第三部分 基本概念与基础理论
一、化学用语、化学量
【元素符号】国际上统一采用的表示元素的化学符号，一般用元素拉丁文名称的第一个字母（大写)来表示，如：氢H、氧O。有些元素的拉丁文名称第一个字母相同，则在第一个字母后加上另一个字母（小写字)以示区别，例如：钙Ca、铜Cu、氯Cl。自人工合成104、105号元素后，由于元素的命名未取得国际上的公认，为统一起见，有关国际会议建议104号以后的新元素按原子序数的拉丁文数字命名，104、105、106、107号元素分别以Unq、Unp、Unh、Uns表示。元素符号除表示元素外，还有量的含义，即表示该元素的一个原子、表示该元素的原子量，例如O，表示氧元素，也表示氧元素的一个原子，又表示它的原子量为15.9994。
【化学式】用元素符号表示纯净物质组成的式子。化学式不仅表示该物质由哪些元素组成，还表示其中各元素原子数目的相对比数，利用化学式还可以计算出式量。化学式有实验式（最简式)、分子式、结构式、示性式、电子式等。
【实验式】又称最简式，是化学式的一种。用元素符号表示化合物分子中元素的种类和各元素原子个数的最简整数比的式子。在有机化合物中经常会出现不同的化合物具有相同的实验式，例如乙炔（C2H2)和苯（C6H6)的实验式都是CH，甲醛（CH2O)和乙酸（C2H4O2)的实验式都是CH2O等。已知化合物的最简式和分子量，就可以求出它的分子式。有些物质的实验式就是它的分子式，如甲醛CH2O和水H2O等。离子化合物晶体通常不是以分子状态存在，在实际应用上就用实验式来表示这类物质中各元素原子数目的比例关系，如NaCl表示氯化钠晶体中钠离子与氧离子数之比是1∶1。
【最简式】见实验式条。
【分子式】化学式的一种，用元素符号表示单质或化合物分子组成的式子。例如分子式H2O表示水是由氢元素和氧元素组成，表示水的一个分子，表示水分子中含有二个氢原子和一个氧原子，也表示水的分子量为18.015。分子式是通过实验测定物质的组成和分子量后求得的，一种物质只有一个分子式。不以分子形式存在的离子化合物，只表示该化合物的组成，而不是分子式。例如氯化钠晶体中只有钠离子和氯离子，不存在氯化钠分子，所以NaCl只表示氯化钠的组成，是氯化钠的化学式，而不是分子式。分子式可以和实验式相同，也可以是实验式的整数倍，例如过氧化氢的分子式是H2O2，而实验式是HO。
【结构式】化学式的一种。用元素符号通过价键相互连接表示物质分子中原子的排列顺序和结合方式的式子。例如甲烷（CH4)和乙酸（C2H4O2)的结构式分别是：
其中一条短线表示一个共价键，结构式是表示物质分子的化学结构的式子，并不表示分子的空间结构，例如甲烷分子的空间结构是正四面体。有机化合物中，同分异构现象比较普遍，例如分子式同为C2H4O2的乙酸和甲酸甲酯，它们的性质迥然不同，这是由于它们结构不同的缘故，用分子式不能区别分子组成相同，而结构相异的物质，因此，在这种情况下，使用结构式更显得重要。
【示性式】化学式的一种，表示含有官能团的化合物分子的一种简化结构式。例如乙醇的结构式是：
CH3CH2-和一个羟基-OH。示性式能够明确而简便地表述同分异构体。例如乙醇和二甲醚的分子式都是C2H6O，它们的示性式分别为CH3CH2OH和CH3OCH3。
有些书籍中把CH3CH2OH叫乙醇的结构简式，而把除官能团外的其它各原子都分别合在一起写的式子叫示性式，如C2H5OH叫乙醇的示性式。结构简式和示性式都是简化的结构式，简化之后仍保持结构的特点，因此，一般书籍中把结构简式和示性式统称为示性式，不提结构简式。
【电子式】用元素符号表示原子核和内层电子，并在元素符号的周围用小黑点"·"或"×"表示原子或离子最外层电子数的图式叫电子式。例如 "+"或"-"表示，阴离子并加上方括号，阳离子失去外层电子后只标明电荷数即可。用电子式可以比较简便和形象地表示离子化合物和共价化合物的形成过程。例如，
MgCl2的形成过程是
HBr的形成过程是
电子式只适用于某些在形成共价分子或离子化合物时，其最外电子层能达到惰性元素原子的电子层结构的原子。
【原子结构示意图】又叫原子结构简图。用以表示原子的核电荷数和核外电子在各电子层上的排布的图式。例如，
钠的原子结构示意图是
圆圈及其中数字表示钠原子核及核内有11个质子，弧线表示电子层（钠有3个电子层)，弧线上的数字表示该电子层的电子数（钠原子K层有2个电子，L层有8个电子，M层有1个电子)。原子结构示意图比较直观，易为初学者接受。但不能把弧线看作原子核外电子运行的固定轨道。
【原子结构简图】见原子结构示意图条。
【组成】化合物或混和物中各个组分的相对含量称为组成。常用质量比或质量百分数（百分组成)表示。例如水中氢和氧的质量比是1∶8，百分组成是含氢11％，含氧89%。
【定组成定律】又称定比定律。任何纯净的化合物中各元素的质量比是固定的，或者说，它们具有固定的组成。例如水，不管它是从什么地方取得的，或是用什么方法制取的，只要是纯水，水中氢元素和氧元素的质量比一定是1∶8。定组成定律是由法国化学家普鲁斯特在18世纪末根据对多种化合物的定量测定而确立的，是近代化学发展的基础。这个定律对绝大多数化合物是适用的，也有一些例外情况，如金属互化物的组成在某一定范围以内是可以改变的。
【定比定律】见定组成定律条。
【倍比定律】当甲乙两种元素互相化合形成两种或两种以上的化合物时，则在这些化合物中，与一定质量的甲元素相化合的乙元素的质量，必互成简单的整数比。例如H2O和H2O2这两种化合物都是由氢元素和氧元素组成的，H2O中氢和氧的质量比是1∶8，H2O2中氢和氧的质量比是1∶16。在这两种化合物中跟等质量的氢化合的氧的质量比为1∶2，是一个简单的整数比。这个定律是英国化学家道尔顿于1803年提出的。
【质量守恒定律】又叫物质不灭定律。参加化学反应的各物质质量总和，等于反应后生成的各物质质量总和。也就是在化学反应中，反应物的总质量等于生成物的总质量。由于化学反应是化学键的破裂与重建的过程，反应前后的原子的种类与数量都没有改变，所以化学反应前后各物质的质量总和应是相等的。这个定律是俄国科学家罗蒙诺索夫于1765年首先提出的，但是这一发现在当时并没有引起科学家的注意，直到1777年法国化学家拉瓦锡用多次实验进一步加以证实后，这一定律才获得公认。物质在发生化学反应的同时，必定伴随着能量的吸收或释放，1905年美国物理学家爱因斯坦提出质量和能量的联系公式：E=mc2，式中E为能量，m为质量，c为真空中的光速。根据这一公式可知，当一种物质的能量发生变化时，它的质量也相应地发生变化，因而质量守恒定律得到了新的发展。由于c2是一个很大的数值，只要损耗很小的质量就能释放极大的能量，在化学反应中所释放的能量不太大，很难觉察到质量的亏损，所以在化学反应中可以不加考虑。而对释放能量特别大的核反应中，就会感到质量的亏损。
【物质不灭定律】见质量守恒定律条。
【化学方程式】又称化学反应式。用化学式表示化学反应的式子。反应物写在式子的左边，生成物写在式子的右边，中间用等号连接，在特定的条件下进行的反应，可把条件写在等号处，生成物是气体或沉淀的可用"↑"或"↓"表示，例如碳酸氢钠加热时分解生成碳酸钠、水和二氧化碳，可写作
书写化学方程式必须遵循质量守恒定律，因此要在化学式前面配上适当的系数，使等号左右各种原子的总数都相等，也就是书写化学方程式时必须配平。化学方程式不仅表示参加反应的反应物和生成物的种类，而且表示反应物和生成物之间质量、物质的量的关系，对于气体物质，还能表示它们在同温同压下的体积关系，例如
N2+3H2=2NH3
物质的量之比1∶3∶2
质量比28∶6∶34
体积比1∶3∶2
在工农业生产和科学实验上，根据化学方程式可以进行各种计算。
【化学反应式】见化学方程式条。
【热化学方程式】标出热效应的化学方程式。把反应热写在生成物的右边，放出的热量用正值，吸收的热量用负值表示。在写热化学方程式时：（1)要注明反应时的温度和压力，如不注明，即表示通常状况；（2)必须在化学式的右下侧注明物质的聚集状态，可分别用小写的s、l、g三个英文字母表示固、液、气态；（3)化学式前的系数只表示物质的量（摩尔)，不表示分子数，因此必要时可以用分数。例如，在25℃和101325帕斯卡
的热化学方程式分别是：
因物质的聚集态不同，因此反应热也不同。
【离子方程式】用实际参加反应的离子符号来表示离子反应的式子。例 它可表示所有的可溶性银盐和盐酸或可溶性氯化物之间的反应。离子方程式可表示同一类型的离子反应，揭示了反应的实质。在离子方程式中，反应物
和生成物中若为可溶性强电解质溶液，均写成离子符号；若为弱电解质（包括水)、难溶物质或气态物质时，一律写成分子式（化学式)。非溶液中的离子反应一般不用离子方程式表示。
【电离方程式】表示电解质在溶液中或受热熔化时电离成自由移动离子的式子。强电解质在溶液中完全电离，用"="表示，弱电解质在溶液中只是 化钠和醋酸在溶液中电离方程式分别是：
NaOH=Na+＋OH-
硫酸是强电解质，一级电离比较完全，二级电离就不完全（K2=1.2×10-2)，所以硫酸的电离方程式一般表示为：
H2SO4=H++HSO-4
【电极反应式】表示原电池或电解池中电极上发生的氧化或还原反应的式子。例如，铜锌原电池中的电极反应式是
负极 Zn-2e=Zn2+
正极 Cu2++2e=Cu
氯化铜溶液在电解池中的电极反应式是：
阳极 2Cl--2e=Cl2↑
阴极 Cu2++2e=Cu
由于氧化-还原反应是同时进行的，所以电极上进行的反应又称为半反应。
【原子量】元素的原子量是一种相对质量。一种元素的原子量是该元素 种以上的同位素，因而各元素的原子量为其同位素原子质量的平均值的1摩 为原子量的标准。 由于标准不同，容易引起混乱。1961年8月国际上正式 跟原化学原子量相差很小，例如氧的原子量从16.0000改为15.9994，相差不到十万分之四。
个原子质量单位（μ)做标准的相对质量叫做同位素量。例如元素氛的三种 元素按其所含的各种同位素的百分组成可以算出平均同位素量，上述三种同位素的百分组成分别为 90.92％，0.25％，8.83％，则氖的平均同位素量=19.99μ×90.92％+20.99μ×0.25%+21.99μ×8.83％=20.16μ。
【丰度】元素在地壳中含量的百分数，称为元素丰度，常简称丰度或克拉克值。丰度有两种表示方法，分别是质量百分数（Cw)和原子百分数（CA)。例如丰度最大的氧元素Cw为49.13％，CA为53.59%。丰度的概念有时也用来表示某元素的各种同位素的相对百分数，例如氖的三种同位素20Ne、21Ne、22Ne的丰度分别为90.92％、0.25%、8.83％，表示元素的同位素相对丰度时指的是原子百分数（CA)。
【质量数】原子核内质子数和中子数的总和。质量数是接近同位素量的整数。例如氯的两种同位素质量分别是34.969μ和36.966μ，35和37分别是这两种同位素的质量数。
【分子量】单质或化合物分子的相对质量，等于分子中各原子的原子量的总和。例如氧气（O2)的分子量为15.9994×2=31.9988，水（H2O)的分子量为1.0079×2+15.9994=18.0152。离子晶体、原子晶体和金属晶体所构成的物质，它们一般不存在单个的分子，所以也无所谓分子量。但可以用它们的化学式来计算它们的式量，例如二氧化硅（SiO2)的式量是28.0855+15.9994×2=60.0843。
【式量】物质的实验式中各原子的原子量总和。若实验式等于分子式，则式量等于分子量，例如硫酸的实验式与分子式相同，都是H2SO4，它的式量（98)就等于其分子量；若实验式与分子式不一致，则式量不等于分子量，例如葡萄糖的实验式是CH2O，分子式是C6H12O6，则式量为30，而分子量是180。
【国际单位制】简称SI制，是1960年第十一届国际计量大会建议采用的一种单位制。从1969～1975年国际标准化组织和国际计量大会经过修订、补充，正式推荐使用。国际单位制是以米、公斤、秒、安培、开尔文、摩尔、坎德拉为基本单位，其它单位均由这七个单位导出，各基本单位规定如下：（1)米等于氪-86原子的2p6和5d5能级之间跃迁所对应的辐射在真空中的1650763.73个波长的长度；（2)千克（公斤)是质量单位，等于国际千克原器的质量；（3)秒是铯-133原子基态的两个超精细能级之间跃迁所对应的辐射的9192631770个周期的持续时间；（4)安培是一恒定电流，若保持在处于真空中相距1米的两个无限长而截面可忽略的平行直导线内，则此两导线之间产生的力在每米长度上等于2×10-7牛顿，则此恒定电流的强度为1安培；（5)开尔文是热力学温度单位，是水的三相点热力学温度的1/273.16；（6)摩尔是一种系统的物质的量，该系统中所含的基本单元数与0.012千克碳-12中的原子数相等。在使用摩尔时，基本单元应予指明，基本单元可以是原子、分子、离子、电子及其它粒子，或者是这些粒子的特定组合；（7)坎德拉是在101325牛顿每平方米的压强下，处于铂凝固温度的黑体的1/600000平方米表面垂直方向上的光强度。
【物质的量】是国际单位制规定的七个物理量之一，物质的量是指一定量的物质中所含微粒的多少，它的单位是摩尔。使用时要注意物质的量与摩尔数的区别，摩尔数只有数的意义，没有单位；物质的量既有数的意义又有单位。例如5摩尔水，其中5摩尔是物质的量，5是摩尔数。
【摩尔】1971年在第十四届国际计量大会上通过，把它作为国际单位制（SI)七个基本单位之一。是表示物质的量的单位。它是一种系统的物质的量，该系统中所含的基本单元数与0.012千克碳-12中的原子数相等。0.012千克碳-12中含有阿佛加德罗常数（6.02×1023)个碳原子，称为1摩尔。在使用摩尔时，应指明它所指的基本单元是原子、分子、离子、电子及其它粒子，或者是这些粒子的特定组合。
【摩尔质量】1摩尔任何物质的质量。它的单位是克/摩尔。原子的摩尔质量等于用克/摩尔表示的在数值上和该元素的原子量相等的质量；某种分子的摩尔质量等于用克/摩尔表示的在数值上和该物质的分子量相等的质量。因此摩尔质量表示1摩尔的任何物质（原子、分子、离子、电子以及其它粒子或是这些粒子的特定组合)以克/摩尔为单位的质量。
【摩尔分数】混和物或溶液中的一种物质的摩尔数与各组分的总摩尔数之比，即为该组分的摩尔分数。可以指混和物中某一组分的摩尔数与混和物总摩尔数之比；也可以指溶液中溶质的摩尔数与溶质溶剂总摩尔数之比；经常用于气体混和物中某气体的摩尔数与混和气体中各组分的总摩尔数之比。
【摩尔百分数】用百分数表示的摩尔分数。例如，混和气中某气体的摩尔数占混和气体总摩尔数的1/5，摩尔分数为1/5，摩尔百分数为20％。
【气体摩尔体积】1摩尔的任何气体在标准状况下所占的体积大约都是22.4升。这个体积称为气体摩尔体积。22.4升是一个近似数，"理想气体"的摩尔体积是22.4升，多数气体1摩尔在标准状况下所占的体积约为22.4升。
【平均分子量】22.4升气态混和物在标准状况下质量的克数，称作该混和气体的平均分子量。例如，22.4升空气在标准状况下的质量约为29克，则空气的平均分子量为29。在标准状况下22.4升的任何气态物质中所含的分子数都是阿佛加德罗常数（6.02×1023)个，因此 1摩尔混和气体的摩尔质量数，即为该混和气的平均分子量。
【阿佛加德罗定律】在同一温度和同一压强条件下，相同体积的任何气体中都含有相同数目的分子。这个结论是意大利化学家阿佛加德罗于1811年首先提出，后来为许多实验所证实的。它用于某些计算，例如气态物质的分子量计算等。根据阿佛加德罗定律，从某些气态物质在反应中体积的变化，可以推算出气态单质分子中的原子数。
【阿佛加德罗常数】1摩尔微粒（可以是分子、原子、离子、电子及其它微粒等)数经实验测得比较精确的数值是6.022045×1023个/摩尔。测定阿佛加德罗常数的方法很多，例如：由含Ag+的溶液中析出1摩尔银，需通过96484.56库仑的电量，已知每个电子的电量是1.602189×10-19库仑，因此可以得出阿佛加德罗数是
【当量】物质相互反应时，彼此所需相当的量。元素的当量是元素在化学反应中跟1.008份质量的氢或8.000份质量的氧相当的量。酸、碱、盐、氧化剂和还原剂的当量分别为：
一种物质在不同的反应中，往往有不同的当量。例如，H2SO4跟NaOH反应，生成Na2SO4时，H2SO4的当量为49，如果生成NaHSO4时，H2SO4的当量为98。
【克当量】是衡量物质质量的一种化学单位，一定量元素或化合物，用克做单位，在数值上等于当量时，这一定量物质称为一克当量。例如，氢的克当量是1.008克，氧的克当量是8.000克，盐酸的克当量是36.5克。在化学反应中，一克当量的任何物质都彼此相当。
【克当量数】表示物质克当量的数量。
例如，80克氢氧化钠的克当量数为2，32克氧气的克当量数是4。
【当量定律】在任何化学反应中，反应物之间完全反应时，它们的克当量数一定相等。例如，在H2和O2化合成H2O的反应中，氢的当量为1.008，氧的当量为8.000，因此，H2与O2化合时的质量比为1.008∶8。根据当量定律，可以计算物质在化学反应中的质量关系。当量定律是德国科学家里希特尔于1791年提出的。
【氧化数】又称氧化值或氧化态。某元素一个原子的荷电数，这种荷电数由假设把每个键中的电子指定给电负性较大的原子而求得。在离子化合物中，元素原子的氧化数就等于该原子的离子电荷数，如氯化钙，钙原子的氧化数为+2，氯原子为-1。在共价化合物中，把属于两原子的共用电子对指定给两原子中电负性较大的一个以后，在两原子留下的电荷数就是它们的氧化数。如五氧化二磷，磷原子氧化数为+5，氧原子为-2。在单质中，元素的氧化数为零。元素的氧化数的变化是区别氧化-还原反应和非氧化-还原反应的主要标志。
【化合价】又称原子价。一定数目的一种元素的原子跟一定数目的其它元素原子化合的性质。它表示各种元素的原子相互化合的数目。通常以氢的化合价等于1为标准。其它元素的化合价就是与该元素的1个原子相化合的或被该元素1个原子所置换的氢原子数。化合价有电价与共价之分。
【电价】元素在离子化合物里的化合价。电价数就是这种元素的一个原子得失电子的数目，失去电子的为正价，得到电子的为负价。例如在硫化钠中，钠为+1，硫为-2。
【共价】元素在共价化合物里的化合价。共价数就是这种元素的一个原子跟其它元素的原子形成的共用电子对的数目，所以共价没有正负之分。共价不容易从分子式推断，而要从结构分析。但是不少物质的结构尚不清楚，这就难以确定共价数。现行中学化学教材里用氧化数的概念，引用到共价化合物中元素的化合价上去。根据成键原子吸引电子对能力的差别，把共价也分成正负价，实质上是元素的氧化数。