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化學導論 版權信息
- ISBN：9787030321619
- 條形碼：9787030321619 ; 978-7-03-032161-9
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
化學導論 內容簡介
本書簡要介紹化學學科及其主要應用領域，共分8章：第1章化學學科體系簡介，簡要介紹無機化學、有機化學、分析化學、物理化學和理論化學、環境化學、高分子化學、化學工程與工業化學8個分支學科的基本內涵及主要研究內容；第2～8章分別介紹化學與工業、化學與農業、化學與軍事、化學與能源、化學與材料、化學與生活、化學與環境等內容。各章末配有思考題。
化學導論 目錄
目錄
前言
第1章 化學學科體系簡介 1
1.1 概述 1
1.2 無機化學簡介 3
1.3 有機化學簡介 4
1.4 分析化學簡介 5
1.5 物理化學和理論化學簡介 6
1.6 環境化學簡介 7
1.7 高分子化學簡介 8
1.8 化學工程與工業化學簡介 9
思考題 11
第2章 化學與工業 12
2.1 概述 12
2.2 石油化工 13
2.3 煤化工 15
2.4 精細化工 18
2.5 醫藥化工 25
思考題 31
第3章 化學與農業 32
3.1 概述 32
3.2 化學肥料 32
3.3 化學農藥 34
3.4 農副產品的生物化工 39
3.5 生物質資源化利用 44
思考題 46
第4章 化學與軍事 47
4.1 概述 47
4.2 炸藥 47
4.3 煙火劑 52
4.4 火箭推進劑 54
4.5 化學武器 57
思考題 61
第5章 化學與能源 62
5.1 概述 62
5.2 石油煉制 62
5.3 煤炭的清潔利用 66
5.4 化學電源 68
5.5 光伏能源 72
思考題 74
第6章 化學與材料 75
6.1 概述 75
6.2 金屬材料 75
6.3 無機非金屬材料 80
6.4 高分子材料 84
6.5 納米材料 90
思考題 94
第7章 化學與生活 95
7.1 概述 95
7.2 營養化學 95
7.3 食品添加劑 101
7.4 洗滌用化學品 103
7.5 化妝用化學品 109
思考題 115
第8章 化學與環境 116
8.1 概述 116
8.2 環境污染與環境變化 118
8.3 環境中的持久性有機污染物 144
8.4 污染控制化學 146
8.5 綠色化學 150
思考題 155
參考文獻 156
前言
第1章 化學學科體系簡介 1
1.1 概述 1
1.2 無機化學簡介 3
1.3 有機化學簡介 4
1.4 分析化學簡介 5
1.5 物理化學和理論化學簡介 6
1.6 環境化學簡介 7
1.7 高分子化學簡介 8
1.8 化學工程與工業化學簡介 9
思考題 11
第2章 化學與工業 12
2.1 概述 12
2.2 石油化工 13
2.3 煤化工 15
2.4 精細化工 18
2.5 醫藥化工 25
思考題 31
第3章 化學與農業 32
3.1 概述 32
3.2 化學肥料 32
3.3 化學農藥 34
3.4 農副產品的生物化工 39
3.5 生物質資源化利用 44
思考題 46
第4章 化學與軍事 47
4.1 概述 47
4.2 炸藥 47
4.3 煙火劑 52
4.4 火箭推進劑 54
4.5 化學武器 57
思考題 61
第5章 化學與能源 62
5.1 概述 62
5.2 石油煉制 62
5.3 煤炭的清潔利用 66
5.4 化學電源 68
5.5 光伏能源 72
思考題 74
第6章 化學與材料 75
6.1 概述 75
6.2 金屬材料 75
6.3 無機非金屬材料 80
6.4 高分子材料 84
6.5 納米材料 90
思考題 94
第7章 化學與生活 95
7.1 概述 95
7.2 營養化學 95
7.3 食品添加劑 101
7.4 洗滌用化學品 103
7.5 化妝用化學品 109
思考題 115
第8章 化學與環境 116
8.1 概述 116
8.2 環境污染與環境變化 118
8.3 環境中的持久性有機污染物 144
8.4 污染控制化學 146
8.5 綠色化學 150
思考題 155
參考文獻 156
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化學導論 節選
第1章化學學科體系簡介 1.1概述 化學是一門中心科學，也是一門既古老又現代的學科，已滲透到工業、農業、軍事、能源、材料、環境及人類社會生活的各個方面，從人類的衣、食、住、行到高科技太空探險，從紙、墨、筆、硯到高科技電子產品，從我們身邊的飲用水、垃圾問題到全球變暖、酸雨、替代能源、低碳經濟、核武器等當今社會的熱點問題，無一不與化學有著密切的聯系，在一定程度上講，其產生、發展乃至*終解決，都離不開化學。 樣式新穎、種類繁多的衣服大部分是用合成纖維制成并由合成染料上色的。各種品牌的礦泉水含有人體所需的多種微量元素，必須經過化學檢驗以保證質量。食品是用化肥和農藥輔助生產的糧食加工的。房子是用水泥、玻璃、油漆、密封膠等化學建材產品建造的。汽車的金屬部件和油漆顯然是化學品，車廂內的裝潢材料通常是特種塑料或經化學制劑處理過的皮革制品，汽車的輪胎多由合成橡膠制成，車用燃油和潤滑油是含化學添加劑的石油化工產品，蓄電池是化學電源；尾氣排放系統中用來降低污染的催化轉化器裝有用鉑、銠和其他一些化學物質組成的催化劑，它可將汽車尾氣中的氧化氮、一氧化碳和未燃盡的碳氫化合物轉化成低毒害的物質。飛機和航天器需要用質強量輕的新型金屬和非金屬材料來制造，而且需要特種燃油。肥皂和牙膏是日用化學品，維生素和藥物也是由化學家合成的。書刊、報紙是用化學家發明的油墨和經化學過程生產出的紙張印制而成的。 再從社會發展來看，化學對于實現農業、工業、國防和科學技術現代化具有重要的作用。農業要大幅度的增產，農、林、牧、副、漁各業要全面發展，在很大程度上依賴于化學科學的成就。化肥、農藥、植物生長激素和除草劑等化學產品，不僅可以提高產量，而且也改進了耕作方法。高效、低污染的新農藥的研制，長效化肥和復合化肥的生產，農副業產品的綜合利用和合理儲運，也都需要應用化學知識。在工業現代化和國防現代化方面，亟需研制各種性能迥異的金屬材料、非金屬材料和高分子材料。在煤、石油和天然氣的開發、煉制和綜合利用中包含著極為豐富的化學知識，并已形成煤化學、石油化學等專業領域。導彈的生產、人造衛星的發射，需要很多種具有特殊性能的化學產品，如高能燃料、高能電池、高敏膠片及耐高溫、耐輻射的材料等。 目前，廣受人們關注的幾個重大問題——環境的保護、能源的開發利用、功能材料的研制、生命過程奧秘的探索，都與化學密切相關。隨著工業生產的發展，工業廢氣、廢水和廢渣越來越多，處理不當就會污染環境。全球氣溫變暖、臭氧層破壞和酸雨是三大環境問題，正在危及人類的生存和發展。因此，“三廢”的治理和利用，尋找凈化環境的方法和對污染物的監測，都是現今化學工作者的重要任務。在能源開發和利用方面，化學工作者曾為人類使用煤和石油作出重大貢獻，現在又在為開發新能源積極努力。太陽能和氫能源的研究都是化學科學研究的前沿課題。材料科學是以化學、物理和生物學等為基礎的邊緣科學，主要是研究和開發具有電、磁、光和催化等各種性能的新材料，如高溫超導體、非線性光學材料和功能性高分子合成材料等。生命過程中充滿著各種生物化學反應，當今化學家和生物學家正在通力合作，探索生命現象的奧秘，從原子、分子水平上對生命過程作出化學的說明則是化學家的優勢。 事實上，任何物質和能量乃至生物對人類來說都有兩面性。天然化合物也有兩面性，有的甚至有非常強的毒性。無論是化學創造的新物質還是自然界原有的物質，都要合理使用；瘜W對于人類的貢獻利弊共存，是一把“雙刃劍”。化學能夠幫助人們了解化學物質的性質和變化規律，了解物質的兩面性的本質，這是合理使用它們的科學基礎；瘜W也能幫助人們認識自然界發生的各種化學過程，使人們能夠正確地利用和控制它們。例如，通過化學的研究，人們發現破壞臭氧層的是氟利昂之類的化學物質，基本清楚了臭氧層的形成和被破壞的機理，在此基礎上找到了保護臭氧層的途徑。M.Molina、F.S.Rowland和P.Cmtzen三位科學家因為在研究大氣層化學，特別是臭氧層的形成和破壞方面所取得的成果而獲得1995年諾貝爾化學獎；瘜W不僅在解決化學品問題上起關鍵作用，而且在處理物理的和生物的危險因素方面也能夠發揮主要作用。例如，對受到放射性、紫外線等輻射的人體的處理與治療就是利用螯合反應排除金屬，或者用自由基清除劑、抑制劑以及細胞保護劑等化學物質阻止其對人體的損傷。 現代化學有非常豐富的研究對象，徐光憲院士曾建議對化學定義如下：化學是主要研究原子、分子片、分子、原子分子團簇、原子分子的激發態與過渡態及吸附態、超分子、生物大分子、分子和原子的各種不同尺度和不同復雜程度的聚集態與組裝態，直到分子材料、分子器件和分子機器的合成與反應，分離和分析，結構和形態，物理性能和生物活性及其規律與應用的自然科學。這個定義的上半句是化學的主要研究對象，下半句是研究內容和方法。除主要對象外，化學也可研究分子聚集態以后的層次，如研究生物層次的生命化學、腦化學、神經化學，研究宇宙層次的天體化學，研究地質層次的地球化學等。這些是化學和其他一級學科交叉的例子。 因此，可以說，化學與社會及人們所關心的各種事物之間存在著復雜而緊密的聯系，在美國出版的Chemistry in Context：Applying Chemistry to Society—書中，將這種聯系比喻為一張美麗的蜘蛛網（Eubanks et &，2008)，如圖1.1所示。 我們特別欽佩該書作者使用蜘蛛網這一比喻。**，它形象地描述了化學與人類社會聯系的廣泛性、緊密性和復雜性。這啟示我們，化學可以幫助人們認識和解決許多領域中的問題。第二，蜘蛛網是一個蜘蛛通過日復一日、勤勞刻苦的勞作編織完成的，這個過程中蜘蛛會吐出一根根長長的、隨風飄起的蛛絲，并相互粘牢在一起。這啟示我們，要學習化學，需要像蜘蛛那樣有良好的態度，堅持不懈的努力，構建起自己堅固而有彈性的知識網絡。第三，在本課程及本書中，我們在簡單介紹化學主要分支學科和基本思想的基礎上，通過選擇一些與化學密切相關的應用領域和事例，試圖幫助學生從一定的高度和角度審視“化學蜘蛛網”，為他們選擇學習專業乃至規劃個人職業生涯提供決策參考。 1.2無機化學簡介 無機化學是研究無機物質的組成、性質、結構和反應的科學，它是化學中*古老的分支學科之一。在我國國家自然科學基金委員會中，無機化學被列為化學科學部的一個獨立學科，目前的項目主任是陳榮研究員；在中國化學會中設有無機化學學科委員會，目前的主任是孫為銀教授。 無機化學的主要研究領域有（①無機合成和制備化學，主要包含合成與制備技術、合成化學；②元素化學，包含稀土化學、主族元素化學、過渡金屬化學、豐產元素與多酸化學；③配位化學，主要包括固體配位化學、溶液配位化學、功能配合物化學；④生物無機化學，主要包括金屬蛋白（酶）化學、生物微量元素化學、細胞生物無機化學、生物礦化及生物界面化學；⑤固體無機化學，主要包括缺陷化學、固相反應化學、固體表面與界面化學、固體結構化學；⑥物理無機化學，主要包括無機化合物結構與性質、理論無機化學、無機光化學、分子磁體、無機反應熱力學與動力學；⑦無機材料化學，主要包括無機固體功能材料化學、仿生材料化學；⑧分離化學，主要包括萃取化學、分離技術與方法、無機膜化學與分離；⑨核放射化學，主要包括核化學與核燃料化學、放射性藥物和標記化合物、放射分析化學、放射性廢物處理和綜合利用；⑩同位素化學；無機納米化學；無機藥物化學；無機超分子化學；有機金屬化學；原子簇化學；應用無機化學。 無機化學在合成和制備研究中，力求發展新的合成方法及路線，揭示新的反應機理，注重運用分子設計和晶體工程的思想，深化新物質合成及聚集狀態的研究，關注無機材料的組裝與復合，突出功能性無機物質的結構與性能關系，以及新材料的應用基礎研究；通過與物理學的交叉，運用物質科學的基礎理論和表征技術，發展和強化無機物質及其材料與器件的性質研究；無機化學與生命科學的交叉突出無機物生物效應的化學基礎，深化金屬生物大分子、無機仿生過程及分子以上層次生物無機化學研究。 近年來，無機化學學科的研究水平提高很快，運用現代物理實驗方法，如射線、中子衍射、電子衍射、磁共振、光譜、質譜、色譜等方法，使無機化學的研究由宏觀深入到微觀，從而將元素及其化合物的性質和反應同結構聯系起來，形成現代無機化學。無機化學隨著廣度上的拓寬和深度上的推進，已經發展到了一個新的階段，無論在科學地位上還是對國民經濟和社會發展的作用方面都有其重要的戰略地位。 1.3有機化學簡介 有機化學是研究有機物質的來源與組成、合成與制備、結構與性質、反應與轉化，以及功能與作用機理的科學。在人類已知的化合物中，有機化合物占了絕大多數。與生命活動密切相關的有機化合物廣泛存在于人類居住的地球上，使地球充滿生機與活力。近年來，新合成的有機化合物數量以千萬計，極大地豐富了我們的物質世界，滿足了日益增長的社會需要。 有機化學的發展使得煤、石油、天然氣、農林等自然資源得到了充分的綜合利用，同時，形成了元素有機化學、燃料化學、藥物化學和高分子化學等分支學科。這些分支學科又為合成塑料、橡膠、纖維、染料和藥物等有機化學工業提供了理論指導。 在我國國家自然科學基金委員會中有機化學被列為化學科學部的一個獨立學科，目前的項目主任是鄭企雨研究員；在中國化學會中設有有機化學學科委員會，現任主任是姜標研究員。 有機化學的研究領域主要涉及：①有機合成，主要包括有機合成反應、復雜化合物的設計與合成、選擇性有機反應、催化與不對稱反應、組合合成等；②金屬有機化學，主要包括金屬絡合物的合成與反應、生物金屬有機化學、金屬有機材料化學；③元素有機化學，主要包括有機磷化學、有機硅化學、有機硼化學、有機氟化學；④天然有機化學，主要包括甾體及萜類化學、中草藥與植物化學、海洋天然產物化學、天然產物合成化學、微生物與真菌化學；⑤物理有機化學，主要包括活潑中間體化學、有機光化學、立體化學基礎、有機分子結構與反應活性、理論與計算有機化學、有機超分子與聚集體化學、生物物理有機化學；⑥藥物化學，主要包括藥物分子設計與合成、藥物構效關系；⑦化學生物學與生物有機化學，主要包括多肽化學、核酸化學、蛋白質化學、糖化學、仿生模擬酶與酶化學、生物催化與生物合成；⑧有機分析，主要包括有機分析方法、手性分離化學、生物有機分析；⑨應用有機化學，主要包括農用化學品化學、食品化學、香料與染料化學；⑩綠色有機化學；有機分子功能材料化學，主要包括功能有機分子的設計與合成、功能有機分子的組裝與性質、生物有機功能材料。 有機化學的新理論、新反應、新方法不僅推動了化學學科的發展，同時也促進了該學科與生命、材料、能源、信息、農業和環境等相關領域在更大程度上的交叉和滲透，進一步拓展了有機化學的研究領域。當今有機化學研究的特點是（有機化學的分子設計、分子識別與組裝等概念正在影響著多個學科的發展；選擇性反應尤其是催化不對稱反應，已成為有機化學研究的熱點；綠色化學也成為有機化學研究中具有戰略意義的前沿，正在為合理利用資源、解決環境污染等發揮重要的作用；有機化學與生命科學的交叉為研究和認識生命體系中的復雜現象提供了新的方法和手段；有機化學與材料科學的交叉促進了新型有機功能物質的發現、制備和應用；新技術的發現與應用推動了有機化學的發展。有機化學的應用已深入人類生活的各個領域，因此學習有機化學對提高人們的科學素養有著重要的意義。 1.4分析化學簡介 分析化學是研究物質的組成和結構，確定物質在不同狀態和演變過程中的化學成分、含量和時空分布的量測科學。在我國國家自然科學基金委員會中分析化學被列為化學科學部的一個獨立學科！目前的項目主任是莊乾坤教授；在中國化學會中設有分析化學學科委員會，現任主任是楊秀榮研究員。 分析化學的研究范圍廣泛，分支甚多，常見的分析化學研究領域有（①色譜分析，主要包括氣相色譜、液相色譜、離子色譜與薄層色
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