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页数:268

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出版时间:2009-8

价格:33.00元

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isbn号码:9787122058508

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《探索宇宙的物质奥秘：一部跨越古今的化学史诗》 本书并非一本传统的大学化学实验教材，它致力于引领读者踏上一段波澜壮阔的化学探索之旅，深入挖掘化学这门古老而又日新月异的学科背后，驱动人类文明进步的深层逻辑与辉煌成就。我们将告别烧杯试管的喧嚣，聚焦于那些定义了我们理解世界方式的伟大思想、颠覆性的发现以及塑造了现代社会基石的化学革命。 第一章：元素的原点——从炼金术士的迷梦到原子论的曙光 我们的旅程始于人类对物质世界最初的好奇与追寻。在理性之光尚未照亮大地之前，炼金术士们在烟雾缭绕的实验室里，怀揣着点石成金、长生不老的梦想，却在无数次失败的实验中，无意间触碰到了物质转化的奥秘。他们分离、提纯、加热、冷却，积累了宝贵的经验，也为后来的化学发展奠定了感性的基础。本书将深入剖析炼金术的哲学渊源，探究其在历史长河中的作用与局限，并追溯那些虽然模糊却至关重要的实验技术，它们是如何在漫长岁月中，孕育出对物质构成的好奇心。 随后，我们将目光投向启蒙时代的理性之光。从古代哲学家们关于“四元素说”的猜想，到道尔顿提出的近代原子论，这是一个从模糊到清晰，从唯心到唯物的伟大飞跃。我们将详细解析道尔顿原子论的几个核心公设，探讨它如何巧妙地解释了定比定律和倍比定律，彻底颠覆了人们对物质不可分割的认知。更重要的是，我们将追溯这一理论是如何在科学界引起巨大反响，并成为后来一切化学研究的基石。这不仅仅是理论的革新，更是人类认识世界方式的根本性转变，标志着化学作为一门独立科学的真正诞生。 第二章：化合的语言——周期性律动的宇宙密码 一旦我们认识到物质由原子构成，下一个挑战便是理解这些原子是如何相互作用，形成千姿百态的物质世界的。本章将聚焦于“化合”这一核心概念，以及揭示其内在规律的伟大成就——门捷列夫的元素周期表。我们将深入探讨早期化学家们在理解化合规律方面所做的艰苦努力，例如拉瓦锡对质量守恒定律的贡献，他如何用精确的定量实验，将化学从经验主义的泥沼中解放出来，确立了物质“质量不灭”的基本原理，为理解化学反应的本质提供了坚实的基础。 紧接着，我们将重磅推出元素周期表。这不仅仅是一张冰冷的表格，更是宇宙物质构成的一部宏大乐章。我们将详细解析门捷列夫如何基于原子量和相似化学性质，将当时已知的元素巧妙地排列起来，预言了尚未发现的元素，并以惊人的准确度描述了它们的性质。我们将剖析周期表中不同族和周期的意义，理解电子排布如何决定了元素的化学行为，从而解释为什么有些元素活泼，有些元素稳定；为什么有些元素容易形成阳离子，有些元素容易形成阴离子。周期表不仅是化学家的案头必备，更是理解物质性质、预测化学反应、设计新材料的根本依据。我们将通过讲述门捷列夫的探索过程，展现科学家的智慧、毅力与预见性。 第三章：结构与功能的交响——从分子世界的微观奥秘 进入现代化学的殿堂，我们必须深入到原子和分子这两个微观层面，去理解物质的真实形态和行为。本章将带领读者穿越原子核的界限，探索电子的奇妙舞蹈，理解化学键是如何将孤立的原子紧密地联系在一起。我们将解析共价键、离子键、金属键等不同类型的化学键，理解它们是如何决定化合物的晶体结构、溶解性、熔沸点以及导电性等宏观性质。 更重要的是，我们将深入探究分子的三维结构。自从凯库勒发现苯的环状结构以来，化学家们逐渐认识到，分子的形状并非随意，而是与其性质息息相关。我们将介绍价层电子对互斥理论（VSEPR理论），理解电子对之间的斥力如何影响分子的空间构型，从而解释为什么水分子是弯曲的，而甲烷分子是四面体形的。我们将进一步探讨分子间作用力，例如范德华力、氢键等，理解这些微观作用力是如何决定物质的状态（固态、液态、气态）以及许多宏观现象，如表面张力、沸点高低等。从简单的水分子到复杂的蛋白质，理解其结构与功能的内在联系，是现代化学研究的核心课题，也是本书力图展现的精彩篇章。 第四章：化学反应的动力学与热力学——能量的流动与物质的演化 物质世界并非静止不变，化学反应是驱动物质世界不断演化的根本动力。本章将从能量的角度，揭示化学反应的深层驱动力与过程。我们将首先探讨热力学的基本概念，如焓、熵和吉布斯自由能。我们将解析焓变如何指示化学反应是吸热还是放热，理解熵增原理在化学过程中的普遍意义，并学习如何运用吉布斯自由能来判断一个化学反应是否能够自发进行。这些热力学原理，不仅解释了为什么有些反应会剧烈发生，有些反应则需要外界能量的输入，更揭示了物质世界向能量更低、更稳定状态演化的趋势。 紧接着，我们将转入动力学的范畴，探索化学反应的“速度”问题。我们将介绍反应速率、活化能、催化剂等概念。我们将理解，即使一个反应在热力学上是自发的，其发生的快慢也可能千差万别。我们将解析活化能是如何阻碍反应的发生，以及催化剂是如何通过降低活化能，加速反应速率，但不改变反应的平衡状态。从缓慢的有机物分解到快速的爆炸反应，理解反应速率的调控，对于工业生产、环境保护乃至生命过程都至关重要。本章将通过生动的案例，展现化学家如何运用热力学和动力学的知识，理解和控制化学反应。 第五章：化学的未来图景——新材料、新能源与生命密码的解读 化学的魅力不仅在于解释已知，更在于创造未知。本章将放眼化学的广阔未来，展现这门学科在解决人类面临的重大挑战中所扮演的关键角色。我们将探讨新材料的研发，从高性能聚合物到纳米材料，化学家们如何通过精准的设计与合成，创造出具有前所未有性能的材料，它们将在航空航天、电子信息、医疗健康等领域带来颠覆性的变革。例如，我们将提及智能材料，它们能够根据环境变化做出响应，将为未来的智能化生活奠定基础。 同时，我们将聚焦于新能源的开发。面对日益严峻的能源危机和环境污染，化学在清洁能源的生产、储存和利用方面发挥着核心作用。我们将讨论太阳能电池材料的化学原理，电化学储能技术（如锂离子电池）的化学基础，以及氢能等未来能源的化学转化技术。化学家们正在不懈努力，为构建一个可持续发展的能源体系贡献力量。 最后，我们将深入到生命科学的领域，解读生命的化学密码。从DNA的双螺旋结构到蛋白质的功能，化学是理解生命本质的钥匙。我们将介绍生物化学的研究方法，理解生命体内的各种生化反应是如何精确而高效地进行，以及化学在药物研发、疾病诊断与治疗方面的重要应用。我们将探讨基因工程、蛋白质工程等前沿技术，展现化学如何帮助我们更深入地理解生命，并为人类健康带来福音。 结语：化学的无尽探索 《探索宇宙的物质奥秘》并非为化学实验课提供操作指南，而是希望通过回顾化学发展的历史脉络，解析核心理论的演进，展现化学研究的广度和深度，激发读者对物质世界的好奇心，培养科学的思维方式，并认识到化学在塑造人类文明、解决现实问题中所不可或缺的巨大力量。化学的探索永无止境，本书仅仅是打开了这扇通往物质奥秘之门的一道缝隙，希望能以此点燃各位心中对科学研究的热情，去发现、去创造、去改变。

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