01 / 導讀
導讀
引用
Monk, P. M. S. (2004). Physical Chemistry: Understanding our Chemical World. Wiley.
章節概要
全書約620頁，共10章，每章分為若干編號小節。出版社將本書的寫法概括為「例子先行」：先呈現一個日常情境或應用，再展開解釋它所需的化學與數學理論。書前有「字源導論」（Etymological Introduction）、符號表和標準字首表；書末附自我評量題（SAQ）解答與參考書目。篇幅最長的是講電化學和動力學的第7章與第8章，各約70頁。
第1章：物理化學導論
開篇一章先從變數、關係和定律的角度探問什麼是物理化學，再轉向熱力學測量的實際做法。氣體性質與氣體定律放在這一章中講，而不獨立成章；本章最後對能量作進一步討論。
第2章：交互作用與化學鍵導論
本章從物理交互作用與分子間交互作用出發，接著討論如何定量描述這些作用及其影響，最後講到正式化學鍵的形成。這是全書講化學鍵的主要章節；書中沒有單獨討論原子結構或量子力學的章。
第3章：能量與熱力學第一定律
正式的熱力學從內能開始，接著是焓，再到無法直接測量的變化如何間接求得焓。
第4章：反應的自發性與熱力學變化的方向
本章引入熵作為物理化學變化方向的判準，隨後依序討論熵隨溫度的變化、吉布斯函數、壓力對熱力學變數的影響、熱力學與反應進度的關係，以及溫度的影響。
第5章：相平衡
從能量角度引入之後，本章先定性、再定量地討論單成分系統在壓力和溫度改變時的行為，然後透過分配、依數性質和涉及蒸氣壓的平衡進入雙成分系統。
第6章：酸與鹼
布忍斯特–洛瑞酸鹼、「強」與「弱」酸鹼的區分、滴定分析、pH緩衝溶液和酸鹼指示劑。這部分內容與許多系所在分析化學中講授的範圍重疊。
第7章：電化學
本章從電池的術語與背景入手，介紹半電池與電極電位、活度、能斯特方程式、濃差電池和傳輸現象，最後談實用電池。
第8章：化學動力學
先給出定義，再定性討論濃度如何變化，然後是積分速率式、複雜反應的動力學處理，最後是動力學的熱力學面向：活化能、絕對反應速率與催化。
第9章：與光有關的物理化學：光譜學與光化學
光譜學與光化學合為一章，內容包括光子吸收與波長的影響、光化學與光譜學選擇律、光物理中的放光與能量散失過程，以及其他光學效應。
第10章：吸附與表面、膠體與微胞
最後一章先定義吸附，然後討論膠體與界面科學、膠體穩定性，以及締合膠體（微胞）。
核心概念
第1–2章：基礎
- 氣體定律：描述氣體壓力、體積、溫度與物質量之間關係的定律，在第1章引入。
- 分子間交互作用：分子之間的作用力；本書先加以定量描述，再轉入正式的化學鍵。
第3–5章：熱力學與相平衡
- 內能與焓：系統的能量以及定壓下交換的熱，是第一定律處理的量。
- 熵與吉布斯函數：決定自發變化方向的量度。
- 分配：溶質在兩個互不相溶的相之間的分布，是本書進入雙成分平衡的切入點。
- 依數性質：只取決於溶質的量、而與溶質種類無關的溶液性質。
第6–7章：酸鹼與電化學
- 緩衝溶液與指示劑：能抵抗pH變化的溶液，以及用顏色顯示pH的物質。
- 電極電位與能斯特方程式：半電池電位如何隨相關物種的活度而改變。
- 活度：在非理想溶液中取代單純濃度的有效濃度。
第8–10章：動力學、光與表面
- 積分速率式：針對某一反應級數，給出濃度隨時間變化的表示式。
- 活化能與催化：反應的能障，以及催化劑改變反應速率的方式。
- 選擇律：決定哪些光譜躍遷與光化學躍遷是允許的規則。
- 微胞：界面活性劑分子在溶液中形成的聚集體，即最後一章所講的締合膠體。
評析
優點
- 應用先於理論。 出版社宣稱的寫法是先舉出真實生活中的例子與應用，再講理論，並採用篇幅短、各自獨立的章節。對不喜歡抽象推導的學生而言，這種順序讓他們在公式出現前就有理由關心每個主題。
- 書評肯定其可讀性。 出版社引用的書評摘錄稱本書有趣、易讀、讓這門學科變得好懂（Journal of Chemical Education，2006年5月），稱作者處理這門學科的「棘手問題」時沒有故弄玄虛（Clinical Chemistry，2005年6月），並稱其寫法新穎、令人耳目一新（Chemistry and Industry，2004年9月）。
- 內建自我評量。 自我評量題的解答附在書末，讀者不必另購解答本，就能逐節檢查理解程度。
- 核心內容貼近實務。 滴定、緩衝溶液、指示劑、電池、膠體與微胞都設有專門小節，因此與理論先行的教科書相比，本書更常把物理化學與實驗室及日常材料連結起來。
局限
- 沒有量子化學與統計熱力學。 目錄中沒有量子力學、原子結構或統計力學的章節；化學鍵只在第2章中處理，光譜學也只占與光化學共用的一章。涵蓋這些內容的課程需要另配教科書。
- 只有2004年一版。 本書未曾改版，因此像電池一節這類應用反映的是2000年代初期的技術與數據。
- 重廣度而輕深度。 十章涵蓋了從氣體到膠體的整個入門課程範圍，每個主題都只是入門程度的處理；繼續深入物理化學的學生需要更完整的教科書來學習推導、練習難題。
在課程中的定位
在本課程書單中，Monk是最平易的一本完整教科書。Peter Atkins的 Physical Chemistry: A Very Short Introduction 幾乎不用公式，簡明勾勒這門學科的核心概念；先讀它可以掌握全貌，再由Monk提供實際運算用的公式與SAQ練習。Raymond Chang的 Physical Chemistry for the Chemical and Biological Sciences 是一本為化學與生物學學生所寫、容易入門的教科書，也涵蓋量子概念與分子結構，因此是學習Monk未觸及主題的自然下一步。
Atkins、de Paula與Keeler合著的 Physical Chemistry 是涵蓋整套物理化學課程、包括量子力學與統計力學的綜合性主教科書，數學要求較高；Monk很適合作為其熱力學、平衡、電化學與動力學各章的預習或輔助讀物。McQuarrie與Simon的 Molecular Thermodynamics 透過統計力學從分子層次談熱力學，應放在更後面的階段，等Monk第3–5章的古典熱力學紮穩之後再讀。
如何使用本書
出版社將本書定位為給修習第一門物理化學課程的大學部學生，並說它從基本原理講起。它適合化學系一年級學生、只需修一門物理化學的相關科系（生物學、環境科學、材料、藥學）學生，以及想藉熟悉情境重新學習這門學科的讀者。既然出版社說本書從基本原理講起，具備高中化學與數學基礎應該就能開始。
實用的閱讀計畫：
- 核心順序： 依序讀第1、3、4、5章。這幾章建立全書其餘部分所依賴的熱力學（能量、焓、熵、吉布斯函數）；第4章關於壓力、溫度與反應進度的幾節是通往平衡的橋梁。
- 其次： 第8章動力學。最後一節透過活化能與絕對反應速率把速率連回熱力學，因此應在第4章之後閱讀。
- 依課程重點選讀： 涵蓋溶液平衡與電化學的課程讀第6、7章；想初步認識光譜學與光化學讀第9章；材料、製劑或藥學方向的學生讀第10章。
- 第2章 可以提早讀，作為從普通化學過渡的橋梁；最近學過化學鍵的學生也可以略過。
SAQ應在出現時隨即作答，而不是留到章末，並對照書末解答檢查。由於本書止於量子化學與統計力學之前，課程進入這些內容時應搭配Chang或Atkins、de Paula與Keeler的教科書，並利用這些書的章末習題做更難的練習。