无机化学实验

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出版者:中国水利水电出版社
作者:李于善
出品人:
页数:264
译者:
出版时间:2007-8
价格:35.0
装帧:平装
isbn号码:9787508448282
丛书系列:
图书标签:
  • 无机化学
  • 化学实验
  • 实验教学
  • 高等教育
  • 大学教材
  • 化学专业
  • 实验指导
  • 教学参考
  • 分析化学
  • 理学
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具体描述

本书依据无机化学实验双语教学的实践经验,采用英汉两种语言,结合国内外无机化学实验的教学实际情况编写而成。中英文各分为5个部分:无机化学实验的一般知识;基本化学原理实验;元素性质和定性分析实验;综合性研究式实验;附录。本书可使学生在学习和掌握无机化学实验技能的同时,提高英语阅读能力和水平,适合化学及相关专业的本科生、专科生、教师和相关学科工作人员使用和参考。本书也可作为化学及相关专业硕士研究生的实验参考书。

《现代材料科学导论》 内容概要: 本书旨在为读者提供一个全面而深入的现代材料科学领域概览,重点关注新材料的结构、性能、制备及其在工程和技术中的应用。全书内容涵盖了从微观尺度的原子排列到宏观尺度的材料行为,力求构建一个将基础科学原理与实际工程应用紧密结合的知识体系。 第一部分:材料科学基础 第一章:材料的分类与基础结构 本章首先界定了材料科学的范畴,并详细阐述了材料的五大基本类别:金属材料、陶瓷材料、聚合物材料、复合材料以及新兴的功能材料(如半导体和智能材料)。随后,深入探讨了晶体结构的基础,包括晶格常数、密堆积结构(FCC, BCC, HCP)的几何意义及其对材料力学性能的初步影响。非晶态结构和缺陷理论是本章的重点,对位错、点缺陷、线缺陷和平面缺陷的类型、形成机制及其在材料塑性变形和导电性中的核心作用进行了详尽的分析。通过引入布拉维格子和晶体学符号(如Miller指数),读者将掌握描述晶体结构的基本语言。 第二章:材料的热力学与相图 本章聚焦于材料体系的稳定性与相变规律。从热力学基本定律出发,引入吉布斯自由能(G)的概念,阐明了平衡态的判据。详细讲解了单组分和多组分体系的相图分析方法,重点剖析了二元合金系统的凝固过程,如共晶反应、共熔反应和固溶体形成。对非平衡态热力学在材料加工中的重要性进行了讨论,特别是快速凝固技术如何利用非平衡条件获得具有独特性能的新组织。费雪和夏普的无标度扩散定律在解释晶界迁移和晶粒长大方面的应用是本章的实践部分。 第三章:材料动力学与扩散 材料的性能往往依赖于其在一定温度下发生反应或重排的速率。本章系统介绍了固态扩散的基本机制,包括空位机制、间隙机制和塞勒机制,并定量分析了Fick第一定律和第二定律在描述扩散通量和浓度梯度演变中的应用。阿伦尼乌斯方程被用来量化扩散系数与温度的关系。此外,本章还涉及了扩散在材料退火、烧结和渗碳等热处理过程中的核心作用,并引入了非均匀体系中的扩散,如电迁移(Electromigration)现象及其在微电子器件中的可靠性问题。 第二部分:结构与性能的关系 第四章:金属材料的力学性能 本章是关于金属结构与宏观力学响应的桥梁。详细介绍了拉伸、压缩、弯曲、扭转等基本静载荷试验,并对屈服强度、抗拉强度、延展性(断裂韧性KIC)和硬度等关键指标进行了精确的定义和测量方法解析。重点探讨了位错运动与加工硬化、冷变形的机制。随后,深入分析了金属的蠕变(Creep)行为,包括稳态和瞬态蠕变,以及时间-温度参数法(如Larson-Miller参数)在预测高温结构寿命中的应用。疲劳是本章的另一核心内容,涉及S-N曲线的绘制、疲劳裂纹的萌生与扩展,以及Miner线性累积损伤理论的应用。 第五章:陶瓷与玻璃材料 陶瓷材料因其高硬度、高熔点和优异的耐化学腐蚀性而广泛应用于极端环境。本章首先讨论了离子键和共价键在陶瓷结构中的主导作用,以及其电子结构如何决定其电学和光学特性。重点分析了陶瓷材料的脆性断裂机制,并对比了金属材料的韧性断裂,阐述了维氏硬度与断裂韧性测试(如SEVNB法)在评估陶瓷性能中的重要性。玻璃材料部分,则关注了玻璃化转变温度(Tg)的概念、粘滞流变行为以及玻璃的结构模型(如连接数理论)。烧结是陶瓷制备的关键,本章对液相烧结和固相烧结的驱动力和机理进行了详细建模。 第六章:聚合物科学与工程 本章系统介绍了聚合物的微观结构(链的构象、分子量分布)如何决定其宏观性能。讲解了加成聚合、缩聚、开环聚合等主要合成方法。在性能方面,重点分析了聚合物的粘弹性行为,通过蠕变柔量和应力松弛曲线来描述其时间依赖性响应。利用DSC(差示扫描量热法)和TGA(热重分析)来确定聚合物的玻璃化转变和熔点。此外,本章还探讨了交联度和结晶度对聚合物机械性能、溶解性和阻隔性能的显著影响,并引入了工程塑料、热固性树脂和弹性体的应用实例。 第三部分:功能材料与新兴领域 第七章:半导体材料的物理基础 本章从能带理论出发,解释了导体、绝缘体和半导体的本质区别。详细阐述了本征半导体和掺杂半导体的载流子浓度、迁移率以及费米能级的移动。分别介绍了N型和P型掺杂的原理和效果。随后,深入探讨了PN结的形成、空间电荷区、内建电势以及其在二极管和晶体管工作中的基础作用。硅(Si)和砷化镓(GaAs)的晶体生长技术(如CZ法、外延生长)作为关键的制备工艺被重点介绍。 第八章:复合材料的设计与性能 复合材料是通过结合两种或多种不同材料的优点而获得特定性能的系统。本章将复合材料分为增强相和基体两部分进行分析。重点讨论了纤维增强复合材料(如碳纤维增强环氧树脂)的各向异性力学行为,基于混合律的强度和模量预测模型。对于颗粒增强和层状复合材料,本章分析了界面结合强度对整体性能的决定性影响。此外,还介绍了智能复合材料(如形状记忆合金复合材料)的发展前景。 第九章:磁性与电学功能材料 本章围绕材料的电磁响应展开。在磁性材料部分,阐述了磁畴、磁化强度、磁滞回线(Hysteresis Loop)的物理意义,区分了顺磁性、抗磁性和铁磁性。深入分析了软磁材料(如坡莫合金)和硬磁材料(如钕铁硼)的微观结构与宏观磁性能的调控。在电学功能材料方面,详细介绍了铁电体(如钛酸钡)的基本原理、极化现象及其在存储器件中的应用。此外,本章还涵盖了超导材料的低温特性和BCS理论的初步介绍,以及压电材料在传感器和执行器中的应用原理。 总结与展望 本书的最后部分将材料科学置于更广阔的工程背景下,讨论了材料的腐蚀与防护机制(电化学腐蚀、应力腐蚀开裂),以及先进的无损检测技术(如超声波探伤、X射线衍射)。展望部分,将目光投向纳米材料、生物相容性材料和能源存储材料(如电池电极材料)的前沿研究方向,强调了计算材料学(如第一性原理计算)在加速新材料发现中的关键作用。本书旨在培养读者从原子尺度到宏观尺度理解和设计材料的能力。

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用户评价

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这本书的语言风格非常独特,它没有采用多数实验教材那种冷冰冰的、命令式的语言,而是充满了对化学世界的探索欲和发现的乐趣。阅读起来,感觉就像是跟着一位经验丰富、充满激情的导师在耳边娓娓道来。比如在介绍一些特殊反应现象时,作者会用一些富有画面感的描述,例如描述某种沉淀刚生成时的“云雾缭绕”或是晶体析出时的“冰花初绽”,这些文字的应用,极大地激发了读者的好奇心,让原本枯燥的化学反应变得生动起来。在解释理论背景时,作者的叙述逻辑非常清晰,总能从一个宏观的现象切入,层层剥笋地引向微观的分子结构和作用力,这种由表及里的讲解方式,非常符合我们非化学专业背景的读者去理解复杂概念的认知习惯。阅读过程中,我发现自己不再是被动地接受指令,而是在主动地探索“为什么会这样”,这种引导性的阅读体验,极大地提升了学习的主动性和乐趣。

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从内容深度来看,这本书绝非泛泛而谈的基础实验汇编,它在经典实验之外,融入了许多当代无机化学研究的前沿技术视角。例如,在合成部分,对于一些常见无机化合物的制备,它不仅提供了传统的加热、沉淀方法,还引入了溶剂热法和微波辅助合成的简要介绍,虽然没有深入到复杂的仪器操作,但无疑拓宽了读者的视野,让人意识到无机合成远不止于“加热煮沸”那么简单。我特别留意了关于配合物制备那一章,它对配体场理论和晶体场理论的解释非常精妙,结合实际合成出的[Co(NH₃)₆]Cl₃样品,引导读者思考颜色变化背后的电子跃迁机理,这种理论与实践紧密结合的教学方式,远比单纯背诵公式有效得多。此外,书中对数据处理和误差分析的篇幅也令人满意,很多实验报告中常犯的系统误差和随机误差辨析,都通过具体的例子进行了剖析,而不是空洞的说教,这种注重科学思维培养的设计,使得这本书不仅仅是一本操作指南,更是一本培养未来化学家的思维训练手册。

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这本《无机化学实验》的装帧设计着实让人眼前一亮,封面采用了哑光纸张,触感温润,中央的图案是几个晶体结构的抽象化图形,线条简洁却蕴含着深刻的化学美学。我尤其欣赏它在章节排布上的匠心独运,它不是那种教科书式的死板罗列,而是更像一本精心策划的实验手册,每一步骤的描述都力求清晰易懂,配图的质量也相当高,很多微观操作的示意图,即使用肉眼观察也难以捕捉到的细节,在这里通过精细的插画得以展现。特别是对于一些基础操作,比如滴定管的清洗、天平的校准,作者并没有简单地一带而过,而是用了一种近乎手把手的语气,细致到连滴定管要悬挂在多高的位置才能确保读数准确,都做了详细的说明,这对于初次接触实验的同学来说,无疑是一剂强心针。而且,书中对于安全部分的强调也十分到位,不仅仅是列出“注意通风”、“佩戴护目镜”这样的通用口号,而是深入到特定试剂的毒性等级、接触后的急救措施,甚至连废液分类处理的规范都纳入其中,体现了编者对实验安全的极端重视,这种严谨的态度,让我在翻阅时就感受到了专业与可靠。

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这本书的实用性体现得淋漓尽致,它在实验流程的安排上考虑到了大学实验室的实际情况。很多高级的、需要昂贵稀有试剂的实验被巧妙地替换成了更具可操作性和成本效益的替代方案,同时,作者在脚注中会清晰地标明原版实验的设计思路,保证了知识的完整性。更值得称赞的是,它为每个实验都设置了“前置思考题”和“后置拓展讨论”,前者要求学生在动手前预估结果和潜在困难,后者则引导学生对实验结果进行深入的批判性分析,例如探讨产率低的原因、分离纯化过程中可能存在的损失等。这种结构化的学习路径,确保了实验不仅仅停留在“做出产物”的层面,而是上升到了“理解过程”和“优化方法”的高度。对于课程设计者来说,这本书提供了极大的灵活性,因为每个实验单元都可以根据教学进度和设备条件进行模块化的调整,显示出编者对不同教学环境的兼容性考虑。

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这本书在辅助资源方面的设计也做得非常到位,虽然我手头拿的是纸质版,但从书中提示的在线资源链接和附录的详细表格来看,它显然是一个多媒体学习的载体。附录部分简直是为实验查找资料的“小词典”,包括了常用无机盐的溶解度数据、常见酸碱的浓度换算表、甚至还有一些特定波长下物质的摩尔吸光系数参考值,这些都是实验操作中极高频需要查阅的参数,将其集中整理,极大地节省了我们翻阅多本手册的时间。更让我印象深刻的是,它对新引入的分析技术,比如原子吸收光谱法(AAS)的原理介绍,虽然篇幅不长,但其阐述的逻辑链条非常完整:从基本原理到仪器构造,再到样品前处理和数据解读,一应俱全,为我们这些希望将课堂知识与现代分析手段结合起来的学生,提供了极佳的入门桥梁。这本书真正做到了工具性与学术性的完美平衡,是实验室里不可多得的良伴。

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