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第0章 化学，为了未来可持续发展1

0.1 我们今天的选择3

0.2 为了我们的未来所需要的可持续实践4

0.3 三重底线6

0.4 从摇篮到哪里？8

0.5 你的生态足迹9

0.6 我们作为公民和化学家的责任11

0.7 回到蓝色弹珠13

习题13

第1章 我们呼吸的空气17

1.1 呼吸中有什么？19

1.2 呼吸中还有什么？22

1.3 空气污染与风险评估25

1.4 空气质量与你27

1.5 我们生活的地方：对流层30

1.6 物质分类：纯物质、元素和化合物32

1.7 原子和分子34

1.8 命名与化学式：化学的词汇36

1.9 化学变化：氧在燃烧中的作用38

1.10 火与燃料：空气质量与烃类燃料41

1.11 空气污染：直接来源44

1.12 臭氧：次级污染物48

1.13 室内空气质量的情况51

1.14 回到呼吸——在分子水平上55

结束语59

本章概要59

习题60

第2章 保护臭氧层67

2.1 臭氧：是什么和在哪里？68

2.2 原子结构和周期律71

2.3 分子与模型75

2.4 光波79

2.5 辐射与物质81

2.6 氧／臭氧屏障83

2.7 紫外辐射的生物影响85

2.8 平流层臭氧破坏——全球观测和起因89

2.9 氯氟烃：性质、用途以及与臭氧的相互作用92

2.10 南极臭氧洞：靠近观察97

2.11 对全球关注的响应98

2.12 CFCs和哈龙的替代101

2.13 替代物的替代物103

结束语106

本章概要106

习题107

第3章 全球气候变化中的化学113

3.1 在温室中：地球能量平衡115

3.2 收集证据：时间的证词118

3.3 分子的形状是如何构建的123

3.4 分子的振动和温室效应128

3.5 碳循环131

3.6 定量化概念：质量133

3.7 定量概念：分子和摩尔135

3.8 甲烷和其他温室气体138

3.9 地球会变得多暖？141

3.10 气候变化的后果146

3.11 对于气候变化，我们能够或应该做些什么？150

结束语155

本章概要156

习题156

第4章 燃烧产生的能量161

4.1化石燃料和电162

4.2能量转换效率165

4.3煤化学169

4.4石油和天然气174

4.5测量能量变化179

4.6分子层级上的能量变化183

4.7 汽油化学186

4.8 老燃料新用途190

4.9 生物燃料Ⅰ——乙醇191

4.10 生物燃料Ⅱ——生物柴油196

4.11 生物燃料和前进之路200

结束语204

本章概要205

习题206

第5章 生命之水213

5.1 水的独特性质215

5.2 氢键的角色217

5.3 供我们饮和用的水220

5.4 水的问题223

5.5 水溶液228

5.6 对溶剂的近距离观察231

5.7 离子化合物的命名及其规则234

5.8 海洋——汇入许多离子的水溶液237

5.9 共价化合物及其溶液239

5.10 保护饮用水：联邦立法243

5.11 水处理246

5.12 有关水的全球挑战方案249

结束语254

本章概要254

习题255

第6章 消除酸雨及海洋酸化的威胁261

6.1 什么是酸？263

6.2 什么是碱？265

6.3 中和：碱具有抗酸性266

6.4 pH简介268

6.5 海洋酸化270

6.6 雨水pH测量的挑战272

6.7 二氧化硫与煤燃烧277

6.8 氮氧化物与汽油燃烧279

6.9 氮循环281

6.10 SO2和NO2——它们是怎样叠加在一起的？285

6.11 酸沉降及其影响287

6.12 酸沉降、阴霾和人类健康291

6.13 给湖泊和溪流带来的损害294

结束语296

本章概要297

习题297

第7章 核裂变之火303

7.1 世界的核电305

7.2 裂变怎样产生能量？308

7.3 核反应堆怎样产生电能？313

7.4 什么是放射性？316

7.5 以史为鉴走向未来319

7.6 核辐射与你323

7.7 与武器的关系330

7.8 核的寿命：半衰期334

7.9 核废料：今天和明天337

7.10 核电的风险与收益341

7.11 核电的未来344

结束语346

本章概要346

习题347

第8章 电子转移释能353

8.1 电池、伽伐尼电池和电子355

8.2 其他常用的伽伐尼电池359

8.3 电池组分：摇篮到摇篮362

8.4 混合动力车365

8.5 燃料电池基础367

8.6 氢燃料电池电动车371

8.7 光伏电池基础376

8.8 来自可再生（可持续发展的）能源的电力382

结束语385

本章概要386

习题386

第9章 聚合物与塑料的世界391

9.1 聚合物无处不在392

9.2 聚合物：长长的链394

9.3 单体的累加395

9.4 聚乙烯：更深入的了解397

9.5 “六大塑料”：主题与演变401

9.6 将单体缩合406

9.7 聚酰胺：天然聚合物和尼龙410

9.8 固体废弃物的处理：4R413

9.9 塑料的回收利用：更广范围的探讨417

9.10 从植物到塑料422

9.11 转移底线424

结束语427

本章概要428

习题429

第10章 分子操控和药物设计435

10.1 一种经典的神奇药物436

10.2 对含碳分子的研究438

10.3 官能团442

10.4 阿司匹林是如何起作用的：功能取决于结构447

10.5 现代药物设计449

10.6 让分子具有手性！454

10.7 类固醇458

10.8 处方药、仿制药和非处方药460

10.9 草药463

10.10 药品的滥用466

结束语471

本章概要471

习题472

第11章 营养：发人深省的粮食479

11.1 食物和星球481

11.2 人如其食484

11.3 脂肪和油486

11.4 脂肪、油和你的饮食490

11.5 甜的、含淀粉的碳水化合物495

11.6 它到底有多甜：糖和糖的替代品498

11.7 蛋白质：同侪之首501

11.8 维生素：其他的必需品504

11.9 食物中的能量509

11.10 膳食建议：质量与数量513

11.11 从农场到餐桌514

11.12 消除饥饿517

结束语521

本章概要522

习题522

第12章 基因工程与遗传化学529

12.1 更强更好的玉米？530

12.2 编码生命信息的化学物质533

12.3 DNA双螺旋结构536

12.4 破解化学密码541

12.5 蛋白质：从组成到功能543

12.6 基因工程的进程547

12.7 通过基因工程来实现绿色化学合成550

12.8 新的弗兰肯斯坦553

结束语555

本章概要556

习题556

附录1 量度转换表561

附录2 指数的幂562

附录3 打破僵局563

附录4 “练一练”问题选答564

附录5 习题答案575

名词解释588