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出版者:大连理工大

作者:张坤玲

出品人:

页数:125

译者:

出版时间:2009-11

价格:16.00元

装帧:

isbn号码:9787561136423

丛书系列:

图书标签:

• 物理化学
• 热力学
• 量子化学
• 化学动力学
• 统计热力学
• 分子结构
• 光谱学
• 电化学
• 表面化学
• 溶液化学

炼金术的现代回响：从古代秘术到前沿科学的交汇 一、导言：物质的本质与人类的永恒追问 自古以来，人类从未停止对“世界由何构成”的探索。从古希腊哲人设想的四元素（土、水、火、风），到炼金术士们孜孜不倦地试图点石成金、寻求长生不老之药，再到近代化学革命的奠基，物质的奥秘始终是驱动文明进步的核心动力之一。 本书并非一部传统的化学或物理教科书，它试图搭建一座桥梁，连接起人类对物质世界看似玄妙的早期认知与现代科学对原子、分子、能量和反应动力学的精确描述。我们聚焦的，是那些隐藏在宏大叙事背后的、关于物质状态、转变和规律的深刻洞察。 二、第一部曲：未被分割的领域——经典物理与化学的边界模糊 本部分将深入探讨那些在历史长河中，物理学和化学尚未完全分家的领域，以及它们如何孕育出对物质结构更深层次的理解。 1. 物质形态的张力与宏观热力学： 我们将从最基础的宏观现象入手，如气体的体积、压力与温度之间的定量关系。这不是对理想气体定律的简单复述，而是追溯这些定律背后的实验逻辑和早期理论困境。重点探讨开尔文、焦耳等先驱如何通过对热力学循环的精确测量，首次将“能量守恒”这一物理学基石应用于化学转化过程的探讨中。我们将分析相图（Phase Diagrams）的构建，不仅仅是描述水的冰、液、气三相转变点，而是着重阐述相平衡的吉布斯相律，揭示系统自由度如何受外界条件制约，以及这种制约如何解释了冶金学中合金的复杂结构形成。 2. 晶体结构与材料的序： 在原子尺度被揭示之前，人们如何理解固体（特别是矿物和盐类）的规则排列？本章回顾了早期的晶体学观察，例如斯泰诺的晶面角定律。随后，我们将转向X射线衍射技术初露端倪的时代，探讨如何通过光的干涉模式，反推出晶格的基本结构——面心立方、体心立方等。这不是量子力学的范畴，而是纯粹的几何学和波动光学在宏观物质结构解析上的早期胜利。我们将重点解析盐的完美晶格如何赋予其特定的机械强度和溶解性，并将这种“有序”的概念引入到对无定形固体（如玻璃）的对比分析中。 3. 电的化学效应：法拉第与电化学的黎明： 电荷与物质的相互作用是理解化学反应的另一关键维度。本章不涉及电池的内部工作机制，而是聚焦于法拉第的电解定律。通过对电解槽中沉积物质质量与通过电量之间的线性关系分析，我们追溯了“原子”概念被赋予精确数量学意义的里程碑。我们将深入剖析电荷的量子化概念如何在电化学实验中首次被暗示，以及这如何推动了人们对原子内部存在基本粒子的猜想。 三、第二部曲：不可见世界的映射——早期量子化对物质特性的解释 当物理学家开始触及原子内部的秘密时，物质的性质便从经典的力学描述转向了概率和能级的概念。本部分考察的是这些革命性思想如何重塑了我们对化学键、光谱和物质稳定性的理解。 1. 黑体辐射与原子能级的萌芽： 化学家们长期以来对物质在加热时发出的特定颜色光（光谱）感到困惑。本章探讨普朗克对黑体辐射的解决，以及波尔如何借用这一“能量量子化”的概念来解释氢原子光谱的离散谱线。重点在于，这种解释如何首次将能量的阶梯性引入到对原子稳定性的理解中，暗示了电子在特定轨道上“定域化”的可能，从而为化学反应的能量壁垒提供了最早的物理学基础。 2. 分子光谱学的先声：振动与旋转的指纹： 原子间的连接如何被探测？本章集中于分子在红外和微波区域的吸收现象。我们将详细解析气体分子或液体中，分子并非静止不动，而是进行有规律的伸缩振动和刚性旋转。这些振动和旋转的能级同样是量子化的，并且对应着特定的频率。通过分析这些吸收谱线，早期光谱学家能够在不破坏分子结构的前提下，推断出双原子分子中键的“刚性”或“柔韧性”，这是对化学键本质的间接、非破坏性测量。 3. 固体比热的异常：晶格振动的热力学表现： 牛顿力学预测固体比热应保持恒定，但实验数据并非如此。本章将回顾爱因斯坦和德拜如何将固体视为一组谐振子的集合，并将量子的概念应用于描述晶格的集体振动模式（声子）。通过这种对集体量子行为的描述，我们成功解释了低温下比热急剧下降的现象，这深刻揭示了能量在宏观集合体（如晶体）内部的分布和储存方式，是连接微观量子态到宏观热力学性质的关键一环。 四、第三部曲：界面与驱动力——化学过程的“催化”与“驱动” 物质的转变往往依赖于特定的环境或介质。本部分关注那些在反应发生的“场所”和“推力”方面做出贡献的物理化学概念。 1. 催化作用的几何与表面能学： 催化剂之所以有效，是因为它们提供了不同的反应路径。本章将侧重于表面物理学对催化的早期启示：分子如何吸附在固体表面上？我们将讨论表面张力、表面能的概念，以及分子在异相催化剂表面形成吸附层的物理图像。这关乎几何匹配和能量势垒的降低，是理解工业化学中效率提升的物理基础。 2. 扩散现象与统计力学： 物质在混合或传输过程中总是倾向于均匀分布。我们将探讨非平衡态下的扩散过程，重点是菲克定律的提出背景及其对浓度梯度驱动力的描述。更进一步，我们将引入布朗运动的观察及其与爱因斯坦对分子随机热运动的统计诠释，揭示宏观上的“缓慢移动”是如何由无数微观粒子不可预测的碰撞所决定的。这提供了对混合、渗透等日常现象的深刻统计学解释。 3. 溶液的界面：润湿、乳化与胶体的稳定性： 当固体、液体或气体分散在另一种液体介质中时，界面现象主导了系统的行为。本章探讨表面活性剂分子（如肥皂）如何聚集在水/油界面，降低界面张力，从而实现乳化。我们将分析胶体粒子如何通过电荷排斥（早期的德拜-休克尔理论的直观应用）来对抗范德华引力，维持其在分散介质中的长期悬浮状态，这是理解生物系统和复杂流体行为的物理前提。 五、结语：从观察到预测的飞跃 本书最终呈现的，是一部关于人类如何通过量化、模型化和建立连接，将对物质世界的观察转化为可预测的科学体系的史诗。它追踪了能量、结构、电荷和概率这些核心物理概念，如何被引入到对化学现象的解释之中，催生了对物质本质的全新认知框架，而无需涉足复杂的现代量子化学计算。

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我必须高度赞扬《动力学：反应的速率与机制》这本书的叙事方式。它没有采取传统教材那种平铺直叙的路线，反而更像是一部关于“化学反应速度赛跑”的史诗。从零级反应到复杂的自由基链式反应，作者就像一位高明的导演，精心设计了每一场“反应的戏码”。他特别强调了“过渡态理论”的精妙之处，将能量的势垒描绘得如同崎岖的山脉，成功反应的分子就像是攀登过去的探险者，这种形象化的描述，极大地降低了理解反应活化能的难度。最让我惊叹的是关于反应机理的推断部分，作者展示了如何通过观察初级速率定律，像侦探一样还原出反应发生的真实步骤，那种抽丝剥茧的推理过程，读起来酣畅淋漓，充满了智力上的挑战和满足感。这本书的价值在于教会你如何思考“如何发生”，而不仅仅是“发生了什么”。

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我是在准备一个关于热力学基础的研讨会时偶然接触到这本《能量的守恒与转化》，坦白说，一开始我对厚厚的篇幅有些抗拒，但一旦翻开，就发现自己完全被吸引住了。这本书对熵增原理的阐述，简直是哲学思辨与硬核科学的完美结合。它没有仅仅停留在公式的推导，而是深入探讨了“不可逆性”在宇宙中的普遍意义，那种对时间方向的深刻洞察，让我对日常生活中看似平常的现象——比如冰块融化、热量传递——产生了全新的敬畏感。作者的写作风格非常大胆和富有洞察力，他敢于挑战一些被惯性接受的观念，并用严谨的实验证据和逻辑链条来支撑自己的观点。特别是关于吉布斯自由能与化学反应自发性的讨论，那种层层剥笋的分析过程，让人感到逻辑的极致美感。读完后，我感觉自己不仅仅是掌握了一套计算工具，更是对宇宙运行的基本法则有了一种更深层次的理解和敬畏。

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这本《物质的结构与变化》简直是化学领域的百科全书，我光是翻阅目录就觉得大开眼界。它没有那种晦涩难懂的术语堆砌，反而像是一位知识渊博的老教授，循循善诱地引导你走进微观世界的奇妙旅程。开篇对原子核外电子排布的讲解，简直是化腐朽为神奇，那些复杂的量子力学概念，在这里被拆解成了清晰易懂的图像和类比。我尤其喜欢它在讲述化学键形成过程中的那几章，作者似乎能洞察到原子之间的“情感交流”，用生动的语言描绘了离子键、共价键的形成，读起来一点都不枯燥。更难能可贵的是，这本书并非只停留在理论层面，它花了大量篇幅讨论了这些结构知识在材料科学、药物合成中的实际应用，让我真切体会到基础科学的强大力量。对于任何想深入理解物质世界是如何运作的初学者来说，这本书绝对是教科书级别的推荐，它构建的知识框架扎实而全面，足以支撑后续所有更深入的学习。

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不得不说，《溶液中的化学平衡》这本书的实用性超乎我的想象。我之前总觉得平衡常数、电离度这些概念很抽象，但在阅读这本书的过程中，我仿佛化身为实验室里的一名分析化学家。作者对各种缓冲溶液的配制、滴定曲线的解读，描述得细致入微，仿佛每一步操作都能在脑海中重现。它最吸引我的地方在于对“干扰因素”的详尽分析，比如温度、离子强度对平衡位置的微小扰动，作者都给予了充分的关注，这对于实际操作中的精确控制至关重要。书中穿插的那些历史小故事——关于早期化学家如何摸索出这些平衡规律的——也让冰冷的数据鲜活了起来。我用书中的方法优化了我工作中的一个水处理流程，效果立竿见影，这让我对理论指导实践的威力有了最直观的感受。这本书简直是为化学工程师量身定做的高级指南。

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拿到《界面现象与胶体稳定性》这本书时，我原本以为会是一本偏重于工程应用的技术手册，没想到它却展现了物理化学在看似不相关的领域——比如化妆品、食品科学——中的巨大影响力。作者对于表面张力、润湿现象的讲解，彻底颠覆了我对“接触角”的肤浅认知。他深入浅出地解释了乳液和泡沫是如何形成的，以及为什么有些体系能够稳定存在数月甚至数年，而有些则迅速分离。书中对电双层理论的阐述尤其精彩，它将静电斥力和范德华引力之间的微妙平衡，用清晰的数学模型和直观的图表展现出来，让人茅塞顿开。我特别欣赏它对“临界胶束浓度（CMC）”的讨论，不仅仅是给出数值，而是将其与表面活性剂分子自身的结构特性联系起来。这本书拓宽了我的知识边界，让我意识到，即便是最微小的界面，也蕴含着巨大的物理化学原理。

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