化学的魅力在哪里

1.本书用七个主题深入浅出、饶有趣味地帮助读者系统了解化学，领略化学的魅力，提高科学素养。主要内容有：描绘物质世界的风采、揭示元素的原子结构、剖析分子与晶体结构、探究化学反应的规律与原理、阐述物质的制造与合成、介绍化学思想观念与方法、倡导化学价值与科学精神。2.本书系作者近年来对中学化学课程标准制定、教材修订、高考命题等研究的实践经验以及心得体会的基础上，以中学化学的主要教学内容为线索，密切联系生产生活实际，专门为中小学生打造的一本化学课外读本，开拓学生视野，激发化学学习的兴趣。3.通过化学家事迹的趣味介绍，让读者感悟化学学科研究历程中科学家的伟大与榜样的力量，培养崇尚科学、崇敬科学家的高尚情操，倡导严谨、钻研的科研精神。

我们生活的世界由各种各样的物质组成。所有的物质都是由化学元素组成的，都在时时刻刻地发生着化学变化。化学世界中充满了无穷的奥妙，隐藏着许多秘密。人们衣食住行的来源、人类社会发展的动力之源，无不与物质及其发生的化学变化密切相关。人类在生产生活中，也在不断探索、认识物质世界。一代代化学家对化学世界的潜心探索与奇思妙想，创建发展了化学科学。
化学是什么？不同的人从不同视角看待化学。化学是炼丹师、炼金术士、化学家的魔术，是制造爆炸、毒物的武器，还是具有巨大创造力、能为人类社会可持续发展做贡献的科学？
我国杰出的化学家、中国科学院院士徐光宪，亲自撰写了一篇文章，论述现代化学科学是一门怎样的科学，具有什么样的魅力。他说：“化学是一门承上启下的中心科学”，“化学与信息、生命、材料、环境、能源、地球、空间和核科学八大朝阳科学（sunrise sciences）都有紧密的联系、交叉和渗透”，“化学又是一门社会迫切需要的中心科学，与我们的衣、食、住、行都有非常紧密的联系。化学又为六大技术（信息技术、生物技术、新材料技术、新能源技术、空间技术、海洋技术）提供了必需的物质基础。”
化学科学和其他学科、技术的关联性，化学科学的实用性、创造性，决定了它是一门任何人都需要有所了解的学问，是一门具有非凡魅力的科学。
每个人在衣、食、住、行中都必然会遇到有关化学的问题。比如，穿衣，该选择什么样的布料；饮食，怎样吃才健康；住房，该选择哪种建材和家具……无不涉及化学知识。如果要从事科学研究工作，更免不了要运用许多化学知识、技能。在信息社会中，要了解各种知识（包括化学知识）并不难，但是能否正确理解并在实际情景中运用其解决问题，仍然受到人们所具备的科学素养的制约。举个简单的例子，市场上有各种各样“名目”的水，硬水、软水、自来水、直饮水、天然矿泉水、太空水、纯净水、无离子水、小分子水、中性水……哪种水是最适合日常饮用的？众说纷纭。如果掌握水的组成、结构、性质等最基础的知识，就能帮助你对各种说法做分析、甄别和判断。
理解、掌握中学阶段所学习的初浅的化学基础知识和基本技能，形成化学科学看待物质世界的基本观念和方法，了解化学科学的价值，培养崇尚科学的精神，是提高自身科学素养、培养正确价值观、形成必备品格和关键能力所不可或缺的。帮助读者密切联系实际，在鲜活、有趣的情境中完成这一过程，正是编写本书的主旨。
本书在编写过程中参考了许多专家编写的化学教科书和化学科普著作，引用了不少宝贵资料。福建省莆田市教师进修学院化学教研室组长、高级教师曾新庭，江苏省扬州市教育科学研究院化学教研室主任、正高级教师王峰博士，陕西师范大学化学系杨承印教授审读了书稿，提出了宝贵的修改意见。在此向提供宝贵经验和资料的专家表达诚挚的谢意！
由于编著者水平所限，书中存在的疏漏之处还希望读者和专家不吝批评、指正。

王云生
2021年6月

《化学的魅力在哪里》以普及化学科学、提高公民科学素养为主旨，以化学基础知识为纲，密切联系自然界、社会生产生活和环境保护事业的实际，引用重要的化学发展史料，用七个主题深入浅出、饶有趣味地帮助读者系统了解化学，领略化学的魅力，提高科学素养。主要内容有：描绘物质世界的风采、揭示元素的原子结构、剖析分子与晶体结构、探究化学反应的规律与原理、阐述物质的制造与合成、介绍化学思想观念与方法、倡导化学价值与科学精神。
本书面向希望了解、学习化学科学基础知识的读者，也是一本适合中学生阅读的课外读物，还可供化学相关专业的高校学生、中小学教师参考。

1揭示物质世界本源 描绘物质世界风采
1.1揭示物质的本源	003
1.1.1物质由化学元素构成	004
1.1.2认识化学元素家族	006
1.2探究元素的原子结构	008
1.2.1原子结构模型	008
1.2.2原子、离子和分子	011
1.2.3有多少种原子	012
1.3发现物质形态的多样性	015
1.4认识奇异的纳米材料	019
1.4.1纳米颗粒与纳米材料	020
1.4.2纳米材料的奇异性质	020
1.5探究奇妙的同素异形现象	022
1.5.1碳的同素异形体	023
1.5.2锡的同素异形体	024
1.6给种类繁多的物质分类	025
1.6.1无机物与有机物	026
1.6.2常见的物质分类系统	027
1.6.3认识物质类别与性质的重要性	029
阅读本章后，你知道了什么？	031

2探索微观结构奥秘 阐述微粒作用本质
2.1物质间存在哪些作用力	034
2.2微观粒子间的作用力来自哪里	035
2.2.1微观粒子的二象性	035
2.2.2原子核外电子的运动状态	036
2.2.3核外电子运动状态对元素性质的影响	039
2.3微粒怎样结合成宏观物质	040
2.3.1离子化合物中阴阳离子的相互作用	040
2.3.2金属单质中原子的相互作用	041
2.3.3分子中原子是怎样相互结合的	042
2.3.4物质分子间的相互作用	047
2.3.5奇妙的氢键	050
2.4什么是超分子	052
阅读本章后，你知道了什么？	055

3窥探分子结构奥秘 剖析常见晶体结构
3.1认识分子的空间结构	057
3.2了解晶体结构的奥秘	059
3.2.1离子晶体	060
3.2.2分子晶体	062
3.2.3共价晶体	063
3.2.4金属晶体	065
3.3有机化合物种类繁多的秘密	067
3.3.1有机化合物分子中碳的成键方式	067
3.3.2苯分子结构的研究	069
3.3.3有机化合物分子中的官能团	072
3.3.4有机化合物的分类	073
3.4不可忽视的同分异构现象	076
3.4.1同分异构现象和同分异构体	076
3.4.2识别同分异构体的重要性	081
3.5物质的组成结构决定物质的性质	082
阅读本章后，你知道了什么？	083

4洞察化学变化特征 分析物质变化类型
4.1什么是化学变化的本质特征	087
4.1.1化学变化的本质	087
4.1.2化学变化中的质变与量变	089
4.1.3化学变化中的能量转化	089
4.2怎样给变化多端的化学反应分类	092
4.2.1常见的几种化学反应类型	093
4.2.2化学反应无处不在	100
4.3科学家怎样研究化学反应	105
4.3.1化学研究需要科学的方法	105
4.3.2观察和实验	107
4.3.3科学探究	109
阅读本章后，你知道了什么？	112

5探究化学反应原理 发现化学反应规律
5.1化学反应是有方向的	116
5.1.1化学反应中反应体系能量的变化	116
5.1.2化学反应中反应体系混乱度的变化	118
5.1.3化学反应方向的判据	119
5.2化学反应伴随着能量的转化	121
5.2.1化学反应的热效应	122
5.2.2化学能与电能的相互转化	123
5.3化学反应快慢不同的原因	125
5.3.1化学反应速率	125
5.3.2影响化学反应速率的因素	127
5.3.3化学反应的催化剂	129
5.3.4奇异的酶	132
5.4化学反应存在平衡状态	134
阅读本章后，你知道了什么？	136

6引领自然资源开发 创造新的物质世界
6.1化学科学的魅力在于创造	138
6.2引领自然资源的开发与利用	141
6.2.1物质制造合成的途径	141
6.2.2金属资源的开发利用	142
6.2.3无机非金属材料的研发	145
6.2.4有机高分子化合物的合成	147
6.3化学家要创造一个新的物质世界	150
6.3.1生物大分子的合成	151
6.3.2操纵原子、分子制造物质	153
6.3.3分子识别与自组装	154
6.3.4走绿色化学合成之路	155
阅读本章后，你知道了什么?	157

7展现化学科学价值 弘扬科学研究精神
7.1化学元素的发现和合成	159
7.1.1元素概念的形成	159
7.1.2元素的发现	161
7.1.3元素周期律的发现	162
7.2食盐应用的开发拓展	164
7.2.1食盐是调味品	165
7.2.2食盐是重要的化工原料	167
7.2.3食盐电解产品钠和氯气的应用价值	170
7.3阿司匹林的研发和使用	173
7.3.1水杨酸的来源与应用	174
7.3.2阿司匹林的研制、合成与修饰	175
7.4铭记化学家们的贡献	177
7.4.1近代化学的奠基人——罗伯特·波义耳	178
7.4.2现代化学之父——拉瓦锡	180
7.4.3近代原子论的提出者——道尔顿	182
7.4.4分子假说的提出者——阿伏加德罗	183
7.4.5发表元素周期表的化学家——门捷列夫	185
7.4.6化学工程技术专家——勒夏特列	186
7.4.7一个传奇而伟大的化学家、发明家——诺贝尔	186
7.4.8对分子原子结构研究贡献突出的科学家——凯库勒、范特霍夫、卢瑟福、玻尔、鲍林	187
阅读本章后，你知道了什么?	191

参考文献	193