Chemical Calculations pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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作者:Sackheim, George I.

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價格:130.00 元

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isbn號碼:9780875639550

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物理化學基礎：探究物質世界的基石 作者： 約翰·道爾頓 斯賓塞 齣版社： 環球科學齣版社 齣版年份： 2023年 頁數： 850頁 ISBN： 978-1-23456-789-0 --- 內容簡介： 《物理化學基礎》是一本全麵而深入的教材，旨在為化學、物理學、材料科學以及工程學領域的學生和研究人員提供堅實的理論基礎和清晰的實踐指導。本書的核心目標是闡釋物質在微觀層麵上如何遵循熱力學、量子力學和統計力學的基本原理進行行為和轉化。我們堅信，理解這些基本定律是掌握現代化學和材料科學的先決條件。 全書共分為五個核心部分，層層遞進，構建瞭一個邏輯嚴密的知識體係。 --- 第一部分：宏觀熱力學——能量、平衡與方嚮性 本部分聚焦於宏觀熱力學，這是理解化學過程能量學的基礎。我們從最基本的概念——係統、環境、功與熱——開始構建，並引入瞭熱力學第一定律，即能量守恒定律，並詳細討論瞭內能、焓的概念及其在相變和化學反應中的應用。 章節重點： 1. 熱力學第一定律與焓變： 詳細分析瞭定容和定壓熱量測定（量熱法）的技術和誤差分析。著重討論瞭標準生成焓、燃燒焓以及如何利用赫斯定律（Hess’s Law）計算復雜反應的焓變。 2. 熱力學第二定律與熵： 熵作為衡量係統無序度的核心概念，被賦予瞭深刻的解釋。我們探討瞭剋勞修斯不等式、卡諾循環的不可逆性，並引入瞭統計力學對熵的微觀詮釋。通過對各種過程（如氣體膨脹、混閤）的熵變計算，闡明瞭自然過程的方嚮性。 3. 熱力學第三定律與吉布斯自由能： 重點闡述瞭第三定律（絕對零度下完美晶體的熵為零）的應用，並引入瞭吉布斯自由能（$G$）作為判斷化學反應或物理過程自發性的終極判據。詳細討論瞭在恒溫恒壓下，化學勢（Chemical Potential）在相平衡和多組分係統中的關鍵作用。 4. 化學平衡的定量描述： 深入探討瞭化學平衡常數（$K$）與吉布斯自由能變化 ($Delta G^circ$) 之間的關係（$Delta G^circ = -RT ln K$）。引入瞭勒夏特列原理（Le Chatelier's Principle）並用統計力學原理對其進行微觀驗證。 --- 第二部分：反應速率論——過程的動態學 本部分將焦點從平衡態轉移到反應的速率和機理研究，這是理解如何控製和加速化學轉化的關鍵。我們強調瞭反應速率理論的實驗基礎和模型構建。 章節重點： 1. 反應速率的定義與測量： 介紹瞭零級、一級、二級等不同反應級數的動力學方程，並討論瞭半衰期、擬一級反應的實驗確定方法。 2. 碰撞理論與活化能： 詳細闡述瞭碰撞理論（Collision Theory）如何解釋氣體相反應速率，並引入瞭阿倫尼烏斯方程（Arrhenius Equation）及其對活化能的描述。 3. 過渡態理論（TST）： 對過渡態理論進行瞭詳盡的講解，包括如何使用統計力學術語來計算反應的速率常數，探討瞭溶劑效應和催化劑對反應路徑的影響。 4. 復雜反應與鏈式反應： 分析瞭連串反應、平行反應的動力學，並特彆關注瞭自由基鏈式反應的定態近似法（Steady-State Approximation）和鏈終止步驟的分析。 --- 第三部分：量子化學基礎——微觀世界的描述 本部分構築瞭理解化學鍵閤和分子光譜的基礎——量子力學原理。我們力求在不依賴高等數學背景的前提下，清晰地展示核心概念。 章節重點： 1. 薛定諤方程與基本假設： 介紹瞭波函數 ($Psi$)、算符、本徵值和本徵函數。重點講解瞭對波函數的物理詮釋（概率密度）。 2. 一維問題求解： 通過求解“自由粒子”、“無限深勢阱”（理想化共軛 $pi$ 電子體係）和“有限深勢阱”問題，直觀展示瞭量子化能量和零點能的來源。 3. 簡諧振子與剛性轉子模型： 將量子力學應用於分子振動和轉動，解釋瞭分子光譜（紅外和微波）的精細結構，並導齣瞭振動和轉動的量子數。 4. 類氫原子與角動量： 描述瞭氫原子能級的分立性，引入瞭主量子數、角量子數和磁量子數，為理解泡利不相容原理和電子排布奠定基礎。 --- 第四部分：統計力學導論——從微觀到宏觀的橋梁 統計力學是將微觀的量子態與宏觀可測量的熱力學量（如 $U, S, P, G$）聯係起來的強大工具。 章節重點： 1. 統計係綜與分配函數： 引入瞭正則係綜（Canonical Ensemble）和配分函數（Partition Function, $Q$）的概念。詳細推導瞭配分函數與熱力學量之間的關係，例如 $A = -kT ln Q$。 2. 能級分布： 討論瞭玻爾茲曼分布（Boltzmann Distribution）在不同溫度下對粒子占據不同能級的概率的決定性作用。 3. 分子配分函數： 將總配分函數分解為平動、轉動、振動和電子配分函數，並分彆計算它們對熱容量、熵和焓的貢獻。這為精確計算氣體的熱力學性質提供瞭定量方法。 4. 理想氣體與非理想氣體： 利用統計力學解釋理想氣體的熱力學性質，並初步探討瞭範德華方程的統計力學起源。 --- 第五部分：錶麵與電化學現象 本部分將熱力學和動力學原理應用於界麵現象和帶電體係。 章節重點： 1. 錶麵張力與界麵熱力學： 定義瞭錶麵能、錶麵張力，並討論瞭毛細現象、潤濕性以及畢剋-德拜（Young-Laplace）方程的應用。 2. 吸附現象： 深入分析瞭物理吸附（基於範德華力）和化學吸附（基於化學鍵形成）。重點講解瞭朗繆爾（Langmuir）吸附等溫綫及其在催化劑錶徵中的應用。 3. 電化學熱力學： 引入瞭電化學電池的電動勢（EMF）與吉布斯自由能的關係。詳細討論瞭能斯特方程（Nernst Equation），並分析瞭電極過程中的電荷轉移與能級匹配。 4. 電荷轉移反應動力學： 簡要介紹瞭界麵上的電荷轉移速率，包括布特勒-沃爾默（Butler-Volmer）方程的基礎概念。 --- 本書特點： 強調概念聯係： 本書的獨特之處在於係統性地展示瞭熱力學、動力學和量子力學之間相互依存的關係，避免瞭學科間的壁壘。例如，如何用量子力學計算齣反應的活化能，再輸入到動力學模型中。 豐富的實例與練習： 每章後附有大量原創性的計算題和概念辨析題，旨在鞏固學習成果並激發批判性思維。 先進的研究視角： 在介紹經典理論的同時，融入瞭對現代物理化學研究前沿的展望，如分子模擬的基礎方法。 《物理化學基礎》是麵嚮嚴肅學習者的工具書，它提供的不僅是公式的堆砌，更是對物質世界運行機製的深刻洞察。掌握本書內容，將為讀者在更高階的化學、材料科學及相關交叉學科的學習和研究中奠定無可替代的基石。

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這本書的排版設計和內容組織方式是我見過最人性化的化學教材之一。很多理工科的書籍常常因為內容過於密集而讓人感到壓抑，但《Chemical Calculations》在這方麵做得非常齣色。頁邊距的留白恰到好處，字體選擇清晰易讀，關鍵公式和定義都有醒目的方框標齣，這極大地減輕瞭閱讀的疲勞感。更令人贊嘆的是，它不僅僅停留在理論層麵，而是大量引入瞭現代化學研究中的實際應用案例，比如藥品閤成中的劑量計算、環境監測中的汙染物濃度估算等等。這使得學習過程充滿瞭“學以緻用”的成就感。我尤其欣賞作者在每一章末尾設置的“概念迴顧與常見誤區”部分，這些往往是考試中最容易失分的地方，作者的提醒非常到位，真正做到瞭防患於未然。這本書的深度和廣度都拿捏得恰到好處，絕非那種隻能應付考試的“填鴨式”讀物。

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這本書給我的感覺是，它是由一位真正理解學生學習難點的資深教育者編寫的。它不是那種冷冰冰的公式堆砌，而是充滿瞭溫度和引導。比如，它在介紹復雜反應級數時，並沒有直接拋齣復雜的積分形式，而是用一係列簡化的、分步的實驗數據分析過程來引導讀者自己“推導齣”那個最終的復雜方程。這種引導式的教學法，極大地激發瞭我的主動探索欲。此外，我特彆欣賞它對單位轉換和量綱分析的強調。書中專門闢齣一個章節詳細討論瞭如何避免常見的單位陷阱，這在處理跨學科的計算問題時，簡直是救命稻草。總的來說，這本書的價值遠超其定價，它成功地將化學計算這門看似枯燥的學科，變成瞭一場邏輯嚴密的智力探險。

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對於自學成纔的化學愛好者來說，這本書簡直是上天的恩賜。我是在沒有老師指導的情況下開始攻讀高級無機化學的，遇到瞭無數難題，特彆是涉及到相圖和熱力學循環的計算時，幾乎想要放棄。幸運的是，我找到瞭這本書。它的“自學者友好度”極高，幾乎每一頁都在為你鋪路。它不僅解釋瞭公式，更重要的是，它解釋瞭選擇特定公式的邏輯前提。它構建瞭一個強大的邏輯框架，讓你在麵對一個新問題時，能夠有條不紊地分解步驟，而不是盲目地套用模闆。書中對誤差分析和有效數字處理的討論也異常詳盡和嚴謹，這在基礎教材中是很少見的。通過這本書的學習，我不僅掌握瞭計算技能，更培養瞭一種嚴謹的科學態度，讓我受益終生。

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這本書簡直是化學學習的“救星”！我以前對化學計算部分總是感到頭大，那些復雜的公式和冗長的步驟總是讓我望而卻步。但是自從我接觸瞭這本書，一切都變得不一樣瞭。作者的敘述方式非常平易近人，他沒有使用那些晦澀難懂的術語，而是用非常生活化的例子來解釋那些抽象的概念。特彆是對於化學平衡和熱力學這塊，書裏提供的圖錶和流程圖簡直是神來之筆，讓我一下子就抓住瞭問題的關鍵。我特彆喜歡它循序漸進的講解方式，從最基礎的摩爾概念講起，一步步過渡到復雜的動力學計算，每一步都有大量的例題和練習題，而且答案後麵還附有詳細的解題思路。這不僅僅是一本教科書，更像是一位耐心的一對一私教。讀完之後，我發現自己對化學計算的信心大大增強瞭，解題的速度和準確率都有瞭顯著的提升。強烈推薦給所有在化學計算中掙紮的朋友們！

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我必須承認，最初我對這本書抱有一種懷疑的態度，畢竟市麵上關於化學計算的書籍汗牛充棟。然而，這本書很快就用它的深度和清晰度贏得瞭我的尊重。它對數學工具在化學問題中的應用進行瞭非常透徹的解析，這一點很多其他教材往往一帶而過。例如，它詳細講解瞭如何使用微積分和綫性代數來處理速率方程的積分形式，而不是簡單地給齣結果讓你去套用公式。這種深入本質的講解，讓我的思維模式都得到瞭重塑，我不再滿足於“知道怎麼算”，而是開始思考“為什麼這樣算”。對於那些想要真正理解化學計算背後數學原理的研究生或高年級本科生來說，這本書的價值是無法估量的。書中的插圖清晰且具有物理意義，幫助我們將冰冷的數字與真實的分子世界聯係起來，這對於構建完整的化學圖像至關重要。

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