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化学概论 - 张英珊 编
出版日期:2005年1月
编者长期从事无机化学及分析化学的基础教学与教研工作，并在一段时间内有幸接触和参与了大学英语的教学工作，在教学中对学生学习英语的艰辛深有感触。学生往往耗费了大量的时间和精力，结果却不尽如人意。这与应试教育异化了学习英语的目的有着千丝万缕的联系。正是这种深刻的体会促成了我在化学基础课上进行双语教学的尝试，并将双语教学的目的定位在提高学生英语的应用能力上。提出“将英语从英语教学的课堂上解放出来”，以此来强调语言的实用性，达到语言本质回归的目的。
这种尝试因与教育部提倡的“采用英文原版教材，实施双语教学”的精神相吻合，才有了拓展的空间。但在认真研读大量国外大学所使用的基础化学教材之后，在化学基础课上引入原版教材进行双语教学的初衷又产生了很大的变化。原版教材中所采用的教学方法令人耳目一新，坦率地说，与编者所熟悉的体系有很大的不同。看一看现代西方是如何进行基础化学教学的，他山之石可以攻玉，这恐怕是教育部提倡的引进原版教材、进行双语教学的真正意义之所在。学习语言仍然是目的之一，因为使用是学习语言的最佳途径，也是终极目的。这是极易达成共识的，在此无需多议，只想就感触最深的教学方法略谈一二。
杨振宁先生对中西方研究方法的差异体会颇深，他曾谈到过在西南联大读书时主要学到的研究方法是演绎，即从数学推演到物理；而到美国后所学的研究方法正好倒过来，是归纳法，即从物理现象引导出数学的表示，并渐渐地体会到这种思考方法的好处。“因为归纳法的起点是物理现象。从这个方向出发，不易陷入泥坑”。中国的大学若能“多增加一些不绝对严密的重视归纳法的课程，对于学生会有很多好处”.
化学是一门实验学科，它的产生与发展点点滴滴都来自于对实验现象的观察与归纳，它的根基就是化学现象。杨振宁先生对于物理学研究方法的体会，对化学的学习与研究同样具有深刻的指导意义。现在国内大学化学基础课所采用的教学模式仍以演绎法为主，即先树立某一理论的权威性，然后在其指导下解释现象。在此必须指出的是，现阶段数学在化学上的应用远没有发展到像物理学那样完美。因此，以数学模型作为起点推演到化学现象，不仅抽象，还会出现很多无法解释的例外，在很大程度上挫伤了学生的学习兴趣和积极性，甚至有可能将化学这门鲜活的、充满生命力的学科变成一门僵死的学问。特别对于大学一年级的学生，刚一开始系统地接触化学科学，就形成这样一种思维习惯，会使他们误解化学的本质，混淆数学模型与事实的区别，误以为数学模型就是事实。于是一切思维都在某一数学模型的引导下展开，从而丧失了观察力和创造力，这种损失是巨大的。
化学不是灵感产生的结果，它是以无数次的观察与反复试验来解释所观察现象的产物。在原版教材中处处体现了这种观点，如引入化学概念时先展示观察到的现象，然后再讨论那些为解释观察现象所建立的模型(理论)。学生是通过仔细研究实验现象来把握整个思维过程，而不是跳过实验现象直接学习数学模型和理论。只有这样他们才能够真正学会“像一个化学家那样去思考”。事实上，就是用做科学研究的方法培养学生，让他们掌握从现象出发，通过归纳总结得到理论模型，然后再应用于实践当中，考验其正误，并对其进行修正。原版教材在内容和组织编排上无不显示出这种教学思想。如在气体一章中，首先通过实验再现当初波义耳等科学家的实验结果，然后将这些结果合并得到理想气体定律。在此基础上引入分子运动论，从微观上建立理想气体模型，从而解释理想气体定律这一实验结果，解释其使用范围对条件的依赖，并在此模型的指导下对理想气体定律进行校正，得到实际气体定律。整个过程完全体现了化学发展史中科学家们从实验到理论，从仔细观察到总结归纳，最终建立理论模型的全过程。让学生认识到由实验所得到的结果是一种客观事实，但解释这种客观事实的理论模型却是人的主观想像，充满了人这一个体的创造。客观存在只有一种，但主观想像却可以有多种，理论模型仅是解释事实的方法，但绝不是事实本身。因此不难理解，理论模型有缺陷，而正因为有缺陷，才需要不断完善对客观事实的认识，改进理论模型。这样做的结果，不仅可以使学生理解理论与实验的关系，在遇到理论无法解释的情况时不再感到困惑，也会帮助他们在心理上克服科学的神秘感和对科学家的盲目崇拜。在他们开始系统地接近科学的时候，撩起科学的面纱--人类就是这样在向真理靠近，于是自己也产生了探索的欲望。这是归纳法与演绎法在被教育者心理上可能会造成的微妙差异。演绎法由于将所作的推演都建立在所使用的理论模型是正确的这一前提之下，无形当中将理论摆在了毋庸置疑、高高在上的位置，使被教育者对其产生了畏惧的心理，不敢对其权威性进行挑战，因此在一定程度上泯灭了受教育者在科学研究上的参与意识和创新精神。认识到这一点，离科学精神就又近了一步，原版教材的魅力也正在于此。
在此，并非否定演绎法在科学研究和教学中所起的作用。尤其对于学生而言，学会如何在一个前提下进行逻辑推理，演绎的能力是他们所受训练的一部分。但要想培养出有所发明、有所发现的创新性人才，离开了归纳法是不行的。
因此，在化学基础课上引入原版教材可以达到双赢的目的。但就目前情况而言，全盘引进尚有难度，具体实施起来也面临很多困难，总结起来有以下几个原因。
1基础课原版教材大多篇幅很大(上千页)，全盘引入不仅造成学生经济上的压力，基础课上有限的学时也难以消化。
2基础课的对象是大学低年级的学生，必须考虑由于语言能力而造成的阅读困难。
3不同的原版教材在内容上差异很大。有的比较重视原理部分，而对元素性质的叙述则一带而过，甚至只字不提；有的则在元素性质的叙述方面占了大量的篇幅。这是缘于不同作者对基础教学的理解不同，而不同的学校都具有自己相对独立的教学体系，可以根据自己的教育思想自由选择的结果。相比之下，中国基础教育课程计划性太强，灵活不足；束缚太多，自主不足。特别是由于“考研”这一杠杆的存在，使得在基础课上引用原版教材面临着困难。
4原版教材涵盖了中国中学教育的某些内容，这也是其篇幅过大的原因之一。
以上种种，羁绊着在基础课上引用原版教材的步伐，使其举步维艰。因此，在上述思考的基础之上，决定结合双语教学的实践编写一本英语教材，在内容上既充分展示原版教材的特点，又可以与中国现行的教学体系相吻合，只有这样才可以扬长避短，取得较好的效果。于是就有了这本书。
与原版教材相比，此自编教材的优势体现在如下几方面。
1短小精练，在保持语言原汁原味的基础之上尽可能简化语言描述层次，使其简单易懂。并附有专业词汇表，配有汉语解释及国际音标，帮助学生掌握标准的专业词汇发音，消除在专业交流上的语言障碍。
2在内容和结构上对原版教材进行了大量的删改，使其更加适应现阶段中国化学教育体系，包括与中学化学教育接轨的问题。达到既引入先进的教育理念和教学方法，又可与中国教育体系相融合的作用。是现阶段推行双语教学的最佳选择。
3按照中国的教学体系适当加强了元素性质部分的分量。
4集各家之所长，优势互补，将最精华的部分展现给读者。
此书的出版将为在基础课上推行双语教学提供一种新的尝试，为改革教学方法提出一种新的思路，希望能够起到抛砖引玉的作用，促使双语教学这一新生事物在基础教学领域开花结果，为培养与国际接轨的一流人才做出贡献。
这本书的完成得益于多人的鼎力相助。中科院院士、南开大学化学学院教授申泮文先生对此书的肯定给了编者极大的鼓励与鞭策，他所主持的教改项目将“化学概论”定位为化学的总纲，这也正是本书编写的宗旨。杜凯生先生在美国为优秀教材的遴选不辞辛劳，在此一并表示衷心的感谢。
最后感谢您选择本书，希望能对您的学习和工作有所帮助。由于编写时间仓促，书中可能会有一些不妥之处，请读者指正。
编 者
2004年6月化学概论目录
Chapter 1 Gases, Gas Phase Equilibria1
11 The Perfect-gas Law1
12 The Partial Pressures of Components of a Gas Mixture5
13 The Kinetic Molecular Theory of Gases8
14 Diffusion and Effusion10
15 Real Gases12
16 The Scientific Method14
17 Chemical Equilibrium in gaseous state15
18 Le Chtelier’s Principle20
19 Heterogeneous Equilibria23
Chapter 2 Chemical Thermodynamics27
21 First Law of Thermodynamics27
22 The Isothermal Expansion of an Ideal Gas 30
23 Enthalpy and Enthalpy Change32
24 Second Law of Thermodynamics38
25 Gibbs Free Energy and Spontaneity44
26 Interpretation of Free Energy46
Chapter 3 Chemical Kinetics53
31 Reaction Rates53
32 Rate Laws and Reaction Order56
33 Determining the Rate Law58
34 Temperature and Rate : A Model for Chemical Kinetics62
35 Reaction Mechanisms66
36 Catalysis68
Chapter 4 Atomic Structure and the Periodic Table of the Elements72
41 Dalton’s Atomic Theory72
42 Basic Compositions of Atoms73
43 The Birth of the Quantum Theory73
44 The Atomic Spectrum of Hydrogen and Bohr Theory75
45 The Quantum Mechanical Description of Hydrogen Atom 78
46 Polyelectronic Atoms 82
47 Electron Configurations of Atoms84
48 Electron Diagrams of Atoms87
49 The Periodic Table88
410 Periodic Trends in Atomic Properties90
Chapter 5 The Chemical Bond97
51 Types of Chemical Bonds97
52 Ionic Bond97
53 Covalent Bond102
54 Describing the Valence Electron Arrangement104
55 Predicting the Molecular Structure: The VSEPR Model109
56 Valence Bond Theory: Hybrid Orbitals113
57 Polar covalent Bond119
58 Bond Energy121
59 Molecular Orbital Theory123
510 Orbitals:Human Inventions128
Chapter 6 Liquid and Solid132
61 Intermolecular Forces132
62 The Properties of Liquid State135
63 Solid state136
64 Lattices139
65 Metallic Crystals141
66 Ionic Crystals143
67 Covalent Network Solids: Carbon and Silicon145
68 Phase Transitions146
Chapter 7 Acid-Base Equilibria153
71 Acid-Base concept153
72 Water as an Acid and a Base155
73 Relative Strengths of Acids and Bases156
74 The pH Scale158
75 Calculating the pH of Weak Acid Solutions158
76 Acid-Base Properties of Salts161
77 Acid Solutions in Which Water Contributes to the H+ Concentration165
78 Common Ion Effect167
79 Buffered Solutions169
710 Acid-Base Titration 171
Chapter 8 Solutions183
81 Solubility183
82 Solubility Equilibria 187
83 Complications Inherent in Solubility Calculations195
84 Complex Ion Equilibria195
85 Colligative Properties199
86 Colloidal Solution205
Chapter 9 Electrochemistry209
91 Electrochemical Cells209
92 Standard Reduction Potentials213
93 Electrochemistry and Thermodynamics 217
94 Dependence of the Cell Potential on Concentration218
95 Batteries221
96 Corrosion223
97 Electrolysis224
98 Commercial Electrolytic Processes226
Chapter 10 The Main-Group Elements230
101 A Survey of the Main-Group Elements230
102 GroupIA Elements234
103 The Chemistry of Hydrogen236
104 The Group IIA Elements238
105 The Group IIIA Elements240
106 The Group IVA Elements242
107 The Group VA Elements246
108 The Chemistry of Nitrogen248
109 The Chemistry of Phosphorus252
1010 The Group VIA Elements254
1011 The Chemistry of Sulfur256
1012 The Group VIIA Elements259
1013 The Group VIIIA Elements263
Chapter 11 Transition Metals and Coordination Chemistry268
111 Properties of the Transition Elements268
112 The chemistry of First-Row Transition Metals272
113 Complex Ions and Coordination Compounds279
114 Structure and Isomerism283
115 Valence Bond Theory of Complex Ions:The Localized Electron Model284
116 The Crystal Field Model287
117 The Biological Importance of Coordination Complexes291
Appendix A Mathematical Procedures295
A1 Uncertainties in Measurements295
A2 Significant Figures299
A3 Discordant Data300
Appendix B Spectral Analysis302
Appendix C Naming Simple Compounds306
C1 Binary Ionic Compounds306
C2 Ionic Compounds with Polyatomic Ions307
C3 Covalent Compounds307
C4 Hydrates308
Appendix D Selected Thermodynamic Data309
Appendix E Equilibrium Constants and Standard Reduction Potentials312
Appendix F314
GLOSSARY318
Reference Materials339 本书可作为大学教育的化学基础课教材，还可以作为教师以及对化学科学的研究方法有兴趣的各行业人员的参考书。本书还特别有助于学习科技英语的学生和从事科技翻译的人员掌握有关化学知识和相关的专业英语。化学概论内容介绍:
本书是用英语编写的基础化学教材。之所以冠名为“General Chemistry$quot$ ，是因为在教学改革不断深化的形势下，要求有一门课程能够承担引领学生进入化学科学领域的重要职责。 $quot$General Chemistry”是化学的总纲，在这本书上体现了这种认识和责任。大学一年级的学生不仅可以从这门课中得到对化学科学的系统化认识，更重要的是得到对化学研究科学方法的感知。
本书系统介绍了包括动力学、热力学、原子结构和周期表、化学键和分子结构、化学平衡等内容。纵观整部教材，编者在教学方法及理念上吸收了国外众多优秀教材的长处。如：将近代科学史贯穿于整部教材之中，使学生在学习过程中把握化学发展的脉络；灌输化学研究的科学理念；强调对实验结果归纳总结的重要性，明确指出理论模型是人的创造，其任务是对实验结果进行解释和演绎；在发展过程中必须经过不断的修正，才能使其趋近客观事实。这些均有助于提高学生的科学素养，也是在双语教学中特别应向先进的教学体系学习的。相信此书的出版将会推进化学教学体系的科学化进程。
基础课中引入双语教学会对学生的英语能力，特别是专业英语的能力产生极大的促进作用。
本书可作为大学教育的化学基础课教材，还可以作为教师以及对化学科学的研究方法有兴趣的各行业人员的参考书。本书还特别有助于学习科技英语的学生和从事科技翻译的人员掌握有关化学知识和相关的专业英语。
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