基础化学

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出版者:7-122
作者:张正兢
出品人:
页数:336
译者:
出版时间:2007-8
价格:35.00元
装帧:
isbn号码:9787122007940
丛书系列:
图书标签:
  • 化学
  • 基础化学
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具体描述

本教材将传统的四大化学课程进行模块化整合,形成了一本涵盖化学基础知识、物质及其性质、化学实验技术三大模块,共计十二章、十四个实验的综合性教材。全书各章均插入启发式、探究式的小问题,以促进学生思考;每章后都提供了相关阅读资料,以开阔学生视野;重点章后设置了调研性作业,帮助学生认识化学与人类生活的密切关系,关注人类面临的与化学相关的社会问题,培养学生的社会责任感、参与意识和决策能力;教材积极倡导学生自我评价、活动表现评价等多种评价方式,关注学生个性的发展,激励每一个学生走向成功。因此,本教材在传授化学基础专业知识的同时,充分体现化学课程的人文内涵,发挥其对培养学生人文精神的积极作用。

本教材适用于高职高专化工、医药、材料等工科类专业的学生和教师使用。

《量子力学导论》 内容简介 本书旨在为物理、化学、材料科学及相关工程领域的研究生和高年级本科生提供一套全面而深入的量子力学基础知识体系。我们不再将量子力学视为一个抽象的、难以捉摸的数学结构,而是将其构建为理解微观世界运行规律的强大且逻辑自洽的理论框架。全书内容组织遵循从基本概念到核心应用,再到前沿探索的递进路线,确保读者能够扎实地掌握其数学工具,并深刻理解其物理内涵。 第一部分:量子力学的基本公设与一维问题 本部分是全书的基石。我们首先回顾经典物理学的局限性,引入普朗克对黑体辐射的解释以及光电效应,为量子化概念的提出奠定历史和实验基础。随后,我们正式阐述量子力学的五大基本公设:状态空间(希尔伯特空间)、可观测量的表示(厄米算符)、态矢的演化(薛定谔方程)、测量的概率解释以及波函数的坍缩。 重点在于对算符代数和线性代数在量子力学中的应用的详尽讲解。我们深入探讨了算符的对易关系、本征值和本征函数,并利用狄拉克符号(Bra-Ket notation)来简化复杂的数学表达。 随后,我们立即将理论应用于最简单但最能体现量子特性的模型——一维定态薛定谔方程。详细分析了无限深势阱、有限深势阱(包括隧穿效应的定性讨论)、谐振子(利用昇降算符方法进行深入分析,展示其优越性)和势垒散射问题。对于谐振子,我们不仅展示了基于级数解的传统方法,更侧重于使用创新的代数方法(升降算符),清晰揭示了能级的等间距特性及其在量子场论中的重要性。 第二部分:三维空间与角动量理论 本部分将理论从一维扩展到具有空间结构的实际问题。我们引入了三维定态薛定谔方程,并重点研究了中心势场问题。这自然引出了角动量的概念。 角动量算符 $mathbf{L} = mathbf{r} imes mathbf{p}$ 的代数性质是本章的核心。我们详细推导了 $L^2$ 和 $L_z$ 的对易关系,并基于这些关系导出了球谐函数作为 $L^2$ 和 $L_z$ 的共同本征函数。对球谐函数的性质、节点结构和图形展示进行了详尽的讨论。 最关键的应用是解决氢原子问题。我们将中心势场薛定谔方程分离为径向方程和角向方程,并精确求解径向方程,从而得到氢原子清晰的能级结构 $E_n = - frac{m_e e^4}{2hbar^2 n^2}$,完美解释了玻尔模型的成功和局限性。我们还讨论了原子能级的简并性。 第三部分:自旋与全同粒子 引入自旋是理解多电子原子和凝聚态物理的必经之路。本章从斯特恩-格拉赫实验引入“内在角动量”——自旋的概念,并将其数学化为自旋算符 $mathbf{S}$,探讨了泡利不相容原理和泡利矩阵在描述自旋1/2粒子(如电子)时的应用。 接着,我们深入探讨了全同粒子(费米子和玻色子)的对称性要求,这是理解周期表中元素排布和物质宏观性质的关键。我们详细分析了波函数的空间部分和自旋部分的对称性耦合,并引入了总角动量算符 $mathbf{J} = mathbf{L} + mathbf{S}$,讨论了耦合后的总能级结构。 第四部分:近似方法与微扰论 在实际应用中,解析求解薛定谔方程的情况非常罕见。因此,本部分专注于介绍处理复杂系统的强大近似工具。 时非依赖微扰论: 详细推导了一阶和二阶能量修正公式,以及高阶的态矢量修正公式。通过处理如斯塔克效应(在电场中研究氢原子)等实际物理问题,巩固对该方法的理解。 变分法: 介绍如何利用变分原理(如里兹原理)来估算系统的基态能量,这在计算化学中具有不可替代的地位。 时依赖微扰论: 重点阐述了费米黄金定则(Fermi's Golden Rule),该定则成为计算原子或分子在光场驱动下跃迁概率的通用工具,是理解光谱学和光与物质相互作用的理论基础。 第五部分:散射理论与相对论初步 本部分探讨了粒子如何相互作用和偏离原来的运动轨迹。我们介绍了散射的截面概念,并详细讲解了波恩近似(Born Approximation)及其适用条件,用以计算散射势场下的微分截面。 最后,本书以一个简短但重要的章节展望了量子力学更深层次的结构。我们简要介绍了相对论性量子力学的必要性,并引入了狄拉克方程的基本形式,讨论了它如何自然地预言了反物质的存在,为读者在后续课程中学习量子场论做好铺垫。 全书配有大量的习题,这些习题难度适中,旨在帮助读者从计算层面消化吸收理论,并培养将抽象数学工具应用于具体物理场景的能力。本书的最终目标是使读者能够熟练运用量子力学语言,独立分析和解决从原子结构到固态物理中的基本问题。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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这本书的排版和插图,坦白地说,非常老派,甚至有点让人昏昏欲睡。整个版面充斥着大段的文字论述,中间偶尔穿插着一些黑白线条图,用来展示分子结构或者能量曲线。这些图的质量中规中矩,信息量是足够的,但美观度和清晰度却有待商榷。尤其是那些复杂的反应机理图,缺乏色彩的辅助区分,使得区分中间体和过渡态变得有些费力。我尝试用它来辅助学习有机化学中一些关键的立体选择性反应,比如Diels-Alder反应的过渡态模型,但由于缺乏三维立体图示或者动态模拟的文字描述,我不得不借助网络上的视频教程来辅助理解。这本书在呈现复杂概念时的逻辑链条很完整,层层递进,但这种“完整”是以牺牲阅读体验为代价的。它更像是为那些已经掌握了基本视觉符号系统的专家准备的参考书,而不是为初学者设计的“视觉辅助工具”。如果作者能增加一些高质量的彩图,或者至少改进一下图例的清晰度,阅读体验将会大幅提升,但现在看来,它更侧重于文字的严密性,而忽视了视觉传达的效率。

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这本书的习题设计风格极其统一且偏向理论计算,这对于那些渴望通过大量练习来巩固知识点的读者来说,可能是一个双刃剑。我通常喜欢在学完一个章节后,做一些既有概念辨析题,又有实际操作指导的题目,以确保我对知识的掌握是全面的。然而,这本书中的大部分习题都是要求进行复杂的热力学计算、推导平衡常数、或者根据薛定谔方程解出简化的分子波函数。这些题目无疑极大地锻炼了读者的数学建模能力和逻辑推理能力,对于那些准备攻读理论化学方向的研究生来说,是绝佳的训练材料。但对于我这种更关注实验操作和定性分析的读者而言,大部分题目显得过于脱离实际操作场景。我很少看到诸如“根据以下实验数据,判断该反应的级数”或者“如何设计一个实验来分离这两种异构体”这类贴近实验室日常工作的思考题。这使得这本书的实用性在很大程度上局限于理论推导的领域,而非化学实验的实际操作层面。

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这本书的封面设计倒是挺朴素的,深蓝色的底配上白色的宋体字,透着一股老派的严谨劲儿。我原本是冲着想补习一下大学时学过的基础无机和有机知识,希望能找到一本能把那些晦涩的理论和复杂的反应方程式讲得清晰易懂的“救星”。结果翻开目录,发现它更像是一本面向高年级本科生或者初级研究生的参考手册。内容详实到令人发指,什么量子力学在化学键中的应用,热力学第二定律的统计学解释,还有各种复杂平衡体系的计算方法,都挤压在一起,篇幅动辄十几页的推导过程。对于我这种只想回忆一下什么叫“酸碱滴定”或者“分子轨道理论”的“回锅”学习者来说,简直是灾难性的开端。它没有那种引人入胜的“化学的魅力”或者“生活中的化学”这类趣味性引入,直接就是硬碰硬的数学和公式,让人感觉像是被扔进了一个装满精密仪器的实验室,找不到任何一个可以放松呼吸的角落。我试图从头看起,但很快就被那些密密麻麻的希腊字母和复杂的积分符号击退了。这更像是一部知识的“百科全书”,而不是一本“入门指南”。

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我花了整整一个下午,试图从这本书中找到一些关于现代材料科学与化学交叉领域的内容,毕竟现在这个时代,不谈点石墨烯、金属有机框架(MOFs)或者高分子自组装,总觉得不够“与时俱进”。然而,这本书的重点似乎完全停留在经典的化学分支上。结构论部分对晶体学和能带理论的阐述是极其深入的,这一点我必须承认,对于那些需要进行深入固体物理化学研究的人来说,这无疑是一份宝贵的资料。但是,当我翻到后半部分,期待能看到一些关于催化剂设计的新思路,或者哪怕是对绿色化学中原子经济性概念的最新发展进行探讨时,失望感就愈发明显了。它提供的案例和实验设计都非常“学院派”,缺乏与当前工业界或前沿科研热点的直接挂钩。读起来更像是对上世纪末化学研究成果的一次全面梳理,其深度毋庸置疑,但缺乏那种“向前看”的视野,对于希望了解化学如何驱动未来科技发展的人来说,可能需要再搭配其他更具应用导向的读物。这本书,似乎更擅长解答“是什么”和“为什么会这样”,却很少涉足“如何利用”和“未来会怎样”。

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阅读这本书的过程,给我一种很强的“被挑战”的感觉,而不是“被引导”。作者的写作语气非常客观、冷静,几乎没有使用任何带有情感色彩的词汇来鼓励读者或者解释为什么某个理论在历史上如此重要。每一个定律和公式都被平铺直叙地呈现,仿佛它们是宇宙中亘古不变的真理,不容置疑,也无需过多解释其历史背景。我感觉自己像是在啃一本被翻译成中文的经典俄国化学教材,那种严谨到近乎刻板的风格,让人时刻保持高度警惕。我尝试去寻找一些关于化学史的零星片段,比如某个重要发现背后的灵感来源,或者某个科学家为了证明某个理论付出的巨大努力,但这些“人情味”的内容在书中是完全缺失的。这本书的价值在于其知识的密度和逻辑的无懈可击,它是一座知识的堡垒,坚固无比,但攀登起来却异常艰辛,需要学习者具备极高的自律性和强大的学术背景才能真正领略其全貌。

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