化学与社会

第0章　化学，为了未来可持续发展 1

0.1　我们今天的选择 3

0.2　为了我们的未来所需要的可持续实践 4

0.3　三重底线 6

0.4　从摇篮到哪里？ 8

0.5　你的生态足迹 9

0.6　我们作为公民和化学家的责任 11

0.7　回到蓝色弹珠 13

习题 13



第1章　我们呼吸的空气 17

1.1　呼吸中有什么？ 19

1.2　呼吸中还有什么？ 22

1.3　空气污染与风险评估 25

1.4　空气质量与你 27

1.5　我们生活的地方：对流层 30

1.6　物质分类：纯物质、元素和化合物 32

1.7　原子和分子 34

1.8　命名与化学式：化学的词汇 36

1.9　化学变化：氧在燃烧中的作用 38

1.10　火与燃料：空气质量与烃类燃料 41

1.11　空气污染：直接来源 44

1.12　臭氧：次级污染物 48

1.13　室内空气质量的情况 51

1.14　回到呼吸——在分子水平上 55

结束语 59

本章概要 59

习题 60



第2章　保护臭氧层 67

2.1　臭氧：是什么和在哪里？ 68

2.2　原子结构和周期律 71

2.3　分子与模型 75

2.4　光波 79

2.5　辐射与物质 81

2.6　氧/臭氧屏障 83

2.7　紫外辐射的生物影响 85

2.8　平流层臭氧破坏——全球观测和起因 89

2.9　氯氟烃：性质、用途以及与臭氧的相互作用 92

2.10　南极臭氧洞：靠近观察 97

2.11　对全球关注的响应 98

2.12　CFCs和哈龙的替代 101

2.13　替代物的替代物 103

结束语 106

本章概要 106

习题 107



第3章　全球气候变化中的化学 113

3.1　在温室中: 地球能量平衡 115

3.2　收集证据：时间的证词 118

3.3　分子的形状是如何构建的 123

3.4　分子的振动和温室效应 128

3.5　碳循环 131

3.6　定量化概念: 质量 133

3.7　定量概念：分子和摩尔 135

3.8　甲烷和其他温室气体 138

3.9　地球会变得多暖？ 141

3.10　气候变化的后果 146

3.11　对于气候变化，我们能够或应该做些

什么？ 150

结束语 155

本章概要 156

习题 156



第4章　燃烧产生的能量 161

4.1　化石燃料和电 162

4.2　能量转换效率 165

4.3　煤化学 169

4.4　石油和天然气 174

4.5　测量能量变化 179

4.6　分子层级上的能量变化 183

4.7　汽油化学 186

4.8　老燃料新用途 190

4.9　生物燃料Ⅰ——乙醇 191

4.10　生物燃料Ⅱ——生物柴油 196

4.11　生物燃料和前进之路 200

结束语 204

本章概要 205

习题 206



第5章　生命之水 213

5.1　水的独特性质 215

5.2　氢键的角色 217

5.3　供我们饮和用的水 220

5.4　水的问题 223

5.5　水溶液 228

5.6　对溶剂的近距离观察 231

5.7　离子化合物的命名及其规则 234

5.8　海洋——汇入许多离子的水溶液 237

5.9　共价化合物及其溶液 239

5.10　保护饮用水：联邦立法 243

5.11　水处理 246

5.12　有关水的全球挑战方案 249

结束语 254

本章概要 254

习题 255



第6章　消除酸雨及海洋酸化的威胁 261

6.1　什么是酸？ 263

6.2　什么是碱？ 265

6.3　中和：碱具有抗酸性 266

6.4　pH简介 268

6.5　海洋酸化 270

6.6　雨水pH测量的挑战 272

6.7　二氧化硫与煤燃烧 277

6.8　氮氧化物与汽油燃烧 279

6.9　氮循环 281

6.10　SO2和NOx——它们是怎样叠加在一起的？ 285

6.11　酸沉降及其影响 287

6.12　酸沉降、阴霾和人类健康 291

6.13　给湖泊和溪流带来的损害 294

结束语 296

本章概要 297

习题 297



第7章　核裂变之火 303

7.1　世界的核电 305

7.2　裂变怎样产生能量？ 308

7.3　核反应堆怎样产生电能？ 313

7.4　什么是放射性？ 316

7.5　以史为鉴走向未来 319

7.6　核辐射与你 323

7.7　与武器的关系 330

7.8　核的寿命：半衰期 334

7.9　核废料：今天和明天 337

7.10　核电的风险与收益 341

7.11　核电的未来 344

结束语 346

本章概要 346

习题 347



第8章　电子转移释能 353

8.1　电池、伽伐尼电池和电子 355

8.2　其他常用的伽伐尼电池 359

8.3　电池组分：摇篮到摇篮 362

8.4　混合动力车 365

8.5　燃料电池基础 367

8.6　氢燃料电池电动车 371

8.7　光伏电池基础 376

8.8　来自可再生(可持续发展的)能源的电力　 382

结束语 385

本章概要 386

习题 386



第9章　聚合物与塑料的世界 391

9.1　聚合物无处不在 392

9.2　聚合物：长长的链 394

9.3　单体的累加 395

9.4　聚乙烯：更深入的了解 397

9.5　“六大塑料”：主题与演变 401

9.6　将单体缩合 406

9.7　聚酰胺：天然聚合物和尼龙 410

9.8　 固体废弃物的处理：4R 413

9.9　塑料的回收利用：更广范围的探讨 417

9.10　从植物到塑料 422

9.11　转移底线 424

结束语 427

本章概要 428

习题 429



第10章　分子操控和药物设计 435

10.1　一种经典的神奇药物 436

10.2　对含碳分子的研究 438

10.3　官能团 442

10.4　阿司匹林是如何起作用的：功能取决于结构 447

10.5　现代药物设计 449

10.6　让分子具有手性！ 454

10.7　类固醇 458

10.8　处方药、仿制药和非处方药 460

10.9　草药 463

10.10　药品的滥用 466

结束语 471

本章概要 471

习题 472



第11章　营养：发人深省的粮食 479

11.1　食物和星球 481

11.2　 人如其食 484

11.3　脂肪和油 486

11.4　脂肪、油和你的饮食 490

11.5　甜的、含淀粉的碳水化合物 495

11.6　它到底有多甜：糖和糖的替代品 498

11.7　蛋白质：同侪之首 501

11.8　维生素：其他的必需品 504

11.9　 食物中的能量 509

11.10　膳食建议：质量与数量 513

11.11　从农场到餐桌 514

11.12　消除饥饿 517

结束语 521

本章概要 522

习题 522



第12章　基因工程与遗传化学 529

12.1　更强更好的玉米？ 530

12.2　编码生命信息的化学物质 533

12.3　DNA双螺旋结构 536

12.4　破解化学密码 541

12.5　蛋白质：从组成到功能 543

12.6　基因工程的进程 547

12.7　通过基因工程来实现绿色化学合成 550

12.8　新的弗兰肯斯坦 553

结束语 555

本章概要 556

习题 556



附录1　量度转换表 561

附录2　指数的幂 562

附录3　打破僵局 563

附录4　“练一练”问题选答 564

附录5　习题答案 575

名词解释 588