书名：大学化学——基于全球视野与分子角度的前沿和基础  
定价：298.0  
ISBN：9787030804617  
作者：（美）詹姆斯·G. 安德森（James G.Anderson）  
版次：1  
出版时间：2025-08  

内容提要：  

本书着眼于面向未来人才培养的需要，直面现有大学教学体系的挑战，旨在通过“自上而下”的方式打开化学和科学的世界。全书各章均由“框架”“核心内容”“案例研究”三部分组成。“框架”展示宏观知识背景，阐述科学概念对于科学和技术在应对挑战中的关键作用；“核心内容”给出知识图谱后，介绍化学的基本概念，通常“先给出一个有待解决的、令人关注的问题”，再给出定义或者引入公式，从宏观到微观、从定性到定量，阐述现代物质科学中的基本概念及其关联；“案例研究”则将核心概念与全球背景联系起来，结合能源、环境、气候等方面的实例，提出问题并进行分析。学习本书后，希望读者了解化学和物理学原理在应对全球挑战中的核心作用，掌握核心概念，如能量与转换、热力学、动力学、酸碱和氧化还原反应、电化学、量子力学、催化、材料与核化学等，建立这些核心概念与更广泛的全球背景之间的直接联系。

目录：  
目录  
中文版序  
译者的话  
原著前言  
作者简介  
1 能量——基本概念及其转化规律 001  
框架 002  
核心内容 007  
知识图谱 007  
能量作为科学概念的出现 009  
能量、功和牛顿定律 011  
能量守恒：追踪能量流动 015  
分子层面的能量：微观和宏观形式的能量 017  
表面动能和势能的相互转化 018  
热功当量 020  
分子尺度上的热与温度 022  
电磁辐射在能量转化中的核心作用 026  
能量与功率的重要区别 030  
案例研究 1.1 能源与功率的定量关联：实例分析 034  
案例研究1.2 当代系统中能量、功和功率的关联机制 037  
案例研究1.3 建立能量和功率的标度 040  
案例研究1.4 科学方法的应用——“紫外灾难” 044  
案例研究1.5 当前和未来的全球能耗与功耗的计算 046  
2 原子与分子结构 051  
框架 051  
核心内容 058  
知识图谱 058  
物质的原子观 059  
电子的发现 060  
原子核的发现 062  
原子序数、质量数和原子符号 065  
同位素 065  
分子结构 066  
化学式 069  
化学式和分子模型 069  
化学计量学 071  
阿伏伽德罗常量 073  
摩尔质量 073  
化学方程式的配平 074  
氧化还原反应 078  
燃烧反应中的氧化和还原 080  
不含氧的氧化还原反应 081  
案例研究2.1 指数增长、指数衰减和“70 定律” 084  
案例研究2.2 个人能量消耗计算与可选方案分析 087  
案例研究2.3 计算化学键产生的能量：化石燃料化学 094  
案例研究2.4 掌握氧化还原化学：能量和氧化还原反应 098  
案例研究2.5 化石燃料起源及其化学性质 105  
3 热化学—— 热力学第一定律的发展 111  
框架 111  
核心内容 115  
知识图谱 115  
热力学第一定律的发展 118  
内能的概念 121  
热力学中的状态变量 122  
热和热容：如何根据温度变化计算热能(热)传递 129  
焓 132  
标准生成焓 134  
赫斯定律 136  
压强-体积功和热力学第一定律 138  
等容、等压和等温过程 141  
绝热过程 147  
相变以及熔化、汽化和升华过程中的热力学 152  
案例研究3.1 卡诺循环：自发、可逆和热机效率之间的联系 160  
案例研究3.2 热力学、热泵和个人能量预算 168  
案例研究3.3 高温地热能 172  
案例研究3.4 全球尺度上的相关计算：“全球能源及电力50 问”第一部分 177  
4 熵和热力学第二定律 183  
框架 183  
核心内容 190  
知识图谱 190  
在分子水平上确定概率 192  
熵 195  
玻尔兹曼与熵的微观表述 196  
熵变的定性预测：确定ΔS的符号 199  
熵的定量处理：计算体系的熵变ΔS 202  
连接宏观与微观：计算熵变ΔS 206  
热力学第二定律 208  
吉布斯自由能 208  
吉布斯自由能和自发变化 210  
熵的绝对值：热力学第三定律 212  
化学反应熵变的计算 213  
反应吉布斯自由能的计算 214  
案例研究4.1 熵、自由能和可从燃料电池获取的…功 220  
案例研究4.2 最概然分布即为玻尔兹曼分布 221  
案例研究4.3 能量储存方式 223  
5 平衡和自由能 229  
框架 229  
核心内容 233  
知识图谱 233  
化学平衡的概念 236  
平衡常数 238  
从特殊到一般的Kc 通用表达式的确定：从平衡表达式开始 241  
平衡常数的调控 243  
以浓度单位和压强单位表示的平衡常数之间的转换 246  
平衡移动 248  
勒夏特列原理 252  
施加外来影响的平衡体系浓度的定量确定 254  
多重平衡问题 256  
平衡常数、自发过程和吉布斯自由能 258  
非标准条件下的吉布斯自由能 260  
其他温度(非298K)的ΔGy 263  
热力学平衡常数与活度 265  
评估非标准条件下的自发性 266  
ΔGy和Keq随温度的变化关系 266  
吉布斯自由能方程的运用总结 267  
吉布斯自由能：可从化学过程中获取的…功 268  
案例研究5.1 生物燃料技术及其未来 273  
案例研究5.2 乙醇、净能量生产与哈伯-博施过程 278  
6 溶液平衡—— 生命系统的酸碱调控 283  
框架 283  
核心内容 289  
知识图谱 289  
引言 290  
水的成键结构 291  
酸碱反应理论 293  
酸性溶液的平衡及其吉布斯自由能变化 296  
碱性溶液：pOH和pKa的调控 298  
中和反应：酸加入碱 300  
强酸强碱反应 301  
强碱弱酸反应 303  
缓冲溶液 310  
滴定反应 313  
强碱滴定弱酸 314  
强酸滴定弱碱 315  
案例研究6.1 酸碱反应，海洋碳酸化学与气候调控 322  
案例研究6.2 大气中二氧化碳的直接空气捕集 330  
案例研究6.3 聚光太阳能发电 335  
7 电化学——吉布斯自由能、电流及化学转化的综合运用 343  
框架 343  
核心内容 351  
知识图谱 351  
自由能，电流和电化学 353  
原电池或伏打电池 358  
半反应 360  
标准氢电极 362  
计算电池电动势 365  
活性电极与非活性电极 369  
原电池的符号：简写式 370  
电池的…功：吉布斯自由能 372  
Keq，ΔGy和Ey  
cell的关系 374  
原电池的耗尽：能斯特方程 376  
核心关系图 378  
非自发反应：推动电化学电池不断进步 379  
腐蚀：引发问题的氧化还原反应 382  
案例研究7.1 电池里的电化学 387  
案例研究7.2 细胞电化学与ATP 在生物供能中的作用 393  
案例研究7.3 为交通运输行业提供动力的电力、磁力和电动机 397  
案例研究7.4 全球尺度上的相关计算：“全球能源及电力50问”第二部分 402  
案例研究7.5 酸碱反应、氧化还原和电化学的联系 408  
8 量子力学，波粒二象性和单电子原子 413  
框架 413  
核心内容 417  
知识图谱 417  
波与粒子：从分立到统一 419  
爱因斯坦，光子，普朗克理论和光电效应的统一 419  
光子的动量 424  
原子发射光谱 425  
氢原子的玻尔模型 427  
电子的德布罗意波长 434  
波的本质和波动方程 435  
势阱中的粒子：一个重要的范例 439  
电子在势阱中位置的不确定性 444  
薛定谔方程 447  
氢原子 448  
氢原子能级 451  
确定薛定谔方程解中径向和角度函数的量子数 451  
薛定谔波函数ψn,l,ml(r,θ,？)的物理含义 460  
案例研究8.1 量子力学隧穿 467  
案例研究8.2 太阳能发电的基本原理 473  
9 多电子体系的量子力学，轨道结构和化学反应性的关联 481  
框架 481  
核心内容 485  
知识图谱 485  
多电子原子 487  
钻穿、屏蔽和有效核电荷 489  
构建周期表 492  
构建第三周期 494  
构建第四周期 496  
周期表的结构 497  
周期性与化学反应性的联系 498  
电子的屏蔽和钻穿 500  
原子大小的周期趋势 501  
电离能的周期趋势 503  
电子亲和能的周期趋势 506  
电离能与电子亲和能周期性联系 506  
电负性：电离能与电子亲和能概念的整合 507  
金属的化学行为趋势 508  
案例研究9.1 多电子原子中电子结构和化学反应性的统一 512  
案例研究9.2 稀土元素：应用、化学、资源和生产 519  
案例研究9.3 计算个人碳足迹 528  
10 分子成键理论Ⅰ——价电子构型、电子共享和分子形状预测 535  
框架 536  
核心内容 541  
知识图谱 541  
分子键的结构 543  
化学键的类型 548  
化学键中价电子的表示 550  
离子键的路易斯结构 552  
晶格能与离子晶体的形成 553  
路易斯结构与共价键 554  
共价键的路易斯结构 554  
共价单键的路易斯结构：双原子分子 555  
共价单键的路易斯结构：多原子分子 555  
路易斯结构与键合特性 557  
构建多原子分子化合物的路易斯结构 558  
形式电荷法 562  
路易斯理论的局限性 563  
分子形状的确定：价层电子对互斥理论 565  
分子的形状：键长和键能 571  
案例研究10.1 用路易斯结构深刻理解化学反应性 576  
案例研究10.2 美国风力发电的潜能 589  
案例研究10.3 癌症、DNA和由氢键产生的结构 594  
11 分子成键理论Ⅱ——基于量子力学的共价键理论 603  
框架 603  
核心内容 611  
知识图谱 611  
价键理论：轨道重叠与化学键的命名 613  
分子结构与杂化键的概念 619  
sp3杂化与甲烷的结构 620  
sp2杂化与σ和π双键的形成 622  
sp杂化与三键的形成 624  
sp3d和sp3d2杂化轨道：三角双锥和八面体几何结构 627  
分子轨道理论与电子离域 630  
成键轨道和反键轨道 632  
O2的分子轨道结构 635  
分子轨道结构和势能结构 636  
同核双原子的分子轨道 639  
异核分子的分子轨道 641  
苯的分子轨道：离域的核心作用 643  
案例研究11.1 化学键、光谱学和分子运动 649  
案例研究11.2 化学键、光谱学和气候控制 654  
案例研究11.3 材料：从分子轨道理论到固态电子学 658  
案例研究11.4 现代电子学基础：从p-n 结到光伏和LEDs 665  
12 动力学——控制化学反应速率的原理 675  
框架 675  
核心内容 684  
知识图谱 684  
动力学 687  
化学反应和分子碰撞 688  
总反应与基元反应 690  
化学反应速率的测定 691  
反应速率常数的测定 693  
反应速率级数：确定浓度对反应速率的影响 695  
零级、一级、二级和三级反应动力学的行为 698  
速率方程的积分式：定义浓度随时间变化的函数 702  
稳态近似 707  
阿伦尼乌斯公式：温度依赖性 711  
分子运动与阿伦尼乌斯公式的关联 712  
阿伦尼乌斯公式的数学变换 715  
案例研究12.1 动力学、催化、自由基和南极臭氧空洞 720  
案例研究12.2 氧气、光化学与地球生命形式的进化 726  
13 核化学——能源、反应堆、成像和放射性碳测年 731  
框架 731  
核心内容 744  
知识图谱 744  
基本核粒子和反应 745  
核反应：聚变 746  
核稳定性：结合能 747  
核反应：裂变 748  
放射性年代测定法 750  
附录 753  
附录A 所选物质在标态的热力学参数值(298K) 753  
附录B 物质的平衡常数 757  
附录C 298K标准电极(半电池)电势 763  
附录D 基本物理常数、SI前缀与换算关系 764  
附录E 原子序数和原子量 765  
附录F 元素周期表 767  
索引 769