3小時讀通基礎化學 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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　　國高中化學老師到你傢！
　　清晰圖解基礎化學
　　打開你的任督二脈
　　從頭打造化學資優生的優秀資質！

本書特色

　　特色１從國中程度開始教學，並使用許多圖片輔助說明，幫助讀者輕鬆瞭解化學的基礎。

　　特色２針對想要在日常生活中或工作上從化學基礎開始學起的人，大膽嚴選齣適閤的內容。

　　特色３在化學式或化學反應式等容易感到挫摺的地方帶入練習題，幫助讀者理解。
 

《深邃探秘：原子結構、化學鍵與反應動力學》 內容簡介 本書旨在帶領讀者深入探索化學世界的宏偉藍圖，聚焦於構成物質的微觀本質、它們如何相互作用形成復雜的分子結構，以及這些分子如何轉化為新的物質。不同於側重基礎概念速成的讀物，本書采用模塊化、遞進式的講解方式，力求在嚴謹的科學深度與清晰的邏輯結構之間找到完美的平衡點。我們不滿足於對現象的簡單描述，而是緻力於揭示驅動這些現象背後的基本原理和數學模型。 第一部分：物質的基石——原子與周期性 本部分將徹底解構原子結構，超越盧瑟福和玻爾模型所描繪的古典圖像，深入探討量子力學的視角。我們將詳細闡述薛定諤方程在描述電子在原子中的行為時的核心作用，特彆是電子雲、軌道形狀（s, p, d, f 軌道的精確數學描述）以及量子數（主量子數 $n$、角量子數 $l$、磁量子數 $m_l$ 和自鏇量子數 $m_s$）的物理意義。 電子排布的精妙藝術： 不僅介紹洪特規則和泡利不相容原理的應用，還將探討在強磁場或高壓環境下，這些規則如何受到修正。我們將用詳實的圖錶和計算案例，展示如何根據原子序數預測復雜的惰性氣體和過渡金屬的基態電子排布。 周期性的深層根源： 深入分析有效核電荷 ($Z_{ ext{eff}}$) 的計算模型，探討屏蔽效應如何精確地影響電離能、電子親和能和原子半徑的周期性變化。通過比較主族元素與內過渡元素（鑭係和錒係）的差異，揭示相對論效應在重元素性質中的微妙影響。 第二部分：連接的藝術——化學鍵的本質與分子幾何 本捲是理解分子世界如何構建的關鍵。我們將從能量學的角度齣發，審視離子鍵、共價鍵和金屬鍵的形成機製。 分子軌道理論（MO）的威力： 我們將重點闡述從原子軌道綫性組閤（LCAO）構建分子軌道的基本假設，並詳盡分析雙原子分子（如 $ ext{H}_2$, $ ext{O}_2$, $ ext{N}_2$）的能量級圖。對於雙原子分子，我們將詳細推導鍵級（Bond Order）的計算公式，並解釋磁性與鍵級的內在聯係。 雜化理論與分子構型： 在介紹 $ ext{sp}^3, ext{sp}^2, ext{sp}$ 雜化的基礎上，本書引入瞭更高級的 VSEPR 理論（價層電子對互斥理論）的修正版，用以精確預測具有孤對電子和多中心鍵的復雜分子（如 $ ext{XeF}_4$, $ ext{SF}_6$ 的結構畸變）。對於涉及 $pi$ 鍵和離域體係的共軛分子，我們將使用 Hückel 分子軌道理論進行初步的定量分析，探討芳香性的真正能量學基礎。 非共價相互作用的決定性作用： 除瞭主要的化學鍵，本書將投入大量篇幅解析範德華力（包括倫敦色散力、偶極-偶極力和誘導偶極力）和氫鍵的精確量化模型。特彆是針對生物大分子和材料科學中的應用，我們將探討這些弱相互作用如何決定物質的宏觀性質（如錶麵張力、溶解度和液晶行為）。 第三部分：物質的演變——化學反應的速率與機理 化學反應不僅是關於“能否發生”，更是關於“以多快速度發生”。本部分將聚焦於化學動力學，解析反應的路徑和限製因素。 反應速率定律的建立與驗證： 我們將詳細討論初級反應（Elementary Reactions）和復雜反應（Overall Reactions）的區彆，以及如何通過實驗數據（積分法、半衰期法和初始速率法）確定反應級數和速率常數 $k$。 碰撞理論與活化能： 碰撞理論是理解速率的宏觀橋梁。本書將推導碰撞頻率因子 $Z$ 的計算公式，並結閤能壘（活化能 $E_a$）的概念，解釋反應速率的溫度依賴性——即著名的阿纍尼烏斯方程。我們不僅會展示 $E_a$ 的直綫擬閤，還會討論如何從統計熱力學角度理解 $E_a$ 的微觀含義。 過渡態理論（TST）： 深入介紹更精確的過渡態理論，解釋如何通過計算反應物和過渡態的自由能差異來確定速率常數。我們將討論反應坐標、絕對反應速率常數和歸一化因子，為理解復雜酶促反應和催化過程打下堅實的理論基礎。 催化作用的微觀機製： 詳細分析均相催化和非均相催化中的關鍵步驟，包括吸附、反應中間體的形成和産物的解吸。對於酶催化，我們將引入米氏方程（Michaelis-Menten Kinetics）及其速率常數 $k_{ ext{cat}}$ 的意義，並探討如何通過改變底物濃度來確定酶活性中心的特性。 本書的特色 本書內容深度遠超入門級教材，它要求讀者具備一定的微積分和基礎物理學背景。每章都包含大量的推導過程、經過嚴格篩選的真實世界案例分析（例如，過渡金屬的配位化學中的電子轉移反應，或半導體材料中的載流子動力學）以及需要使用數學工具進行量化分析的習題。它旨在培養讀者從現象觀察者轉變為能夠預測和解釋化學行為的理論構建者的能力。這不是一本用於快速查詢公式的參考書，而是一部引導你深入化學科學殿堂的探索手冊。

作者簡介

左捲健男

　　1949年齣生於栃木縣，韆葉大學教育學部畢業，東京學藝大學大學院教育學研究科(物理化學講座)結業。曾擔任同誌社女子大學教授，現為法政大學教職課程中心教授。

寺田光宏

　　齣生於靜岡縣，築波大學院教育研究科課程(理科教育)及兵庫教育大學大學院連閤學校教育學研究科課程結業，並取得博士學位(學校教育學)。1994年擔任國立教育研究所共同研究員等職位，現為岐阜聖德學園大學教育學部教授。

山田洋一

　　1956年齣生於東京都，韆葉大學理學部畢業，東京都立大學大學院碩士課程結業，並取得理學博士學位(韆葉大學大學院自然科學研究科)。曾擔任宇都宮大學助教及副教授，現為宇都宮大學教育學部教授。

譯者簡介

陳怡靜

　　中興大學化學係畢，曾任職於電路闆、麵闆産業及專利事務所，除瞭對科技新知有無比的好奇心，也對日本文化有濃厚的興趣，所以一頭栽進日語學習這條路而無法自拔，現為自由譯者，目前翻譯作品有《3小時讀通基礎機械設計》，世茂齣版。
 

第 1 章　什麼是物質？ ..................................................... 9
1-01 化學是一門怎樣的學問？ ............................................ 10
1-02 什麼是物質的密度、熔點和沸點？ ............................. 12
1-03 物質是由什麼構成的？ ............................................... 14
1-04 純物質與混閤物的關係 ............................................... 16
1-05 單體與化閤物的關係 ................................................... 18
1-06 金屬元素的特徵是什麼？ ............................................ 19
1-07 元素符號是什麼？ ...................................................... 21
練習1 原子、分子的模型與化學式 ........................................ 23
1-08 什麼是離子？ .............................................................. 24
練習2 離子名稱與離子性物質的化學式 ................................. 27
1-09 相較於無機物，有機物特有的物質是什麼？ ............... 28
1-10 什麼是物質三態？ ...................................................... 30
1-11 什麼是波以耳定律、查理定律？ ................................. 32
1-12 物理變化與化學變化有何不同？ ................................. 34
1-13 什麼是質量守恆定律？ ............................................... 36
1-14 什麼是化學反應式？ ................................................... 38
練習3 寫齣化學反應式 .......................................................... 41
1-15 什麼是氧化？什麼是還原？ ........................................ 43
1-16 什麼是酸性？什麼是鹼性？ ........................................ 45
1-17 什麼是中和反應？ ...................................................... 47
專欄 為什麼不同的物質會有不同的熔點與沸點？ ............... 49
專欄 石油與原油有何不同？ ............................................... 50
專欄 何謂燃燒？ ................................................................. 51
專欄 為什麼要將石灰倒入日本吾妻川？ ............................. 52
練習1　解答 ............................................................................ 53
練習2　解答 ............................................................................ 54
練習3　解答 ............................................................................ 55

第 2 章　什麼是元素？ ................................................... 57
2-01 如何構成週期錶？ ...................................................... 58
2-02 週期錶裏藏瞭什麼訊息？ ............................................ 61
2-03 原子的內部結構如何？ ............................................... 66
2-04 什麼是電子組態？ ...................................................... 68
2-05 什麼是電負度？ .......................................................... 72
2-06 什麼是鹼性氧化物？ ................................................... 74
2-07 稀有氣體是哪些元素？ ............................................... 76
2-08 什麼是鹼金屬與鹼土金屬？ ........................................ 78
2-09 什麼是鹵素？ .............................................................. 80
2-10 什麼是鋁？什麼是鋅？ ............................................... 82
2-11 什麼是氧？什麼是硫？ ............................................... 84
2-12 什麼是氮？什麼是磷？ ............................................... 86
2-13 什麼是碳？什麼是矽？ ............................................... 89
2-14 什麼是鐵？什麼是銅？ ............................................... 92
2-15 什麼是銀？什麼是金？什麼是鉑？ ............................. 94
專欄 水銀的光和影？ .......................................................... 97

第 3 章　什麼是化學鍵結？ ........................................ 99
3-01 水是奇怪的物質？ .................................................... 100
3-02 為什麼水是H2O但氫是H2？ ...................................... 102
3-03 結構式怎麼寫？ ........................................................ 106
練習1　寫齣結構式和分子式 ................................................. 108
3-04 實際的水分子是什麼形狀？ ...................................... 110
3-05 什麼是分子極性？ .................................................... 112
3-06 水分子的特殊性質是什麼？ ...................................... 114
3-07 離子結晶的鍵結力是什麼？ ...................................... 116
3-08 什麼是實驗式？ ........................................................ 118
練習2　寫齣實驗式 ............................................................... 120
3-09 金屬原子的鍵結力是什麼？ ...................................... 121
練習1　解答 .......................................................................... 124
練習2　解答 .......................................................................... 126
專欄 負離子是什麼？ ........................................................ 128

第 4 章　什麼是「莫耳」？ ...................................... 129
4-01 莫耳(mol)是什麼？ ................................................... 130
4-02 1莫耳是多少的量？ .................................................. 132
4-03 指數是什麼？ ............................................................ 134
4-04 原子量是什麼？ ........................................................ 136
4-05 什麼是質量數、原子序？ .......................................... 138
4-06 如何決定原子量的標準？ .......................................... 140
4-07 物量(mol)和質量(g)是什麼關係？ ............................. 142
練習1 原子量與質量的換算 ................................................. 144
4-08 質量數的比和化學反應式有關係嗎？ ........................ 146
練習2 理解化學反應式、粒子數和莫耳的關係 .................... 148
4-09 亞佛加厥常數是怎麼決定的？ .................................. 150
4-10 為什麼相同體積所含的粒子數會相同？ .................... 152
4-11 什麼是莫耳的三種轉換？ .......................................... 154
練習3 理解莫耳(mol)、質量、體積和個數之間的關係 ........ 156
4-12 為什麼化學反應式的數量關係這麼難？ .................... 160
練習4 理解化學反應式的數量關係 ...................................... 162
練習1 解答 .......................................................................... 164
練習2 解答 .......................................................................... 165
練習3　解答 ...........................................................................165
練習4　答案 ...........................................................................169

第 5 章　什麼是有機化閤物？ ..................................171
5-01 什麼是有機化閤物？ ..................................................172
5-02 碳(C)與矽(Si)的差異是什麼？ ....................................174
5-03 什麼是烷類、烯類、炔類？ .......................................176
5-04 芳香族有香味嗎？ .....................................................178
5-05 從分子式看不齣「異構物」是什麼嗎？ .....................180
5-06 為什麼苯是平麵的？ ..................................................182
5-07 酒精和糖有什麼關係？ ..............................................184
5-08 酒精變幻無常？ .........................................................186
5-09 代錶性的有機酸是什麼？ ...........................................188
5-10 閤成清潔劑的成分是什麼？ .......................................190
5-11 脂肪、蛋白質的基本物質是什麼？ ............................192
5-12 聚氯乙烯和鐵氟龍等常見物質 ...................................194
5-13 不小心碰到手就會變黃色？ .......................................196
5-14 什麼是耦閤反應？ .....................................................199
5-15 胺基酸是什麼？ .........................................................201
專欄 人體與毒氣有共通點嗎？ ...........................................203

第 6 章　什麼是高分子化閤物？ ............................205
6-01 聚閤物的「聚」是什麼意思？ ...................................206
6-02 寡糖是什麼樣的糖？ ..................................................208
6-03 如何製造高分子？ ① .................................................210
6-04 如何製造高分子？ ② .................................................212
6-05 羊為什麼能吃紙？ ① .................................................214
6-06 糖為什麼是甜的？ ② .................................................217
6-07 如何製造蛋白質？ .....................................................219
6-08 蛋白質如何作用？ .....................................................221
6-09 橡膠為什麼會伸長？ ..................................................224
6-10 塑膠袋為什麼可怕？ ..................................................226
6-11 尼龍是絲的仿冒品？ ..................................................228
6-12 為什麼寶特瓶可做成刷毛布料？ ................................230
6-13 有耐熱的塑膠嗎？ .....................................................232
6-14 水族館的巨大水槽是用什麼做的？ ............................234
專欄 備受矚目的生物可分解塑膠是什麼? ..........................236
專欄 塑膠的迴收方法是什麼？ ...........................................238
索引 ............................................................................................241
 

序

　　我們在生活中會利用各式各樣的物質，例如金屬、陶瓷、尼龍製成的閤成縴維、聚乙烯製成的塑膠等。這些物質讓我們的生活更加多彩、便利。

　　拜現今卓越的化學研究成果所賜，高性能電池、強化縴維、精密陶瓷（由純化的原料製造的高性能陶瓷）等新開發的物質和産品，接二連三地問市。

　　我們能擁有製造這些物質的高超技術，是因為化學知識的日新月異，研究瞭物質的結構、性質與反應。然而，一般人對國中理化、高中化學的印象，大多是「沒有好感」，究其原因，得到的答案通常都是「有好多計算，還要背好多東西」。造成如此結果的其中一個重要原因是：國中與高中時期所學的化學知識，並沒有實用的知識，也就是說，「學校的教學無法讓學生掌握物質世界的大緻樣貌」。因此，本書為瞭盡量讓讀者輕鬆瞭解化學的基本知識與應用，輔以豐富的圖像解說。

　　本書的目標讀者群為一般民眾，包括需要在短時間內建立化學基礎，以吸收化學新知的製造業人員。當然，我也希望「不懂化學，或覺得化學很無聊」的高中生和大學生，能閱讀本書。本書具有三個與眾不同的特色：

　　特色1  從國中程度開始講解，並使用許多圖片輔助說明，幫助讀者輕鬆掌握化學的基礎。
　　特色2  針對想要在日常生活中，或工作上，從基礎開始學的人，大膽選齣適閤的內容。
　　特色3  以練習題的方式帶領讀者學習較難掌握的化學式與化學反應式。

　　本書的三位作者都有撰寫國中、高中教科書的經驗，不僅在大學教授基礎化學，指導未來想成為理科教師的學生，也負責瞭國高中生的實驗教學。其中，我與寺田教授都有在高中教化學的經驗。為瞭使本書具備前述的三個特色，確實達到淺顯易懂的效果，以讓讀者有趣地學習知識，我們三位作者嘔心瀝血地完成瞭本著作。如果成功達成以上目標，代錶我們彼此交換意見時引發的熱烈爭論，應該是奏效瞭。最後，在此由衷感謝插畫傢井上行廣先生畫齣可愛又容易理解的插圖，以及科學書籍編輯部的石井顯一先生針對原稿的建議與編輯。
 

评分☆☆☆☆☆

我看到這本書的時候，腦海裏立刻閃過一個念頭：終於有一本能讓我這個“化學小白”快速入門的書瞭！“3小時讀通”這個標題簡直太符閤我這種時間緊張但又渴望學習的讀者瞭。我一直對化學世界充滿好奇，但又苦於找不到閤適的切入點。我希望這本書能夠像一位經驗豐富的嚮導，用最簡單、最直觀的方式，帶我認識化學的基礎知識。我期待書中能夠解釋一些最基本但卻非常重要的概念，比如原子是如何構成的？元素周期錶到底有什麼奧秘？酸和堿為什麼會有不同的性質？如果還能配上一些精美的插圖，將抽象的化學模型具象化，那簡直是錦上添花。我更希望這本書能讓我感受到化學的趣味性，而不是枯燥的公式和符號。我想瞭解化學是如何體現在我們身邊的，比如食物的烹飪過程，藥物的作用原理，甚至是一些日常用品的製造，背後都蘊含著怎樣的化學知識。我希望讀完這本書，我能夠對化學有一個初步的、清晰的認識，並且能夠自信地和彆人聊起一些基礎的化學話題。

评分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計簡潔明瞭，尤其是“3小時讀通”這幾個字，讓我覺得它很實用。我一直覺得化學知識對於理解很多現代科技和社會現象都至關重要，但是傳統的化學教材往往顯得過於厚重和艱澀，讓人望而卻步。所以，我對於這本書的期待，是它能夠以一種非常高效、精煉的方式，為我揭開基礎化學的神秘麵紗。我希望它能夠幫助我理解一些最基本的化學概念，比如原子、分子、元素周期錶背後的邏輯，以及一些常見的化學反應原理。我更希望這本書能夠將這些理論知識與實際生活聯係起來，讓我明白化學是如何影響我們的衣食住行、醫療健康以及環境保護的。如果作者能夠用一些生動形象的比喻，或者是一些有趣的化學實驗的介紹，來幫助我理解那些抽象的概念，那將是再好不過瞭。我期待的是一種“點石成金”式的閱讀體驗，讀完之後，我能夠對化學有一個清晰而深刻的認識，不再覺得它是一個難以逾越的高牆，而是可以輕鬆跨越的入門門檻。

评分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計倒是挺吸引人的，簡單的背景加上醒目的標題，讓人一眼就能get到它的核心賣點——“3小時讀通”。作為一名對化學一直有點“畏而遠之”但又渴望瞭解基礎知識的讀者，我被這個承諾深深打動瞭。我總是覺得化學是一門非常抽象的學科，各種公式、元素周期錶，光是想想就讓人頭大。但“3小時”這個數字，又給瞭我一種“咬咬牙好像能啃下來”的希望。我設想著，如果這本書真的能做到，那將是多麼棒的一件事！我希望它能像一個經驗豐富的嚮導，用最精煉的語言，把我從化學的“新手村”直接帶到“初級副本”的門口。最好能配上一些生動形象的圖解，把那些抽象的概念具象化，比如水的構成、酸堿的原理，或者簡單的有機反應，都能用生活中的例子來解釋，這樣我就不會覺得枯燥乏味。我期待的是一種“點醒”式的閱讀體驗，讀完之後，我能對化學有一個全新的、清晰的認知，而不是讀完之後一頭霧水，感覺還是什麼都沒懂。總而言之，我希望這本書能成為我打開化學世界大門的鑰匙，而且這把鑰匙還小巧玲瓏，使用方便，能在我有限的時間裏，給我最大的收獲。

评分☆☆☆☆☆

我購買這本書的初衷，很大程度上是基於它“3小時”這個時限的吸引力。我的工作非常忙碌，平時幾乎沒有時間靜下心來係統學習一門新領域的知識。而“3小時”這個概念，給我的感覺是一種高效的學習模式，似乎能在短時間內獲得一個初步但完整的理解。我希望這本書能濃縮精華，抓住基礎化學中最關鍵的知識點，並且以一種結構清晰、邏輯流暢的方式呈現齣來。我特彆期待它能夠幫助我建立一個關於化學的“知識框架”，讓我知道化學到底是什麼，它包含哪些主要分支，以及這些分支之間是如何相互關聯的。如果書中能夠提供一些引導性的練習或者思考題，那就更好瞭，這樣我可以在閱讀的同時，檢驗自己的理解程度。我不太希望這本書過於理論化，畢竟我不是要成為一名化學傢，我隻是想對基礎化學有一個“通俗易懂”的認識，能夠理解一些基本的化學現象和原理。所以，我更傾嚮於那種解釋性強、舉例生動的風格，讓我在短時間內就能“茅塞頓開”。

评分☆☆☆☆☆

說實話，拿到這本書之前，我對“3小時讀通基礎化學”這個說法是抱著半信半疑的態度。畢竟，化學這門學科涉及的麵太廣瞭，從原子結構到分子運動，從化學鍵到化學反應，隨便拎齣來一個點都可能需要深入鑽研。但“基礎化學”這個詞又讓我覺得，也許它真的可以觸及到最核心、最本質的部分。我期望這本書不是那種堆砌大量專業術語的教科書，而更像是一本“入門指南”或者“科普讀物”。我希望作者能夠用一種非常親切、易懂的語言，講解那些最基本、最重要的化學概念，比如什麼是元素，什麼是化閤物，它們之間是如何相互作用的。我特彆想瞭解一些化學在日常生活中的應用，比如廚房裏的烹飪、醫藥的研發，甚至是我們呼吸的空氣，這些背後隱藏著怎樣的化學原理。如果這本書能讓我感覺到化學並不是那麼高冷和遙不可及，而是與我們的生活息息相關，那我就覺得這本書非常成功瞭。我希望它能激發我對化學的興趣，讓我開始主動去思考和探索，而不是僅僅被動地接收信息。