觀念化學1:基本概念.原子 (電子書)

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蘇卡奇
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具体描述

你知道,大地、天空和海洋是什麼構成的嗎?

你好奇雨水坑怎麼會乾涸,

汽車怎麼從汽油得到能量,

食物怎麼變為人所需要的營養與熱量嗎?

要解釋這些問題,沒有化學可不行!

因為任何摸得到、見得著、可品嚐、可聞嗅、可聽得的東西,都跟化學有關係!


如果我告訴你,你呼吸的空氣是一種溶液;

你喝的水,再怎樣純化也不可能是「純水」;

你跟心愛的人不管如何緊密擁抱,也都是有距離的;

而且不管你幾歲,構成你身體的原子都跟宇宙洪荒一樣老,你會不會嚇一跳?


對於這一切不可思議的事實,只要用化學原理簡單解釋,

你就能完全明白,而不再驚恐狐疑。


《觀念化學1》就是要帶你從生活中進行探索,教會你用化學之眼來看這個世界!


好的,以下是一本不包含《觀念化學1:基本概念.原子 (電子書)》内容的化学图书的详细简介: 現代有機合成導論:從基礎到前沿應用 本書特色: 本書旨在為高等化學、藥學、材料科學等相關領域的學生和研究人員,提供一套全面且深入的有機合成方法學的知識體系。我們摒棄了傳統教材中過度側重於歷史回溯和冗餘的官能基反應列表,轉而著重於現代有機合成的核心策略、機理理解、以及面向實際問題的設計思維。全書結構嚴謹,從基礎的反應類型探討,過渡到複雜分子的全合成策略,並融入了當前學術界和工業界最關注的前沿技術。 第一部分:合成化學的基石與思維 本部分奠定讀者對有機合成的宏觀理解,強調反應的選擇性(區域選擇性、立體選擇性)和效率在現代合成中的關鍵地位。 第一章:合成設計與逆合成分析的進化 詳細闡述了逆合成分析(Retrosynthetic Analysis)的邏輯框架,重點介紹了功能基團轉化(FGI)和合成等效體(Synthon)的應用。深入探討了由 E.J. Corey 開創的現代逆合成策略,並引入了基於計算機輔助合成設計(CASS)的初步概念。討論如何將對稱性、分子骨架的幾何構型作為設計的指導原則,而非僅僅是官能基的匹配。 第二章:核心鍵形成反應的機理再審視 本章聚焦於現代合成中最具代表性的成鍵反應,並從更深層次的量子化學角度分析其過渡態。 碳-碳鍵形成: 專注於有機金屬試劑(如鋰試劑、格氏試劑)在極性、非極性溶劑中的行為差異,及其對反應選擇性的影響。詳細分析了烯醇負離子、烯胺、及有機銅試劑(Gilman Reagents)在構建複雜碳骨架中的精確控制。 雜原子鍵形成: 探討 C-N、C-O、C-S 鍵的構建,特別是利用過渡金屬催化的偶聯反應(如 Buchwald-Hartwig 胺化、Ullmann 縮合的現代變體)在構建複雜結構中的應用。 第二章的關鍵點在於: 區分經典反應與當代改進,例如,比較傳統的親核取代反應與現代催化劑驅動的取代反應在底物普適性和反應條件上的優勢。 第二部分:催化反應的統治地位 本部分是全書的核心,全面覆蓋了 21 世紀有機合成領域的革命性進展——過渡金屬催化。 第三章:Pd 催化偶聯反應的深度剖析 這是對 Suzuki-Miyaura, Heck, Sonogashira, Negishi 偶聯反應的系統性梳理。重點分析了催化循環(氧化加成、轉移金屬化、還原消除)中各步驟的動力學控制因素。特別探討了配體(Ligand)工程在優化催化劑穩定性、活性及選擇性中的決定性作用。深入介紹了配體對不同氧化態金屬中心電子密度和空間位阻的調控機制。 第四章:C-H 鍵活化的策略與挑戰 C-H 鍵活化(C-H Activation)被譽為繼偶聯反應之後的下一個合成範式。本章詳細介紹了導向基團(Directing Groups)的設計與應用,如何將惰性的 C-H 鍵轉化為可操作的官能團。分析了鈀、銠、釕催化體系下 C-H 活化的機理差異,包括環金屬化(Cyclometalation)過程。討論了 C-H 官能化在分子骨架後期修飾(Late-Stage Functionalization)中的潛力。 第五章:不對稱催化的里程碑 本章專注於如何通過化學手段精確控制分子對映體。 不對稱氫化與轉移氫化: 深度分析 Noyori 型的釕/銠催化體系,探討手性胺類或膦配體如何誘導底物在過渡態中呈現單一的立體化學路徑。 手性輔助劑與催化劑的比較: 比較使用固定式手性輔助劑(如 Evans’ Oxazolidinone)與循環催化劑(如 BINAP、Josiphos 衍生物)在效率和原子經濟性上的優劣。 有機小分子催化(Organocatalysis): 系統介紹 Proline 衍生催化劑在 Aldol、Michael 加成中的機理,特別是通過形成共價鍵中間體(如烯胺、亞胺離子)來實現的非金屬催化策略。 第三部分:面向複雜分子的合成技術 本部分將理論應用於實際的複雜分子合成項目中,強調多步合成的連貫性與優化。 第六章:環化與骨架構建的高效方法 探討如何快速建立多環或螺環結構,這是許多天然產物和藥物分子共有的特徵。 金屬催化串聯反應(Tandem/Cascade Reactions): 闡述一系列連續發生的反應,如何在一個反應容器中高效地完成多個鍵的形成,顯著減少分離提純步驟。 Diels-Alder 與相關環加成: 討論光化學或熱力學驅動下的 [4+2] 環加成反應,以及如何利用路易斯酸催化來控制其反應性和立體選擇性。引入了對映選擇性 [3+2] 偶聯反應在構建五元雜環中的應用。 第七章:天然產物全合成的策略案例研究 精選三至四個具有代表性的、近年來完成的天然產物全合成案例(例如,某類萜類或生物鹼)。分析合成學家如何針對該分子特有的結構挑戰(如應變環、多個手性中心、敏感官能團)制定創新的合成路線。案例分析將著重於合成路線中的“關鍵步驟”(Key Step),包括如何克服某些反應的低產率或差的選擇性。 第八章:合成化學的未來展望:綠色與光催化 討論化學合成在可持續性發展方面的趨勢。 綠色化學原則在合成中的實踐: 探討如何通過使用水或超臨界流體作為溶劑、利用流動化學(Flow Chemistry)提高反應安全性與可控性、以及如何最大化原子經濟性(Atom Economy)。 光氧化還原催化(Photoredox Catalysis): 這是當前極熱門的研究方向。詳細介紹如何利用可見光作為能源,通過單電子轉移(SET)機制,在溫和條件下實現傳統上難以進行的自由基反應,如自由基環化和複雜的氧化還原偶聯。 附錄: 常用有機金屬試劑的製備與操作規範。 現代光譜技術在合成產物表徵中的應用指南(NMR, HRMS)。 關鍵配體結構的圖解索引。 本書適用對象: 化學、藥學、生命科學及材料科學專業的碩士及博士研究生;從事有機合成、藥物化學、化學工程等領域的科研人員及工業界專業人士。

著者信息

作者簡介

蘇卡奇 John Suchocki

美國維吉尼亞州立邦聯大學(Virginia Commonwealth University)有機化學博士。

他不僅是出色的化學教師,

也是大名鼎鼎的《觀念物理》(Conceptual Physics)

作者休伊特(Paul G. Hewitt)的外甥。

在取得博士學位並從事兩年的藥理學研究後,

蘇卡奇前往夏威夷州立大學(University of Hawaii at Manoa)擔任客座教授,

並且在那裡與休伊特一同鑽研大學教科書的寫作,

從此對化學教育工作欲罷不能。

蘇卡奇最拿手的,

就是帶領學生從生活中探索化學,

他說:「當你好奇大地、

天空和海洋是什麼構成的,你想的就是化學。」

他總是想著要如何用最貼近生活的例子,

給學生最清晰的觀念;

他也相信,只要從基本觀念著手,

化學會是最實際且一生受用不盡的科學。

目前,蘇卡奇與他的妻子、三個可愛的小孩,

定居在佛蒙特州,

並且在聖米迦勒學院(Saint Michael's College)擔任教職,

繼續著他熱愛的教書、寫書,還有詞曲創作的生活。


譯者簡介

葉偉文

1950年生於台北市。

國立清華大學核子工程系畢業,

原子科學研究所碩士。

曾任台灣電力公司緊急計畫執行委員會執行祕書。

譯作有《愛麗絲漫遊量子奇境》、《幹嘛學數學?》、

《數學小魔女》、《統計,改變了世界》、

《數學是啥玩意?I~III》、《葛老爹的推理遊戲 1、2》、

《一生受用的公式》、《統計你贏的機率》、

《蘇老師化學黑白講》、《費曼手札》、《刻卜勒的猜想》、

《神奇數學117》、《蘇老師化學五四三》、

《牛頓物理駕訓班》、《蘇老師化學聊是非》、

《相對世界的美麗》、《薛丁格的兔子》等三十多種書(皆為天下文化出版)。

图书目录

觀念化學1 基本概念.原子


到化學世界逛逛

用《觀念化學》教化學觀念

第1章 化學是一門科學

1.0 看看分子與原子的世界

1.1 化學是對生活有益的中心科學

1.2 科學是瞭解宇宙的方法

1.3 科學家度量的物理量

1.4 質量和體積

1.5 能量使物體移動

1.6 溫度測量東西有多熱,而不是有多少熱量

1.7 物質的相和粒子的運動有關

1.8 密度是質量對體積的比

第1章 觀念考驗

第2章 化學元素

2.0 用化學語言來瞭解化學

2.1 物質有特定的物理和化學特性

2.2 原子是構成元素的基本材料

2.3 元素可以結合成化合物

2.4 大部分的物質是混合物

2.5 化學把物質分為純物質與不純物兩類

2.6 元素依特性,有秩序的排在週期表裡

第2章 觀念考驗

第3章 發現原子與次原子

3.0 我們來自何方,現在又知道了些什麼?

3.1 化學的發展源自人類對物質的興趣

3.2 拉瓦謝奠立了現代化學的基礎

3.3 道耳吞推論出,物質是原子構成的

3.4 電子是最先發現的次原子粒子

3.5 原子的質量集中在原子核上

3.6 原子核是由質子和中子構成的

第3章 觀念考驗

第4章 原子核

4.0 認識原子核

4.1 由陰極射線發現放射性

4.2 放射性是自然現象

4.3 放射性同位素是有用的示蹤劑與醫學造影劑

4.4 放射性是原子核內部力量不平衡造成的

4.5 放射性元素會蛻變成不同的元素

4.6 半衰期愈短,放射性愈強

4.7 同位素的年代測定法可度量物質的年代

4.8 核分裂是指原子核的分裂

4.9 核質量生成核能,核能造就核質量

4.10 原子核與原子核結合叫核融合

第4章 觀念考驗


觀念考驗解答

附錄 A 科學記號

附錄 B 有效數字

元素週期表

圖片來源


图书序言

  • ISBN:9789865535070
  • 規格:普通級
  • 出版地:台灣
  • 檔案格式:EPUB固定版型
  • 建議閱讀裝置:平板
  • TTS語音朗讀功能:無
  • 檔案大小:15.0MB

图书试读

用户评价

评分

坦白說,我對這本的整體評價是「中規中矩,但絕對堪用」。身為一個已經工作好幾年、偶爾需要複習一些化學基礎知識的工程師來說,這本書的好處在於它的資料檢索效率很高。當我需要快速回憶一下什麼是波耳模型,或者想確認一下不同原子軌域的形狀時,我可以很快地在目錄或索引找到對應的章節。它的排版雖然不算走在時代最尖端,但足夠清晰,重點標示也算明顯。不過,我也覺得它在「深度」上稍微欠缺了一點點火候。對於那些已經有一定基礎,想要探究更深層次物理意義的讀者來說,它提供的解釋可能略顯表面化,很多時候只是描述「是什麼」,而「為什麼會是這樣」的探討就比較簡略了。舉例來說,關於化學鍵的形成和能量變化的解釋,雖然正確,但總覺得少了一點化學家看待世界的細膩感。總之,如果你是為了應付考試或做快速查閱,這本書絕對是個可靠的工具書,但若想追求知識的極致探討,可能需要搭配其他更進階的參考文獻一起使用。

评分

這本《觀念化學1》對於台灣學生的學習曲線來說,簡直是神來一筆的設計!我記得我那時候在準備學測時,市面上很多參考書都把「原子結構」和「週期表」講得好像是兩個獨立的章節,硬生生把知識點拆開來背誦。但這本書厲害的地方在於,它非常巧妙地將電子在原子核外的行為(量子數、軌域)和原子在週期表上的規律性(電負度、原子半徑變化)緊密地串聯起來。它用一種非常生活化的方式解釋了為什麼同一族的元素性質相似,以及為什麼從左到右性質會規律變化,這背後都歸結於那幾個電子層和電子層的排布。這種建立「宏觀規律」和「微觀機制」之間連結的能力,是很多傳統教科書所缺乏的。每次看到書中那張詳細的週期表分析圖,我就覺得我的化學視野瞬間開闊了,不再只是死記硬背表格,而是開始理解背後的物理驅動力。這對於培養科學思維,遠比死記公式重要得多。

评分

這本書在我們大學時期簡直是救星!那時候剛接觸化學,各種莫名的符號、複雜的定律,光是看課本就頭痛欲裂,更別說要理解背後的原理。我的化學啟蒙老師推薦了這本,說它把「原子」這個抽象的概念講得非常透徹。我記得最清楚的是它對於電子組態和能階的解釋,用了很多圖像化的比喻,像是把電子想像成在不同樓層的住戶,這樣一來,原本晦澀難懂的量子化概念突然就變得具體可感了。書裡還有一大堆練習題,而且解答都寫得非常詳盡,不是只有答案,而是把每一步的邏輯推理都攤開來給你檢視。那時候我常常為了搞懂一兩個觀念,盯著書本看到半夜,但這本的編排設計真的很棒,不會讓人覺得枯燥乏味,反倒是有一種「原來是這樣!」的豁然開朗感。對於基礎概念的建立,我真的覺得這本書的功力非常深厚,幫我打下了紮實的基礎,後來的有機化學和物理化學才能接得住。推薦給所有覺得化學很難入門的學弟妹們,這本絕對是值得投資的敲門磚。

评分

這本課本的優點與缺點都非常鮮明,端看讀者的需求在哪裡。對我個人而言,它最大的缺點在於「範例不足」與「本土化案例缺乏」。我們畢竟是台灣的學生,課本裡的許多例題和習題,雖然概念清晰,但舉的例子多半是西方化學界常用的物質或情境,對於我們在地的實驗室環境或者台灣常見的工業應用,連結性就顯得比較弱。例如,在討論特定元素的性質時,如果能多舉一些和半導體產業或環保議題相關的在地案例,我想學生們會更有共鳴。至於優點,如前所述,基本概念的闡述是無庸置疑的扎實。但若以「工具書」的標準來看,它的習題設計的深度變化度不夠高,從簡單的計算到需要整合多個觀念的進階題,中間的「梯度」銜接得不夠平滑。對於程度中上的學生來說,可能很快就會覺得後面章節的題目不夠燒腦。整體而言,它是一本很好的入門磚,但若想成為化學高手,這本書可能需要搭配更具挑戰性的競賽用參考書一同服用。

评分

說實話,如果不是因為學校規定,我可能一輩子都不會去碰這本。我的興趣其實比較偏向生物,對無機和物理化學部分一直抱持著敬而遠之的態度。然而,當我硬著頭皮開始讀「原子」這一章時,我發現作者的敘事口吻非常具有「引導性」。它不像某些翻譯書籍那樣,充滿了生硬的學術腔調,反而像是一位很有耐心的教授在跟你面對面講解。特別是關於「原子衰變」和「核反應」那塊,雖然篇幅不算長,但它用一種非常務實的態度去解釋了這些現象的實際應用和潛在風險,讓我這個非化學本科的學生也能感受到這門學科的「現實意義」,而不只是抽象的數學計算。書中穿插的一些歷史小故事,比如哪位科學家如何發現某個粒子,也讓原本冰冷的知識點增添了一絲人情味。雖然我還是沒有愛上化學,但至少在讀完這本書後,我對原子這個基本單位的概念不再感到恐懼,這已經是很大的進步了。

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