3小時讀通基礎化學

第 1 章　什麼是物質？ ..................................................... 9
1-01 化學是一門怎樣的學問？ ............................................ 10
1-02 什麼是物質的密度、熔點和沸點？ ............................. 12
1-03 物質是由什麼構成的？ ............................................... 14
1-04 純物質與混合物的關係 ............................................... 16
1-05 單體與化合物的關係 ................................................... 18
1-06 金屬元素的特徵是什麼？ ............................................ 19
1-07 元素符號是什麼？ ...................................................... 21
練習1 原子、分子的模型與化學式 ........................................ 23
1-08 什麼是離子？ .............................................................. 24
練習2 離子名稱與離子性物質的化學式 ................................. 27
1-09 相較於無機物，有機物特有的物質是什麼？ ............... 28
1-10 什麼是物質三態？ ...................................................... 30
1-11 什麼是波以耳定律、查理定律？ ................................. 32
1-12 物理變化與化學變化有何不同？ ................................. 34
1-13 什麼是質量守恆定律？ ............................................... 36
1-14 什麼是化學反應式？ ................................................... 38
練習3 寫出化學反應式 .......................................................... 41
1-15 什麼是氧化？什麼是還原？ ........................................ 43
1-16 什麼是酸性？什麼是鹼性？ ........................................ 45
1-17 什麼是中和反應？ ...................................................... 47
專欄 為什麼不同的物質會有不同的熔點與沸點？ ............... 49
專欄 石油與原油有何不同？ ............................................... 50
專欄 何謂燃燒？ ................................................................. 51
專欄 為什麼要將石灰倒入日本吾妻川？ ............................. 52
練習1　解答 ............................................................................ 53
練習2　解答 ............................................................................ 54
練習3　解答 ............................................................................ 55

第 2 章　什麼是元素？ ................................................... 57
2-01 如何構成週期表？ ...................................................... 58
2-02 週期表裡藏了什麼訊息？ ............................................ 61
2-03 原子的內部結構如何？ ............................................... 66
2-04 什麼是電子組態？ ...................................................... 68
2-05 什麼是電負度？ .......................................................... 72
2-06 什麼是鹼性氧化物？ ................................................... 74
2-07 稀有氣體是哪些元素？ ............................................... 76
2-08 什麼是鹼金屬與鹼土金屬？ ........................................ 78
2-09 什麼是鹵素？ .............................................................. 80
2-10 什麼是鋁？什麼是鋅？ ............................................... 82
2-11 什麼是氧？什麼是硫？ ............................................... 84
2-12 什麼是氮？什麼是磷？ ............................................... 86
2-13 什麼是碳？什麼是矽？ ............................................... 89
2-14 什麼是鐵？什麼是銅？ ............................................... 92
2-15 什麼是銀？什麼是金？什麼是鉑？ ............................. 94
專欄 水銀的光和影？ .......................................................... 97

第 3 章　什麼是化學鍵結？ ........................................ 99
3-01 水是奇怪的物質？ .................................................... 100
3-02 為什麼水是H2O但氫是H2？ ...................................... 102
3-03 結構式怎麼寫？ ........................................................ 106
練習1　寫出結構式和分子式 ................................................. 108
3-04 實際的水分子是什麼形狀？ ...................................... 110
3-05 什麼是分子極性？ .................................................... 112
3-06 水分子的特殊性質是什麼？ ...................................... 114
3-07 離子結晶的鍵結力是什麼？ ...................................... 116
3-08 什麼是實驗式？ ........................................................ 118
練習2　寫出實驗式 ............................................................... 120
3-09 金屬原子的鍵結力是什麼？ ...................................... 121
練習1　解答 .......................................................................... 124
練習2　解答 .......................................................................... 126
專欄 負離子是什麼？ ........................................................ 128

第 4 章　什麼是「莫耳」？ ...................................... 129
4-01 莫耳(mol)是什麼？ ................................................... 130
4-02 1莫耳是多少的量？ .................................................. 132
4-03 指數是什麼？ ............................................................ 134
4-04 原子量是什麼？ ........................................................ 136
4-05 什麼是質量數、原子序？ .......................................... 138
4-06 如何決定原子量的標準？ .......................................... 140
4-07 物量(mol)和質量(g)是什麼關係？ ............................. 142
練習1 原子量與質量的換算 ................................................. 144
4-08 質量數的比和化學反應式有關係嗎？ ........................ 146
練習2 理解化學反應式、粒子數和莫耳的關係 .................... 148
4-09 亞佛加厥常數是怎麼決定的？ .................................. 150
4-10 為什麼相同體積所含的粒子數會相同？ .................... 152
4-11 什麼是莫耳的三種轉換？ .......................................... 154
練習3 理解莫耳(mol)、質量、體積和個數之間的關係 ........ 156
4-12 為什麼化學反應式的數量關係這麼難？ .................... 160
練習4 理解化學反應式的數量關係 ...................................... 162
練習1 解答 .......................................................................... 164
練習2 解答 .......................................................................... 165
練習3　解答 ...........................................................................165
練習4　答案 ...........................................................................169

第 5 章　什麼是有機化合物？ ..................................171
5-01 什麼是有機化合物？ ..................................................172
5-02 碳(C)與矽(Si)的差異是什麼？ ....................................174
5-03 什麼是烷類、烯類、炔類？ .......................................176
5-04 芳香族有香味嗎？ .....................................................178
5-05 從分子式看不出「異構物」是什麼嗎？ .....................180
5-06 為什麼苯是平面的？ ..................................................182
5-07 酒精和糖有什麼關係？ ..............................................184
5-08 酒精變幻無常？ .........................................................186
5-09 代表性的有機酸是什麼？ ...........................................188
5-10 合成清潔劑的成分是什麼？ .......................................190
5-11 脂肪、蛋白質的基本物質是什麼？ ............................192
5-12 聚氯乙烯和鐵氟龍等常見物質 ...................................194
5-13 不小心碰到手就會變黃色？ .......................................196
5-14 什麼是耦合反應？ .....................................................199
5-15 胺基酸是什麼？ .........................................................201
專欄 人體與毒氣有共通點嗎？ ...........................................203

第 6 章　什麼是高分子化合物？ ............................205
6-01 聚合物的「聚」是什麼意思？ ...................................206
6-02 寡糖是什麼樣的糖？ ..................................................208
6-03 如何製造高分子？ ① .................................................210
6-04 如何製造高分子？ ② .................................................212
6-05 羊為什麼能吃紙？ ① .................................................214
6-06 糖為什麼是甜的？ ② .................................................217
6-07 如何製造蛋白質？ .....................................................219
6-08 蛋白質如何作用？ .....................................................221
6-09 橡膠為什麼會伸長？ ..................................................224
6-10 塑膠袋為什麼可怕？ ..................................................226
6-11 尼龍是絲的仿冒品？ ..................................................228
6-12 為什麼寶特瓶可做成刷毛布料？ ................................230
6-13 有耐熱的塑膠嗎？ .....................................................232
6-14 水族館的巨大水槽是用什麼做的？ ............................234
專欄 備受矚目的生物可分解塑膠是什麼? ..........................236
專欄 塑膠的回收方法是什麼？ ...........................................238
索引 ............................................................................................241
 

序

　　我們在生活中會利用各式各樣的物質，例如金屬、陶瓷、尼龍製成的合成纖維、聚乙烯製成的塑膠等。這些物質讓我們的生活更加多彩、便利。

　　拜現今卓越的化學研究成果所賜，高性能電池、強化纖維、精密陶瓷（由純化的原料製造的高性能陶瓷）等新開發的物質和產品，接二連三地問市。

　　我們能擁有製造這些物質的高超技術，是因為化學知識的日新月異，研究了物質的結構、性質與反應。然而，一般人對國中理化、高中化學的印象，大多是「沒有好感」，究其原因，得到的答案通常都是「有好多計算，還要背好多東西」。造成如此結果的其中一個重要原因是：國中與高中時期所學的化學知識，並沒有實用的知識，也就是說，「學校的教學無法讓學生掌握物質世界的大致樣貌」。因此，本書為了盡量讓讀者輕鬆了解化學的基本知識與應用，輔以豐富的圖像解說。

　　本書的目標讀者群為一般民眾，包括需要在短時間內建立化學基礎，以吸收化學新知的製造業人員。當然，我也希望「不懂化學，或覺得化學很無聊」的高中生和大學生，能閱讀本書。本書具有三個與眾不同的特色：

　　特色1  從國中程度開始講解，並使用許多圖片輔助說明，幫助讀者輕鬆掌握化學的基礎。
　　特色2  針對想要在日常生活中，或工作上，從基礎開始學的人，大膽選出適合的內容。
　　特色3  以練習題的方式帶領讀者學習較難掌握的化學式與化學反應式。

　　本書的三位作者都有撰寫國中、高中教科書的經驗，不僅在大學教授基礎化學，指導未來想成為理科教師的學生，也負責了國高中生的實驗教學。其中，我與寺田教授都有在高中教化學的經驗。為了使本書具備前述的三個特色，確實達到淺顯易懂的效果，以讓讀者有趣地學習知識，我們三位作者嘔心瀝血地完成了本著作。如果成功達成以上目標，代表我們彼此交換意見時引發的熱烈爭論，應該是奏效了。最後，在此由衷感謝插畫家井上行廣先生畫出可愛又容易理解的插圖，以及科學書籍編輯部的石井顯一先生針對原稿的建議與編輯。