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　　化學熱力學因為會用到許多算式，所以總讓人頭大。

　　但本書則幾乎不用任何算式，希望即使不用數學也能輕鬆愉快地解釋學問！

　　不論是一般大眾或化學系學生，只要覺得化學熱力學艱澀難懂，就請先放下課本，看看本書。之後再回頭翻開課本時，一定會覺得簡單不少！

　　從側面來窺探能量各種各樣的知識吧！

　　所謂的「化學熱力學」指的就是利用熱力學來解析化學反應的學問。

　　因為需利用到的數學算式又多又難，所以常讓人敬而遠之。

　　但其實我們可以不必與這些算式正面交鋒，而能從側面去了解這些重要的能量學問。

　　本書從熱力學第一、第二、第三法則的定義開始到觸媒、熵、焓為止的講解，全都不使用算式，希冀能以輕鬆、好懂得方式來介紹這門極為重要的學問。

　　以簡單易懂的方式，配上圖案說明來解說化學熱力學。書中內容多事簡單的基礎知識，而且完全不涉及對數學算式的討論。對於一看到數字或公式符號就頭痛的人來說，是本相當簡單的入門書。

作者簡介

齋藤勝裕

　　1945年5月3日生，1974年修畢東北大學研究所理學研究系博士課程。現任名古屋市立大學特聘教授，愛知學院大學客座教授，金城學院大學客座教授，名古屋工業大學榮譽教授等等。理學博士。專業領域為有機化學，物理化學，光化學，超分子化學。主要著作有《神奇的金屬》《是毒還是藥：醫生沒說的毒與藥的祕密》（遠足文化出版）《恐怖有毒物質就在你身邊》（瑞昇出版）《3小時讀通有機化學》《3小時讀通稀有金屬》《3小時讀通能源》《3小時讀通太陽能電池》（以上世茂出版），等等。

譯者簡介

李漢庭

　　1979年生，畢業於國立海洋大學電機系，自學日文小成。2003年進入專利事務所開始從事翻譯工作，2006年底開始從事書本翻譯。領域從電機專利文件乃至於小常識、生活醫學、科技等等的中日對譯，樂於在工作中吸收新知識。目前嚐試將觸角延伸到特殊造型與影像創作，有各方面之作品。往後仍希望能接觸更多領域，增加知識廣度，同時磨練文筆。譯有《圖解風力發電入門》《3小時讀通有機化學》、《桑子老師教你1.2.3.解物理》、《3小時讀通太陽能電池》等（以上世茂出版）。

前言…3

第1章  能量是什麼？…9
1-1  能量是什麼？…10
1-2  何謂量子化？…12
1-3  原子的電子能…14
1-4  分子鍵結能…16
1-5  反應與能量…18
1-6  能量與焓…20
1-7  雜亂度與熵…22
1-8  反應方向與自由能…24
第1章  練習題…26

第2章  量子論與能量…27
2-1  形成物質的東西…28
2-2  原子的構造與大小…30
2-3  海森堡的測不準原理…32
2-4  能量與電子雲…34
2-5  能量的量子化…36
2-6  量子化與量子數…38
2-7  光子與其能量…40
第2章  練習題…42

第3章  原子的能量…43
3-1  原子與原子核…44
3-2  同位素與其變化…46
3-3  原子核的能量…48
3-4  電子殼層與能量…50
3-5  能量的表現…52
3-6  電子組態與電子能量…54
3-7  離子化能量與電負度…56
3-8  原子與光能…58
3-9  電子能量與頻譜…60
3-10  宇宙的範圍…62
第3章  練習題…64

第4章  分子的能量…65
4-1  分子會反映物質…66
4-2  鍵結的種類…68
4-3  離子鍵與金屬鍵的能量…70
4-4  原子振動與傳導度…72
4-5  共價鍵的能量…74
4-6  鍵結軌道與最反鍵結軌道…76
4-7  軌道能量與鍵結能量…78
4-8  氦分子的鍵結能…80
4-9  不同分子的能量…82
4-10  激發態的能量…84
4-11  分子間作用力的能量…86
4-12  不同鍵結的能量差異…88
第4章  練習題…90

第5章  反應的能量…91
5-1  化學反應與能量…92
5-2  內能…94
5-3  內能與位能…96
5-4  振動能與旋轉能…98
5-5  反應能與內能…100
5-6  溶解、溶媒與能量…102
5-7  溶解的能量…104
5-8  能量的釋放形式…106
5-9  發光與色彩…108
5-10  光吸收與發光…110
5-11  光吸收與色彩…112
第5章  練習題…114

第6章  反應速度、觸媒、能量…115
6-1  化學反應的速度…116
6-2  活化能…118
6-3  活化能與觸媒反應…120
6-4  觸媒反應的反應架構…122
6-5  反應速度式…124
6-6  速度常數的意義…126
6-7  多段反應與中間體…128
6-8  可逆反應與不可逆反應…130
6-9  可逆反應與平衡反應…132
第6章  練習題…134

第7章  能量與焓…135
7-1  反應系統與外界…136
7-2  熱力學第一定律…138
7-3  氣體分子的飛行速度…140
7-4  氣體分子的動能…142
7-5  各種變化…144
7-6  定壓變化與定容變化…146
7-7  焓…148
7-8  莫耳熱容量…150
7-9  熱化學方程式…152
7-10  狀態量與赫斯定律…154
7-11  赫斯定律的應用…156
第7章  練習題…158

第8章  熵...159
8-1  整齊狀態與雜亂狀態…160
8-2  雜亂度與熵…162
8-3  熱力學第二、第三定律…164
8-4  變化與熵變化…166
8-5  熵與分子構造…168
8-6  熵與能量…170
8-7  熵與熱…172
8-8  體積、溫度的變化與熵…174
第8章  練習題…176

第9章  吉布斯自由能…177
9-1  決定反應方向的關鍵…178
9-2  吉布斯自由能的定義…180
9-3  反應方向與吉布斯自由能…182
9-4  吉布斯自由能與平衡…184
9-5  平衡狀態與恆常狀態…186
9-6  勒沙特列定律—濃度變化…188
9-7  勒沙特列定律—全壓，溫度變化…190
第9章  練習題…192

第10章  狀態變化的能量…193
10-1  固體、液體、氣體…194
10-2  狀態變化…196
10-3  狀態變化與吉布斯自由能…198
10-4  狀態圖…200
10-5  超臨界狀態…202
10-6  蒸氣壓…204
10-7  溶液的蒸氣壓降低…206
10-8  沸點上升與凝結點下降…208
10-9  熱與環境…210
10-10  能量與環境…212
第10章  練習題…214

練習題/解答…215
第1章~第4章…216
第5章~第7章…217
第8章~第10章…218

索引…220

2-3 海森堡的測不準原理
量子化學專門討論像原子那樣小的粒子。量子化學所支配的世界，會發生許多神奇現象。

1 量子化學
我們所居住的世界，可以透過牛頓在十七世紀末所建立的牛頓力學來理解。
但是原子、分子等極小物質的行為，並不包含在牛頓力學之中。於是有了取代牛頓力學的另一門學問：量子力學。然而量子力學與牛頓力學並不互相衝突。只是探討的系統大小不同而已。

如果用量子力學探討我們這個世界裡的物質，也會得到與牛頓力學相同的結果。用漁網來比喻應該可以理解吧？量子力學網的網眼較小，牛頓力學網的網眼較大。而將量子力學套用在化學上所形成的理論體系，就是量子化學。

2 海森堡的測不準原理
量子化學的大前提，是德國科學家海森堡所發現的海森堡測不準原理。
該原理指出在原子與分子的世界中，假設有兩個量形成一組，若掌握其中一個量，便無法掌握另一個量。這樣不太好懂吧？所以我們再舉個例子。
假設我們正在瑞士的馬特洪峰底下拍照留念。使用舊型的牛頓相機，山峰跟人物都能一併對焦，只是不是很清楚。但若使用新型的量子相機，對焦在山頭上，連雪花都能拍得一清二楚。不過人物會糊成一團，連拍的是誰都看不出來。反之，若對焦在人臉上，連鬍渣都根根分明，而山頭則不清不楚，連是不是山都不確定。這就是測不準原理。

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