有机及物理化学实验

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出版者:天津大学
作者:郭艳玲,刘雁红,等
出品人:
页数:245
译者:
出版时间:2008-2
价格:27.00元
装帧:
isbn号码:9787561826287
丛书系列:
图书标签:
  • 有机化学
  • 物理化学
  • 化学实验
  • 大学教材
  • 实验教学
  • 高等教育
  • 化学专业
  • 分析化学
  • 仪器分析
  • 实验方法
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具体描述

《普通高等教育规划教材·有机及物理化学实验》是根据教育部化学和化工类基础化学实验课程的教学基本要求,并融合多年基础化学实验教学改革成果编写而成的基础化学实验教材。

全书共六部分,包括化学实验基本知识、实验基本操作、有机化学基础实验、基础物理化学实验、综合设计实验和附录。

现代材料科学基础:从原子结构到宏观性能 本书简介 《现代材料科学基础:从原子结构到宏观性能》是一本全面深入探讨材料科学核心原理的教科书,旨在为学生和研究人员提供理解和设计新材料所需的坚实理论框架与实践知识。本书的编写遵循从微观到宏观的逻辑递进,将原子尺度的结构、电子态与材料在宏观尺度上表现出的热学、力学、电学和光学性能紧密联系起来。 本书内容组织严谨,覆盖了材料科学领域的基础与前沿知识。我们将重点关注以下几个核心领域: 第一部分:材料的微观结构与键合(The Microstructure and Bonding) 本部分是理解材料性质的基石。我们首先从量子力学的基本原理出发,解析原子间的化学键合类型——包括离子键、共价键、金属键和范德华力,并探讨这些键合的能量学和几何学特征如何决定了材料的初始形态。 随后,我们将深入探讨晶体结构。内容涵盖晶格常数、晶胞概念、密堆积结构(如面心立方、体心立方、六方最密堆积)以及非晶态和准晶体的结构特征。针对陶瓷和聚合物材料,本书详细分析了晶界、晶界能以及晶界扩散的机制。 对于晶体缺陷的讨论,我们将其视为材料性能的决定性因素。本书详细分类并量化了点缺陷(空位、间隙原子、取代原子)、线缺陷(位错——边缘位错、螺型位错及其组合)和面缺陷(晶界、堆垛层错)。位错运动和交互作用如何驱动材料的塑性变形,是本部分的关键讨论点之一。 第二部分:材料的热力学、动力学与相变(Thermodynamics, Kinetics, and Phase Transformations) 材料的稳定性和演化过程由热力学和动力学共同支配。本章首先复习了材料热力学的基础,包括吉布斯自由能、化学势以及相平衡的判定标准。 相图分析是本部分的核心内容。本书系统讲解了单组分、二元及简单三元相图的解读方法,特别是固溶体、共晶、共熔和包析反应的原理。我们通过实例(如Fe-C系相图)说明相图如何指导合金的成分设计和热处理工艺。 动力学方面,本书重点阐述了扩散理论。从菲克第一定律到第二定律,深入分析了扩散机制(包括原子跳跃、扩散系数的温度依赖性——阿伦尼乌斯关系)。随后,我们将动力学与相变过程结合,讨论了形核与长大(包括过冷度、临界半径)的机制,并引入了相场法等现代模拟工具的理论基础,以理解复杂微观结构的演化路径。 第三部分:结构材料的宏观性能(Mechanical Properties of Structural Materials) 本部分专注于描述材料在外部载荷作用下的响应,这是工程应用中最直接的需求。 力学性能测试与分析:详细介绍了拉伸、压缩、弯曲、扭转等基本测试方法,以及屈服强度、极限抗拉强度、韧性(断裂韧性)和硬度的定义与测量。 塑性变形机理:深入探讨了晶体材料中位错滑移的几何学,剪切模量与杨氏模量的关系。对于多晶材料,本书解释了加工硬化(应变硬化)的机制,以及Hall-Petch关系在晶粒尺寸对强度的影响中的应用。 断裂力学:这是理解材料失效的关键。我们引入了Griffith裂纹理论,讨论了能量释放率、应力强度因子(K)的概念。特别是,本书详细阐述了韧性断裂(涉及塑性区)和脆性断裂的特征,以及疲劳(低周疲劳与高周疲劳)和蠕变(在高温下持续应力作用)失效模式。 第四部分:功能材料的基础电学与电子特性(Electrical and Electronic Properties) 功能材料是现代技术的核心驱动力。本部分旨在解释材料的电子结构如何决定其电学特性。 能带理论:从固体周期性势场中电子的薛定谔方程出发,推导出布洛赫定理,构建了能带结构图。详细解释了价带、导带、禁带宽度的概念,并基于此将材料划分为导体、半导体和绝缘体。 半导体物理:深入分析了本征半导体和掺杂(n型和p型)的特性。重点讨论了费米能级的位置、载流子迁移率、电导率的温度依赖性。此外,还介绍了PN结的形成、肖特基势垒的原理,以及半导体器件(如二极管、晶体管)的基础工作模式。 介电与磁学:对于介电材料,本书分析了极化机制(电子极化、离子极化、取向极化)及其对介电常数的影响,以及击穿现象。在磁性方面,详细介绍了抗磁性、顺磁性、铁磁性、反铁磁性等现象的微观起源,并讨论了磁畴结构、磁滞回线和磁性储存原理。 第五部分:材料的制备、加工与性能调控(Processing, Fabrication, and Property Tuning) 材料性能并非固定不变,而是高度依赖于其制备工艺。本章将理论与工程实践相结合。 制备技术概述:本书涵盖了金属、陶瓷和聚合物的关键制备方法。例如,金属的凝固过程(枝晶生长、偏析)、粉末冶金的关键步骤(烧结、致密化),以及高分子材料的聚合与成型技术。 热处理与微观结构演变:详细解释了退火、正火、淬火和回火等热处理过程如何通过控制相变动力学来调控材料的最终微结构和力学性能。 表面工程与涂层技术:介绍通过表面改性(如渗碳、氮化)和涂层技术(如化学气相沉积CVD、物理气相沉积PVD)来提高材料的耐磨损性和抗腐蚀性。 --- 《现代材料科学基础:从原子结构到宏观性能》不仅是一本教科书,更是一本引导读者系统思考材料“结构-性能-加工-应用”之间内在联系的工具书。其内容深度足以支撑本科高年级及初级研究生课程,并为从事材料研发的工程师和科学家提供必要的理论参考。本书强调理论的严谨性、计算的准确性,并通过大量丰富的图表和案例分析,确保读者能够将抽象的物理化学原理转化为实际工程解决方案。

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读后感

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这本实验指导书最大的亮点,在我看来,在于它对“绿色化学”理念的融入。在许多基础的实验项目中,作者都别出心裁地提供了至少一种“原子经济性”更高的替代方案或者试剂改进建议。这并非是象征性的提及,而是真正嵌入到操作流程中的。比如,在某些需要使用重金属催化剂的反应中,书中会详细对比传统方法和使用新型非贵金属催化剂的效率差异和环境影响,并引导读者思考如何优化反应条件以减少废弃物的产生。这种前瞻性的教育视角,对于培养下一代化学家的责任感是极其重要的。相比之下,有些传统实验的书籍,似乎还停留在上世纪对产率和操作便捷性的追求上。这本书显然已经超越了“学会做实验”的层面,上升到了“学会负责任地做实验”的高度。然而,这种环保导向也带来了一个实践上的小挑战:一些推荐的绿色试剂或催化剂可能在普通高校的化学试剂库中并不常见,这要求实验室在采购和准备阶段投入更多精力。但从长远来看,这种投资是完全值得的,它不仅教会了我们化学,更教会了我们如何与环境和谐相处。

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这本书的封面设计得非常朴实,色彩以深蓝色和米白色为主调,给人一种沉稳、严谨的感觉。初拿到手时,我立刻被它厚实的质感吸引,纸张的选取似乎也考虑到了实验过程中的频繁翻阅和可能的污染,耐用性是值得肯定的。然而,当我翻开内页时,一个强烈的感受是,排版略显拥挤。尽管内容详实,图表和文字的间距处理得不够舒展,尤其是在涉及到复杂的化学结构式时,初学者可能会感到有些吃力,需要花费更多时间去梳理信息流。我特别留意了绪论部分,作者对实验安全和基础操作规范的强调是相当到位的,这对于化学实验入门者来说是至关重要的“定海神针”。相比于一些只注重理论推导的书籍,这本书显然更侧重于“动手”的实践性,从试剂的准备到仪器的校准,每一步都写得非常细致,甚至连一些看似微不足道的细节,比如如何正确清洗玻璃器皿,都没有放过。这种对基础的深耕,体现了编者深厚的教学经验和对实验教学本质的理解。不过,我希望在后续的修订中,能在一些经典实验的步骤旁,增加一些常见错误及其后果的警示框,这样能让读者在犯错前就有所预知,提高学习效率。总体来说,这是一本脚踏实地的工具书,适合那些需要一本可靠、可以随时查阅的实验指南的读者。

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我之所以会对这本书产生深刻印象,主要是因为它在实验设计上的“跨界”能力。我原以为这是一本纯粹聚焦于基础无机或有机合成的书籍,但深入阅读后发现,它巧妙地融合了环境分析和材料科学的一些前沿概念。例如,书中关于水质分析的章节,不仅停留在传统的重量法和容量法,还引入了现代仪器分析的基本原理,虽然只是简要介绍,但足以拓宽读者的视野。更值得称道的是,它对“误差分析”的重视程度超出了我的预期。在很多其他教材中,误差分析往往被简化为“随机误差和系统误差”,然后草草了事。而这本书则用大量的篇幅,详细讲解了如何使用统计学工具来处理实验数据,如何计算和报告不确定度,这对于培养严谨的科学态度至关重要。我特别喜欢其中一个关于“数据可视化”的讨论,虽然书中没有提供现成的软件教程,但它通过图表展示了不同数据处理方式对最终结论的影响,这种潜移默化的引导非常高明。唯一的遗憾是,部分涉及高级计算的实验,其详细的数学推导过程过于精简,对于想要深入理解背后的微积分模型的读者来说,可能需要自行补充大量的数学知识。

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这本书的叙事风格简直可以用“老派的学院派”来形容,充满了对精确性的近乎偏执的追求。它没有使用任何花哨的语言或引人入胜的故事来包装枯燥的化学反应,而是直接切入核心,每一个实验步骤都被分解成一连串冷静、客观的指令。这种风格的优点是清晰无歧义,缺点是阅读起来缺乏趣味性。我感觉自己不是在阅读一本教材,而是在阅读一份经过层层审查的官方操作手册。比如在讲解滴定实验时,它对pH指示剂的选择和终点的判断,描述得极其详尽,每一个小数点后的数字似乎都经过了反复的验证。然而,对于那些对化学原理有着强烈好奇心,渴望知道“为什么”的读者来说,这本书在理论支撑方面显得有些单薄。它假设读者已经对相关的热力学和动力学理论了如指掌,因此,在实验原理的介绍上,常常是一笔带过,直接跳跃到操作层面。我花了不少时间去参考其他理论书籍,来弥补这种信息上的不平衡。如果能增加一些历史背景或者关键科学家对该实验的贡献,也许能让冰冷的步骤增添一些人情味。另外,书中使用的专业术语密度非常高,对于非化学专业的理工科学生来说,可能需要频繁地停下来查阅词典,这本书的定位似乎更偏向于专业化学系高年级学生或研究生。

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这本书给我的感觉就像是一位经验丰富但脾气有些古怪的导师。它对细节的关注是无孔不入的,比如,在处理易挥发性溶剂时,它会非常明确地指出通风橱的开启角度应该略大于90度以达到最佳气流,这种细致入微的指导令人印象深刻。但是,这种详尽也带来了一个问题:篇幅过于庞大,内容密度极高。我感觉自己不是在读一本教科书,而是在翻阅一部化学实验的“百科全书”。想要快速找到某个特定反应的条件,需要花费相当长的时间在目录和索引之间跳转,因为其内部结构组织逻辑虽然严密,但对于快速检索不够友好。举个例子,如果我想对比两个不同体系下的反应速率常数测定方法,我可能需要在全书中找到好几个分散的章节才能把信息拼凑完整。这体现了编者试图将所有相关的知识点都塞进这本书的努力,但也牺牲了一定的易用性。对于时间紧张的学生来说,这本“全能”的书可能会变成一种负担,而不是一个高效的助手。我希望未来的版本能够考虑模块化设计,允许读者按需提取或组合不同的实验单元。

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