圖解化學更新版 (電子書)

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山本喜一
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具体描述

我們生活的物質世界追溯至最根本,不過約九十種化學元素。

運用這些精簡的元素、構造原理和建構機制,

化學便能如魔術般,重組、變化出更多令人驚奇的物品。

 

化學把我們所處的物質世界窮究到最微小的根本元素,是了解物質構造和機制的學科,不僅解開這個世界既有物質、現象的組成、構造、機制之謎,還要進一步運用物質建構的原理和機制,變化組合出各種有助益的物品。

 

在這本《圖解化學》更新版裡,作者有計畫地將化學理論融入人們日常生活接觸的事物及先進科技的具體主題中,要讓讀者在充滿樂趣的過程中,輕鬆了解化學本質和理論的全貌。

 

化學可說是一門最窮究「物質根本」的學問,探求物質由什麼組成及具有什麼樣的性質,不僅從基本面使人們了解繽紛豐富的世界究竟如何構成,還進一步運用化學變化的原理尋求更大的應用性。滿足了生存、生活的需要,更帶來便利與文明。化學在生活上的應用相當廣泛,不僅讓生活更便利,也解決多種難題:

【生活用品】

‧鐵具有氧化成鐵鏽會產生熱能的特性,便有了冬天不可或缺的隨身暖暖包。

‧含氟牙膏能夠幫助預防蛀牙,則運用了氟離子會與牙齒成分形成氟化磷灰石而不易溶於酸的原理。

【飲食活動】

‧能夠保存蔬果魚肉風味的低溫冷藏技術,是由分子運動與凝固點下降的原理而來。

‧木炭可吸附水中的霉臭味和致癌物三鹵甲烷,飲水健康又美味。

【人體運作】

‧汗水會將熱量帶走,流汗才能讓體內熱氣得以消散。

‧人體內過多的活性氧會破壞正常生理運作,快速老化,因此多吃些能減少體內活性氧的食物,能延緩老化。

【生活空間】

‧酸會溶解掉碳酸鈣,可以用醋來去除浴室裡頑強的白色水垢。

‧水能帶走熱量,地球因為有水能降溫,才能免於被太陽高溫燃燒,讓人得以生存。

 

以上不同面向的化學應用,在書中都有詳盡的解說。如果你是化學世界的新人,這裡將給你最迷人的開場。如果你曾經與化學錯身而過,這本書將會更新你對化學的認識,重新啟動自己的化學細胞!

 

本書特別推薦給:

‧對化學、自然科學有興趣、想透過書籍自學的一般讀者。

‧修習化學相關課程的學生。包括化學系、化工系、生物系、藥學系、基礎醫學等均需修習化學課程,以建立科學相關基礎觀念。

‧需要化學知識做為工作技能基礎的從業人員,例如藥品、食品、日用品如洗髮精、沐浴乳、彩妝、保養品等製造及研發人員、廚師、烘焙糕點師、芳療師…等從業者,以化學為研發或料理概念的基礎,並了解其應用的層面。

探索宇宙的奥秘:物质世界的宏伟画卷 一部引人入胜的科普力作,带您深入理解我们赖以生存的物质世界的基石。 本书并非旨在详尽阐述大学化学课程中的每一个细枝末节,而是致力于为每一位对自然科学抱有好奇心的读者,构建一个清晰、直观且富有启发性的化学知识框架。我们相信,理解化学的本质,如同掌握了一把开启自然界所有奇迹的钥匙。 第一部分:物质的形貌与变迁——从宏观到微观的视角转换 本书的开篇,我们将一起踏上一段从我们日常可感知的宏观世界,逐步深入到原子、分子这些微观尺度,探寻物质构成的基本规律。 第一章:世界的积木——原子与元素的奥秘 我们首先会探讨构成世间万物最基本的单元——原子。这里,我们将避开复杂的量子力学计算,而是通过生动的类比和精美的图示,勾勒出原子的基本结构。质子、中子和电子如何构筑了元素的身份?同位素的概念如何解释了自然界中存在的质量差异? 我们将重点介绍元素周期表——这被誉为“化学家的圣经”。它并非仅仅是一张排列的表格,而是一部浓缩了元素家族演化史和化学性质规律的密码本。从早期的门德列夫的预测,到现代周期表中元素的规律性排列,我们将解析为何同一族的元素会展现出惊人的相似性,而不同周期的元素又如何体现出递进的特性。理解周期律,是预测物质反应特性的第一步。 第二章:连接的艺术——化学键的形成与分子结构 物质之所以能聚合形成各种形态,完全依赖于原子之间那股看不见的“吸引力”——化学键。本章将深入剖析不同类型的化学键: 离子键: 电子的彻底转移,如同两个极端相互吸引的个体,形成晶体结构。我们将探讨盐类化合物的形成及其独特的物理性质。 共价键: 电子的共享,是构成生命体和有机世界(如水、甲烷、DNA)的基石。我们将介绍单键、双键和三键的区别,以及它们如何决定了分子的形状。 金属键: 自由电子海的奇妙构想,解释了金属为何具有优良的导电性和延展性。 更进一步,我们会讨论分子的空间几何形状。仅仅知道原子如何连接是不够的,分子在三维空间中的排列方式(如VSEPR理论的直观展现)直接决定了它的功能。一个微小的角度差异,可能使一种物质成为救命的良药,而另一种则成为剧毒的物质。我们将以水分子为例,展示极性对物质性质的巨大影响。 第三章:物质的运动与状态——相变的魔力 我们熟悉的物质世界,存在着固态、液态和气态等多种形态。这些状态的转换,是温度和压力这两个宏观变量作用于微观分子间相互作用力的结果。 气体的行为: 理想气体定律(PV=nRT)的直观理解,而非冰冷的公式推导。我们将探讨气体的压力、体积与温度之间的微妙平衡,以及它们在日常生活中的应用,例如潜水呼吸和高空飞行。 液体的特性: 表面张力、粘度和蒸发,这些液体的独特“个性”是如何由分子间的范德华力决定的。水作为一种异常的液体,其“反常”的性质如何塑造了地球的生态系统。 固体的结构: 从规则排列的晶体到无序的非晶体,固体的宏观硬度、熔点等性质与其内部的微观晶格结构紧密相关。 第二部分:化学的脉动——反应、能量与平衡 化学的魅力在于其动态性——物质的不断转化。本部分将聚焦于化学反应的内在驱动力及其过程的控制。 第四章:化学反应的驱动力——能量的得与失 所有的化学变化都伴随着能量的交换。我们引入热化学的概念,但这并非一个纯粹计算的章节,而是关于能量的“故事”: 焓变(ΔH): 反应是吸收能量(吸热反应,如寒冷敷袋)还是释放能量(放热反应,如燃烧)。我们将探讨什么是活化能,以及为何反应需要一个“启动”的能量门槛。 熵(ΔS)与吉布斯自由能(ΔG): 宇宙的终极倾向是趋向于更无序的状态。我们将用通俗的语言解释“熵增原理”在化学反应中的体现,以及如何通过吉布斯自由能来判断一个反应在特定条件下是否能够自发进行。这揭示了自然界变化的内在逻辑。 第五章:反应的快慢——速率与催化 为什么有些反应瞬间完成,而有些则需要数年乃至数万年?这就是化学反应速率的范畴。我们将分析影响反应速度的四大因素:反应物浓度、温度、表面积以及催化剂。 催化剂是化学工业的灵魂。本章将重点介绍催化剂如何“搭桥引路”,在不被消耗自身的前提下,降低反应的活化能,从而极大地加速反应进程。从酶在生物体内的作用,到工业合成氨气的哈伯法,催化剂的应用是现代文明不可或缺的一部分。 第六章:动态的博弈——化学平衡 并非所有反应都会完全进行到底。很多反应达到一定程度后,正向反应和逆向反应的速度相等,系统进入了化学平衡状态。 我们将详细解析勒夏特列原理——这个强大的工具,告诉我们当系统受到外界干扰(如改变浓度、温度或压力)时,平衡会如何移动以“缓解”这种变化。这个原理不仅适用于实验室,更是指导工业生产、优化反应收率的关键。 第三部分:化学在生命与环境中的角色 化学不是孤立的理论,它是理解我们自身和周围世界的桥梁。 第七章:碳的史诗——走进有机化学的殿堂 碳元素,以其独特的成键能力,构建了生命体的全部骨架。本章将作为有机化学的入门,介绍最基础的有机化合物结构: 烷烃、烯烃、炔烃: 碳骨架的饱和与不饱和状态及其反应特点。 官能团的魔力: 醇、酸、酯、胺等官能团如何赋予分子特定的化学“个性”。理解官能团,就能快速推测出一类化合物的性质。 生物大分子概述: 简要介绍蛋白质(氨基酸)、核酸(DNA/RNA)和碳水化合物这些生命体的核心构件的化学基础,展示化学如何支撑生命活动的复杂性。 第八章:环境的呼吸与挑战——化学与可持续性 化学与我们的生存环境息息相关。本章探讨化学视角下的全球性议题: 水化学基础: 水的特殊性质如何影响海洋、河流和地下水的质量。酸雨、水污染物的识别与去除原理。 材料的循环与选择: 从塑料的合成与降解,到可再生能源技术(如电池和燃料电池)的化学基础。我们审视材料科学如何响应可持续发展的需求。 本书的最终目标,是激发读者对物质世界更深层次的探索欲。通过清晰的逻辑、贴近生活的实例和丰富的视觉辅助,我们希望读者在合上书本时,能够以一种全新的、更具洞察力的眼光去观察身边的一草一木、一饮一食,真正领会到“万物皆可化学解释”的宏大与精妙。

著者信息

作者簡介

山本喜一
1953年生。1975年東京農業大學農學院農藝系畢,同年任教於千葉縣立高中,目前任教於縣立清水高中。授課時以實驗為中心,希望能提高學生對化學的興趣並且促其思考環境問題。著有《化學快速入門》(日本實業出版社),合著有《新高中化學讀本》(講談社)、《地球環境問題教科書10講》(東京書籍)等書。興趣是登山、滑雪、釣魚及園藝。

相關著作:《圖解化學(修訂版)》

藤田勲
1955年出生於青森縣。1979年北海道大學理學元化學第Ⅱ學科畢。曾執教於埼玉縣飯能高中、入間向陽高中、川越女子高中。自1988年起於飯能南高中任教。致力於寫出能掌握自然全貌的化學教科書。興趣是逛舊書店。

相關著作:《圖解化學(修訂版)》

譯者簡介

顏誠廷
1976年生,高雄人。譯有《給未來總統的能源課》(漫遊者)等書。

相關著作:《圖解化學(修訂版)》

图书目录

图书序言

  • ISBN:9789864800995
  • 規格:普通級 / 初版
  • 出版地:台灣
  • 適讀年齡:15歲~99歲
  • 檔案格式:EPUB流動版型
  • 建議閱讀裝置:手機、平板
  • TTS語音朗讀功能:無
  • 檔案大小:21.3MB

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