无机化学实验

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isbn号码:9787313058881
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  • 无机化学
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  • 实验指导
  • 教学参考
  • 分析化学
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具体描述

《现代材料科学基础》 图书简介 一、 本书概述 《现代材料科学基础》是一本面向工程技术、物理学、化学以及相关交叉学科高年级本科生和研究生的高级教材。本书旨在系统、深入地阐述构成现代工程与技术基石的各类材料的微观结构、性能、制备工艺及其应用规律。我们力求在传统材料学的基础上,融入最新的研究进展和跨学科视角,构建一个全面、严谨且富有启发性的材料科学知识体系。 本书内容覆盖了从原子尺度到宏观尺度的材料行为,强调结构-性能-加工-应用之间的内在联系。区别于侧重特定材料类别(如金属或聚合物)的传统教材,本书采取了更具普适性的物理化学和晶体学原理为基础的叙事结构,引导读者理解不同材料体系(包括金属合金、陶瓷、高分子材料、复合材料及先进功能材料)的共性规律与特性差异。 二、 核心内容深度解析 本书内容结构严谨,逻辑清晰,主要划分为七个相互关联的部分: 第一部分:材料科学的基石与原子结构 本部分首先建立起材料科学的研究范式,阐述研究材料所需的宏观力学、热力学和动力学基础。重点深入探讨了固体能带理论,详细分析了电子在晶体中的运动状态,这是理解材料导电性、光学性质和半导体特性的核心。我们详细考察了晶体结构,超越了基础的布拉维点阵,引入了晶体缺陷(点缺陷、线缺陷、面缺陷)的统计热力学和对材料宏观性能的决定性影响。对于非晶态物质,如玻璃和某些高分子,本书也着重分析了局域有序结构和自由体积的概念。 第二部分:材料的热力学与相变动力学 材料的稳定性和转变过程是材料科学的关键。本部分详细阐述了相图的构建与解读,包括单组分、二元及三元体系的相平衡原理(吉布斯相律的应用)。特别关注了非平衡热力学在材料加工中的作用,如过冷、形核与长大理论。动力学部分深入剖析了扩散机制(固态扩散、晶界扩散),并将其与相变速率、烧结、蠕变等过程联系起来,为材料的加工优化提供了理论依据。 第三部分:金属材料与合金设计 本部分聚焦于金属及其合金。除了对常见的晶体结构(如BCC、FCC)的复习外,重点放在合金化原理上,包括固溶强化、沉淀强化、晶界强化等机制的量化分析。相变机制是本章的重点,如马氏转变(Martensitic Transformation)的无扩散特性及其对钢材性能的影响。此外,本书引入了高熵合金(HEAs)的最新研究成果,探讨其在结构稳定性和极端环境下的应用潜力。对塑性变形的微观机制(位错的运动、交互作用和缠结)进行了详尽的图解和数学描述。 第四部分:陶瓷与无机非金属材料 陶瓷材料的特点在于其离子性和共价键的结合。本部分强调了化学计量学在陶瓷材料缺陷控制中的重要性,以及离子扩散在高温应用中的限制。我们将详细分析陶瓷的断裂力学,解释其高脆性与高硬度的来源。烧结过程是陶瓷制备的核心,本书结合表面能和晶体学取向,深入探讨了致密化过程中的传质路径和孔隙演化。针对先进陶瓷,如氮化物、碳化物和氧化物,本书探讨了其在能源(如固体氧化物燃料电池)和生物医学领域的应用。 第五部分:高分子科学与软物质 高分子材料是现代生活不可或缺的部分。本部分从聚合反应动力学入手,介绍主流的合成方法。结构方面,侧重于链结构(分子量分布、拓扑结构)与形态结构(结晶度、取向度)的表征。本章的独特之处在于对高分子流变学的详细讲解,包括粘弹性本构关系、剪切速率依赖性以及熔融加工中的行为预测。此外,本书还探讨了高分子复合材料的界面效应。 第六部分:复合材料与界面工程 复合材料通过组合不同材料的优势来获得协同效应。本部分系统介绍了增强相(纤维、颗粒、薄片)与基体(金属、聚合物、陶瓷)的匹配原则。核心内容是界面行为,包括界面结合强度、界面过渡区(ITCZ)的形成及其对宏观力学性能(如层合板的失效模式)的控制作用。书中对先进复合材料的制备方法,如树脂传递模塑(RTM)和自动铺放(AFP),进行了详尽的工艺分析。 第七部分:先进功能材料与前沿展望 本部分面向未来技术发展,涵盖了当前材料科学的热点领域: 1. 半导体材料: 深入讨论了晶体生长技术(如CZ法、外延生长),以及p-n结的形成与特性,为电子器件设计奠定基础。 2. 磁性材料: 阐述了磁畴结构、磁晶各向异性,并探讨了先进存储技术(如MRAM)中对超低损耗磁性薄膜的需求。 3. 光学与光电子材料: 涉及光与物质的相互作用,包括光吸收、发射机制,重点分析了发光二极管(LEDs)和太阳能电池中的材料挑战。 4. 纳米材料: 讨论了尺寸效应(如量子限域效应),以及纳米材料(如量子点、纳米线)的表面活性与宏观应用集成问题。 三、 本书的特色与目标读者 《现代材料科学基础》的特点在于其深度和广度的平衡。我们避免了单纯的现象罗列,而是致力于揭示跨越不同材料类别的普适性物理原理。全书配有大量高质量的示意图、实验数据拟合曲线和实际工程案例分析。每章末尾均设有“批判性思考题”和“延伸阅读推荐”,旨在培养读者的独立研究能力和批判性思维。 本书是为有志于从事材料研发、工艺设计、产品应用及学术研究的工程科学学生精心准备的工具书。它不仅能满足核心课程的学习要求,更能为后续的专业选修课及研究生阶段的深入研究提供坚实、全面的理论支撑。通过学习本书,读者将能准确预测新材料的潜在性能,并设计出高效、经济的制备路径。

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用户评价

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我希望《无机化学实验》这本书,能够提供一个系统性的学习框架。无机化学涉及的元素众多,反应类型繁杂,如果没有一个清晰的脉络,很容易让人感到迷失。我希望这本书能够按照一定的逻辑顺序来组织实验内容,比如按照元素周期表的顺序,或者按照反应类型的不同来划分章节。这样,我们就能更好地理解不同元素、不同反应之间的内在联系。我希望书中能提供一个清晰的实验目录,让我们能够快速找到自己需要的实验。而且,我希望在每个实验的开头,都能明确指出该实验在整个无机化学知识体系中的位置,以及它所能帮助我们理解的关键概念。我希望这本书能够像一位优秀的向导,带领我们在这个奇妙的无机化学世界里,有条不紊地进行探索。

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这本书的名字叫《无机化学实验》,拿到手里的时候,我抱着一种既期待又有些忐忑的心情。期待是因为我知道,实验是检验理论的唯一标准,也是理解抽象概念最直观的方式,无机化学虽然在宏观上看似简单,但其背后蕴含的元素周期律、配合物成键、氧化还原反应等原理,如果不亲身去验证,总觉得隔靴搔痒,不够深刻。忐忑则是因为我过去的实验经历,总伴随着一些小插曲——试剂称量不准导致产率低,加热温度控制不好引发副反应,甚至偶尔还会因为操作失误而产生一些“意想不到”的化学反应,虽然事后证明往往是自己不够细心,但那种略带狼狈的场面还是让人印象深刻。因此,我希望这本《无机化学实验》能够提供清晰、易懂的操作指南,并且在安全注意事项方面给予足够的强调,让我在掌握理论知识的同时,也能在实验室里更加自信和从容。我尤其关心那些需要精密控制的实验,比如配制特定浓度的溶液,或者进行需要精确温控的反应,书中是否有详细的步骤分解和关键点的提示,这对于初学者来说至关重要。同时,对于那些可能产生有毒气体或需要特殊防护的实验,我希望能有明确的安全警示和相应的处理措施,避免不必要的风险。我还有一个小小的期望,就是书中是否能提供一些实验现象的深入解读,不仅仅是告诉我们“发生了什么”,更能解释“为什么会发生”,这样才能真正将实验与理论融会贯通。

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翻开《无机化学实验》这本书,首先吸引我的是它整体的排版风格。那种简洁明快的布局,清晰的代码注释,以及贯穿全书的科学严谨的态度,都让我感觉非常舒服。我是一名对无机化学理论非常感兴趣的学生,平时阅读了不少相关的文献和教材,但总觉得缺少了一些实践的落脚点。《无机化学实验》的出现,恰好填补了这一空白。我尤其看重书中的实验设计是否能够覆盖无机化学的核心知识点,比如金属离子的沉淀与显色反应,酸碱滴定中指示剂的选择与使用,以及一些经典的制备与表征方法。我希望能看到一些具有代表性的实验,能够让我们从微观的原子、分子层面,深入理解宏观的化学变化。而且,我更期待书中能在每个实验的开头,就明确提出该实验的教学目标和理论背景,让我们在动手操作之前,就能对整个实验有一个宏观的认识。这不仅仅是为了完成实验任务,更是为了培养我们独立思考和解决问题的能力。我希望书中提供的仪器使用方法也能足够详细,对于一些不常用的设备,比如分光光度计、X射线衍射仪等,希望能有图文并茂的说明,让我们能够快速上手,减少摸索的时间。

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作为一名长期在实验室工作的科研人员,我对《无机化学实验》这本书抱有的期望,更多的是它能否成为我日常工作中一个可靠的参考手册。在我看来,一本优秀的实验手册,不仅仅要包含标准的实验操作规程,更应该在数据处理、结果分析以及潜在的误差来源方面给出深入的探讨。我希望这本书能提供一些关于如何规范记录实验数据,如何运用统计学方法分析实验结果的指导。尤其是在一些定量分析的实验中,准确的数据处理和严谨的误差分析是保证科研结果可信度的关键。例如,在进行元素含量测定的实验时,我希望书中能指导如何识别和消除系统误差和随机误差,以及如何报告实验的不确定度。此外,对于一些可能存在的安全隐患,比如易燃易爆的试剂、有腐蚀性的液体等,我希望书中能有清晰的警示标识和应急处理措施。我更希望它能提供一些关于实验优化和改进的建议,针对某些实验步骤,是否可以尝试更环保的试剂,或者采用更高效的实验设备。

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《无机化学实验》这本书,我希望它能在实验现象的描述和解释方面做得更加到位。理论知识往往是抽象的,而实验现象则是具体的、直观的。我希望这本书能够清晰地描绘出各种实验现象,比如沉淀的颜色、形状,气体的产生速率,溶液颜色的变化等等,并且用生动形象的语言进行描述,让我们仿佛身临其境。更重要的是,我希望书中能够对这些现象背后的化学原理进行深入的剖析,解释为什么会出现这样的现象,涉及到哪些化学反应,哪些因素会影响现象的产生。例如,在讲解沉淀反应时,我希望书中不仅会告诉我们“生成了沉淀”,更会解释沉淀的组成、晶型,以及如何通过控制反应条件来影响沉淀的性质。我希望通过对实验现象的细致观察和深入理解,能够真正掌握无机化学的核心概念。

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对于《无机化学实验》这本书,我还有一个小小的期盼,那就是希望它能提供一些关于实验数据处理和结果分析的进阶指导。对于一些基础的实验,我们可能只需要掌握基本的操作和观察现象。但对于更复杂的实验,比如涉及动力学研究、热力学分析,或者需要利用光谱、衍射等方法进行结构表征的实验,我希望书中能提供一些更深入的指导。例如,在进行反应速率测定时,如何选择合适的动力学模型;在进行热分析时,如何解读DSC、TGA曲线;在进行X射线衍射分析时,如何确定晶体结构。我希望书中能提供一些常见的图表解析方法和数据处理软件的使用技巧,帮助我们更好地理解实验结果,并将其转化为有价值的科学信息。我相信,这样一本能够兼顾基础与进阶的实验教材,将对我们未来的学习和科研生涯产生深远的影响。

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作为一名对无机化学实验充满好奇心的学生,《无机化学实验》这本书,我最看重它能否激发我的学习兴趣。我希望这本书的语言风格能够更加活泼生动,不仅仅是枯燥的理论阐述和操作步骤。我希望书中能穿插一些有趣的化学史故事,或者一些生活中的无机化学应用案例,让我们感受到无机化学的魅力。例如,在介绍金属及其化合物的实验时,可以讲述一些金属在历史上的重要作用,或者在现代科技中的应用。在介绍无机盐的性质时,可以举例说明它们在食品、医药、建筑等领域的应用。我希望通过这些方式,能够让我对无机化学产生浓厚的兴趣,从而主动地去探索和学习。我更希望书中能有一些挑战性的实验,能够让我们在克服困难的过程中,获得成就感和满足感。

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《无机化学实验》这本书,我期望它能提供一个循序渐进的学习路径。作为一名对无机化学刚刚入门的学生,我很容易被一些复杂的概念和术语所困扰。我希望这本书能够从最基础的实验操作讲起,比如如何正确使用各种玻璃仪器,如何准确称量固体和液体试剂,如何进行简单的溶液配制等。然后,再逐步引导我们进入更复杂的实验,比如一些需要精确控制反应条件、分析产物结构和性质的实验。我希望书中的每一个实验,都能清晰地列出所需试剂、仪器以及实验步骤,并且在关键步骤处配以插图或示意图,帮助我们更好地理解操作过程。此外,我希望书中还能提供一些基础的理论知识回顾,在介绍每个实验之前,简要地回顾相关的理论背景,这样就能帮助我们更好地理解实验的目的和意义。我希望这本书能够让我感觉,学习无机化学实验是一件有趣且富有成就感的事情,而不是一件枯燥乏味的苦差事。

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对于《无机化学实验》这本书,我最看重的是它在“安全”二字上的投入。化学实验,尤其是无机化学实验,往往涉及到一些具有潜在危险性的物质和操作。我希望这本书能像一位经验丰富的老师一样,时刻提醒我们潜在的危险,并提供最安全的解决方案。我希望书中关于“安全须知”的部分,能够做得更加详尽和具有警示性,比如对于腐蚀性试剂的使用,是否有特定的个人防护要求,如手套、护目镜、实验服等,以及在通风橱内操作的重要性。对于易燃易爆的试剂,是否会提示远离火源,以及储存的注意事项。更重要的是,我希望书中能包含一些关于实验室意外情况的应急处理指南,比如试剂溅到皮肤上如何处理,意外着火怎么办,以及实验废弃物的分类处理方法。这些细节,对于保障我们的人身安全至关重要。我希望这本书的编写者们,能够将安全意识贯穿于每一个实验的描述中,让每一个读者都能在安全的环境下进行学习和探索。

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我对《无机化学实验》这本书的期待,主要体现在它能否帮助我培养独立思考和解决问题的能力。很多时候,实验课上的老师会给出明确的指导,但我们往往只是机械地按照步骤操作,缺乏深入的思考。我希望这本书能够提供一些开放性的实验设计,让我们可以根据自己的理解和假设,去探索不同的实验路径。例如,在进行某种化合物的制备时,是否可以提供几种不同的合成路线,让我们选择最合适的一种,并分析其优缺点。或者,在进行产物表征时,是否可以提供多种表征手段,让我们根据实验结果,去推断产物的结构和性质。我希望这本书不仅仅是告诉我们“怎么做”,更能引导我们思考“为什么这么做”,以及“还有没有更好的方法”。我相信,只有这样,才能真正培养出具有创新精神和实践能力的化学人才。

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