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出版者:

作者:West, Krista

出品人:

页数:117

译者:

出版时间:2008-10

价格:$ 55.09

装帧:

isbn号码:9780791097083

丛书系列:

图书标签:

• 英文
• 化学
• 有机化学
• 化学
• 碳化学
• 化学反应
• 分子结构
• 有机合成
• 生物化学
• 石油化学
• 高分子化学
• 药物化学

《碳的奇迹》 本书是一部全面而深入的著作，旨在揭示碳原子这一宇宙中最基本、最活跃的元素所蕴含的非凡力量和无限可能性。我们将在本书中踏上一段探索之旅，从碳最基础的结构单元——原子本身出发，逐层剥离，展现其在构成物质世界中的核心地位。 首先，我们将深入探究碳原子的电子排布及其独特的成键能力。碳原子位于元素周期表的第二周期，拥有4个价电子，这使得它能够形成极其稳定且多样的共价键，包括单键、双键和三键。这种卓越的成键灵活性是碳元素之所以能够构建出复杂有机分子，进而孕育生命的基础。我们将详细分析碳原子之间以及碳与氢、氧、氮、硫、磷等其他非金属元素之间形成的键合方式，包括sigma键和pi键，并解释这些键的能量、长度以及它们如何影响分子的形状和性质。 接着，我们将聚焦于碳元素在形成不同同素异形体中的惊人表现。从坚不可摧的金刚石，到轻盈却极其坚韧的石墨烯，再到触感柔软的碳纳米管，以及独特的富勒烯家族，我们将一一剖析这些形态各异的碳单质的结构、性质及其潜在的应用。金刚石因其极高的硬度和折射率，在珠宝、切割工具和耐磨材料领域占据重要地位；石墨烯，作为一种二维材料，以其卓越的导电性、导热性和机械强度，正在彻底改变电子学、能源储存和复合材料的研发方向；碳纳米管则以其细小的直径和空心的柱状结构，展现出强大的电子和力学性能，预示着在纳米电子学、传感器和高性能纤维等领域的巨大潜力。 本书将重点阐述碳元素在有机化学领域所扮演的核心角色。有机化学，本质上就是碳化学。我们将从最简单的碳氢化合物（烷烃、烯烃、炔烃）开始，逐步引入官能团的概念，如醇、醛、酮、羧酸、胺、酯等。每一个官能团的引入都为碳链带来了全新的化学性质和反应活性。我们将详细讲解这些官能团的命名、结构、物理性质（如熔点、沸点、溶解度）以及它们参与的经典化学反应，例如取代反应、加成反应、消去反应、氧化还原反应以及重排反应等。通过对各类有机反应机理的深入分析，我们将理解有机分子是如何通过一系列精确的化学转化，从简单的原料构建成复杂而功能化的结构。 本书还将深入探讨碳在生命科学中的不可替代性。生命体中的绝大多数分子，从构成细胞膜的脂质，到传递遗传信息的核酸，再到催化生化反应的蛋白质，都离不开碳原子作为骨架。我们将追溯碳循环在地球生态系统中的重要性，从大气中的二氧化碳，到植物通过光合作用固定碳，再到生物体内的有机物转化，以及最终通过呼吸作用或分解作用将碳释放回大气。我们将讨论碳水化合物作为能量来源和结构支持的作用，蛋白质作为生命活动执行者的多样性，脂质在能量储存和细胞膜构建中的关键作用，以及核酸作为遗传物质的编码和传递机制。 此外，本书还将展望碳材料在未来科技发展中的广阔前景。从新型能源材料（如锂离子电池的电极材料、太阳能电池的吸光材料），到生物医学材料（如药物载体、组织工程支架），再到环保材料（如吸附剂、催化剂），碳元素及其衍生物正以前所未有的速度推动着科学技术的进步。我们将讨论碳纤维复合材料在航空航天和汽车工业中的应用，碳点在生物成像和荧光传感中的潜力，以及在碳捕获与封存技术中的关键作用。 本书力求以清晰、严谨的语言，结合丰富的图示和实例，让读者全面理解碳元素的化学性质、结构多样性及其在自然界和现代科技中的关键作用。无论您是化学领域的初学者，还是希望深入了解碳科学的专业人士，本书都将为您提供一份详实而富有启发性的知识盛宴，带您领略碳原子这位“万物之母”的无穷魅力。

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这本书最让我感到惊喜的地方，在于其对化学“未来图景”的展望。在收尾部分，作者并没有简单地总结已经学到的知识，而是将目光投向了前沿研究，例如自修复材料、分子机器以及可持续化学合成的挑战。这部分的文字风格变得更加充满激情和前瞻性，探讨了碳化学在应对气候变化和能源危机中的潜在角色。作者坦诚地指出了当前研究面临的瓶颈，但同时也勾勒出了一个充满希望的蓝图，激励读者去思考如何用碳的无限组合能力来构建一个更美好的世界。这种鼓励批判性思维和创新精神的结尾处理，使得全书的基调从严谨的学术探讨，升华为对人类智慧的赞颂。总的来说，这本书提供了一种全新的、立体化的学习体验，它不仅教会了我碳化合物的基础知识，更重要的是，它培养了我以一种更具深度和广度的视角去看待我们身边的物质世界。对于任何想要真正理解现代科学核心驱动力的人来说，这本著作都是一份不可多得的财富。

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这本书的结构编排实在令人印象深刻，它仿佛遵循着一种精心设计的交响乐章的结构。第一部分如同缓慢的序曲，建立起碳作为万物之基的哲学高度，语言沉稳而富有哲理，探讨了碳在宇宙形成中的地位。接着，乐章进入快板，开始细致入微地解剖饱和烃和不饱和烃的几何特性。我特别欣赏作者在处理异构体部分时所采用的类比手法。他没有仅仅列举结构式，而是引入了建筑学和雕塑的概念，将分子构象的变化描述为不同空间布局下的动态平衡游戏。这种将抽象概念具象化的技巧，对于理解立体化学中的手性问题极为有效。当我读到关于对映异构体对生物体影响的部分时，那种“镜像”的微妙差异所导致的巨大功能差异，让我感到由衷的震撼。作者的语言在此处变得精密而有力，每一个词汇的选择都像是经过了精确的摩尔计算，恰到好处地传递了科学的严谨性，却又保持了阅读的流畅性。相比于我过去读过的那些冗长乏味的化学导论，这本书的逻辑推进是如此的清晰和连贯，仿佛作者早就预料到读者会在哪里产生困惑，并提前准备好了最恰当的解释。

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这本书的封面设计相当抓人眼球，那种深邃的黑色背景上点缀着荧光绿的分子结构图，一下子就吸引了我——一个对基础科学充满好奇的业余爱好者。我原本对化学这个学科抱持着一种敬而远之的态度，总觉得它晦涩难懂，充满了复杂的公式和难以想象的反应过程。然而，这本书的开篇却以一种近乎散文诗的笔调，讲述了碳原子如何成为生命之基的宏大叙事。它没有直接跳入繁琐的结构解析，而是巧妙地通过历史的脉络，将读者带入到早期化学家们探索有机世界的狂热与挫败之中。特别是书中对“生命力”理论被推翻的描述，简直像侦探小说一样引人入胜，展现了科学思想的演变是多么曲折而充满戏剧性。作者的叙述节奏掌控得极好，总能在读者感到疲惫之前，抛出一个新的、令人振奋的发现或者一个深刻的反思。读起来，我感觉自己不是在啃一本教科书，而是在跟随一位经验丰富的向导，穿越一个充满奇迹的微观宇宙。它成功地消除了我对化学的恐惧感，让我意识到，即便是最基础的元素，也能孕育出无限的可能性和美感。这本书的引言部分，用极其生动的语言描绘了碳骨架的柔韧性和多样性，这种描述方式，远远超越了枯燥的定义，它赋予了“化学”一种生命力。

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我必须赞扬这本书在案例选取上的独到眼光。很多化学书籍在介绍官能团时，往往停留在基础的反应方程式上，乏善可陈。但这本书却将理论知识与现实世界中的应用场景无缝对接，让读者清晰地看到这些化学结构是如何在日常生活中发挥作用的。例如，在讲解环烷烃的张力时，它没有空泛地讨论能斯特方程，而是深入分析了某些药物分子如何利用特定的环张力来实现对靶细胞的选择性抑制。这种从微观结构到宏观功能的深度挖掘，极大地增强了学习的动机。书中对天然产物化学的介绍部分，尤其精彩。作者以一种近乎“寻宝”的口吻，描述了科学家们如何从看似普通的植物或海洋生物中分离并确定结构复杂的生物碱或萜烯。那些关于分离纯化过程的描述，充满了实验的艰辛与发现的喜悦，读起来让人热血沸腾。这不仅仅是一本关于“是什么”的书，更是一本关于“如何发现”和“为什么重要”的指南。它成功地将纯粹的化学反应，转化成了解决实际问题的工具和艺术。

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从排版和视觉设计的角度来看，这本书无疑是业界的一个标杆。我注意到，作者非常注重图文的配合效率，很少出现那种为了填充篇幅而堆砌的冗余插图。所有的化学结构图都采用了统一且易于辨识的配色方案，即便是多环化合物的复杂结构，也能通过精妙的线条和阴影处理变得层次分明。更值得称道的是，书中对光谱学数据的呈现方式。以往我对核磁共振（NMR）和红外光谱（IR）的理解总是停留在图表符号的层面，而这本书则采用了大量的互动式解释（即使是印刷版，也通过详细的注释和引导实现了类似效果）。作者会特意用放大镜的方式指出谱图中关键信号的归属，并解释为什么这个信号出现在特定的化学位移上。这种细节的把控，极大地降低了非专业人士理解复杂分析数据的门槛。它体现了一种对读者体验的极致尊重，确保了信息传递的准确性和高效性，真正做到了技术性与美学的完美融合。

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