化學與社會

前言

　　化學是門既古老又現(xiàn)代的學科，在推動人類文明過程中起到了關鍵作用?；瘜W與社會生活的各個方面都密切相關。但是近幾年來，在大眾心目中，化學卻越來越多地與一些負面影響相聯(lián)系，如環(huán)境污染、化石燃料的消耗等。在必須正面對待這些問題的同時，我們也要認識到，科學發(fā)展是人類文明進步的必由之路，也只有通過科學的發(fā)展才能消除經濟發(fā)展所帶來的某些負面影響。因此，普及化學知識，讓公眾全面而客觀地認識化學對人類文明和社會進步不可替代的作用，以及如何通過促進化學的發(fā)展來解決環(huán)境、資源問題，是廣大化學工作者不可推卸的責任。

內容概要

　　環(huán)境、能源、日常生活……人們畏懼化學，卻又離不開化學；和諧社會，我們怎樣正確面對化學？《化學與社會》為您解答觸手可及的化學問題。　　化學是門既古老又現(xiàn)代的學科，在推動人類文明過程中起到了關鍵作用?；瘜W與社會生活的各個方面都密切相關。但是近幾年來，在大眾心目中，化學卻越來越多地與一些負面影響相聯(lián)系，如環(huán)境污染、化石燃料的消耗等。在必須正面對待這些問題的同時，我們也要認識到，科學發(fā)展是人類文明進步的必由之路，也只有通過科學的發(fā)展才能消除經濟發(fā)展所帶來的某些負面影響。因此，普及化學知識，讓公眾全面而客觀地認識化學對人類文明和社會進步不可替代的作用，以及如何通過促進化學的發(fā)展來解決環(huán)境、資源問題，是廣大化學工作者不可推卸的責任。由中國化學會和美國化學會共同推介的“Chemistry in Context： Applying Chemistry to Society” （《化學與社會》）一書，正是為了達到這一目的而組織翻譯出版的。該書在美國作為美國化學會的科普項目，由美國麥克勞-希爾國際企業(yè)公司出版。該書出版后在美國大受好評，為普及化學知識起到了重要作用。自1994年首次印刷以來，至今已是第五版了?！　∵@不是一本傳統(tǒng)意義上的教材。我們讀到的是觸手可及的，滲透在人們日常生活中的，讓我們享受現(xiàn)代化生活中的化學。所涉及對象從全球變暖、資源消耗和環(huán)境污染等大的方面，到空氣、食品、塑料、能源等日常生活中賴以生存的用品，以具體而有趣的實例討論化學所起到的關鍵作用。并且，通過對這些從大大小小問題的討論，最終為讀者深入淺出地闡述有關的化學原理，從而起到教科書的作用。本書以簡潔、清新的語言，生動有趣、引人入勝的圖表，在給讀者帶來化學基本原理的同時，也帶來對化學的理性思考。　　本書共有12章，每一章的著眼點都是與現(xiàn)實生活密切相關的化學問題。前六章以非常通俗的圖像和語言將全書涉及到的必要的化學知識做了普及性介紹，同時針對環(huán)境問題，如治理空氣污染、保護臭氧層、抑制全球變暖、能源化學、水資源、治理酸雨，提出了化學解決途徑。然后，介紹替代能源的化學途徑，如核能源、燃料電池、氫能源、太陽能等。最后四章涉及到與人類日常生活更密切的問題，如塑料、藥物、食品與營養(yǎng)、基因工程。該書瞄準非化學專業(yè)、具有一定科學素養(yǎng)的人群，用翔實的科學事例說服他們：人類生活離不開化學，并且化學是解決全球所共同面臨難題的必要手段?！　∽裱緯八陌娴膫鹘y(tǒng)，Chemistry in Context第五版的目標是圍繞重大的社會、政治、經濟和道德問題，在基本知識的基礎之上建立起對化學原理的理解。我們相信，通過應用這個途徑，非理科類學生可發(fā)展自身批判思考的能力、更好地評估風險和收益的化學知識和能力以及引導他們對技術相關問題做出有見識而且合理的決定的技巧。Context這個詞來源于拉丁語，意為“編織”。因此，本書前四版封面所用的蜘蛛網圖案在本版中延續(xù)下來，因為蛛網成為化學與社會之間復雜聯(lián)系的范例?！　hemistry in Context不是一本傳統(tǒng)的非理科本科生的化學教材。在本書中，化學被編織進生活之網。Chemistry in Context的各章標題反映了今日的技術議題和它們中蘊涵的化學原理。全球變暖、酸雨、替代燃料、營養(yǎng)和基因工程是其中的部分實例。為理解和深思熟慮地、充分地回應這些極為重要的問題，學生們應該了解作為社會技術問題基礎的化學原理。本書提供了必需的化學原理，目的是使學生為成為見多識廣的公民做好準備?！　〗M織　　本書的基本結構和前提與以前各版保持一致。每一章的焦點是與化學緊密相關的一個世紀社會問題。前6章是核心章節(jié)，其中在必須了解的基礎上介紹和展開基本化學原理。這6章提供了相關的一系列問題，而這些問題都集中于一個主題——環(huán)境。這些章節(jié)中的化學概念基礎在隨后各章的其他化學原理中得到了進一步的發(fā)展和延伸。第7、8章考慮替代（非化石）能源——核電、化學電池、燃料電池和氫經濟。隨后各章的重點放在碳基問題和與高分子相關的化學原理方面。這些后續(xù)章節(jié)為學生關注核心課題之外的一些問題提供了機會。大多數(shù)教師在一學期的課程里教授7～9章。　　本書有何新意？　　1．藝術計劃：為了一致性和完整性，本書第五版的插圖已經全部更新?；瘜W結構強調了成鍵和反應位點的詳細信息。在許多圖中強調了化學過程的細節(jié)，更新了實際數(shù)據(jù)，進一步改進了表述，以幫助學生理解這些信息?！　?．斯巴達電荷-密度分布圖：電荷-密度分布圖顯示分子中的電荷分布，因此與斯巴達空間填充模型一起繪出，作為分子的又一種表示形式。這種圖有助于學生理解溶解度、酸性和堿性以及眾多反應后面的原因?！　?．第0章，“為什么是蜘蛛網？”：第0章將帶領學生了解如何運用Chemistry in Context這本書中的全部資源。以前版本中前言里的多數(shù)信息仍然保留在新版的導論中。盡管第0章是為學生而寫，但是也為教師說明了本書第5版的教學方法、解題機會和大量的媒體資源?！　?．新加入以及更新的內容：新版的主要焦點是更新議題的內容。所有的信息都盡可能做到最新。互聯(lián)網的資源可以使學生得到有關科學-社會相關問題的實際數(shù)據(jù)、搜索當前信息并做出自己的風險-利益分析。　　在維持章節(jié)結構不變的同時，這一版也引入了很多新的問題或者對原來問題進行了擴展。在這里，空氣質量的討論包含了更多臭氧作為次級污染物的信息；也包括了揮發(fā)性有機化合物和自由基在空氣質量變化中的作用；還有如何解釋空氣質量指數(shù)的信息。以計算機模型為基礎進行決策也得到了更多的關注，特別是在討論和更新平流層臭氧損耗和全球變暖議題的過程中?，F(xiàn)在，與能量有關的主題包含了生物柴油燃料和擴展的燃料電池內容、混合動力汽車以及氫經濟的內容。這一版更早地引入了納米技術以及它在儲氫材料和發(fā)展新材料中的潛在應用。更仔細地探究了核能與礦物能之間的比較。相對于以前各版，本版更詳盡解釋了酸雨形成過程中氮的反應形式。在高分子部分正式引入有機官能團，從而平穩(wěn)過渡到隨后的有機和生物化學章節(jié)。進一步擴展了有關藥物的新聞報道內容，包括設計甾類、藥物濫用和草藥。重新組織了營養(yǎng)主題，使學生能更好地理解和決定流行飲食。在本書的最后一章引入了干細胞研究，同時增加了DNA指紋、克隆、轉基因食品和人類基因工程等方面的信息?！　?．“在線學習中心”（www.mhhe.com/cic）上新加入以及更新的資源：“在線學習中心”（OLC）是一個全面的、面向本書的網站，它同時為教師和學生提供教學或學習工具。教師可以結合這個網站創(chuàng)建交互式的課程，而且有一個確保的教師中心存放你的核心課程材料，以節(jié)約你課前的備課時間。教師中心提供教師資源指南和全新的習題庫。學生中心提供了每一章的網絡習題、在線交互式插圖和小測驗題?！霸诰€學習中心”的內容可以用于PageOut、WebCT和Blackboard等課程管理系統(tǒng)。在WebCT中包括Winnipeg大學的Devon Latimer編寫的習題。　　在本書中用圖標標示的“在線交互式插圖”可以使學生發(fā)現(xiàn)插圖中所包含知識的不同層次，從而可以使他們在此基礎上發(fā)展自己的理解。每章現(xiàn)在都有一個交互式學習體驗，與這一章的某一特定插圖放在一起。動感圖像?。ㄔ诰€插圖！）的自測部分具有與每章末的習題相同的分類方式——強調基礎，注重概念，以及在多數(shù)章節(jié)里的探究延伸?！　arl Heltzel（Transylvania大學）編寫的教師資源指南可以在“在線學習中心”的教師資源和教師測驗和資源光盤中找到。這個指南中有：　　?化學主題框架，提供了一門普通化學課程通常所包含的化學原理目錄。　　?課程提綱，提供了有關課程的范圍、進度和時間表的一些指導?！　?主題短文，為教學策略和學生發(fā)展目標提供了范圍較廣的背景材料和實用的建議。　　?答案，用于回答想一想部分里的許多開放問題和每章里面和后面的問題和習題?！　?實驗室實驗的教師指南?！　　皵?shù)字內容管理器”是一個可視化資源的多媒體集合，使教師可以利用本書中圖片的多媒體形式建立自己的課堂演示、可視化的測試和小測驗、動態(tài)的課程網站內容或者有吸引力的打印補充材料。數(shù)字內容管理器是一張兼容不同平臺的光盤，內含一個圖片庫、相片庫和一個表單庫?！　　敖處煖y驗和資源光盤”內含教師資源指南的電子文檔。它也含有一個新特色，設計用來幫助教師安排測驗選項。Chemistry in Context也第一次有了自己的測驗題庫?！　∵@個資源庫中包含有每章近50道多重選擇題。習題的難度與本書中的習題相當。題庫的格式可以很容易地與隨后的課程管理系統(tǒng)集成在一起，如WebCT和Blackboard。你也可以選擇使用這些習題作為范例以編寫出你自己的課堂測驗題。　　其他新加入和更新的資源?！　』脽羝籽b包含從本書中精選的、復制在醋酸酯膠片上用于投影的四色彩圖。由于制作費用不菲，所以幻燈片套裝不會自動發(fā)給讀者。如果你使用這種教學形式，請訂購這些幻燈片?！　τ谀切┌瑢嶒瀱卧恼n程來說，可以得到Gail Steehler為第5版編寫的實驗手冊。這些實驗使用顯微鏡（孔板和Beral型量液管）和常用材料。其中包括計劃型和合作/協(xié)作型實驗室實驗。附加的實驗以及教師指南可以在“在線學習中心”得到。

書籍目錄

第0章　為什么是蜘蛛網？第1章　我們呼吸的空氣1.1　平常的呼吸1.2　呼吸中有什么？——空氣的組成1.3　呼吸中還有什么？1.4　承擔和評估風險1.5　大氣層：我們的空氣層1.6　物質分類：混合物、元素和化合物1.7　原子和分子1.8　化學式和命名：化學的詞匯1.9　化學變化：氧在燃燒中的作用1.10　火與燃料：空氣質量與燃燒烴類1.11　空氣污染：直接來源1.12　臭氧：次級污染物1.13　空氣質量的內情1.14　回到呼吸——在分子水平上結束語本章概要習題第2章　保護臭氧層2.1　臭氧：是什么和在哪里？2.2　原子結構和周期律2.3　分子與模型	2.4　光波2.5　輻射與物質2.6　氧/臭氧屏障2.7　紫外輻射的生物作用2.8　平流層臭氧破壞——一個全球現(xiàn)象2.9　氯氟烴：性質、用途以及與臭氧的相互作用2.10　南極臭氧洞：靠近觀察2.11　對全球關注的響應2.12　展望未來結束語本章概要習題第3章　全球變暖（中）的化學3.1　在溫室：地球能量平衡3.2　搜集證據(jù)：時間證據(jù)	3.3　分子的形狀	3.4　分子振動和溫室效應	3.5　碳循環(huán)：來自自然和人類的貢獻3.6　定量概念：質量3.7　定量概念：分子和摩爾3.8　甲烷和其他溫室氣體3.9　收集證據(jù)： 未來研究規(guī)劃設想3.10　對政策變化的科學問題的回答3.11　關于氣候變化問題的京都議定書3.12　地球變暖和臭氧損耗結束語本章概要習題第4章　能、化學和社會4.1　能、功和熱4.2　能量轉化4.3　從燃料源到化學鍵4.4　在分子層次上的能量變化4.5　反應能壘4.6　能量的消耗4.7　煤4.8　石油4.9　巧妙地操縱分子以合成汽油4.10　新燃料和其他能源4.11　關于守恒問題結束語本章概要習題第5章　飲用水5.1　自來水或瓶裝水5.2　飲用水來自哪里？5.3　水作為溶劑5.4　水溶液中的溶質濃度5.5　水的分子結構及其物理性質5.6　氫鍵的角色5.7　水作為溶劑：近距離觀察5.8　離子化合物的水溶液5.9　共價化合物及其溶液5.10　保護飲用水：聯(lián)邦立法5.11　城市飲用水處理5.12　溶解物對水質的影響5.13　消費者面臨的選擇：自來水、瓶裝水和凈化水5.14　安全飲用水的海外需求結束語本章概要習題第6章　消除酸雨威脅6.1　什么是酸？6.2　什么是堿？6.3　中和：堿具有抗酸性6.4　pH簡介6.5　測量雨水的pH6.6　搜尋額外酸度6.7　二氧化硫與煤燃燒6.8　氮氧化物與洛杉磯的酸化6.9　SO2和NOx——孰多孰少？6.10　酸沉降及其影響6.11　酸沉降、陰霾和人類健康6.12　NOx——雙重打擊6.13　給湖泊溪流帶來的損害6.14　控制策略6.15　酸雨問題中的政治結束語本章概要習題第7章　核裂變之火7.1　核能的復辟？7.2　裂變怎樣產生能量？7.3　核反應堆怎樣產生電能？7.4　會再有一個切爾諾貝利嗎？針對核反應堆熔毀的保護措施7.5　核電站會發(fā)生核爆炸嗎？7.6　核燃料會用來制造核武器嗎？7.7　什么是放射性？7.8　與放射性有關的危害有哪些？7.9　核廢物將保持多長時間的放射性？7.10　我們將如何處置核電站的廢料？7.11　低輻射廢料是什么？7.12　世界的核能7.13　與核電相伴：風險與收益如何？7.14　核電站的前景如何？結束語本章概要習題第8章　電子轉移產生的能量8.1　電子、電池和電池組：基礎知識8.2　一些常見的電池8.3　鉛酸（蓄）電池8.4　燃料電池基礎8.5　燃料電池：大與小8.6　交通工具的能源選擇	8.7　混合動力車8.8　分解水：事實還是夢想8.9　氫經濟8.10　光電效應：連接太陽結束語本章概要習題第9章　塑料與聚合物的世界9.1　聚合物：長長的鏈9.2　“六大塑料”：主流及其變化9.3　加成聚合反應：單體的累加9.4　聚乙烯：仔細看看這種最常見的塑料9.5　縮合聚合物：通過消除方式成鍵9.6　聚酰胺： 天然聚合物和尼龍9.7　塑料：來路和去向9.8　塑料的循環(huán)使用結束語本章概要習題第10章　操控分子和藥物設計10.1　一種經典的神奇藥物10.2　對含碳分子的研究10.3　官能團10.4　阿司匹林是如何起作用的：將分子結構與活性相聯(lián)系10.5　現(xiàn)代藥物設計10.6　左旋和右旋的分子10.7　類固醇：膽固醇、性激素及其他10.8　“藥片”10.9　緊急避孕和“墮胎藥”10.10　合成代謝類固醇和設計類固醇10.11　藥品檢驗和批準10.12　品牌藥還是通用處方10.13　非處方藥10.14　草藥10.15　藥品的違禁使用結束語本章概要習題第11章　營養(yǎng)：思維的食糧11.1　你吃什么就是什么11.2　碳水化合物——甜的和含淀粉的11.3　脂肪和油：脂質家族的成員11.4　飽和與不飽和脂肪和油11.5　有爭議的膽固醇11.6　蛋白質：等同中的第一11.7　好營養(yǎng)和多樣的飲食：獲得足夠的蛋白質11.8　維生素：另外的必需品11.9　礦物質：大量和微量11.10　食物代謝中得到的能量11.11　質量與數(shù)量：飲食時尚11.12　滿足饑餓的世界11.13　食品保存結束語本章概要習題第12章　基因工程與遺傳化學12.1　遺傳化學12.2　DNA的雙螺旋結構12.3　破解化學密碼12.4　蛋白質的結構與合成12.5　人類基因組計劃12.6　DNA重組12.7　加工新藥和疫苗12.8　通過DNA進行診斷12.9　基因指紋12.10　幾種物種的基因混合：是對自然的改進嗎？12.11　克隆哺乳動物和人類12.12　新的普羅米修斯（Prometheus）？結束語本章概要習題附錄1　物理量單位換算附錄2　指數(shù)的冪附錄3　清除障礙附錄4　練一練習題的答案附錄5　每章末藍色標號習題的解答詞匯表索引

編輯推薦

　　化學已滲透到人類社會生活的各個方面，從衣食住行到高科技太空探險，從紙筆墨硯到迅即發(fā)展的計算機等等，無一不和化學有著密切的關系。能源、環(huán)境、材料、生命和信息 等社會各界普遍關注的熱點問題，其產生、發(fā)展乃至最終解決，都離不開化學。沒有化學，現(xiàn)代社會是無法想象的。然而，近年來，化學的成就被那些以化學為基礎的領域所產生的成就掩蓋了，甚至在個別地方化學被妖魔化了。全世界莫名其妙地滋生了一種淡化化學的思潮。因此，使公眾客觀、準確、全面地了解化學及它在社會發(fā)展中的作用是化學工作者義不容辭的責任?！　榇耍绹瘜W會組織編寫了科普著作“Chemistry in Context：Applying Chemistry to Society”，出版后在美國廣受歡迎。這本書以社會普遍關注的環(huán)境、能源、材料、生命和健康等話題為出發(fā)點，精選素材，深入淺出地介紹其中最基本的化學概念和原理，注重對一個問題的多方位探討，引導讀者思考自然科學和社會科學的相互關系，同時給出大量生動的圖片和鏈接資料，展現(xiàn)錯綜復雜的社會話題與豐富多彩的化學世界。本書以示例的方式闡明了自然科學和社會科學的互動關系，指出國家和地方的某些法律和法令以及某些政策和法規(guī)的制定都具有明顯的科技背景。強調化學作為一門自然科學，是帶來危害還是造福人類，在于人類如何利用和操控它，在于有關法律和法規(guī)是否合理和有效，在于公民的科學素養(yǎng)與公德意識?！　≡谖覈鐣徒洕焖侔l(fā)展的今天，翻譯這本書，旨在宣傳和普及化學知識，使公眾認識到化學對于社會發(fā)展的巨大促進作用，喚起和激勵人們特別是青少年對化學的興趣，調動他們學化學、用化學，研究化學的積極性。若能達此目的，我們就感到欣慰了。　　我們以中、美兩國化學會的名義，極力推薦這本書。感謝國家自然科學基金委員會和中國科學院化學部的經費支持。中國經過30年的改革開放，廣大民眾科學素質普遍提高，社會經濟發(fā)展速度還在加快，可以說，中國進入了歷史上最好的發(fā)展時期。中國的化學事業(yè)也進入了歷史上最快的發(fā)展時期，重要基礎研究成果不斷涌現(xiàn)。當然，社會經濟發(fā)展所帶來的資源缺乏、水和大氣的污染等問題也越來越突出了。如果能夠向大眾普及相關的化學知識，使公眾認識到通過化學和其他相關學科的發(fā)展，有助于解決這些問題，為經濟社會的可持續(xù)發(fā)展提供科技方面的保證，不僅僅能大力促進中美兩國化學事業(yè)的健康發(fā)展，更能夠通過大家的共同努力，讓化學在解決全球共同面對的問題上做出應有的貢獻?！　。?008年7月13日，在南開大學舉辦的中國化學會第26屆學術年會開幕式上，舉行了中國化學會與美國化學會合作項目《化學與社會》一書中文版的出版揭幕儀式。中國化學會理事長白春禮和美國化學會主席布魯斯?伯斯坦為《化學與社會》一書的中文版出版發(fā)行隆重揭幕。）

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