Water Chemistry

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☆☆☆☆☆
出版者:McGraw-Hill Publishing Co.
作者:Mark Benjamin
出品人:
頁數:704
译者:
出版時間:2001-06-01
價格:USD 76.78
裝幀:Paperback
isbn號碼:9780071202398
叢書系列:
圖書標籤:
  • Water
  • Chemistry
  • 給排水
  • 小說
  • 化學
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  • 水化學
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  • 環境科學
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  • 化學工程
  • 環境監測
  • 汙染控製
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具體描述

現代材料科學導論 本書聚焦於材料的微觀結構、宏觀性能、以及它們在當代工程和技術領域中的應用。 --- 導言:材料世界的基石 第 1 章:材料的分類與基本概念 本章係統地介紹瞭現代材料科學的廣闊領域,闡述瞭材料如何根據其化學成分和微觀結構進行分類。我們將從最基本的概念入手,區分金屬、陶瓷、聚閤物以及復閤材料的本質區彆。重點討論瞭晶體結構在決定材料基本屬性中的核心作用,包括晶格缺陷(如點缺陷、綫缺陷和界麵)如何成為材料宏觀性能(如強度、導電性)的決定性因素。此外,本章還為後續深入分析奠定瞭熱力學基礎,簡要迴顧瞭材料體係中相變的驅動力與平衡條件。 第 2 章:晶體結構與衍射 深入探討瞭固體材料中原子的排列方式。詳細解析瞭體心立方(BCC)、麵心立方(FCC)、六方緊密堆積(HCP)等常見晶格的幾何特性。著重分析瞭晶體結構對方位依賴性(各嚮異性)的影響。隨後,本章轉嚮實驗方法論,詳細闡述瞭 X 射綫衍射(XRD)在確定晶體結構、晶粒尺寸和殘餘應力方麵的原理與應用。通過布拉格定律的實際應用案例,讀者將掌握如何從衍射圖譜中提取關鍵的結構信息。 --- 材料的結構與性能:物理基礎 第 3 章:缺陷工程與塑性形變 材料的“不完美”正是其可塑性的來源。本章的核心在於研究位錯——綫狀晶體缺陷——如何介導金屬的塑性流動。我們將分析刃型位錯和螺型位錯的運動機製,以及它們在剪切過程中的行為。隨後,探討強化機製,包括固溶強化、加工硬化(形變強化)和晶界釘紮(如 Hall-Petch 效應),解釋瞭如何通過控製缺陷密度和運動來調控材料的屈服強度和硬度。 第 4 章:熱力學驅動與相圖解析 材料科學與熱力學密不可分。本章專注於固態材料中的相平衡和相變。通過吉布斯相律的闡述,我們將學習如何構建和解讀單組元和二元相圖(如 Fe-C 體係的局部簡化圖)。重點講解瞭擴散在相變過程中的關鍵作用,包括 Fick 定律在固態反應和界麵遷移中的應用。案例研究將集中在冷卻速率如何影響微觀組織形成,例如珠光體、貝氏體和馬氏體的生成路徑。 第 5 章:動力學:擴散與界麵控製反應 本章超越瞭相圖的平衡狀態,深入研究材料隨時間變化的動力學過程。詳細分析瞭固態擴散的原子機製,包括替位式擴散和間隙式擴散的激活能差異。關鍵內容包括非穩態擴散(非恒定條件下的擴散)和 Kirkendall 效應,這些對於熱處理和薄膜沉積至關重要。此外,探討瞭界麵能和晶界遷移的動力學,解釋瞭晶粒長大和燒結過程的驅動力。 --- 核心材料體係的深入研究 第 6 章:金屬閤金的設計與應用 金屬材料因其高強度、韌性和導電性而不可替代。本章細緻考察瞭常見閤金體係,如鐵基閤金(鋼和鑄鐵)和鋁基閤金。對於鋼材,重點解析瞭熱處理對碳鋼微觀結構和力學性能的淬火、迴火和退火過程的調控作用。探討瞭固溶強化、沉澱強化在高性能閤金(如鎳基高溫閤金)中的應用,以及這些閤金在航空航天和能源領域中的服役挑戰。 第 7 章:陶瓷與玻璃:無機非金屬材料 陶瓷材料以其優異的耐高溫性、硬度和化學穩定性著稱。本章區彆瞭晶體陶瓷(如氧化鋁、碳化矽)和非晶態玻璃。深入分析瞭離子鍵和共價鍵在陶瓷材料中的主導地位,及其對低斷裂韌性和高脆性的影響。討論瞭先進陶瓷,例如壓電陶瓷和生物陶瓷,並解釋瞭燒結過程如何通過控製孔隙率來優化最終性能。 第 8 章:聚閤物科學:鏈結構與宏觀響應 聚閤物的性能高度依賴於其分子鏈的長度、構象和纏結程度。本章講解瞭聚閤反應的類型(加聚與縮聚)和分子量分布的統計學意義。重點討論瞭玻璃化轉變溫度 ($T_g$) 和熔點 ($T_m$),以及它們如何決定聚閤物的使用溫度範圍。分析瞭形變與鬆弛現象,如蠕變和應力鬆弛,並區分瞭熱塑性塑料和熱固性塑料的結構差異及其工程應用。 --- 先進材料與功能性導論 第 9 章:復閤材料:協同效應的實現 復閤材料通過結閤兩種或多種不同材料的優點來超越任何單一組分的性能。本章詳細介紹瞭縴維增強復閤材料(如碳縴維增強聚閤物 CFRP)和顆粒增強復閤材料的力學建模。關鍵在於理解界麵如何有效地傳遞載荷,以及鋪層角度對整體結構剛度和強度的影響。探討瞭層狀結構材料和納米復閤材料的最新進展。 第 10 章:電子與磁性材料 本章轉嚮材料的功能特性。在電子材料方麵,區分瞭導體、半導體和絕緣體,並基於能帶理論解釋瞭電導率的差異。重點分析瞭本徵與摻雜半導體的載流子行為,這是半導體器件的基礎。在磁性材料方麵,闡述瞭居裏溫度、磁疇以及硬磁與軟磁材料的區彆,並簡要介紹瞭磁存儲技術中的應用。 第 11 章:材料的腐蝕與失效分析 材料的失效是工程設計中必須麵對的挑戰。本章首先探討瞭電化學腐蝕的機理,包括陽極氧化和陰極保護過程。隨後,分析瞭機械失效模式,如疲勞、蠕變和應力腐蝕開裂(SCC),並解釋瞭裂紋萌生和擴展的微觀機製。本章強調瞭對材料進行失效分析的重要性,包括斷口形貌的觀察與解讀,以指導材料選擇和預防措施。 --- 結論與展望 附錄 A:晶體學基礎數學工具 附錄 B:常用材料的性能對比錶

作者簡介

目錄資訊

讀後感

評分☆☆☆☆☆

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用戶評價

评分☆☆☆☆☆

這本書給我最大的啓示在於,它讓我看到瞭“水”這個看似簡單的物質,背後蘊含著多麼精妙的化學規律和多麼龐大的應用價值。《Water Chemistry》在講解基礎水化學概念的同時,也深入探討瞭水在各個工業領域中的應用。我被書中關於水在石油化工、製藥、食品加工等行業中的關鍵作用的描述所吸引。例如,在石油化工領域,水不僅僅是冷卻介質,它還參與到許多重要的化學反應中,比如催化劑的製備和反應的溶劑。在製藥工業中,水的純度要求極高,書中詳細介紹瞭不同等級的純水(如去離子水、超純水)的製備方法及其在藥物生産中的應用。在食品加工領域,水作為食品的配料、清洗劑和加工介質,其質量直接影響食品的安全和品質。書中還提及瞭水在能源領域的作用,例如,水電的産生,以及水在蒸汽輪機中的應用。我特彆欣賞書中關於水處理在不同工業應用中的針對性介紹,它讓我瞭解到,針對不同的工業需求,需要采用不同的水處理技術和水質控製標準。例如,鍋爐給水需要達到很高的純度,以防止結垢和腐蝕,而某些工業廢水處理則需要去除特定的汙染物。這本書的優點在於,它能夠將深奧的水化學原理,與實際的工業應用相結閤,讓我看到水化學知識在解決現實問題中的巨大價值,也激發瞭我對水處理工程領域的興趣。

评分☆☆☆☆☆

我之前對水體中的酸堿平衡知之甚少,隻知道pH值這個概念,但《Water Chemistry》這本書讓我對它有瞭顛覆性的認識。書中深入淺齣地講解瞭pH值是如何影響水中各種化學反應的,特彆是對水中存在的溶解性氣體(如二氧化碳)和離子形態的影響。我明白瞭為什麼在不同的pH環境下,水體的緩衝能力會有所不同,以及這種緩衝能力對於維持水體生態係統穩定性的重要意義。書中還對水體中的“總堿度”和“總酸度”進行瞭詳細的解釋,並且說明瞭它們是如何與pH值相互作用,共同決定水體的化學性質。這讓我聯想到生活中很多水處理的實際問題,例如,在某些工業廢水處理過程中,如何通過精確控製pH值來促進汙染物沉澱或分解。我特彆喜歡書中關於水體中碳酸鹽緩衝體係的講解,它不僅解釋瞭為什麼大多數天然水體能夠維持相對穩定的pH值,還讓我看到瞭自然界中物質平衡的精妙之處。讀到關於水中金屬離子的形態變化時,我纔意識到,金屬離子的存在形式(比如遊離離子、絡閤離子、沉澱物等)與其在水中的遷移、轉化和毒性密切相關,而這些形態的變化很大程度上又受到pH值的影響。這本書為我提供瞭一個全新的視角來理解水體,不再僅僅是清澈或渾濁,而是充滿瞭各種動態的化學過程。它讓我意識到,保護水環境,不僅僅是防止汙染物的直接排放,更需要深入理解和調控水體自身的化學平衡。

评分☆☆☆☆☆

這本書對我來說,就像是打開瞭一扇通往水處理技術神秘世界的大門。我一直以來對飲用水的安全和淨化過程都充滿好奇,但總是覺得那些工業化的處理過程過於復雜和難以理解。《Water Chemistry》這本書,以一種非常清晰和係統的方式,揭示瞭各種水處理技術的原理和應用。從最基礎的混凝、沉澱、過濾,到更復雜的吸附、離子交換、膜分離技術,書中都進行瞭詳盡的介紹。我尤其對書中關於“混凝”過程的講解印象深刻,它解釋瞭為什麼在水中加入特定的化學藥劑(如聚閤氯化鋁、硫酸鐵等)能夠有效地將水中的懸浮物和膠體顆粒聚集起來,形成易於沉澱的絮凝體。這背後的化學機理,比如電荷中和、架橋吸附等,書中都進行瞭詳細的闡述。此外,書中對各種吸附材料(如活性炭、沸石)的性能和選擇依據也進行瞭深入的分析,讓我瞭解到它們是如何通過物理吸附或化學吸附的方式去除水中的有機物、異味和色素的。讓我感到非常驚喜的是,書中還涉及到瞭高級氧化技術,比如臭氧氧化、紫外綫消毒等,這些技術如何通過産生強氧化性的自由基來分解和殺滅水中的有害物質,讓我對現代水處理的先進性有瞭更直觀的認識。這本書的敘述方式非常人性化,它在講解專業技術的同時,也穿插瞭大量的實際案例和圖示,使得原本枯燥的技術內容變得生動有趣,易於消化。讀完這本書,我感覺自己對飲用水的淨化過程有瞭從宏觀到微觀的全麵瞭解,也對保障飲用水安全所付齣的科學努力有瞭更深的敬意。

评分☆☆☆☆☆

讀完《Water Chemistry》這本書,我最大的感受就是,原來我們每天都在接觸的水,竟然隱藏著如此復雜的化學奧秘。書中關於水體的“膠體化學”部分,為我打開瞭一個全新的認知領域。我之前以為水中的懸浮物都比較容易沉澱,但書中解釋瞭為什麼一些非常細小的顆粒,即使密度比水大,也能長時間地懸浮在水中,這往往與膠體顆粒錶麵的電荷以及周圍的離子環境有關。書中詳細闡述瞭膠體顆粒的形成、穩定性以及它們在水處理過程中的行為。我特彆對書中關於“絮凝”過程的化學原理進行瞭深入瞭解,它解釋瞭為什麼通過加入電解質或高分子助凝劑,能夠破壞膠體顆粒的穩定性,使其聚集沉澱。這對我理解自來水廠的淨化過程有瞭更直觀的認識。此外,書中還涉及到瞭水體中“錶麵活性劑”的化學性質及其對水質的影響。錶麵活性劑能夠顯著降低水的錶麵張力,影響水的潤濕性和起泡性,這對於理解洗滌劑對水環境的影響具有重要的意義。書中還探討瞭水體中“腐蝕”和“結垢”的化學機理,這對於理解工業用水和民用供水係統的維護具有重要的參考價值。例如,金屬在水中的電化學腐蝕,以及水中礦物質在管道內壁的沉澱結垢,這些都涉及復雜的化學反應。這本書的優點在於,它能夠將這些復雜的化學現象,通過清晰的理論解釋和生動的實例,展現在讀者麵前,讓我能夠更深刻地理解水體中各種“看不見”的化學力量。

评分☆☆☆☆☆

這本書真是顛覆瞭我對“水”的認知,我一直以為水就是H₂O,乾淨清澈就好。但《Water Chemistry》讓我看到瞭水背後那龐大而復雜的化學世界。從水的分子結構、氫鍵的形成,到它作為萬能溶劑的神奇能力,書中都進行瞭深入淺齣的剖析。我特彆著迷於書中關於水在不同pH值下錶現齣的各種性質,這讓我明白為什麼有些化學反應在酸性環境中容易進行,而在堿性環境中則截然不同。書中還詳細介紹瞭水中的各種離子,比如鈣、鎂、鈉、鉀等等,以及它們對水的硬度、口感甚至對生物體健康的影響。我過去隻知道自來水有“硬水”和“軟水”之分,但這本書讓我理解瞭其中的化學原理,瞭解到這些離子是如何被檢測和控製的。而且,書中對水汙染的化學機製也進行瞭詳盡的闡述,從重金屬汙染到有機汙染物,再到微生物汙染,每一個細節都讓我感到觸目驚心,也讓我對環境保護的重要性有瞭更深刻的認識。我尤其喜歡書中關於水處理技術的介紹,從物理沉澱、過濾到化學吸附、離子交換,再到高級氧化等,這些技術細節的講解讓我看到瞭人類在保障飲用水安全方麵所做的努力和智慧。對於一個非化學專業背景的讀者來說,這本書的優點在於它並沒有一味地堆砌枯燥的化學公式,而是通過生動的比喻和大量的實例,將復雜的化學概念變得易於理解。例如,書中將水分子的極性比作微小的磁鐵,將氫鍵比作一種弱但數量龐大的“粘閤劑”,這些形象的描述極大地幫助瞭我這個“小白”理解抽象的化學原理。讀完這本書,我感覺自己仿佛擁有瞭一雙“化學之眼”,能夠透過現象看到水背後隱藏的物質本質和運行規律。這不僅提升瞭我對日常生活用水的關注,也激發瞭我對更廣泛的化學科學産生濃厚的興趣。

评分☆☆☆☆☆

我一直對自然界的物質循環以及其中涉及的化學過程充滿好奇,而《Water Chemistry》這本書無疑是滿足我這種好奇心的一把絕佳鑰匙。它不僅僅是一本關於水化學的教材,更像是一本探索水生命曆程和環境角色的百科全書。書中對水在自然界中不同形態(固態、液態、氣態)之間的轉化,以及這些轉化過程中能量和物質的交換,進行瞭非常細緻的描繪。我尤其對書中關於水體中溶解氧的化學原理及其對水生生物生存的至關重要性這一章節印象深刻。書中解釋瞭光閤作用和呼吸作用如何影響水中溶解氧的濃度,以及有機物分解過程如何消耗氧氣,這讓我對河流和湖泊的健康狀況有瞭全新的理解。讀到關於水中營養物質(如氮、磷)的化學行為時,我纔恍然大悟,原來“水體富營養化”並非隻是簡單的“水變髒”,而是涉及復雜的化學反應鏈,這些反應最終導緻藻類大量繁殖,破壞瞭水體原有的生態平衡。書中對各種水處理工藝的介紹也極具啓發性,特彆是對於反滲透和納濾等膜分離技術,書中詳細講解瞭其基本原理、技術參數以及在不同水質淨化中的應用。這些技術細節的呈現,讓我深刻體會到現代水處理技術的精密和高效。此外,書中還探討瞭水作為化學反應介質的獨特性,比如它如何能夠穩定許多生物化學反應,以及為什麼生命離不開水。這些內容將水從一個簡單的物質提升到瞭生命的基礎層麵,讓我對其有瞭更深刻的敬畏之情。總的來說,這本書為我打開瞭一個全新的視角,讓我能夠以更科學、更係統的眼光去審視我們賴以生存的水資源。

评分☆☆☆☆☆

《Water Chemistry》這本書,讓我真正理解瞭“水”這個我們最熟悉不過的物質,原來蘊含著如此豐富的化學內涵。我過去隻知道水的“硬度”,知道它與鈣、鎂離子有關,但這本書讓我看到瞭這些離子在水中的更深層次的化學行為。它解釋瞭水體中鈣、鎂離子的來源,以及它們如何影響水的化學性質,比如溶解度、導電性,甚至對鍋爐設備産生腐蝕或結垢的影響。書中對於水體中各種陰陽離子的化學平衡,特彆是“離子強度”的概念,讓我對水溶液的性質有瞭更科學的理解。我瞭解到,水中離子的種類和濃度,會影響到其他化學物質在水中的溶解度和反應速率。特彆是書中關於水體中溶解性有機物(DOM)的化學性質及其對水處理的影響,讓我印象深刻。DOM不僅僅是讓水帶有顔色和氣味,它還可能與消毒劑發生反應,産生有害的副産物。書中詳細介紹瞭DOM的來源、組成以及它在水處理過程中的轉化,讓我對水質的復雜性有瞭更深刻的認識。我尤其欣賞書中對水中微量元素(包括一些有益和有害的微量元素)的化學分析和控製策略的介紹。它讓我明白,為什麼我們需要對飲用水中的某些微量元素進行限量,而對另一些則需要進行強化。這本書的優點在於,它能夠將這些復雜的化學概念,通過清晰的邏輯和翔實的案例,呈現在讀者麵前,即使是沒有化學背景的讀者,也能從中獲得很多啓發。

评分☆☆☆☆☆

《Water Chemistry》這本書,讓我對水體中的“生物地球化學循環”有瞭前所未有的深入理解。我過去隻知道,水是生命必需的,但書中揭示瞭水是如何作為各種元素(如碳、氮、磷、硫)在地球生態係統中的載體和參與者,推動著這些元素的循環。書中詳細闡述瞭水在不同生物地球化學循環中所扮演的角色,例如,水作為光閤作用的反應物,以及在呼吸作用和有機物分解過程中扮演的重要角色。我尤其對書中關於水體中氮循環的化學機製的講解印象深刻。它解釋瞭硝化、反硝化、固氮等過程是如何在水體中進行的,以及這些過程對水體氮素含量的影響。這讓我明白瞭為什麼水體富營養化會導緻藻類大量繁殖,以及如何通過調控水體中的氮素來實現水質的改善。此外,書中還探討瞭水體中溶解性有機物(DOM)的來源、轉化和歸宿,以及它們在生態係統中的重要作用。DOM不僅僅是影響水質的因素,它還是微生物的重要能源,並且參與到許多復雜的化學反應中。書中對水體中各種金屬離子的生物有效性及其在生物體內的積纍和轉化機製也進行瞭深入的探討,這對於理解水汙染對生態係統的影響具有重要的意義。這本書的優點在於,它能夠將水化學與生態學、環境科學等多個學科有機地結閤起來,為讀者構建瞭一個更加宏觀和係統的水體認知框架。

评分☆☆☆☆☆

我一直對水體的循環和演變過程感到著迷,而《Water Chemistry》這本書,則像一本詳實的“水之編年史”,為我揭示瞭水體在自然界和人類活動中發生的各種化學變化。書中對水在不同地理環境(如河流、湖泊、海洋、地下水)中的化學特徵進行瞭詳細的比較和分析。我明白瞭為什麼海水的鹽度如此之高,以及各種離子是如何在海洋中富集和轉化的。書中關於地下水化學的章節,更是讓我看到瞭一個隱藏在地下的化學世界,各種礦物質溶解、離子交換、氧化還原反應,共同塑造著地下水的化學組成。我被書中關於水體中溶解性氣體(如氧氣、二氧化碳、硫化氫)的化學平衡和轉化的講解深深吸引。這些氣體的存在狀態和濃度,不僅影響著水體的生態環境,也與許多重要的化學反應密切相關。例如,水中溶解氧的含量,是評價水體健康狀況的關鍵指標之一。書中還探討瞭水與岩石、土壤之間發生的各種化學反應,這些反應是形成不同類型水體的基礎。例如,酸雨對岩石的風化作用,以及水中溶解的二氧化碳與碳酸鹽岩石的反應,這些都是理解水化學的重要方麵。這本書的優點在於,它不僅僅局限於實驗室內的化學分析,而是將水化學與自然界的宏觀過程緊密結閤,讓我能夠從更廣闊的視角去理解水體的變化和演變。

评分☆☆☆☆☆

這本書給我帶來的體驗,與其說是一次知識的獲取,不如說是一場思維的革新。我一直覺得,我生活周遭的水,不過是它本來是什麼樣子,並沒有太多可以“分析”和“研究”的東西。但《Water Chemistry》徹底打破瞭我的這種認知。書中對於水中各種微量元素的化學分析方法,比如原子吸收光譜法、電感耦閤等離子體發射光譜法等等,雖然我無法完全理解其中的技術細節,但瞭解到這些精密的儀器和方法是如何幫助我們“看見”水中那些肉眼不可見的物質,讓我感到非常震撼。尤其當書中討論到這些微量元素(比如重金屬)對人體健康潛在的危害時,我纔真正意識到,飲用水的安全不僅僅是“乾淨”這麼簡單,它涉及到對水中每一個微小成分的精確控製。我被書中關於水的溶解性和絡閤性的章節深深吸引,它解釋瞭為什麼有些物質容易溶解在水中,而另一些則不行,以及為什麼在某些條件下,原本難溶的物質會因為與水中的其他化學物質形成絡閤物而變得容易在水中存在。這些化學原理不僅解釋瞭很多生活中的現象,比如為什麼在某些地區水垢會特彆嚴重,也讓我對水處理過程有瞭更深層次的理解。書中還涉及到瞭水的氧化還原電位(ORP)的概念,以及它在水質評價和消毒過程中的作用,這對我來說是一個全新的領域,但我通過書中生動的講解,對其有瞭初步的認識。這本書的優點在於,它能夠將非常專業的化學知識,通過循序漸進的方式,引導讀者去理解,即使是對化學一知半解的讀者,也能從中獲得寶貴的知識和啓發。

评分☆☆☆☆☆

Dear Dr. Benjamin, thanks for your huge book torturing us for the last three months in 2011...

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