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化学

化学

化学:中心科学

Theodore E. Brown; H. Eugene LeMay; Bruce E. Bursten; Catherine Murphy; Patrick Woodward; Matthew E. Stoltzfus

英文原名: Chemistry: The Central Science

面向两学期普通化学课程,强调清晰讲解与大量习题。内容包括原子结构、化学键、反应、热力学、平衡与动力学。适合理工科学生;具备中学代数基础会更容易上手。

需要的基础: 中学代数,包括指数和对数;不要求先修化学课程。

难度等级
中级
学术层次
本科
general chemistrychemical bondingthermodynamicsequilibriumproblem solving

01 / 导读

导读

引用

Brown, T. E., LeMay, H. E., Bursten, B. E., Murphy, C., Woodward, P., & Stoltzfus, M. E. (2023). Chemistry: The Central Science (15th ed.). Pearson.

章节概要

第十五版共24章,出版社页面只列出章名。各章遵循常规的普通化学顺序:物质与测量、原子与反应、能量与电子、化学键、物质状态、速率与平衡、热力学与电化学,最后是描述性和应用性的主题。出版社补充说,这一版新增了便于学生理解的学习目标及后续的自我评估练习、解题策略的说明,以及种类繁多的章末习题。

第1–4章:绪论:物质、能量与测量;原子、分子和离子;化学反应与反应化学计量;水溶液中的反应

开头一组涉及物质、能量与测量,原子、分子和离子的粒子图景,化学反应的化学计量,以及水溶液中的反应。

第5–7章:热化学;原子的电子结构;元素的周期性质

热化学排在原子结构之前,因此先引入能量核算,再讲电子结构和周期性趋势。

第8–9章:化学键的基本概念;分子几何构型与成键理论

化学键分成两章:第一章讲基本概念,第二章讲分子几何构型与成键理论。

第10–13章:气体;液体与分子间作用力;固体与现代材料;溶液的性质

涉及物质的状态和溶液的性质,其中有一章讲现代材料。

第14–17章:化学动力学;化学平衡;酸碱平衡;水溶液中的平衡:缓冲液、滴定与溶解度

先讲动力学,然后是关于平衡的一般性一章,接着是酸碱平衡,以及关于缓冲液、滴定和溶解度的一章。

第18–21章:环境化学;化学热力学;电化学;核化学

环境化学排在热力学和电化学各章之前,核化学随后。

第22–24章:非金属化学;过渡金属与配位化学;生命化学:有机化学与生物化学

最后几章是描述性的:非金属、过渡金属与配位化学,以及有机化学与生物化学导论。

核心概念

第1–9章:物质、反应、结构与成键

  • 化学计量:反应物与产物之间的定量关系(第3章)。
  • 热化学:伴随反应的热和能量变化(第5章)。
  • 电子结构与周期性质:电子的排布及其所解释的趋势(第6–7章)。
  • 分子几何构型与成键理论:分子的形状与成键模型(第9章)。

第10–17章:物质状态、动力学与平衡

  • 分子间作用力:决定液体和固体性质的吸引力。
  • 化学动力学:反应的速率。
  • 化学平衡与酸碱平衡。
  • 缓冲液、滴定与溶解度:第17章中水溶液平衡的应用。

第18–24章:热力学与描述化学

  • 化学热力学与电化学。
  • 核化学。
  • 过渡金属的配位化学。
  • 作为收尾应用的有机化学与生物化学。

评析

优点

  • **六位作者的团队。**出版社称作者是一流的研究者和获奖教师;他们分别来自伊利诺伊大学、内华达大学里诺分校、伍斯特理工学院和俄亥俄州立大学。
  • **练习与解题处于核心。**出版社宣传其无与伦比的习题集、解题策略的说明,以及这一版中与自我评估练习配对的学习目标,为学生提供了从阅读到自我检验的清晰路径。
  • **一本书涵盖广泛内容。**24章涵盖从化学计量到热力学、电化学的传统普通化学主题,另有核化学、描述性无机化学和有机化学,因此一册书即可支撑一门普通化学课程。
  • **应用性章节。**章目中有“固体与现代材料”“环境化学”和“生命化学:有机化学与生物化学”,把核心主题与应用联系起来。

局限

  • **结尾的描述性章节。**第22–24章(非金属、配位化学、有机化学与生物化学)排在定量核心内容之后,因此课时有限的课程必须决定是否讲授。
  • **相关主题相距较远。**平衡分在三章(第15、16、17章);能量先在第5章以热化学出现,又在第19章以化学热力学出现,学生需要自己把它们联系起来。

在课程中的定位

这是一部来自商业出版社的综合性普通化学教材。OpenStax 的 Chemistry 2e 是免费、开放许可的两学期教材,是最直接的替代选择;Petrucci 等人的 General Chemistry: Principles and Modern Applications 是强调解题的综合性入门教材。Atkins 等人的 Chemical Principles 以微积分为基础,从物理原理出发构建化学,适合想要看到推导的学生。Keeler 与 Wothers 的 Chemical Structure and Reactivity 有意不理会有机、无机和物理化学的通常划分,可作为读完第一门课程之后重新审视这门学科的一种方式。

如何使用本书

出版社页面没有写明先修要求,并把本书介绍为现代化学入门。依照目录顺序,一个自然的安排是:先读第1–9章,然后是物质状态与溶液,接着是动力学与平衡(第14–17章),再读热力学与电化学(第19–20章)。第18章和第21–24章按课程需要选读。

学习时,先用学习目标设定目标,再用后续的自我评估练习和章末习题检验自己;在接触新类型的习题之前,先看解题策略的说明。当平衡的各个主题显得彼此割裂时,把第15–17章作为一个整体来读。