前　言
致教師
本書的理念
我們是《化學(xué)：中心科學(xué)》的作者。對(duì)于您選擇本書作為您的普通化學(xué)課的教學(xué)伙伴，我們感到非常高興和榮幸。我們已經(jīng)為多屆學(xué)生教授過(guò)普通化學(xué)課程，因此我們了解為如此多的學(xué)生上課所面臨的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。同時(shí)，我們也是活躍的科學(xué)研究人員，對(duì)于化學(xué)科學(xué)的學(xué)習(xí)和發(fā)現(xiàn)都富有興趣。作為共同作者，我們各自所獨(dú)有的、廣泛的經(jīng)驗(yàn)構(gòu)成了密切協(xié)作的基礎(chǔ)。在編寫本書時(shí)，我們的重點(diǎn)是面向?qū)W生。我們努力確保全書內(nèi)容不僅是準(zhǔn)確的、最新的，而且是清晰的、可讀的，并且努力傳播化學(xué)的廣泛應(yīng)用以及科學(xué)家在做出有助于我們理解真實(shí)世界的新發(fā)現(xiàn)時(shí)所經(jīng)歷的興奮的過(guò)程。我們希望學(xué)生明白，化學(xué)不是一個(gè)獨(dú)立于現(xiàn)代生活諸多方面的專業(yè)知識(shí)體系，而是可再生能源、環(huán)境可持續(xù)性和人類健康提升等一系列社會(huì)問(wèn)題解決方案的核心。
本書第14版的出版可以看作是一個(gè)教科書保持長(zhǎng)期更新的成功案例。我們感謝廣大讀者多年以來(lái)對(duì)本書的信任與支持，并努力使每一個(gè)新版本更加具有新穎性。在每一個(gè)新版本的編寫過(guò)程中，我們都會(huì)再次進(jìn)行深入地思考，問(wèn)自己一些深刻的問(wèn)題，而這些問(wèn)題是我們?cè)谶M(jìn)行寫作前必須回答的。進(jìn)行新版本寫作的必要性是什么？不僅在化學(xué)教育方面，而且在整個(gè)科學(xué)教育領(lǐng)域和我們所教授的學(xué)生的素質(zhì)方面有了哪些新的變化？我們?nèi)绾螏椭�您的學(xué)生不僅學(xué)習(xí)化學(xué)原理，而且樂(lè)意成為更像化學(xué)家的批判性思考者？上述問(wèn)題的答案只有部分源自不斷變化的化學(xué)本身。許多新技術(shù)的引入已經(jīng)改變了各個(gè)層次科學(xué)教育的面貌�；ヂ�(lián)網(wǎng)在獲取信息和展示學(xué)習(xí)內(nèi)容方面的應(yīng)用，深刻地改變了作為學(xué)生學(xué)習(xí)工具之一的教科書的作用。作為作者，我們面臨的挑戰(zhàn)是如何保持書籍作為化學(xué)知識(shí)和實(shí)踐的主要來(lái)源，同時(shí)將其與新技術(shù)帶來(lái)的新的學(xué)習(xí)方式相結(jié)合。這個(gè)版本中融入了許多新的計(jì)算機(jī)技術(shù)，包括使用一個(gè)基于云的主動(dòng)學(xué)習(xí)分析和評(píng)估系統(tǒng)Learning
CatalyticsTM，以及基于網(wǎng)絡(luò)的工具如MasteringChemistryTM。經(jīng)過(guò)不斷完善與發(fā)展，MasteringChemistryTM目前可以更有效地測(cè)試和評(píng)估學(xué)生的表現(xiàn)，同時(shí)給予學(xué)生即時(shí)和有益的反饋。
MasteringChemistryTM不僅提供基于問(wèn)題的反饋，而且使用Knewton增強(qiáng)的自適應(yīng)后續(xù)作業(yè)和動(dòng)態(tài)學(xué)習(xí)模塊，現(xiàn)在可以不斷地適應(yīng)每個(gè)學(xué)生，提供個(gè)性化的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。
作為作者，我們希望本書能夠成為學(xué)生重要的、不可缺少的學(xué)習(xí)工具。無(wú)論是以紙質(zhì)書還是以電子書形式，它都可以隨身攜帶并隨時(shí)使用。本書是學(xué)生在課堂之外獲取知識(shí)、發(fā)展技能、學(xué)習(xí)參考和準(zhǔn)備考試等信息的最佳載體，比其他任何工具書都能更有效地為具有化學(xué)興趣的學(xué)生提供現(xiàn)代化學(xué)的知識(shí)脈絡(luò)和應(yīng)用領(lǐng)域，并為更高級(jí)的化學(xué)課程做準(zhǔn)備。
如果一本書可以有效地支持身為教師的您，那么它必須是針對(duì)學(xué)生而寫作的。在本書中，我們已經(jīng)盡最大努力確保寫作風(fēng)格清晰并有趣，確保本書具有足夠的吸引力而且更加圖文并茂。本書為學(xué)生提供了大量的學(xué)習(xí)輔助內(nèi)容，包括精心安排的解題思路與過(guò)程。我們希望廣大讀者可以從內(nèi)容安排、例題的選擇以及所采用的學(xué)習(xí)輔助和激勵(lì)內(nèi)容中看出我們作為教師所積累的經(jīng)驗(yàn)。我們相信，當(dāng)學(xué)生看到化學(xué)對(duì)他們自己的學(xué)習(xí)目標(biāo)和興趣的重要性時(shí)，他們會(huì)更加熱愛(ài)學(xué)習(xí)化學(xué)，因此我們?cè)诒緯�中�?qiáng)化了化學(xué)在日常生活中的許多重要應(yīng)用的介紹。我們希望您能充分利用這些材料。
作為作者，我們的理念是書中的文字內(nèi)容和支持其使用的補(bǔ)充資料必須與身為教師的您一道協(xié)同工作。一本教材只有在得到教師認(rèn)可的情況下才會(huì)對(duì)學(xué)生有用。本書具有幫助學(xué)生學(xué)習(xí)的功能，可以指導(dǎo)他們理解概念和提高解題技能。本書內(nèi)容極為豐富，學(xué)生很難在一年的課程時(shí)間內(nèi)學(xué)習(xí)掌握全部?jī)?nèi)容。您的指導(dǎo)將是本書的最佳使用指南。只有在您的積極幫助下，學(xué)生們才能最有效地利用本書及其補(bǔ)充材料。誠(chéng)然，學(xué)生們關(guān)心成績(jī)，但是如果在學(xué)習(xí)中得到鼓勵(lì)，他們也會(huì)對(duì)化學(xué)這門科學(xué)感興趣并關(guān)注所學(xué)到的知識(shí)。建議您在教學(xué)中強(qiáng)調(diào)本書的特色內(nèi)容，以提高學(xué)生對(duì)化學(xué)的興趣，如章節(jié)中的“化學(xué)應(yīng)用”和“化學(xué)與生活”這兩部分內(nèi)容，展示了化學(xué)如何影響現(xiàn)代生活及其與健康和生命過(guò)程的關(guān)系。此外，建議您在教學(xué)中強(qiáng)化概念理解并降低簡(jiǎn)單操作和計(jì)算解題等內(nèi)容的教學(xué)重要性，鼓勵(lì)學(xué)生使用豐富的在線資源。
本書的架構(gòu)與內(nèi)容
本書前五章主要對(duì)化學(xué)進(jìn)行了宏觀的、現(xiàn)象層面的概述，所介紹的基本概念如命名法、化學(xué)計(jì)量法和熱化學(xué)等，都是在進(jìn)行普通化學(xué)實(shí)驗(yàn)前所必須掌握的背景知識(shí)。我們認(rèn)為在普通化學(xué)課程的早期介紹熱化學(xué)是可行的，因?yàn)槲覀儗?duì)化學(xué)過(guò)程的理解很多是基于能量變化的。本書在熱化學(xué)一章中加入鍵焓，旨在強(qiáng)調(diào)物質(zhì)的宏觀特性與原子和化學(xué)鍵層面的亞微觀世界之間的聯(lián)系。我們相信本書已經(jīng)為普通化學(xué)課程中的熱力學(xué)教學(xué)提供了一個(gè)有效的、平衡的方法，同時(shí)也向?qū)W生介紹了一些涉及能源生產(chǎn)和消費(fèi)等全球性問(wèn)題的內(nèi)容。在非常高的水平上向?qū)W生教授非常多的內(nèi)容，同時(shí)還要求這個(gè)過(guò)程越簡(jiǎn)單越好，行走在這兩者之間的狹窄道路上并非一件易事。本書從頭至尾都貫徹如下的理念：重點(diǎn)在于傳授對(duì)概念的理解，而不是讓學(xué)生只學(xué)會(huì)如何把數(shù)字代進(jìn)方程里。
接下來(lái)的四章（第6章