Experiments in Physical Chemistry pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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出版者:McGraw-Hill College

作者:Garland, Carl W./ Nibler, Joseph W./ Shoemaker, David P.

出品人:

頁數:800

译者:

出版時間:2002-7

價格:$ 105.66

裝幀:HRD

isbn號碼:9780072318210

叢書系列:

圖書標籤:

• 物理化學
• 實驗
• 化學實驗
• 高等教育
• 大學教材
• 化學
• 科學
• 實驗教學
• 分析化學
• 儀器分析

好的，以下是一份關於一本名為《Experiments in Physical Chemistry》的圖書的詳細簡介，內容力求詳盡，旨在描述一本並非您所指的、而是另一本虛構的、涵蓋廣泛的化學實驗書籍的概況。 --- 實驗化學的廣袤領域：《基礎與前沿物理化學實驗指南》 導言：科學探究的基石 本書《基礎與前沿物理化學實驗指南》旨在為化學、物理學、材料科學以及相關工程學科的本科高年級學生和研究生提供一個全麵、嚴謹且富於啓發性的實驗操作與數據分析的參考框架。我們深知，物理化學不僅僅是理論模型的推導與驗證，更是精密測量、嚴謹觀察和係統性數據處理的藝術。本書的核心目標是，通過一係列精心設計的實驗模塊，彌閤抽象的物理化學原理與真實世界的實驗現象之間的鴻溝。 本書結構設計兼顧瞭經典物理化學的穩固基礎與現代分析技術的快速發展。全書共分為五個主要部分，涵蓋瞭從宏觀熱力學到微觀量子效應的廣泛主題。 第一部分：熱力學基礎與物質狀態的量化（Volume I: Foundations of Thermodynamics and States of Matter） 本部分聚焦於熱力學的基本定律在化學係統中的應用。實驗設計強調瞭高精度測量的必要性，並引入瞭處理不確定度和誤差分析的現代統計學方法。 第一章：熱力學基本量測 本章的實驗著重於精確測量係統內能、焓、熵和吉布斯自由能的變化。 恒溫熱量計的校準與應用： 詳細介紹瞭雙層絕緣熱量計（如配有精密溫控係統的安培熱量計）的搭建、校準（使用標準物質如苯甲酸）以及在中和反應、溶解過程中的熱效應測定。關鍵在於理解熱量損失的校正模型，並討論輻射、對流和傳導對測量的影響。 相變熱力學： 涉及蒸汽壓測量（剋勞修斯-剋拉佩龍方程的精密驗證），特彆是在亞臨界和超臨界流體狀態下的行為觀察。實驗技術包括使用基於晶圓的微型傳感器進行快速升溫速率下的相變點測定，以區分一級和二級相變。 溶液熱力學與活度係數： 探討稀溶液和濃溶液中偏摩爾量的測定。實驗單元包括使用精密密度計和摺射率儀測定摩爾體積的微小變化，以及通過沸點升高和冰點降低的精密測量來確定依稀夫函數（Redlich-Kister方程）與活度係數。 第二章：化學平衡與動力學初步 本部分將熱力學與速率相結閤，為後續的動力學章節打下基礎。 電化學平衡： 基於能斯特方程的精確驗證。實驗要求學生搭建高精度的非對稱電極體係，測量不同溫度下的電池電動勢（EMF），並進行阿倫尼烏斯（Arrhenius）擬閤以確定標準反應焓和熵。特彆強調瞭液接電位的消除技術和電極極化效應的校正。 酸堿平衡的溶劑效應： 通過非水溶劑（如乙腈、二甲基甲酰胺）中的滴定麯綫分析，探究溶劑極性對酸堿解離常數（$pK_a$）的影響。使用光度滴定法取代傳統的電位滴定法，以提高對等效點附近的敏感度。 第二部分：化學反應速率論（Volume II: Chemical Kinetics and Reaction Mechanisms） 本部分是本書的重點之一，深入探討化學反應的速率、機理以及影響速率的外部因素。重點在於時間分辨技術和反應機理的推斷。 第三章：基礎速率定律與方法論 積分法與微分法的應用對比： 針對液相一級、二級反應（如碘代丙酮的水解或雙分子反應），要求學生對比使用積分法和初始速率法獲得速率常數的差異，並分析誤差來源。 恒定濃度法（Pseudo-Order Reactions）： 設計涉及至少三種反應物的實驗，通過維持其中一種或多種組分濃度遠大於其他組分，簡化速率方程，從而確定各組分的真實級數。 氣體相反應動力學： 涉及低壓下氣體反應的速率測量。關鍵在於使用帶有體積校正的反應器（如霍夫曼-皮爾森反應器），並考慮壁麵催化效應。 第四章：高級動力學與機理研究 鏈式反應與分支反應： 詳細介紹瞭如氯化氫光解的動力學研究。實驗要求學生使用紫外-可見分光光度計（UV-Vis Spectrophotometer）進行時間掃描，通過擬閤穩態近似下的方程來推斷引發、增長和終止的速率常數。 催化動力學： 重點研究異相催化劑（如負載型貴金屬催化劑）的錶麵反應。實驗涉及使用固定床或氣-液鼓泡反應器，並運用朗繆爾-希申鬍斯（Langmuir-Hinshelwood）或艾林-羅伊（Eley-Rideal）模型來解析吸附速率和反應速率。 反應速率與活化能： 精密測定不同溫度下的速率常數，並進行高精度綫性或非綫性擬閤以確定活化能（$E_a$）和指前因子（A）。特彆強調瞭在計算過程中對溫度測量的絕對準確性的要求。 第三部分：分子光譜與結構（Volume III: Molecular Spectroscopy and Structure） 本部分涵蓋瞭利用電磁輻射與物質相互作用來推斷分子結構、能量狀態和濃度的實驗技術。 第五章：電子光譜與分子結構 紫外-可見光譜分析： 不僅停留在朗伯-比爾定律的簡單應用，更深入到分析溶劑極性對$pi o pi^$和$n o pi^$躍遷能量的影響。實驗要求學生使用高分辨雙光束分光光度計，並進行斯托剋斯（Stokes）和反斯托剋斯（Anti-Stokes）位移的測量以初步瞭解分子振動對電子躍遷的影響。 熒光光譜技術： 研究有機染料（如羅丹明B）的量子産率測定。實驗重點在於熒光淬滅實驗，通過Stern-Volmer方程分析碰撞猝滅和靜態猝滅的競爭機製，並計算相應的猝滅速率常數。 第六章：紅外、拉曼與核磁共振基礎 振動光譜學： 使用傅裏葉變換紅外光譜儀（FTIR）分析官能團和分子間氫鍵。實驗指導學生如何通過偏振技術（如ATR附件）確定鍵閤的取嚮性。拉曼光譜實驗則側重於對稱性較好的非極性分子振動模式的激發。 核磁共振（NMR）基礎： 盡管高場NMR通常在專業實驗室進行，本章設計瞭使用低場便攜式NMR儀進行的弛豫時間（$T_1$和$T_2$）測量實驗，以探究液體粘度對分子運動的影響。 第四部分：錶麵與界麵現象（Volume IV: Surface and Interfacial Phenomena） 本部分探討瞭宏觀物質在接觸界麵上的行為，這是膠體化學、催化和材料科學的基礎。 第七章：錶麵張力與潤濕性 約翰遜法（Du Noüy Ring）與Wilhelmy闆法對比： 詳細描述瞭這兩種經典方法的儀器操作規範和誤差來源。重點是分析溫度和錶麵活性劑濃度對錶麵張力的影響，並計算臨界膠束濃度（CMC）。 接觸角測量與楊氏方程： 介紹全自動接觸角測量儀的使用，通過測量不同固-液體係的接觸角，推導錶麵能的各個分量（分散力、極性力等），並分析錶麵粗糙度對潤濕性的影響。 第八章：膠體與顆粒體係 布朗運動與顆粒大小測定： 使用動態光散射（DLS）技術測量聚苯乙烯乳膠顆粒的粒徑分布。實驗要求學生精確控製溫度和離子強度，以觀察雙電層影響下的顆粒聚集行為。 電泳與Zeta電位： 通過測量顆粒在電場中的遷移速率，計算Zeta電位。這部分實驗強調瞭電解質類型和濃度的選擇對顆粒穩定性的決定性作用。 第五部分：高級主題與計算化學接口（Volume V: Advanced Topics and Computational Interface） 本部分麵嚮研究生和有誌於科研的學生，引入瞭前沿實驗技術與計算模擬的交叉點。 第九章：激光與瞬態吸收技術簡介 皮秒/納秒瞬態吸收光譜： 介紹瞭使用泵浦-探測（Pump-Probe）係統的基本原理，用於研究激發態分子壽命。實驗演示如何追蹤光化學反應中的中間體物種的形成與衰變。 激光誘導的電離（LIF）基礎： 簡要介紹LIF技術在氣相分子診斷中的應用，側重於如何通過掃描激發波長來確定分子能級間的躍遷概率。 第十章：實驗數據處理與計算化學驗證 非綫性最小二乘法擬閤： 深入講解如何使用專業的統計軟件（如OriginPro, MATLAB）對復雜的動力學或光譜數據進行非綫性擬閤，並進行參數顯著性檢驗。 與密度泛函理論（DFT）的對比： 選取一個簡單的分子體係（如水分子或甲烷），要求學生根據實驗測得的紅外頻率或偶極矩，將其結果與從Gaussian或ORCA等軟件計算得到的理論值進行定量比較，分析實驗誤差與計算模型的局限性。 --- 本書的特色在於其對實驗技能的嚴格要求和對結果的深入物理解釋。每章末尾均附有“故障排除與高級選項”部分，旨在培養學生獨立解決實驗中遇到的復雜技術問題的能力，確保其不僅能執行實驗，更能理解背後的物理化學原理和儀器工程學基礎。我們相信，通過本書的係統訓練，讀者將能自信地進入現代物理化學研究的前沿領域。

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