《大学化学基于全球视野与分子角度的前沿和基础》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。《大学化学基于全球视野与分子角度的前沿和基础》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《大学化学基于全球视野与分子角度的前沿和基础》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 0462 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 1053 热化学 热力学**定律的发展 111框架 111核心内容 115知识图谱 115热力学**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**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**部分 1774 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Delta;S的符号 199熵的定量处理：计算体系的熵变Delta;S 202连接宏观与微观：计算熵变Delta;S 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*大功 220案例研究4.2 *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 2235 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Delta;Gy 263热力学平衡常数与活度 265评估非标准条件下的自发性 266Delta;Gy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*大功 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 2786 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 3357 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*大功：吉布斯自由能 372Keq，Delta;Gy和Eycell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 4088 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psi;n，l，ml(r，theta;，？)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 4739 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 52810 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 59411 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 619sp3杂化与甲烷的结构 620sp2杂化与sigma;和pi;双键的形成 622sp杂化与三键的形成 624sp3d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 632O2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 66512 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 72613 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 74