高等无机化学

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出版者:第1版 (2004年9月1日)
作者:关鲁雄
出品人:
页数:340
译者:
出版时间:2004-9-1
价格:35.0
装帧:平装(无盘)
isbn号码:9787502557874
丛书系列:
图书标签:
  • 无机化学
  • 高等教育
  • 化学
  • 教材
  • 大学
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  • 化学学科
  • 无机物
  • 化学反应
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具体描述

《现代材料科学基础》 本书简介 《现代材料科学基础》旨在为理工科学生和科研人员提供一个全面、深入且与时俱进的材料科学导论。本书超越了传统材料学科的范畴,将化学、物理学、工程学知识融会贯通,聚焦于理解和设计具有特定功能的新型先进材料。全书结构严谨,内容详实,理论阐述与前沿应用并重,力求构建读者对宏观性能与微观结构之间复杂关系的深刻认知。 第一部分:材料科学的基石 第一章:材料科学概论与研究方法 本章首先确立材料科学的学科地位及其在现代工程和技术进步中的核心作用。我们将探讨材料分类的多种维度——从传统金属、陶瓷、聚合物到新兴的功能材料。重点介绍材料研究中必备的基本工具和方法论,包括但不限于:晶体结构分析(X射线衍射,XRD)、微观形貌观察(扫描电子显微镜,SEM;透射电子显微镜,TEM)以及热力学与动力学分析技术(差热分析,DTA;热重分析,TGA)。本章强调将原子尺度上的理解如何转化为宏观可测量的性能指标。 第二章:晶体结构与缺陷工程 材料的性能在很大程度上取决于其内部的原子排列。本章深入剖析了晶体学的基本原理,包括布拉维点阵、晶体系统、密堆积结构(如面心立方、体心立方、六方最密堆积)的几何学特征。随后的章节将重点讨论晶体缺陷——点缺陷(空位、间隙原子、取代原子)、线缺陷(位错)和面缺陷(晶界)——对材料机械性能、电学性质和扩散行为的决定性影响。我们通过具体的实例阐述如何通过“缺陷工程”来调控材料的特定功能,例如通过控制位错密度来提高金属的强度和硬度。 第三章:材料的热力学与相图解析 材料从一种状态转变为另一种状态的驱动力源于热力学原理。本章系统回顾了相平衡的热力学基础,包括吉布斯相律的应用。核心内容集中于相图的解读与构建,特别是二元合金体系(如Fe-C、Cu-Ni体系)的液相线、固相线、共晶点和固溶体区域的分析。深入探讨了扩散理论,包括菲克定律及其在材料加工过程中的实际意义,例如热处理和渗碳过程中的原子迁移机制。 第二部分:主要材料家族的深度剖析 第四章:金属材料的结构与性能 金属以其优异的导电性、导热性和韧性占据重要地位。本章详细阐述了纯金属和合金的强化机制,包括固溶强化、加工硬化(形变机制)以及沉淀强化。着重分析了钢材的热处理过程,如淬火、回火和退火如何改变马氏体、珠光体和贝氏体的微观结构,从而实现强度和韧性的精确控制。此外,还引入了超塑性、疲劳和蠕变等长期服役性能相关的关键概念。 第五章:陶瓷材料:无机非金属的艺术 陶瓷材料因其高硬度、耐高温和优良的化学稳定性而被广泛应用。本章从离子键和共价键的本质出发,解释了陶瓷材料的脆性来源。内容覆盖了氧化物、非氧化物(如碳化物、氮化物)和复合陶瓷的结构特点。重点分析了烧结过程,即粉末如何通过固相烧结形成致密结构,以及晶界对整体性能的影响。探讨了先进陶瓷在电子、生物医学和耐火材料中的应用实例。 第六章:聚合物材料:链式世界的宏观展现 聚合物作为有机高分子材料,其特性高度依赖于分子链的长度、结构和相互作用力。本章详细介绍了聚合反应的类型(加聚与缩聚),并阐释了线型、支化型、交联型和热固性聚合物的结构差异。重点讨论了聚合物的粘弹性行为,即如何通过动态力学分析(DMA)研究其玻璃化转变温度($T_g$)和熔点($T_m$)。此外,还涉及了聚合物的加工成型技术及其在复合材料基体中的应用。 第三部分:功能材料与前沿展望 第七章:半导体材料的电子能带理论 现代电子技术的基础是半导体材料。本章从量子力学的角度出发,系统阐述了固体中的电子能带结构,区分了导体、半导体和绝缘体的能带特性。核心内容集中于本征半导体和掺杂(N型和P型)的原理,以及费米能级的意义。详细分析了PN结的形成与特性,为理解二极管、晶体管等半导体器件的工作原理奠定坚实的理论基础。 第八章:磁性与介电材料 本章探讨了材料与电磁场相互作用的机理。在磁性材料方面,区分了顺磁性、抗磁性、铁磁性(磁畴理论)和反铁磁性。重点讲解了永磁体设计中的矫顽力、剩余磁感应强度等参数,以及磁记录技术中的应用。在介电材料方面,分析了极化机制(电子极化、离子极化、取向极化),并介绍了铁电体和压电体的特性及其在传感器和存储器中的潜力。 第九章:复合材料与纳米材料 复合材料通过结合不同材料的优点,实现了性能的协同增强。本章分类介绍了纤维增强复合材料、颗粒增强复合材料以及结构复合材料。着重分析了界面在载荷传递中的关键作用。最后,本书拓展至纳米尺度材料,介绍了量子尺寸效应,并探讨了纳米颗粒、纳米线和石墨烯等二维材料在催化、储能和电子学领域的前沿研究方向。 结论:材料科学的未来方向 总结全书内容,展望材料科学在可持续能源、生物兼容性、信息技术和环境修复等领域的未来发展趋势,强调跨学科研究的必要性。 本书力求在概念的清晰度、理论的严谨性和材料体系的广度之间取得完美的平衡,是学习和研究现代材料科学的优秀参考读物。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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这本书的封面设计得非常醒目,采用了深邃的蓝色作为主色调,搭配着简洁的白色字体,透露出一种严谨而深奥的气息。当我第一次翻开它时,首先映入眼帘的是开篇的引言,作者以一种近乎哲学的口吻,探讨了化学元素在宇宙演化中的核心地位。这种宏大的叙事视角立刻抓住了我的注意力,让我意识到这不仅仅是一本教科书,更像是一部关于物质世界本源的史诗。书中对一些基础概念的阐述,比如原子轨道理论的深入解析,远超我之前接触过的任何教材。它没有停留在简单的公式堆砌,而是花费大量篇幅去追溯这些理论的形成背景和实验证据,使得每一个理论都变得有血有肉,仿佛能触摸到科学发现的脉搏。特别是关于过渡金属络合物几何构型和电子结构的探讨,作者巧妙地引入了群论的工具,虽然初期阅读有些吃力,但一旦理解了其中的逻辑链条,那种豁然开朗的感觉,是其他任何入门读物都无法比拟的。书中配图的精度和信息量也令人赞叹,每一个晶体结构图都经过精心处理,细节丰富,有助于建立起空间想象力。总的来说,这本书为我打开了一扇通往更深层次无机化学世界的大门,它要求读者付出努力,但也给予了丰厚的回报。

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我对这本书的装帧质量和排版给予高度评价。厚实的纸张和优秀的印刷质量,确保了即便是频繁翻阅和标记,书籍本身也能保持完好。在排版上,尽管内容极其密集,但作者和编者通过精妙的版块划分和恰当的留白,有效地减轻了阅读疲劳。一些关键的公式推导和理论框架被清晰地框选出来,使得结构层次分明。让我印象深刻的是,书中对周期表中“反常”元素的讨论,比如惰性对(Inert Pair Effect)的现代量子化学解释,以及镧系和锕系元素电子排布的复杂性,作者都给出了极为深入且最新的见解。这表明该书紧跟学科前沿,而不是简单地重复几十年前的知识点。它成功地平衡了经典理论的深度和现代研究广度的需求。读完这本书,我感觉自己对无机化学的理解不再是零散的知识点集合,而是一个逻辑严密、相互支撑的宏大体系,为我后续深入探索特定分支领域奠定了极其坚实且可靠的学术基石。

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不得不提的是,这本书的参考文献部分做得非常出色,体现了作者深厚的学术功底和严谨的治学态度。它不仅仅罗列了那些奠基性的经典论文,还收录了近十年来关于一些前沿课题的综述,这对于希望继续深造的学生来说,简直是无价之宝。我个人非常欣赏作者在讨论现代无化学生物学交叉领域时的平衡感。他没有过度渲染那些尚不成熟的前沿概念,而是客观地评价了当前基于金属配合物在生物体内作用的研究现状、面临的挑战以及未来的潜力。这种成熟、不偏不倚的视角,在许多“网红”教材中是难以见到的。书中对配位化学中立体化学的讨论,也是我读过的最全面、最有条理的之一。从手性诱导到动力学惰性体系的构象异构体平衡,作者用清晰的图表和逻辑推导,将抽象的三维结构问题具体化、可计算化。虽然初读时会感觉信息量过大,需要时间消化吸收,但它真正做到了“一本通”——即便是自学,也能在书本内部构建起完整的知识体系,很少需要“跳”到其他辅助读物去填补基本概念的空白。

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这本书的语言风格极其专业且克制,很少使用煽情或口语化的表达,这使得它在传授知识时具有极高的准确性和效率。它更像是一份精确的工程蓝图,而不是一份轻松的散文集。我尤其关注它对非水溶剂化学的论述,这部分内容在很多标准教材中往往是一笔带过,但在这本书中,作者投入了相当的篇幅去分析了液氨、熔盐等特殊介质中离子的行为和反应特性。这种对化学体系边界的拓展,极大地拓宽了我的化学视野。书中对电化学部分的讲解,也是基于更底层的能级理论和界面现象展开的,而不是简单地罗列Nernst方程。通过对电子转移过程微观图像的细致描绘,我才真正理解了电化学反应的本质驱动力。当然,这本书的另一面是,它对初学者并不友好。如果缺乏扎实的普通化学基础,尤其是量子化学和基础热力学背景,直接啃这本书会感到非常吃力,因为作者默认读者已经掌握了这些“前置知识”。它更像是为那些已经完成本科基础课学习,准备迈入专业研究阶段的学生量身定制的“进阶指南”。

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这本书的阅读体验,怎么说呢,就像是攀登一座险峻的山峰,景色壮丽,但过程着实需要脚踏实地。我特别喜欢作者在讲解那些经典无机反应机理时所采用的叙述方式——它不像某些教材那样把“为什么”轻轻带过,而是如同侦探小说般,层层剥开现象背后的本质。比如,在讨论固态化学的部分,涉及到晶格缺陷和非化学计量化合物时,作者引入了大量的实际材料科学案例,让我看到了理论是如何直接指导材料性能优化的。我清晰地记得有一章专门讲了稀土元素的分离与应用,那部分内容写得极其详尽,从溶剂萃取到离子交换的原理,再到工业化生产的难点,都有深入的分析,让人不禁感叹无机化学在现代工业中的无处不在。然而,也正因为其内容的深度和广度,这本书的阅读进度非常缓慢,很多涉及热力学和动力学的章节,我不得不反复研读,甚至需要查阅其他的热力学参考书进行交叉验证。这种“重负感”是存在的,它要求你不仅仅记住知识点,更要理解知识点之间的内在联系和能量平衡。但正是这种挑战性,让最终掌握的知识点显得格外牢固和深刻。

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