有机化学实验

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isbn号码:9787503854200
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具体描述

现代材料科学导论 本书面向对材料科学领域有浓厚兴趣的本科生、研究生以及希望拓宽知识面的科研人员。它系统地介绍了构成现代科技世界的各类核心材料的结构、性能、制备与应用,力求在理论深度与工程实践之间搭建一座坚实的桥梁。 第一部分:材料科学的基础 本书伊始,首先奠定了材料科学的理论基石。我们深入探讨了晶体结构与缺陷,这是理解材料宏观性能的微观根源。从基本的晶格类型(如面心立方、体心立方)到晶体缺陷(点缺陷、线缺陷、面缺陷)的形成、迁移及其对材料力学和电学性质的影响,进行了详尽的阐述。随后,我们转向电子结构与化学键,解析了离子键、共价键、金属键和范德华力等不同化学键如何决定了材料的能带结构,进而影响了其导电性、光学特性和热力学稳定性。 热力学与动力学在材料行为预测中占据核心地位。本章详细解析了相图的构建原理,包括吉布斯相律的应用,以及如何利用热力学原理预测相变的方向和平衡状态。同时,扩散动力学被置于重要位置,通过Fick定律和Arrhenius方程,阐述了原子如何在固态、液态甚至气态中迁移,这是材料烧结、相变和腐蚀等过程的驱动力。 第二部分:结构材料的奥秘 本部分聚焦于支撑现代土木工程、机械制造和航空航天工业的结构材料。 金属材料部分,我们首先回顾了纯金属的形变机制,重点讲解了位错理论在解释金属塑性加工中的作用。随后,深入分析了合金化设计,特别是钢铁材料的相变与热处理工艺,包括奥氏体、铁素体、马氏体之间的转化,以及调质、渗碳等工艺如何优化钢材的强度、硬度和韧性。对于非铁金属,如铝合金、钛合金和镍基高温合金,本书详细介绍了它们在轻量化和极端环境下的应用特点及其微观组织控制。 陶瓷材料因其优异的耐高温性、硬度和化学惰性而备受关注。我们探讨了氧化物陶瓷(如氧化铝、氧化锆)和非氧化物陶瓷(如碳化硅、氮化硅)的制备方法,如粉末冶金和反应烧结。特别强调了陶瓷的脆性本质及其增韧技术,例如利用相变增韧和裂纹偏转机制来提高其可靠性。 聚合物材料是应用最广泛的材料之一。本书从高分子链的结构(如分子量、拓扑结构)出发,系统介绍了聚合物的粘弹性行为、玻璃化转变温度(Tg)和熔点(Tm)。我们分类讨论了热塑性塑料、热固性塑料和弹性体的加工成型技术(如注塑、挤出)及其在包装、电子和生物医学领域的应用。 第三部分:功能材料的前沿探索 本部分转向那些依赖特定物理或化学性质来实现特定功能的先进材料。 半导体材料是信息技术革命的基石。本书详尽阐述了晶体生长技术(如柴氏法、区熔法)以及掺杂对半导体导电性的调控。对硅基和 III-V 族半导体(如GaAs)的能带结构、载流子输运机理进行了深入分析,为理解和设计晶体管、光电器件提供了理论基础。 磁性材料的介绍涵盖了从经典的铁磁性、反铁磁性到更复杂的磁畴结构和磁滞回线分析。我们讨论了软磁材料(如坡莫合金)和硬磁材料(如钕铁硼)的设计原则及其在电机、传感器和数据存储中的应用。 光学与压电材料是现代传感和通信系统的关键。本书解释了光与物质的相互作用机制,包括光的吸收、发射和折射,并分析了透明陶瓷和光纤材料的特性。在压电效应方面,详细介绍了PZT等材料的工作原理,及其在超声波设备和能量收集中的应用。 第四部分:材料的制备与表征 材料的性能与其制备工艺息息相关,其性质的确认则依赖于先进的表征手段。 先进制备技术部分,我们涵盖了从宏观到纳米尺度的制造方法。在传统方法之外,重点介绍了薄膜沉积技术(如物理气相沉积PVD、化学气相沉积CVD)在半导体和涂层领域的应用,以及增材制造(3D打印)对复杂结构材料设计带来的颠覆性影响。 材料表征是本书的重中之重。我们系统地介绍了用于结构分析(X射线衍射XRD、透射电子显微镜TEM)、化学成分分析(X射线光电子能谱XPS、俄歇电子能谱AES)和性能测试(拉伸试验、硬度测试、热分析DSC/TGA)的关键技术。每种技术都配有清晰的原理图和典型的谱图或图像示例,旨在培养读者解读实验数据的能力。 第五部分:环境与可持续性 本书最后一部分将视角投向材料科学在可持续发展中的作用。我们探讨了腐蚀与防护机制,特别关注了金属在不同环境下的电化学腐蚀过程及相应的缓蚀对策。此外,还介绍了生物材料的基础知识,包括其生物相容性、可降解性及其在组织工程和药物缓释中的潜力。对新能源材料,如锂离子电池电极材料和太阳能电池光敏材料的最新研究进展也进行了前瞻性的介绍。 全书结构严谨,内容全面,辅以大量的图表和实例分析,旨在帮助读者建立起从原子尺度到宏观应用的全方位材料科学认知体系。

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读后感

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这本书的装帧设计真的非常考究,封面采用了一种哑光纸质,手感温润,上方的书名“有机化学实验”用烫金工艺处理,在灯光下熠熠生辉,非常有质感。整体色调是沉稳的墨绿色,给人一种专业、严谨的感觉,让人一看就知道这是一本内容扎实的学术书籍。内页的纸张选用也相当不错,厚实而柔韧,完全不用担心翻阅时会轻易撕裂,而且纸张的白色度适中,长时间阅读也不会感到刺眼。印刷字体清晰锐利,行距也恰到好处,即使是密集的化学结构式和复杂的实验步骤,也能轻松辨认,不会产生模糊不清的情况。最让我惊喜的是,书的排版非常人性化,每一章节的划分都清晰明了,关键的公式和反应机理部分还配有专门的图示,而且图示的线条流畅,比例准确,对于理解抽象的化学概念非常有帮助。书的整体尺寸也拿捏得恰到好处,既不会因为太大而显得笨重,也不会因为太小而显得局促,非常适合放在书桌上,也方便携带去实验室。即使我还没有深入研究具体内容,单凭这精美的外观和优秀的工艺,就已经让我对这本书充满了期待,相信里面的内容一定也如其外在一样令人满意。

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我尤其欣赏这本书在实验安全方面的强调。在“安全须知”这一章节,作者并没有敷衍了事,而是列举了大量具体的安全操作规程和注意事项。从化学试剂的正确取用、储存,到仪器的正确使用、维护,再到实验过程中可能遇到的各种风险及其应对措施,都进行了详尽的说明。书中还配有大量的插图,直观地展示了正确的操作姿势和危险操作的后果,比如戴手套、在通风橱内操作、如何正确处理废弃物等等。更让我感到贴心的是,作者还特别提醒了新手在实验过程中容易忽略的一些细节,例如某些试剂的挥发性、易燃性,以及不同试剂混合时可能产生的危险反应。这部分内容写得非常细致,也充满了人文关怀,让我觉得这本书不仅是在教我如何做实验,更是在教我如何成为一个负责任、有安全意识的化学工作者。在实际操作时,我感到非常有底气,因为我知道书中已经为我考虑到了绝大多数可能遇到的安全问题。

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让我印象深刻的是,这本书在实验拓展和进阶方面也提供了非常有价值的内容。在每个实验的最后,都可能附带一些“思考题”或者“拓展实验”的建议。这些问题往往能够引导我去思考实验的变种,或者如何将当前实验的知识应用到更复杂的化学合成中。例如,在学习了某一种官能团的转化后,书中可能会提出一个问题,询问如何利用该反应来合成一个更复杂的分子。这些拓展性的内容,让我觉得这本书不仅仅是为了完成课堂上的实验要求,更是为了激发我深入研究和探索的兴趣,为我未来在有机化学领域的发展打下了良好的基础。它让我看到了有机化学实验的无限可能性,也让我对未来的学习充满了动力。

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对于实验报告的撰写,这本书也提供了非常专业的指导。它不仅仅是简单地告诉你需要包含哪些部分,例如实验名称、日期、实验目的、原理、仪器、试剂、实验步骤、现象记录、数据处理、讨论以及结论等等,更重要的是,它深入地讲解了如何去填写和组织这些内容。作者详细地阐述了在“实验现象记录”中,应该关注哪些方面,如何用准确的语言描述观察到的变化,比如颜色、状态、沉淀的形态等。在“数据处理”部分,则给出了具体的计算公式和图表绘制要求,以及如何利用这些数据来验证实验结果。而“讨论”部分,则着重强调了分析实验误差的来源,解释可能出现的异常结果,以及提出改进实验方法的建议。书中还附带了几个高质量的实验报告范例,这些范例的写作风格、逻辑清晰度以及对实验的深入分析,都为我提供了极佳的学习榜样。通过学习这些范例,我能够更有效地将自己的实验过程和结果转化为一份有深度、有价值的报告。

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这本书的实验设计方面,给我留下了深刻的印象。它并没有简单地罗列一些陈旧、枯燥的实验,而是精心挑选了一些具有代表性、且能体现现代有机化学发展方向的实验项目。每一个实验的引入都伴随着对该实验背景、目的以及相关理论知识的清晰阐述,这使得我在进行实验前,能够对所要进行的反应有一个全面的了解。实验步骤的编写也十分严谨,条理清晰,分步说明,并且为每一个步骤都预设了可能出现的预期结果,这让我能够更好地对照自己的操作,及时发现问题并进行调整。此外,书中还针对一些关键步骤,提供了详细的操作技巧和注意事项,这些技巧往往是书本理论中很难涵盖的,但却是实验成功与否的关键。例如,关于重结晶过程中的晶种添加时机、冷却速度的控制,以及萃取过程中分液漏斗的正确使用方法,都有非常具体的指导。这些细节的处理,极大地提升了实验的可操作性和成功率。

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总的来说,这本书的整体内容组织非常合理,从基础的安全知识,到详细的实验步骤,再到深刻的原理讲解和严谨的结果分析,层层递进,逻辑清晰。每一章的实验都设计得相当精巧,能够有效地帮助我掌握有机化学的核心概念和实验技能。书中还穿插了许多历史上的重要实验和著名化学家的故事,这些内容为相对枯燥的实验过程增添了不少趣味性和人文色彩,让我觉得学习过程更加生动有趣。它不仅是一本指导性的实验手册,更是一本能够激发学习热情、培养科学素养的优秀教材。对于任何想要深入学习有机化学实验的读者来说,这无疑是一本不可多得的宝贵资源。

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本书在实验器材和试剂的介绍上,也做得相当到位。它不仅仅是简单地列出实验所需的物品清单,而是为每一种主要的实验器材,比如旋转蒸发仪、回流冷凝管、分液漏斗、布氏漏斗等等,都配有清晰的结构示意图,并详细介绍了其工作原理、正确的使用方法、维护保养的要点,甚至还包括了常见的故障排除方法。对于常用的化学试剂,也做了简要的介绍,包括它们的性质、毒性、储存条件以及在实验中的主要作用。更值得一提的是,书中还对一些特殊的、或者容易混淆的试剂,进行了重点的提示,比如一些酸碱指示剂的pH变色范围,或者一些催化剂的最佳使用条件。这种细致的介绍,让我能够更加清晰地认识和了解实验过程中所使用的各种工具和材料,从而避免因对器材或试剂的不熟悉而导致的错误操作。

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在刚拿到这本“有机化学实验”的时候,我最先被吸引的是它详尽的引言部分。它不仅仅是简单地介绍课程的重要性,而是深入地剖析了有机化学实验在培养科学思维、动手能力以及解决实际问题能力方面的多重价值。作者并没有仅仅停留在理论层面,而是引用了许多现实生活中的例子,比如药物研发、材料科学甚至是日常生活中常见的化学反应,来阐述有机化学实验的广泛应用,这让我这个初学者立刻感受到了这门学科的魅力和实用性。引言部分还很细致地为读者描绘了掌握有机化学实验技能的长期益处,包括提升逻辑推理能力、培养严谨细致的工作态度等等,这些都让我觉得学习这门课程非常有意义,也为我接下来的学习打下了坚实的思想基础。它不仅仅是一本实验指导书,更像是一位经验丰富的导师,在开始探索未知领域之前,为你点亮了方向,让你明白为什么要这样做,以及这样做能够带来什么。这种前瞻性的引导,让我觉得这本书在编写时,真正站在了学习者的角度去思考,试图让学习过程更加有深度和广度,而不是流于表面。

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这本书在实验结果的分析和讨论方面,给了我很多启发。它不仅仅是让你记录下观察到的现象和测量到的数据,而是引导你去深入地思考这些结果的意义。书中提供了多种分析和讨论问题的方式,比如如何通过产物的性质(如熔点、沸点、溶解度)来判断其纯度,如何利用光谱数据(如红外光谱、核磁共振波谱)来确认产物的结构,以及如何通过计算产率来评估实验的效率。更重要的是,书中鼓励读者进行批判性思维,去分析实验过程中可能存在的误差来源,并探讨这些误差对最终结果可能产生的影响。它还引导你去思考,如果改变实验条件,结果又会如何变化。这种引导性的分析和讨论,让我能够将实验过程变成一个真正的学习和探索过程,而不是仅仅完成任务。

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我特别欣赏这本书在实验原理讲解方面的深度和广度。它并没有将实验原理简单地概括为一两句陈述,而是将实验与相关的有机化学理论知识紧密地结合起来。例如,在介绍一个涉及芳香亲电取代反应的实验时,书中不仅详细阐述了该反应的机理,包括亲电试剂的生成、sigma复合物的形成以及质子的脱除等步骤,还深入地分析了反应的区域选择性和活性基团对反应速率的影响。此外,书中还穿插了一些关于反应动力学和热力学的讨论,这些内容能够帮助我更深刻地理解实验现象背后的科学本质。它让我明白,每一次实验操作,每一次观察到的现象,都有其科学的依据和内在的规律。这种对原理的深入挖掘,极大地提升了我对实验过程的理解,也让我能够更灵活地应对实验中可能出现的各种变化,而不是死记硬背操作步骤。

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