Chemical Structure and Reactivity: An Integrated Approach（化學結構與反應性：整合式方法）

引用

Keeler, J., & Wothers, P. (2013). Chemical Structure and Reactivity: An Integrated Approach (2nd ed.). Oxford University Press.

章節概要

第二版共22章，分為兩部分。第一部分「基礎」（第1至12章）發展結構、成鍵、熱力學和反應性的核心思想。第二部分「深入」（第13至22章）把這些思想延伸到光譜學、更多的有機與無機化學，以及更詳細的物理化學。出版社把本書呈現為一門統一的學科：有機、無機和物理概念融合在一起，用來解釋化學體系，因此下面的章節標題跨越了通常的學科界線。

第1–3章：分子與分子結構：概覽；原子中的電子；對稱性

全書從分子和分子結構的概覽開始，接著講原子中的電子，然後講對稱性，對稱性安排在討論分子中電子的各章之前。

第4–6章：分子中的電子：雙原子分子；分子中的電子：多原子分子；固體中的成鍵

這幾章發展分子的電子結構，先講雙原子分子，再講多原子分子，並把成鍵思想推廣到固體。

第7–9章：熱力學與熱力學第二定律；成鍵的趨勢；元素之間的成鍵

第7章介紹熱力學與熱力學第二定律。第8、9章概述成鍵的趨勢以及元素之間的成鍵。

第10–12章：用軌道描述反應；有機化學1：官能團；反應速率

第10章把軌道描述應用於反應。第11章介紹官能團，是書中三個有機化學章中的第一章；第12章講反應速率，第一部分到此結束。

第13–15章：光譜學；有機化學2：三維形狀；有機化學3：π體系的反應

第二部分從光譜學開始，然後回到有機化學，一章講三維形狀，一章講π體系的反應。

第16–17章：主族化學；過渡金屬

這兩章涵蓋主族元素和過渡金屬的化學。

第18–21章：量子力學與光譜學；化學熱力學；化學動力學；電化學

最後四個學科章節更深入地回到物理化學：量子力學與光譜學、化學熱力學、化學動力學和電化學。

第22章：量綱、單位與一些關鍵的數學概念

全書以一章結束，介紹其他各章所依賴的量綱、單位和數學概念。

核心概念

第一部分：基礎（第1–12章）

• 成鍵的分子軌道描述：原子、雙原子和多原子分子以及固體中的電子，藉助對稱性來展開。
• 熱力學與熱力學第二定律：在第一部分引入，作為理解反應的基礎。
• 用軌道描述反應：用軌道相互作用解釋反應如何發生。
• 反應速率：速率如何描述和測量。

第二部分：深入（第13–22章）

• 光譜學：作為探測結構的工具引入。
• 有機化學中的三維形狀與π體系反應性：第二和第三個有機化學章。
• 主族與過渡金屬化學：與物理和有機章節並列的無機化學。
• 化學熱力學、動力學與電化學：更詳細的物理化學講解。

評析

優點

• 真正整合的規劃。 出版社稱本書展示的是一門渾然一體的化學學科，目錄也印證了這一點：對稱性與分子軌道排在有機官能團和無機各章之前，熱力學與動力學出現兩次，先是第一部分中的基礎，然後是第二部分中更詳細的講解。
• 第二部分是各自獨立的延伸。 第二部分的每一章專注於一個領域（光譜學、有機、主族、過渡金屬、量子、熱力學、動力學或電化學），讀者或課程可以在學完第一部分後從中挑選。
• 與章節對應的線上資源。 作者的資源頁面為大多數章節提供網路連結，包括展示關鍵分子軌道在水的質子化、氫負離子與硼烷反應等過程中如何變化的動畫，以及固體結構的展示。出版社的Learning Link列出了每章的習題集和為學生定製的多媒體內容。

侷限

• 解答面向教師。 出版社把習題集的解答列在教師資源而不是學生資源中，因此自學的讀者可能得不到詳細解答。
• 不是任何一個分支的完整課程。 有三章以有機化學為題，兩章講主族和過渡金屬化學，修完整門有機或無機課程的學生仍需要專門的教材。
• 線上支援不均衡。 作者的網路連結頁面只有第1至10章和第12至19章的資料夾；第11章和第20至22章沒有。

在課程中的定位

在普通化學課程中，希望把有機、無機和物理化學看作同一門學科的組成部分時，應讀這本書。《Chemistry 2e》是免費、開放授權的兩學期教材，《Chemistry: The Central Science》是以清晰講解和大量習題訓練見長的兩學期教材，Petrucci等人的《General Chemistry》強調解決問題與應用；其中任何一本都是合理的第一遍。Atkins等人的《Chemical Principles》同樣從物理原理出發構建化學，但沿用常規順序：原子、成鍵、物質狀態、熱力學、平衡和動力學，然後才是描述性化學和有機化學。

因此，Keeler與Wothers最適合在第一門課程之後閱讀，或與較常規的教材並行閱讀，適合想把軌道、熱力學和動力學這些統一的思想同時用於有機和無機化合物的學生。

如何使用本書

本書適合已經學完入門課程、希望在專攻之前獲得統一講解的大學化學學生，也適合即將進入物理、無機或有機化學、想先掌握共同框架的讀者。

一個實用的方案：

• 核心： 按順序讀第一部分。第3章（對稱性）排在討論分子中電子的各章之前，不要跳過。
• 從第二部分選讀： 光譜學讀第13章，有機化學讀第14、15章，無機化學讀第16、17章，物理化學讀第18至21章，按課程或興趣選擇。
• 參考： 單位或數學概念出問題時查第22章。
• 配合正文： 使用每章的習題集以及線上動畫和結構，尤其是第4、5、6和10章。

如果沒有教師指導，請配一本提供詳細解答的教材。