看漫画，学化学(改版) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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原文作者： Araig Criddle

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　　觉得化学很烦人，永远搞不清化学是什么？一听到电子、分子等名词就头昏吗？那么《看漫画，学化学》就是为你写的，它用轻松的漫画，有趣的比喻，把令人畏惧的困难化学原理，变身为一个个易懂的简单观念，介绍给有化学恐惧症的你。

　　说到化学，大家都会想到刺鼻的化学药品、实验室中的瓶瓶罐罐、难搞的化学式，这一切都让人头晕脑涨……但化学真的这么无趣吗？当然不是！《看漫画，学化学》就要用幽默的漫画，带你一窥精采的化学世界。

　　出汗为什么能降低体温？美乃滋是怎么造出来的？汽水开瓶后为什么会嘶嘶作响？冰淇淋为什么能有软绵绵的口感？煮面条时为什么要在水中加盐巴？这些生活中遇到的问题，都可以在本书中找到简单的化学解答，让你一看就明白。

　　别以为《看漫画，学化学》只在解答生活化学，它也述说了有趣的化学史及各种精辟的化学概念，提到愈来愈重要的物理化学、生物化学与环境化学。

　　别再犹豫了，想学化学，就从看漫画开始！
 

深度解析现代分子科学：从基础理论到前沿应用 图书名称：《现代分子科学导论与进阶实践》 图书简介 本册巨著《现代分子科学导论与进阶实践》旨在为化学、材料科学、生物物理乃至生命科学等领域的学生、研究人员及专业人士提供一套全面、深入且与时俱进的知识体系。本书摒弃了传统教材中过于刻板和孤立的叙述方式，采用模块化、交叉学科的视角，系统梳理了二十一世纪分子科学的核心概念、关键理论框架及其在尖端技术中的实际应用。全书共分为七大部分，详述了从微观的原子结构到宏观的复杂体系行为，力求构建一个完整且逻辑严谨的知识链条。 --- 第一部分：量子力学基础与电子结构理论的革新 本部分深入探讨了支撑现代化学的量子力学基石。我们不再满足于薛定谔方程的经典阐释，而是聚焦于密度泛函理论（DFT）的最新发展及其在精确预测分子性质中的应用。 电子结构计算的范式转变： 详细介绍了从 Hartree-Fock 方法到各种主流泛函（如 GGA, meta-GGA, Hybrids）的选择标准和计算成本考量。特别开辟章节讨论了非绝热耦合在光化学反应路径中的关键作用，并展示了如何利用高级后处理技术（如 AIM 分析）来揭示化学键的拓扑性质。 激发态动力学： 侧重于时间依赖性密度泛函理论（TD-DFT）及其在模拟超快光谱学中的局限与突破。探讨了如何通过耦合簇理论（Coupled Cluster methods）在高精度要求的体系中校准激发态能量。 固体物理与表面化学的连接： 引入了能带理论在理解半导体材料电子特性中的作用，并结合实例说明了如何使用第一性原理方法模拟催化反应中的表面吸附和反应能垒。 --- 第二部分：化学键的动态演变与反应机理的精细描绘 本部分的核心在于理解化学反应的“过程”而非仅仅是“结果”。我们将反应机理的分析提升到了一个更精细的时间和空间尺度。 过渡态理论的量化： 详述了从反应坐标（Reaction Coordinate）的定义到复杂势能面（Potential Energy Surface, PES）的全局搜索策略。重点讨论了如何通过内在反应坐标（IRC）分析来验证机理的合理性，并引入了量子隧穿效应在低温反应中的修正计算方法。 分子动力学模拟的桥梁作用： 详细解析了经典分子动力学（MD）与基于第一性原理的从头算分子动力学（AIMD）的适用范围与性能差异。重点阐述了如何构建精确的力场（Force Field）参数集，尤其是在处理离子液体和高分子体系时的挑战。 溶液效应与溶剂化动力学： 深入分析了Onsager模型、PCM（Polarizable Continuum Model）以及更精细的Explicit Solvent Models在描述反应活性和选择性中的区别。通过案例研究，展示了溶剂极性对自由能变化（ΔG）的深刻影响。 --- 第三部分：先进合成化学中的结构导向策略 本部分转向合成化学的前沿，强调分子设计与催化剂筛选的理性化过程。 不对称催化的高效筛选： 重点介绍了基于构效关系（QSAR）和高通量计算（High-Throughput Screening, HTS）平台，如何快速筛选出具有高对映选择性的手性催化剂前体。详细对比了有机小分子催化与金属有机催化中电子效应与空间位阻的协同作用。 C-H键活化的计算洞察： C-H键活化是当前合成化学的热点。本章提供了通过计算化学手段解析钯（Pd）、铑（Rh）等过渡金属催化剂中氧化加成和还原消除步骤的详细机制，为设计新型定向官能团化策略提供了理论依据。 光催化与电化学合成的能级匹配： 探讨了光氧化还原催化中光敏剂的氧化还原电位计算，以及如何精确预测其激发态下的氧化还原能力。在电化学合成方面，关注于电极材料的电子结构与反应过电位的关系。 --- 第四部分：软物质与复杂流体的界面现象 本部分将分子科学的视角拓展到宏观尺度下的复杂体系，特别是涉及界面和组装的领域。 高分子物理的统计力学描述： 介绍了蒙特卡洛（MC）模拟在研究聚合物链构象、玻璃化转变温度（Tg）和相分离行为中的应用。重点分析了拓扑结构（如交联点、分支点）对材料宏观机械性能的影响。 胶体与表面张力的计算模型： 阐述了毛细管力、德鲁尼（DLVO）理论的现代修正版在描述纳米颗粒稳定性和自组装过程中的应用。利用分子动力学模拟来计算不同曲率半径下的表面能和界面扩散系数。 液晶与自组装系统的有序性： 引入了描述各向异性系统的序参量（Order Parameters），并结合DFT计算解释了有机分子在固态或液晶态下晶体堆积模式的驱动力。 --- 第五部分：生物分子相互作用与计算生物物理学 本部分致力于弥合纯化学与生命科学的鸿沟，聚焦于蛋白质折叠、药物靶点结合等关键生物过程。 蛋白质折叠与构象空间探索： 详细比较了基于能量最小化、MD模拟和自由能景观（Free Energy Landscape）映射技术在解析蛋白质折叠路径中的优势与劣势。讨论了如何处理生物体系中的大量自由度问题。 药物分子对接与动力学模拟： 深入讲解了分子对接（Docking）评分函数的构建原理，并强调了仅依赖静态对接的不足。提倡结合MM/PBSA或MM/GBSA方法进行更准确的结合自由能评估，尤其关注配体-受体界面的柔性。 核酸结构与功能： 探讨了基于QM/MM（量子力学/分子力学）方法研究酶促反应活性位点中电子转移过程的必要性，例如DNA损伤修复机制中的关键步骤。 --- 第六部分：前沿材料的电子特性与器件集成 本部分着眼于分子科学如何直接驱动下一代电子和能源器件的发展。 有机半导体与电荷传输： 详细分析了有机发光二极管（OLEDs）和有机光伏（OPVs）材料中空穴和电子的传输机制。重点计算了跃迁积分（Transfer Integrals）和载流子迁移率，并将其与分子堆积结构相关联。 能源存储材料的界面效应： 在电池科学中，关注锂离子电池正负极材料的表面重构、固态电解质界面（SEI）的形成机理。利用电化学等价物模型结合第一性原理计算，预测材料的稳定性和循环寿命。 拓扑绝缘体与二维材料的电子结构： 介绍了如何利用拓扑不变量来表征具有新奇电子行为的二维材料（如石墨烯、过渡金属硫化物），及其在低功耗电子学中的潜力。 --- 第七部分：计算化学的工程化与数据科学集成 本部分关注如何将理论计算转化为可操作的工程工具，强调计算效率与数据管理。 高性能计算（HPC）与并行化策略： 提供了实际的指南，讲解了如何在超级计算机上高效运行大规模的分子模拟，包括MPI和OpenMP编程模型在量子化学和MD代码中的应用。 机器学习（ML）在化学中的赋能： 这是一个快速发展的领域。本书系统介绍如何利用高斯过程回归（GPR）或神经网络来快速拟合势能面（Creating ML Potentials），从而在保持高精度的同时，实现比AIMD快数个数量级的长程模拟。 数据标准化与可重复性： 强调了 FAIR 原则在计算化学数据中的应用，并介绍了诸如 Psi4 或 VASP 等主流软件的输入/输出文件解析与自动化工作流程的构建，确保研究成果的透明度和可复现性。 总结： 《现代分子科学导论与进阶实践》不仅是一本知识的汇编，更是一套解决复杂化学问题的工具箱。它要求读者不仅理解“是什么”，更要掌握“如何计算”和“如何解释”的技能，为迎接未来科学挑战做好充分准备。

作者简介

柯瑞多Araig Criddle

　　美国史丹福大学环境工程与科学教授，专攻水生化学与环境生物科技。出版的论文，有许多都是关于水中的化学物与水的清洁；他的研究团队很希望能解决世界上的水危机。柯瑞多教授与太太住在加州库柏丁诺，同居的还有一只狗，四位成年子女偶尔会回家拜访。他有一个网页，网址是www.stanford.edu/group/evpilot/。

　　他相信损坏的仪器是科学研究中很自然的一部分。

绘者简介

高尼克Larry Gonick

　　美国知名的漫画家，他从一流学府哈佛大学数学研究所中途辍学，转而投入漫画创作，不再以冰冷的数字解析世界，改用幽默的漫画与大众沟通。他曾在《发现》（Discover）杂志主持「科学经典」（Science Classics）专栏，目前则是《缪思》（Muse）杂志的专属漫画家。

　　高尼克有一个内容丰富的网（www.larrygonick.com），想对他的作品有更深认识的读者，一定得上去瞧瞧。他的重要作品包括《看漫画，学遗传》、《看漫画，学物理》、《看漫画，学统计》、《看漫画，学环保》、《看漫画，学 SEX》、《看漫画，学化学》（以上的中文版皆由天下文化出版）、《看漫画，学美国史》、《看漫画，学宇宙史》等。这一系列的漫画广受欢迎，全美销售量超过百万册，并有十多种语文的译本。

　　高尼克的父亲与丈人都是化学家。他也一度想从事科学研究，但后来很明智的放弃了这个念头，原因是他曾在三小时的化学实验中，连续打破了十二只玻璃器皿。

译者简介

蔡信行

　　台湾大学化学工程学系，美国卡内基美隆大学（Carnegie-Mellon University）化学博士。专长为高分子化学及物理、流变学、能源及石油化学。历任中国石油公司炼制研究所研究组长、企划处副处长、研究发展委员会执行祕书，现已自中油退休。曾任东海大学及静宜大学兼任副教授，现为国立台湾科技大学化工系兼任教授及国立成功大学石油策略研究中心兼任研究员。

　　着作有《石油产品及其应用》、《聚合物化学》、《奈米科技导论》、《石油及石油化学工业概论》及《最新化工制程及新材料》等，主编《替代燃料与再生能源》及《新世代石油化学工业专辑》，译作有《数学游乐园之触类旁通》（牛顿出版）、《凝体 Everywhere》、《生物世界的数学游戏》、《国民科学须知》、《现代化学》（以上译作为天下文化出版）、《从地球看宇宙》（寰宇出版）、《数学的故事》、《夸克到宇宙》（世茂出版）及《物质的终极影像──反物质》（年轮出版）。

　　蔡博士喜欢登山，是第34位完成台湾百岳的登山家，对自然生态颇为重视。
 

第 1 章    看不见的成分    1
第 2 章    物质带电了    17
第 3 章    聚集    45
第 4 章    化学反应    67
第 5 章    反应热    85
第 6 章    物质的三态    105
第 7 章    溶液    129
第 8 章    反应速率与平衡    141
第 9 章    酸与硷    165
第 10 章    化学热力学    191
第 11 章    电化学    209
第 12 章    有机化学    227
附录 对数的使用    243
中英对照索引    245

 

评分☆☆☆☆☆

我一直对科普读物情有独钟，尤其是那些能够以独特视角解读科学的书籍。《看漫画，学化学（改版）》这个书名，瞬间就勾起了我的好奇心。我脑海中浮现的画面是，一本充满活力的漫画书，以一种打破常规的方式，将复杂的化学世界展现在读者面前。我期待它能够避开那些程式化的讲解，而是通过生动有趣的漫画场景，来阐释化学的基本概念。比如，对于“分子”的理解，书中是否会用活泼可爱的卡通形象来代表原子，然后描绘它们如何通过“手拉手”的方式组成分子，进而形成我们熟悉的物质？又或者，对于“酸碱中和”的反应，是否会用形象的比喻，比如“酸性气体”像调皮的孩子，“碱性物质”像温和的长辈，它们相遇后会发生怎样的“互动”？我希望这本书不仅仅是停留在概念的讲解，更能通过漫画的形式，引发读者对化学现象的思考。例如，书中是否会设计一些小谜题，让读者在漫画的引导下，去推断化学反应的结果，或者去探究物质的组成？这种互动式的学习体验，对于我来说，将是非常具有吸引力的。

评分☆☆☆☆☆

作为一名家长，我一直希望为孩子找到能够激发他们学习兴趣的读物，尤其是像化学这样可能显得有些高冷的学科。当我在书店看到《看漫画，学化学（改版）》这本书时，立刻就被它的创意所吸引。书的装帧精美，漫画风格的插画充满了童趣和想象力，这无疑能立刻抓住孩子们的注意力。我设想，这本书不会像传统的教科书那样，枯燥地罗列公式和定义，而是会通过引人入胜的故事情节，将化学知识巧妙地融入其中。比如，书中可能会讲述一个关于“元素周期表”的冒险故事，让孩子们在追随主角的脚步时，了解不同元素的特性和它们之间的关系；或者，通过一个“化学实验”的漫画场景，生动地展示化学反应的原理，让孩子们在视觉和想象中体验科学的魅力。我更希望这本书能够强调化学与生活的联系，比如，书中会不会讲述食物中的化学成分，或者我们身边常见的物品是如何通过化学反应制造出来的？这样，化学就不再是遥不可及的学术概念，而是与孩子们的生活息息相关的有趣事物。

评分☆☆☆☆☆

对于我这样一直对化学有着“朦胧”好感，但又苦于找不到合适的入门途径的读者来说，《看漫画，学化学（改版）》这本读物，无疑是一束指引方向的光芒。我特别喜欢“看漫画”这个前缀，因为它预示着这本书将以一种轻松、愉悦、且极具视觉冲击力的方式，来解读化学这门学科。我设想，这本书不会像教科书那样，罗列繁琐的定义和公式，而是会通过充满个性的漫画人物，以及精心设计的故事情节，来引导读者一步步走进化学的世界。例如，书中是否会安排一个“元素探险队”，带领读者去认识不同的化学元素，了解它们的“性格”和“能力”？又或者，是否会通过一场“化学反应的派对”，来生动地展示分子之间是如何相互作用，最终形成新的物质？我期待这本书能够以一种充满趣味和创意的形式，来解释那些可能令人望而却步的化学概念，例如，它可能会用一个“化学分子拼图”的游戏，来帮助读者理解物质的组成；或者，通过一个“化学实验的奇幻之旅”，来展示化学反应的奥秘。总而言之，我希望这本书能够让我觉得化学是一门充满惊喜和发现的学科。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计非常吸引人，漫画风格的插画色彩鲜艳，人物造型生动有趣，让人一看就充满了阅读的兴趣。封面上“看漫画，学化学（改版）”几个大字，预示着这是一本能够将枯燥的化学知识变得生动活泼的读物。我一直对化学这个学科感到有些畏惧，觉得它充斥着各种公式、反应方程式和复杂的概念，很难理解。但看到这本书的封面，我仿佛看到了一个能够轻松跨越化学鸿沟的桥梁。我希望这本书能够用漫画的形式，将那些晦涩难懂的化学原理，例如原子的构成、分子的结合、化学反应的机理等等，以一种图文并茂、轻松幽默的方式呈现出来，让我在轻松的阅读中，不知不觉地掌握化学知识。我特别期待书中能够出现一些性格鲜明的漫画角色，他们或许是充满好奇心的学生，或许是学识渊博的老师，又或许是拥有神奇能力的化学精灵，通过他们的对话和经历，来解释各种化学现象，引导读者一步步深入了解化学的世界。这种寓教于乐的方式，对于我这样对化学“零基础”或者“有阴影”的读者来说，无疑是最友好的学习途径。

评分☆☆☆☆☆

在接触了市面上一些化学科普读物后，我深刻体会到，如何将抽象的科学概念转化为易于理解的知识，是一门学问。《看漫画，学化学（改版）》这个书名，在我看来，就传递了一种“化繁为简，寓教于乐”的理念。我期望这本书能够突破传统化学教材的刻板印象，用充满想象力的漫画语言，为读者构建一个全新的化学认知框架。我设想，书中可能会出现一些创意十足的“化学实验室”场景，不同于现实中的严肃与精密，这里的实验室可能充满了奇幻的色彩，实验器皿会“活”起来，讲述它们在化学反应中所扮演的角色。例如，对于“催化剂”的作用，书中是否会将其拟人化，让它成为一个能够加速化学反应的“魔法师”？或者，对于“化学键”的形成，是否会以一种“社交”的方式来描绘，分子们如何通过互相吸引来建立连接？我更希望这本书能够通过漫画的叙事性，将化学知识融入一个个引人入胜的故事中，让读者在跟随情节发展的同时，潜移默化地理解化学原理，体验科学的乐趣，而不是被动地接受知识的灌输。