chemical reactions to identify and determine the components present in a sample.
多年来，分析化学依赖化学反应，以确定出现在一个样本中的组分。这些类型的经典方法，经常被称为“湿化学方法”，通常需要采集一部分样品，溶解在适当的溶剂，如有必要，进行所需的反应。这种重要的分析方法基于体积和重量的分析。氯化银沉淀法测定银等都是湿化学分析示例。要想获得准确、精密的结果，这类分析需要高度技巧以及分析工作者对技巧细节的高度关注。他们也耗费时间以及今天的高吞吐量制药开发实验室和工业质量控制实验室的往往不允许使用这种耗时的用于常规分析的方法的要求。例子包括评估有价值的艺术品
确定一幅画是被否来自一位著名的大师，或者是一个现在的仿品，同样在需要保存证据的法医分析那里。对于这些类型的分析、无损分析分析方法是必要的,和湿化学分析将不起作用。湿化学分析仍然使用在专业的分析领域，但许多容量法已移交给自动化工具，传统的分析和仪器分析在许多方面是相似的，比如在需要适当的采样、样品制备、评价的准确度和精密度,以及正确的数据保存。
3.Most analyses today are carries out with specially designed electronic instruments controlled by computers.
如今大多数分析是由电脑控制的特制电子仪器进行。为了测定被分析样本这些工具使用电磁波与物质相互作用，或物质的物理性质。通常,这些仪器自动进样,自动数据处理、甚至是自动制备样品。为了解如何仪器操作和哪些信息仪器可以提供就需要化学、物理、数学和工程学知识。常见的基础分析仪器和这些仪器分析出的测量值是接下来特定仪器技术章节的主题。分析化学家不但必须知道和了解化学分析和仪器,而且必须作为一个问题解决者为其他科学领域的同行。这意味着分析化学家可能需要理解材料科学、冶金、生物学、药理学、农业科学、食品科学、地质学、和其他领域。分析化学领域的迅猛发展。为了跟上发展，分析化学家必须了解基础的常见的分析技术,它们的性能,它们的缺点。为了跟上发展，分析化学家必须了解基础的常见的分析技术,它们的性能,它们的缺点。仅仅提供数据给其它科学家是不够的，分析化学家必须能够解读数据，并将结果的意义和数据的精度（可性），传达给使用这些数据的科学家们。除了了解科学方面的问题，现代分析化学家往往必须也要考虑例如时间限制和成本提供分析限制的因素。无论是否为政府监管机构、医院、私营公司或大学工作,分析数据必须在法律上站得住脚。它必须是已知的，有案可稽的质量。记录保存，尤其是计算机数据保存，评估精度和精密、统计数据、记录并确保数据符合合适的现代分析化学家的工作技术方面标准。
4.Many analytical results are expressed as the concentration of the measured substance in a certian amount of sample.
很多分析结果来表示一定数量的样品中测量到的物质的浓度。被测量的物质被称为分析物。常用的浓度单位包括摩尔浓度、质量分数和微量物质等级单位。在一克样品中百万分之一的重量就是一个微克分析，也就是样品的1×10-6微克/克。„„对多组分体系，电感耦合等离子体质谱技术，可以检测出含量为万亿份之一的成分，即没课样品中含量为皮克的成分。让你感觉这些数量，100 万秒为12 天。十亿分之一秒为单位将在32年后,一万亿分之一是在3200年后。今天，立法者基于化合物的测量值和万亿分之水平的元素因为仪器方法可以检测万亿元水平分析物来设置水和空气中允许化学品的环境水平。立法者依赖着分析化学家负责生成的数据。
Unit 17 Crystallization 结晶
1.Crystallisation ranks high in the list of industrial processes devoted to the production of pure chemicals.
结晶在化工过程中占据重要地位是由于生产纯化学品的需要。除了制得的最终产品在外观上更具有吸引力的事实之外，结晶常被证明是最廉价、有时也是做简便的从不纯溶液中准备纯物质的方法。传统的蒸馏技术不能有效的分离沸点接近的液体或共沸混合物，而结晶常常可以使它们完全分开。有证据表明石油工业已经将注意力转向结晶技术以堆肥困难的分离。 2.The methods available for crystallization are many and varied. 适用于分离的方法很多也各不相同。晶体可以在液体或气态中生成，但在所有的情况下都必须首先达到过饱和，达到过饱和的方法取决于晶体系的性质；有些溶液仅通过冷却就很容易从它们的溶液中沉淀，而另一些需要经过蒸发达到更高浓度，在溶解度很高的情况下，或热不稳定溶液，必须向系统中加入另一种物质以降低溶液中溶质的溶解度。而且，可以通过两种物质的反应生成过饱和液体或气体，其中一种反应产物沉淀出来。
3.Cooling and Evaporation 冷却和蒸发 One of the most common ways in which the supersaturation of liquid can be achieved is by means of a cooling process. 最常见的获得过饱和溶液的方法之一使通过冷却过程。如果溶液的溶解度随温度的降低而降低，刘强时一部分溶剂会沉淀出来，对搅拌充分的系统的缓慢的控制的冷却速度能够得到有规则尺寸的晶体。如果在冷却过程中蒸发部分溶剂，晶体的产率将增加。
4.If the solubility characteristics of the solute in the solvent are such that there is little change with a reduction in temperature, some of the solvent mey have to be deliberately evaporated from the system in order to effect the necessary supersaturation and crystal deposition.
如果溶液中溶剂的溶解性质随温度变化很小，则必须审慎的蒸发部分溶剂以达到必要的过饱和以及晶体沉淀。冷却和蒸发技术广泛用于工业结晶。多数商业上重要的溶质溶液系统可以使用这些方法的一种或另一种。常用的冷却和蒸发结晶器将在后面给出。
5.The yield from a cooler or evaporator can be calculated from the general equation: Y= WR[C 1 -C 2 (1-V)] 1-C 2 (R-1) 冷却和蒸发的产率可由下式计算： Where Y=crystal yield (kg); 其中 Y＝结晶产率（kg）；W＝初始溶剂质量（kg）；V＝失去溶剂的质量，蓄意的或不可避免的，通过蒸发（kg 每kg 初始溶剂）；R＝溶剂化（如水合物）与非溶剂化（如无水的）溶质的分子量比值；C1，C2＝相应的初始和最终溶液浓度（kg 非溶剂化溶质每kg 溶剂）。由上式计算的产率是理论上的最大值，假设（a） C2 表示最终温度下的平衡浓度，和（b）当从母液中分离出来的晶体洗涤时没有溶质损失。 Controlled Seeding 控制加入晶种
6.During a crystallization operation the accidental production of nuclei (false grain) must be avoided at all costs; 在结晶过程中必须不惜任何代价避免副产物（细糖晶粒）的产生；决不能让溶液变得不稳定。蓄意添加物，即精心选择的晶种，只要结晶沉淀仅在这些晶核上发生就是允许的。通过缓缓搅拌是晶种在溶液中均匀分散，如果仔细控制温度，则对最终产品尺寸进行相当程度的控制是可能的。精选的晶种经常用于工业结晶 中；加入的晶种的精确重量取决于溶质沉淀、晶种粒度和产品粒度：
Where Ws and Wp are the weights and L s and L p are the mean particle sizes of the seed and product, respectively.
其中Ws 和Wp 是重量。而Ls 和Lp 相应的为晶粒和产品的主要粒子尺寸。产品重量Wp 为晶体产率Y 加上晶种的重量，如Wp＝Y＋Ws 和Ws＝ ；晶体产率，是通过式（1）的溶解度数据计算而得到的。
7.Seeds as well as 5μm have been used in sugar boiling practice;
在糖的沸腾试样中常加入 5μ m 大小的晶种；这些微小的晶体是在惰性介质中经长期球磨研磨而得到的，惰性介质如异丙醇或矿物油，500g 这种晶体足以用于50m 3 糖膏。
8.The seeds do not necessarily have to consist of the material being crystallized, unless absolute purity of the final product is required.
晶种不必含有待结晶物，除非需要绝对纯的产品。使用同晶化合物的微小晶体来引发结晶。例如，磷酸盐常作为砷酸盐溶液的晶种。一定量的四硼酸钠十水合物可以引发硫酸钠十水合物的结晶。结晶有机同系物、衍生物和同分异构体常使用诱导结晶；苯酚可诱导m－甲酚，乙基乙酰苯胺可诱导甲基乙酰苯胺。
9.During the operation if the temperature is curbed, then the crystallization could be called “controlled crystallization”. 在控温的反应中，结晶可称为“控制的结晶”，因为温度是控制的，所以在整个反应过程中，体系保持在亚稳定状态，微晶生长的速度完全由冷却速度控制，没有纯晶体的突然沉积，因为体系没有进入不稳定带，可长出规则的，预定尺寸的晶体。工业规模的结晶可以用这种方法实现。
10.The mass of crystal seeds accidentally produced in large crystallisers may be very small indeed, yet on account of their minute size the number of seed can be exceptionally large.
在工业结晶中伴随产生的晶种尺寸实际上非常小，而考虑到它们的极小的尺寸，晶粒数目将非常巨大。如果，简单化地，考虑到球直径d 和密度ρ ，一个晶粒的尺寸为π /6ρ d 3 。因此，100g0.1mm(～150 目)的密度为 2g/cm 3 的晶种，大约包含1 亿个独立粒子，每个离子都是潜在晶体。在控制生长中，结晶器中的液体不允许产生晶核，剧烈的搅动以及动力学和热力学震动应该避免。如果，即使采取了预防措施，晶核仍然出现，有些系统需要启动临时的晶粒转移，通过一个精细汽水阀是废液连续循环是这样的方法之一。 Salting-out Crystallisation 盐析结晶
11.Another way in which the supersaturation of a solution can be effected is by the addition to the system of some substance that reduced the solubility of the solute in the solvent.
过饱和溶液能够有效的实现过饱和溶液结晶的方法是在体系中加入一些能够降低溶质在溶剂中溶解度的物质，加入的物质可以是液体、固体或气体，常称为稀释剂或沉淀剂，常用的是液体稀释剂，这种过程称为盐析、沉淀或盐析结晶。稀释剂要求能和原始溶液的溶剂混溶，至少在涉及到的温度范围内是可溶的，而溶质在其中相对不溶，而且，这种溶液－稀释剂混合物易于分离，如通过精馏。
12.Although salting-out is widely employed industrially, relatively few published data are available regarding its use in crystallization operations. 尽管盐析在工业上应用很广，但关于它在结晶过程的应用方面发表的数据很少。这种过程是经常遇到的，例如，通过控制水的加入量从水混溶有机溶剂中结晶有机物质；在这种联系中常用到“水析”这个词。盐析或盐析结晶的好处如下：可以制备非常浓的原始溶液，常常非常简单，通过蒸馏在合适溶剂中的不纯结晶物得到。在盐析的同时冷却可以提高溶质的回收率。如果溶质在最处的溶液中溶解度很大，高的溶解温度是不合适的，在结晶过程中每批次的温度都控制得很低；这对于热不稳定物质是很有利得。当由于不需要的不纯物在溶剂－稀释剂混合物中溶解度很大，而使得母液中保留了不必要的不纯物时，提纯变得非常简单。大概盐析结晶的最大缺点就是需要分离单元来处理相对大量的母液，以分离溶剂和稀释剂，其中得一种或两种时贵重的。
补充：
Unit7 Acids, Bases and Salts 酸、碱、盐
1.It can make your mouth puker, your body shudder, and your eyes water.
它能使你的嘴起皱,使你身体发抖,使你眼睛流泪。这就是人对 新鲜柠檬的反应。醋的味道也有同样的效果。即使碳酸饮料(含二氧化碳的饮料)也产生一个淡淡的酸味而使 人们乐于饮用。所有这些物质具有相同的效果,因为他们都很有产生酸味的物质 (程度不同)。这种被称为酸的物质,早在 500 年铅、在中世纪的炼丹家的实验 室里就被表征了。物质被归类为酸是由于它们的共同特征(如酸味)而不是由于特 定的化学组成。酸是众所周知的,有些酸存在于食品或药品中,如柠檬中的柠檬 酸、醋中的醋酸、酸奶中的乳酸、阿司匹林中的乙酰水杨酸。有些酸必须小心对待,如汽车电瓶中的硫酸,或用来清洁水泥的 盐酸。我们把酸这个词与严重的环境危害\"酸雨\"联系起来。正如我们这一章所讨论的,酸具有很多特征化学反应。当雨呈酸性的时候,这些反应会导致建筑中的石头的降解和存在于 土壤中的有毒离子的释放。酸雨的控制已经成为国际会议和谈判的课题。
2.What active ingredients in acids and bases produce their specific properties? 酸或碱中产生它们特别性质的活泼成分是什么，为什么有些酸,象水果中的柠檬酸,相当温和,而另一些酸,象 电池中的酸,如此厉害? 我们如何来测量不同的酸度程度? 酸度如何控制? 最后,燃烧煤是怎样导致雨中酸的形成的。首先,我们降测验一些酸碱的性质。 Properties of Acides and Bases 酸碱的性质
3.The sour taster of acids accounts for the origin of the word itself.
酸的味道的品尝者叙述了这个词的来源。 酸这个词来源于拉丁词 acidus,意思是\"酸味\或者与拉丁词 acetum 更接近,意为\"醋\"。这一类古老的化合物有很多特别的性质。酸是这样一类化合物: 1.有 酸味(当然,没有人尝过实验室的化学品)。 2.和某些金属反应(例如锌和铁)有氢气放出。 3.使某些有机颜料改变颜色(比如,石蕊 在酸中由蓝变红)。 4.与石灰石(CaCO 3 )反应,放出二氧化碳气体。 5.与碱反应生成盐或水。
4.The counterparts to acids are bases. Bases are compounds that: 酸的对应物是碱。碱是这样的化合物 1.味苦。 2.感觉光滑或滑腻。 3.与动物油脂反应。 4.使某些有机颜料改变颜色(比如,石蕊 在碱中由红变蓝)。 5.与酸反应生成盐或水。
5.The properties listed above related to what acids and bases do and not (related to)to their chemical composition.
纯净的酸是分子化合物。它们本身不是由H + 组成的,只是在水存在时才产生H + 。事实上,通过气态的HCl 加入水中所发生的化学反应,我们可以 知道HCl 怎样表现出酸性。HCl 和H 2 O 都是极性化合物,都有一个永久偶极。由于电负性不同,H 是阳极,Cl 是阴极。溶于水时,水的偶极立即与HCl 的偶极相吸引。在图中,我们图示了一个分子的阳极和另一个分子的阴极是如何 相互吸引的。反之亦然。为了清楚,我们只图示了4 个水分子而实际上还有许多分子在相互 作用。
6.A tug-of-war develops.
拔河比赛开始了。一方面,H 2 O 拽着HCl 分子,试图打破HCl 键。另一方面,HCl 的共价键试图把整个分子结合在一起。 对于 HCl,H 2 O 显然是胜利者,因为相互作用已经强到足以打破 所有所溶解的HCl 分子键。在这种情况下,HCl 中的成对电子与电负性更强的Cl 结合在一起。这就是说当键断裂时产生的是离子而不是中性原子。因此,HCl 是一种酸,因为 HCl 在水中离解(分离)而产生了水 合H + 离子(因为这种情况下离解产生离子,这个过程叫做电离)。其他三种酸在水中的溶解与此类似。当然,生成不同的阴离子。
7.To illustrate the importance of water in the ionization process, the reaction of an acid with water can be represented as:
为了说明水在离子化反应中的重要性,酸与水的反应表示如下: HCl+H 2 O=H 3 O + (aq)+Cl -我们场将酸写作H 3 O + 而不是H + ,H 3 O + 称为水合氢离子。水合氢离子仅仅是表示H + 的水合形式。将酸用H 3 O + 表示而不是用H + 表示是因为它某种程度上更接近真实 情况。事实上,在水中的H + 比H 3 O + 复杂的多(如H 5 O 2 + 、H 7 O 3 + 等)。总之,酸被描述为H + 、H + (aq)或H 3 O + 取决于特定情况的便利。如果使用H + (aq),它应该被认为不是在水溶液中光秃秃的质子, 而是与水分子联系在一起(它是水合的)。
8.It is the current practice to list on the label the active ingredient in medicines or drugs.
目前流行的做法是将药剂或药片中的活性成分列在标签上。在这方面酸的活性成分是水合氢离子。我们可以看到这些离子是如何具有上述酸的行为。 在式1 中,我们用净离子式来例证酸是怎样溶解金属的。 在式2 中,净离子式表示了酸与石灰石的反应。而且在式3 中,我们列出了中和反应的分子式。 1.Acids react with zinc and give off hydrogen gas.酸与锌反应放出氢 气。 Zn(s)+ 2 H + (aq)→ Zn 2+ (aq)+ H 2 (g) 2. Acids react with limestone and give off carbon dioxide gas.酸与石灰 石反应放出二氧化碳。 CaCO 3 + 2 H + (aq)→ Ca 2+ (aq)+ H 2 O(l)+ CO 2 (g) 3.Acids react with bases.酸与碱反应。 ACID+BACE → SALT+WATER 酸+碱 → 盐+水 HCl +NaOH(aq) → NaCl(aq)+ H 2 O(l) 最后一个反应式是最重要的,而且在后面的部分将讨论很多细节。 9.Other molecules containing hydrogen may not be acidic in H 2 O because the hydrogens are (1) too strongly attached to the rest of the molecule to be ionized or (2) not polar enough to create a strong interaction with H 2 O.
另一些含氢的分子在水中不能呈酸性,因为这些氢(1)与分子中其 他部分结合太强烈,而无法电离或(2)没有足够的极性和水产生强烈 的反应。有时两种因素都重要。CH 4 和NH 3 中的氢以及醋酸中连在碳上的氢 在水中不能电离产生H + 离子。 10.Now let us turn our attention to bases.
现在,让我们把注意力转移到碱。碱是在水中产生OH - 离子的化合物,形成众所周知的碱溶液,有时 称为碱性的或腐蚀性的溶液。几种常见的碱是氢氧化钠(也叫苛性苏 打或苛性碱)、氢氧化钾(苛性钾)、氢氧化钙(熟石灰)和氨水。除了氨水,这些化合物都是固体离子化合物,溶解仅仅是把OH -离子释放到水介质中去。 NaOH(s) → Na + (aq) + OH - (aq) Ba(OH) 2 (s) → Ba 2+ (aq) + 2OH - (aq) Neutralization and Salts 中和与盐
11.One sure wouldn't want to spill a solution of a strong acid or base on it's self. 人们肯定不想把强酸或强碱溅到自己身上。溅上的酸或碱即使不能引起严重烧伤,也至少会损坏你的衣服。然而,在另一章,我们描述了称为中和反应的酸与碱之间的反应。如果我们把等当量的酸与碱混合,称为仅仅是盐和水。强酸(盐酸)和强碱(氢氧化钠)的中和反应是已经在另一章里说 明了,但这里以分子式、总离子式、净离子式表示。在这种情况下,用H + 而不是H 3 O + 代表酸更方便。 ACID+BACE → SALT+WATER 酸+碱 → 盐+水 Molecular 分子式: HCl +NaOH(aq) → NaCl(aq)+ H 2 O(l) Total ionic 总离子式:H + (aq)+Cl - (aq)+Na + (aq) + OH - (aq) → Na + (aq) + Cl - (aq) + H 2 O(l) Net ionic 净离子式:H + (aq)+ OH - (aq) → H 2 O(l) 12.The key to what drives neutralization reactions is found in the net ionic equation. 在净离子式中可以找到推动中和反应的关键。酸中的活性成分[H + (aq)]与碱中的活性成分[OH - (aq)]反应生成水。剩下的就是盐--如果盐是可溶的,通常作为旁观离子。
13.As a vital mineral needed to maintain good health, the word \"salt\" refers to just one substance, sodium chloride, as formed in the preceding reaction.
作为一种维持健康身体所需的必不可少的无机物,\"盐\"一词指的正 是氯化钠,即上述反应中生成的一种产物。事实上,盐可以从阳离子和阴离子的一系列的中和反应中得到。下面的分子形式的中和反应,说明了其他形式的盐的形成。 ACID+BACE → SALT+WATER 酸+碱 → 盐+水 2HNO 3 (aq)+ Ca(OH) 2 (aq) → Ca(NO 3 ) 2 (aq) + 2H 2 O(l) HClO(aq)+ LiOH(aq) → LiClO(aq) + H 2 O(l) H 3 PO 4 (aq)+ KOH(aq) →K 3 PO 4 (aq) + H 2 O(l) H 2 SO 4 (aq)+ 2NaOH(aq) → Na 2 SO 4 (aq) + H 2 O(l)
14.Each of these four neutralization reactions represents somewhat different situations so we look at these reactions at a time in ionic form. at a time 每次上述四种中和反应代表了不同的情况,我们可以把它们看成是同一 种离子式。反应1代表强酸与强碱的中和反应。在这种情况下,每分子碱Ca(OH) 2 在水中离解成2 分子OH - ,所以 每摩尔碱需要2 摩尔酸来完全中和。反应1 的总离子式和净离子式如下: 2H + (aq)+ 2 NO 3 - (aq)+Ca + (aq) + 2OH - (aq) → Ca + (aq) +2 NO 3 - (aq) + 2H 2 O(l) H + (aq)+ OH - (aq) → H 2 O(l)
15.Notice that the net ionic equation is identical to the reaction illustrated in the beginning of this section. 注意,净离子式与本章开头剧烈的反应是同一的。
16.Reaction 2 illustrates a neutralization of a weak acid (HClO) with a strong base. 反应2 表示弱酸(HClO)与强碱的中和反应。就大多数的弱酸而言,在溶液中大部分以分子形式而不是以离子形 式存在。了解这一点,我们写总离子式和净离子式时通常以分子式来写这个 酸的形式。反应2的这两个式子如下: Total ionic 总离子式:HClO(aq)+Li + (aq)+ OH - (aq) → Li + (aq) + ClO - (aq) + H 2 O(l) Net ionic 净离子式:HClO(aq)+ OH - (aq) → ClO - (aq) + H 2 O(l)
Unit 20 Oxidation – Reduction Methods 氧化－还原反应
1.Though you probably never heard of them, oxidation-reduction reactions are vitally important to your life.
尽管你也许没有听说过它们，氧化－还原反应在我们生活中时非常重要得。例如，汽车 中的电池工作时由于氧化还原反应。手电筒、计算器和音响中的电池都包括氧化还原反 应。使衣服保持洁白的漂白剂、以及冲洗照片的过程都是氧化还原反应。银器和珠宝的 电镀、电脑芯片的生产都是以氧化还原反应为基础的。更重要的，人体内的新陈代谢作 用在某种程度上也是氧化还原过程。 Oxidation-Reduction 氧化还原
2.We defined acid-base reactions as involving the transfer of protons.
我们把酸碱反应定义为质子的转移。对应的，我们可以把氧化还原反应定义为有电 子转移的反应。氧化，过去指与氧的反应，现在包括物质失去电子的任何反应。还原反 应是物质得到电子的任何化学反应。
3.In a given reaction, whenever a substance is oxidized, it loses electrons to another substance, which gains these electrons and is reduced.
在给定的反应中，一种物质被氧化，它失去电子转移给另一种物质，这种物质得到 电子并被还原。被氧化的物质称为还原剂，因为它使另一种物质还原。被还原的物质称 为氧化剂，因为它使另一种物质氧化。
4.Oxidation and reduction go hand-in-hand.
氧化与还原紧密相连，它们与借出或借入钱相似。当你从朋友处借钱，这个朋友必 须愿意借给你。如果无人愿借你就无法借来。对于氧化还原也是如此。没有还原就没有 氧化，没有氧化就没有还原。电子不能凭空产生，它们必定来自某处。氧化总是伴随着 还原，而还原总是伴随着氧化。
Oxidation Numbers 氧化数
5.One way to express the number of electrons lost or gained by a substance in an oxidation-reduction reaction is by assigning an oxidation number to an atom. 表达氧化还原反应中物质得到和失去电子的一种方法就是指定氧化数。氧化数 （ox.No.有时称氧化态）可以是零、正数或负数。具有零氧化数的原子被认为与不反应 的中性原子具有相同的电子数。具有正氧化数的原子比未反应的中性原子具有更少的电 子数。具有负氧化数的原子比未反应的中性原子具有更多的电子数。
6.Oxidation numbers are not inherent in a particular element.
特定元素的氧化数不是一成不变的。而且，氧化数是指定的，以便化学家们可以运 用它们作为电子“薄记”的方法。当不化合时，所有的原子都具有0 氧化数。当反应使 它们失去或得到电子时，它们的氧化数发生变化。一个原子如果失去电子，则指定它具 有正氧化数（记住，电子带负电荷，而失去电子使一个原子更正电性）。一个原子如果 得到电子，则指定它具有负氧化数（变得更负电性）。这样，当原子被氧化则氧化数升 高，当被还原时氧化数降低。
7.Chemist assign oxidation numbers based on certain rules:
化学家根据下列确凿规则确定氧化数： （1） 游离的或未化合的原子氧化数总为零。 （2） 单原子离子（只包含一个原子的离子）的氧化数与它所带的离子电荷相 同。 （3） 多原子离子（包含两个或多个原子的离子）中所有原子的氧化数的代数 和等于多原子离子中的离子电荷。 （4） 总的来说，当金属与非金属化合时具有正的氧化数，而非金属与金属化 合时具有负的氧化数。 （5） 在包含两个非金属的化合物中，电负性大的原子指定具有负氧化数，电 负性小的原子指定具有正氧化数。 （6） 在包含氢的大多数化合物中，氢的氧化数是＋1。对这个规则例外的是金 属氢化物（NaH、LiH、CaH2、AlH3 及其他），其中氢的氧化数是－1。注 意这里氢原子写在后面。在后者的氢化物中，氢表现为非金属。 （7） 在大多数氧化物中，氧的氧化数为－2。对这个规则例外的包括过氧化物 （Na2O、H2O2、BaO2 及其他），其中氧具有－1 的氧化数。 （8） 一个化合物分子式中所有原子氧化数的代数和为零。
Balancing Oxidation-Reduction Equations 配平氧化还原方程式
8.Our rules fro assigning oxidation numbers are constructed so that the total increase in oxidation numbers must equal the total decrease in oxidation numbers in all redox reactions.
我们建立了指定氧化数的规则，以便在所有氧化还原反应中氧化数总和的升高等于 氧化数总和的降低。
9.This equivalence provides the basis for balancing redox equations.
这种相等给了配平氧化还原方程式的基础，尽管没有一个“最好的方法”配平所有 的氧化还原方程式，有两种方法比较有用：(1)氧化数变化方法和（2）离子－电子方法。 10.Change-In-Oxidation-Numbers Method The method is based on equal total increase and decrease in oxidation numbers.
氧化数变化方法 这种方法是以总的氧化数升高和降低相等为基础的。尽管许 多氧化还原反应可以通过简单的观察来配平，你应该学会这种方法，因为它可以用于配 平复杂的方程式。基本步骤如下：（1） 尽可能多的写出总的非平衡方程式。 （2） 写出氧化数以确定氧化数发生变化的原子。 （3） （a）画一个托架连接被氧化的原子，表示每一个原子氧化数的升高。画一个 托架连接被还原的原子，表示每一个原子氧化数的降低。（b）确定系数，是 氧化数总的升高和降低相等。 （4） 向反应式中插入系数使氧化数总的升高和降低相等。 （5） 通过观察配平其他原子。
11.Example: Aluminum dissolves in hydrochloric acid to form aqueous aluminum chloride and gaseous hydrogen
例如，铝溶于盐酸生成水合氧化铝和气体氢气，配平分子式并确定氧化剂和还原剂。 12.Solution：
解答：未平衡的分子式和氧化数为： HCl(aq)+Al(s) AlCl3(aq)+H2(g) +1 -1 0 +3 -1 0 13.The oxidation number of Al increases from 0 to ＋3. Al is the reducing agent; it is oxidized.
14.The oxidation number of H decreases from ＋1 to 0. HCl is the oxidizing agent; it is reduced. －1 0 ＋3 0 HCl + Al(s) AlCl3 + H2 Al 的氧化数由 0 升至＋3，Al 是还原剂，它被氧化。H 的氧化数由＋1 降至 0，HCl 是氧化剂，它被还原。 －1 0 ＋3 0 HCl + Al(s) AlCl3 + H2
15.We make the total increase and derease in oxidation numbers equal: Oxidation Numbers Change/Atom Equalizing Changes Al＝0→Al＝3 ＋3 1（＋3）＝＋3 H＝＋1→H＝0 －1 3（－1）＝－3 我们使总的氧化数升高和降低相等。 氧化数 变化/原子 平衡常数 Al＝0→Al＝3 ＋3 1（＋3）＝＋3 H＝＋1→H＝0 －1 3（－1）＝－3
16.Each change must be multiplied by two because there are 2Hs in each H 2 .。 2（＋3）＝＋6（total increase） 2（－3）＝－6（total decrease）每个系数必须乘 以2，因为每个H2 中有2 个H。 2（＋3）＝＋6（总升高） 2（－3）＝－6（总降低） 17.We need 2Al and 6H on each side of the equation: 6HCl(aq)+2Al(s) 2AlCl3(aq)+3H2(g)（balanced molecular equation） 在每个等式中我们需要2Al 和6H。 6HCl(aq)+2Al(s) 2AlCl3(aq)+3H2(g)（平衡分子式）
18.All balanced equations must satisfy two criteria：
所有的平衡必须满足两个标准： (1)物质平衡，液就是说，反应物和产物中同种原子的个数相等。 (2)电荷平衡，反应式两端实际电荷的总和相等。
19.Adding H ＋ , OH － , or H 2 O To Balance Oxygen or Hydrogen Frequently we need moreoxygen or hydrogen to complete the mass balance for a reaction in aqueous solution. 加入 H ＋ 、OH － 或水平衡氧或氢 我们常常需要更多的氧或氢来达到水溶液中的 反应物质平衡。然而，我们必须非常小心，不要引起氧化数的其他变化或使用溶液中不 存在的物种。我们必须只加入H ＋ 、OH － 或水来完成反应。下图表示如何来配平这些元素。 20.To balance O by adding H 2 O and then to balance H by adding H ＋ (in acid solution) type of solution to balance O for each O need（1）add TWO OH － to side needing O (in basic solution) （2）add ONE H 2 O to other side Then to balance H for each H needed（1）add ONE H 2 O to side needing H （2）add ONE OH － to other side 加入水平衡O，加入H ＋ 平衡H 在酸溶液中 溶液种类 平衡一个O 需要（1）在需要O 的一侧加入2 个OH － 在碱溶液中 （2）在另一侧加入1 个H2O 平衡一个H 需要（1）在需要H 的一侧加入1 个H2O （2）在另一侧加入1 个OH － The Ion-Electron Method (Half-Reaction Method) In the ion-electron method we separately and completely balance equations describing oxidation and reduction half-reactions. This is followed by equalizing the numbers of electrons gained and lost in each. Finally, the resulting half-reactions are added to give the overall balanced equation. The general procedure follows: 离子－电子方法（半反应方法） 在离子－电子方法中我们分别完全配平氧化 和还原半反应方程式。这伴随着配平得到和失去的电荷。最后，得到的半反应式相加得 到全平衡式。总的步骤为： (1) Write as much of the overall unbalanced equation
as possible. (2) Construct unbalanced oxidation and reduction half-reactions (these are usually incomplete as well as unbalanced). Show complete formulas for polyatomic ions and molecules. (3) Balance by inspection all elements in each half-reaction, except H and O. then use the chart in the former section to balance H and O in each half-reaction. (4) Balance the charge in each half-reaction by adding electrons as ‘products’ or ‘reactants’. (5) Balance the electron transfer by multiplying the balance half-reaction by appropriate integers (6) Add the resulting half-reaction and eliminate any common terms to obtain the balance equation. （1） 尽可能多的写出总的非平衡方程式。 （2） 建造为配平的氧化和还原半反应（通常是不完全和未配平的）。写出多原子离 子和分子的完整分子式。 （3） 通过观察配平每个半反应式的所有原子，除了 H 与 O。然后用下章中的图示 方法配平每个半反应的H 与O。 （4） 通过加入作为“反应物”或“产物”的电子来配平每个半反应式。 （5） 以合适的整数乘以半反应式来配平电子转移数。 （6） 得到的半反应式相加并消除相同的电子数得到平衡方程式。 Example: A useful analytical procedure involves the oxidation of iodide ions to free iodine. The free iodine is then titrated with a standard solution of sodium thiosulfate, Na 2 S 2 O 3 . Iodine oxidizes S 2 O 3 2－ ions to tetrathionate ions, S 4 O 6 2－ and is reduced to I － ions. Write the balance net ionic equation for this reaction. 例子：一个有用的分析过程，包括将碘离子氧化成游离碘。游离的碘用一定浓度的 硫代硫酸钠 Na2S2O3 滴定。碘把 S2O3 2－ 氧化成 S4O6 2－ 离子，自身被还原为 I － 离子。写出这 个反应平衡的净方程式。 Solution：we write as much of the equation as possible. Then we construct the appropriate half-reactions using the rules just described： I 2 ＋ S 2 O 3 2－ → I － ＋ S 4 O 6 2－ （skeletal equation） I 2 － → I － （red. Half-rxn） I 2 － → 2I － I 2 － ＋2e － → 2I － （balanced red. Half-rxn） S 2 O 3 2－ → S 4 O 6 2－ （ox.. half-rxn） 2S 2 O 3 2－ → S 4 O 6 2－ 2S 2 O 3 2－ → S 4 O 6 2－ 2e － （balanced ox. Half-rxn） 解答：我们尽可能多的写出反应式，然后用上面所述的方法构建合适的半反应方程 式： I2 ＋ S2O3 2－ → I － ＋ S4O6 2－ （骨架反应式） I2 － → I － （还原半反应式） I2 － → 2I － I2 － ＋2e － → 2I － （平衡的还原半反应式） S2O3 2－ → S4O6 2－ （氧化半反应式） 2S2O3 2－ → S4O6 2－ 2S2O3 2－ → S4O6 2－ 2e － （平衡的还原半反应式） Each half equation has two electrons. We can add these half-reactions term-by-term and cancel the electrons： I 2 － ＋2e － → 2I － 2S 2 O 3 2－ → S 4 O 6 2－ ＋ 2e － I 2 － (aq) ＋ 2S 2 O 3 2－ (aq) → 2I － (aq) ＋ S 4 O 6 2－ (aq) 每个半反应式有两个电子，把这些半反应式逐项相加，并消去电子： I2 － ＋2e － → 2I － 2S2O3 2－ → S4O6 2－ ＋ 2e － I2 － (aq) ＋ 2S2O3 2－ (aq) → 2I － (aq) ＋ S4O6 2－ (aq)
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