化学基础

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作者:拉瓦锡
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isbn号码:9782876470965
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具体描述

拉瓦锡在《化学基础》中详尽论述了氧化理论,推翻了统治化学百余年之久的燃素理论。

这本书也有人译作《化学概要》或《化学原论》。

《材料科学前沿:结构、性能与应用》 图书简介 引言:新材料时代的驱动力 在二十一世纪,人类社会的进步日益依赖于对物质世界更深层次的理解和更精密的控制。从能源存储到生物医学,从信息技术到航空航天,新材料的突破性进展已成为推动技术革命的核心动力。《材料科学前沿:结构、性能与应用》正是立足于这一时代背景,系统梳理和深入剖析当代材料科学领域最前沿、最具变革潜力的研究方向和技术范式。本书并非对传统材料学原理的简单重复,而是聚焦于那些正在塑造未来产业格局的交叉学科热点。 本书的核心目标是为高年级本科生、研究生,以及致力于材料研发与创新的工程师和科研人员,提供一个全面、深入且富有洞察力的知识框架。我们旨在搭建从微观原子尺度到宏观工程性能之间的桥梁,强调“结构决定性能”这一核心理念在新型功能材料设计中的应用。 第一部分:先进结构材料的演进与突破 (Advanced Structural Materials: Evolution and Breakthroughs) 本部分着眼于提升材料的承载能力、可靠性和环境适应性的结构材料的最新进展。 第一章:超高熵合金的理性设计与调控 超高熵合金(High-Entropy Alloys, HEAs)以其多主元、复杂晶体结构和独特的性能组合,已成为结构材料领域的研究热点。本章深入探讨了从第一性原理计算到高通量实验筛选的全周期设计策略。我们将详细解析高熵体系中存在的“高熵效应”、“迟滞效应”和“界面效应”的微观机制,并重点介绍其在极端温度(高温蠕变、低温韧性)和高应力环境下的应用潜力。内容涵盖了基于机器学习的成分优化算法,以及增材制造(Additive Manufacturing)技术在制备具有梯度结构和复杂拓扑HEAs中的关键挑战与进展。 第二章:纳米晶与超细晶材料的强化增韧机制 纳米结构材料因其优异的强度和硬度而备受关注,但长期以来韧性差是其工业化应用的主要瓶颈。本章详细剖析了通过引入双相结构、构建层级化结构或应变诱导相变(TRIP/TWIP)来同时实现高强度和高韧性的新策略。我们将讨论等通道转角挤压(ECAP)、高能球磨等制备技术,并结合先进的同步辐射X射线衍射技术,实时监测纳米晶材料在加载过程中的晶粒尺寸演化和位错运动,揭示其强化增韧的内在物理过程。 第三章:先进复合材料的界面工程 复合材料是实现材料性能多目标优化的重要途径。本章将焦点集中在先进的界面控制技术上。我们不仅讨论碳纳米管(CNTs)、石墨烯(Graphene)在金属基和聚合物基复合材料中的分散和界面结合优化,更深入探讨了智能修复/自修复复合材料的设计原理。例如,如何利用微胶囊技术或形状记忆聚合物实现损伤的自动检测与修复,从而大幅延长结构件的使用寿命。 第二部分:功能材料的智能响应与调控 (Intelligent Response and Control of Functional Materials) 本部分聚焦于材料对外部刺激(光、电、热、磁、力)的响应性,以及如何利用这些响应性开发下一代智能器件。 第四章:钙钛矿太阳能电池的稳定性与器件集成 钙钛矿材料因其高光电转换效率,正迅速成为光伏领域的研究焦点。本章将重点剖析当前限制其商业化的核心问题:长期稳定性。我们详细阐述了水分、氧气和热应力对钙钛矿晶体结构的降解机制。随后,我们将系统介绍钝化策略(如二维/三维界面工程、无机盐掺杂)、无机空穴传输材料的开发,以及叠层电池(Tandem Cells)的效率提升路径。 第五章:拓扑绝缘体与量子输运现象 拓扑材料是凝聚态物理学中最具颠覆性的概念之一。本章超越传统的能带理论,深入讲解了拓扑绝缘体(TIs)和拓扑半金属的表面态与体态分离现象。重点讨论了自旋-轨道耦合(SOC)在决定拓扑性质中的关键作用,以及如何利用磁性掺杂调控其拓扑边界态,为未来低能耗自旋电子学器件(Spintronics)奠定理论基础。 第六章:形状记忆合金与电活性聚合物的驱动技术 形状记忆材料是智能驱动系统的关键组成部分。本章对比了镍钛合金(NiTi)等金属基和聚合物基(如介电弹性体、离子聚合物-金属复合材料, IPMC)的驱动效率、响应速度和工作环境适应性。我们将详细分析热诱导马氏体相变与电场/磁场驱动的机理差异,并探讨如何在柔性电子和软体机器人领域实现高精度、高功率密度的运动控制。 第三部分:前沿制备技术与计算材料学 (Frontier Fabrication Techniques and Computational Materials Science) 材料的性能受其制备工艺的微观细节影响巨大。本部分探讨了新兴的制造技术与计算工具如何驱动材料创新。 第七章:增材制造中的材料-工艺-结构-性能(MCSP)闭环控制 增材制造(3D打印)正在改变我们制造复杂结构件的方式。本章不满足于对现有技术的罗列,而是聚焦于如何解决增材制造特有的问题,如残余应力、孔隙率控制和微观组织不均匀性。我们将深入分析激光选区熔化(SLM)和电子束熔化(EBM)过程中的液态金属流动、凝固速率与晶粒取向之间的复杂关联,并介绍原位监测技术(In-situ Monitoring)如何实现过程的实时反馈控制。 第八章:机器学习与高通量计算在材料发现中的应用 数据驱动的材料科学已成为主流。本章系统介绍如何构建高质量的材料数据库,并应用贝叶斯优化、深度学习等方法加速新材料的发现。我们将探讨如何利用密度泛函理论(DFT)计算有限的训练集,预测数以万计候选材料的特定性质(如催化活性、玻璃形成能力),从而极大地缩短研发周期。重点案例分析包括新型电池电解质的筛选和高温超导材料的结构预测。 结论:迈向可持续发展的材料未来 本书的最后将总结当前材料科学面临的挑战,特别是可持续性、循环经济和生物相容性设计的需求。我们强调,未来的材料创新将是跨学科深度融合的产物,要求研究人员不仅精通本专业知识,更要具备跨越物理、化学、工程学和信息科学的综合视野。 本书结构严谨,逻辑清晰,不仅提供了扎实的理论基础,更展示了面向实际工程应用的前沿研究热点和解决方案,是深入理解和参与未来材料科技创新的必备参考书。

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用户评价

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拿到《化学基础》这本书,我最开始的顾虑是它会不会像很多其他教材一样,内容陈旧,例子过时。然而,这本书的出现完全打消了我的疑虑。它在介绍基础概念时,大量引用了最新的科学研究和生活中的实际应用,让我感受到化学的活力和前沿性。例如,在讲解高分子化合物时,作者没有仅仅停留在聚乙烯、聚丙烯的介绍,而是花了相当大的篇幅来介绍生物可降解塑料、功能性高分子材料等前沿领域,并且还附上了相关的研究进展和发展前景,这对我来说非常有启发性,让我看到了化学在解决当前环境问题中的重要作用。书中关于“绿色化学”的理念也贯穿始终,让我认识到化学发展不仅仅是追求效率和产量,更重要的是要兼顾环境和可持续发展,这让我对化学多了一份敬畏之情。此外,作者在书中非常巧妙地穿插了历史上著名化学家的故事和他们发现的重大化学原理,这些故事不仅仅增加了阅读的趣味性,更让我体会到了科学探索的艰辛与伟大,以及化学这门学科是如何一步步发展至今的。我发现,很多我一直以来觉得“理所当然”的科学现象,背后都有着深厚的化学原理,这本书让我重新审视了身边的一切。

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作为一名刚刚接触化学世界的新手,我发现《化学基础》这本书简直是为我量身定做的。它没有像某些入门书籍那样,一开始就抛出晦涩难懂的公式和概念,而是从最最基本、最生活化的例子讲起,比如水、空气、盐,这些我们每天都能接触到的物质,作者却能用极其生动的方式剖析它们的化学构成和性质。我记得第一章讲到原子和分子的概念时,作者居然用了建造积木的比喻,一下子就把抽象的微观粒子具象化了。而且,书中对化学符号和公式的介绍也循序渐进,不会让我感到压力。我一直以来都对化学感到畏惧,总觉得它充斥着冰冷的数字和记不住的反应式,但这本书彻底改变了我的看法。它让我明白,化学并非遥不可及,而是隐藏在我们身边,是构成我们世界运转的基石。书中反复强调了化学的实践性和应用性,通过大量的图示和案例,让我看到了化学在医药、材料、能源等领域的巨大潜力。我特别喜欢书中关于“化学实验安全”的章节,虽然只是基础内容,但作者却用了非常详尽的篇幅,从实验室的布局、常用仪器的使用,到化学药品的储存和处理,事无巨细地讲解,并且配上了许多警告性的插画,读来既有趣又让人警醒,这对于我这样毫无经验的初学者来说,无疑是重要的第一课。我深切感受到作者希望我们不仅仅是“知道”化学,更是要“理解”和“敬畏”它。

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阅读《化学基础》这本书,让我彻底改变了对化学“枯燥乏味”的刻板印象。这本书充满了趣味性和探索性,它将化学知识巧妙地融入到我们日常生活中的方方面面,让我看到了化学的“实用”和“有趣”。我记得书中有一章专门讲“厨房里的化学”,从烘焙时面粉和酵母的反应,到烹饪时食材发生的美拉德反应,再到保存食物的原理,都做了非常详细的介绍。这些贴近生活的例子,让我觉得化学不再是实验室里的抽象概念,而是与我们的衣食住行息息相关的。而且,书中还鼓励读者进行一些简单的观察和思考,比如观察不同物质在加热或冷却时的变化,思考它们之间可能存在的化学联系。这种“引导式”的学习方式,让我主动去探索和发现,而不是被动地接受知识。我发现,当我带着好奇心去阅读这本书时,很多原本难以理解的概念,都变得豁然开朗。

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老实说,在我拿到《化学基础》之前,我对化学的印象还停留在初中课本上那些零散的化学式和简单的元素周期表,感觉它们之间缺乏联系,也看不到它们到底有什么实际意义。这本书,真的像它的名字一样,把“基础”这两个字做到了极致,但又不是那种枯燥无味的“基础”。它就像一位经验丰富的老教授,耐心地手把手教你走路,而不是直接把你丢到马拉松的赛道上。我印象最深刻的是关于化学键的讲解,作者并没有直接给出各种化学键的定义和类型,而是先从原子之间“拉手”的比喻开始,描绘了电子如何“分享”或“转移”来形成稳定的结构。这个过程非常有画面感,让我一下子就明白了为什么不同的原子会以不同的方式结合。而且,书中对于周期表的介绍,也不是简单地罗列元素,而是深入浅出地讲解了元素周期律的由来,以及为什么同一族的元素会有相似的化学性质,这让原本对我来说像一堆乱码的周期表,变得有了逻辑和规律,甚至开始觉得它有点“可爱”起来。我还发现,这本书非常注重培养读者的科学思维方式,比如在介绍化学反应时,作者总是会引导我们思考“为什么会发生这种反应”,而不是仅仅记住“A+B=C”。这种循序渐进的引导方式,让我逐渐学会了如何去分析和理解化学现象,而不是被动地接受知识。

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作为一个曾经对化学感到头疼的学生,我在阅读《化学基础》这本书时,惊喜地发现它颠覆了我对这门学科的认知。这本书最大的特点就是它的“可视化”教学方式。很多抽象的化学过程,比如分子的运动、化学键的形成,作者都通过精美的插图和动画示意图来呈现,这让我能够直观地理解那些肉眼无法看到的微观世界。例如,在讲解化学反应机理时,书中展示了一系列动态的化学反应过程图,让我们能够清晰地看到反应物分子是如何碰撞、断裂、重组,最终生成产物的。这种方式比单纯的文字描述要有效得多,也更容易让人记住。此外,书中还巧妙地运用了许多类比和比喻,将复杂的化学概念形象化。比如,在解释化学平衡时,作者用了一个“拥挤的房间进进出出的人流”的比喻,形象地描绘了正逆反应速率相等时,宏观反应不发生变化的现象。这种生动有趣的讲解方式,极大地降低了化学学习的门槛,让我觉得学习化学是一件有趣的事情,而不是一件枯燥的任务。我还发现,这本书在讲解过程中,非常注重逻辑性和连贯性,每一个概念的提出都有其铺垫,每一个结论都有其依据,让我能够一步一步地跟着作者的思路走,构建起扎实的化学知识体系。

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《化学基础》这本书,对我来说,最重要的价值在于它培养了我对化学的“直觉”。它不仅仅是知识的传授,更重要的是思维方式的塑造。在讲解每一个概念时,作者都会引导我去思考“为什么”,而不是仅仅告诉“是什么”。例如,在讲解“物质的量”这个概念时,作者并没有直接给出摩尔的定义,而是通过对日常生活中“打折促销”的类比,来解释为什么我们需要一个统一的“单位”来衡量大量的微小粒子。这种从生活现象出发,引申到科学概念的方式,让我觉得非常容易接受,并且能够快速建立起对新概念的理解。书中对于“化学性质”的讲解,也做得非常出色,它没有仅仅停留在文字描述,而是通过分析物质的结构,来预测其化学性质,让我学会了如何“举一反三”,如何从物质的组成和结构来推断它的行为。这种培养读者独立思考和分析问题的能力,是这本书最大的亮点。

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《化学基础》这本书,对于我这样一个对科学领域都感到有些陌生的读者来说,简直是一盏明灯。它最大的优点在于,它把那些听起来非常专业、非常“高冷”的化学概念,用最朴实、最易懂的语言解释出来。我一直对“能量”这个词在化学中的应用感到困惑,比如化学反应中的吸热和放热,作者在讲解时,并没有直接抛出热力学定律,而是用“能量的转移”和“能量的储存”这样的生活化比喻,比如点燃蜡烛会放出热量,而把水烧开需要吸收热量,然后循序渐进地引出化学反应中的能量变化。这种讲解方式,让我觉得化学不再是那种只能在实验室里进行的神秘活动,而是与我们的日常生活息息相关的。而且,书中对于物质的分类和性质的介绍,也是非常系统且逻辑清晰的。从宏观的物质形态,到微观的分子结构,再到原子层的组分,一步步深入,让我在理解一个概念的同时,也能联想到与之相关的其他概念,形成一个完整的知识网络。我尤其喜欢书中关于“溶液”的章节,作者详细讲解了不同类型溶液的形成原因,以及它们在生活中的广泛应用,比如我们喝的各种饮料,其实就是不同类型的溶液,这让我觉得化学知识无处不在。

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《化学基础》这本书,以其极其清晰的结构和详尽的解释,为我这样零基础的读者铺就了一条通往化学殿堂的坚实道路。它不像某些书籍那样,在开头就罗列一大堆术语,而是从最根本的问题入手,比如“什么是物质?”,然后逐步引申到物质的构成、性质和变化。书中关于“元素”和“化合物”的区分,以及它们的命名规则,作者都用了非常细致的解释,并且配以大量的图表,让我能够轻松辨别。我尤其欣赏书中关于“化学反应”的讲解,它并没有止步于介绍几种常见的反应类型,而是深入到反应的本质——电子的重新组合和能量的转化。书中对于氧化还原反应的讲解,就做得非常出色,作者通过“得失电子”的比喻,让我一下子就明白了氧化剂和还原剂的作用,以及反应发生的根本原因。此外,书中还提供了许多“小实验”的建议,虽然大多数都是一些生活中常见的材料就可以完成的,但这些小实验却能有效地帮助我巩固书本上的知识,让我亲身体验化学的魅力,而不是仅仅停留在理论层面。

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对于一直以来都觉得化学是一门“死记硬背”学科的读者来说,《化学基础》这本书,绝对能刷新你的认知。它非常强调“理解”而非“死记”,通过层层递进的讲解和大量的实例分析,让你真正明白“为什么”会发生这些化学现象。我印象最深刻的是书中关于“化学计量”的部分,很多学生在学习这个内容时会感到头疼,但作者通过将化学反应比作“食谱”,将原子和分子比作“食材”,将化学计量比作“配料比例”,生动形象地讲解了摩尔概念和化学反应的定量关系。这种“类比教学法”让我茅塞顿开,觉得化学计量其实并没有那么可怕,而是遵循着一套非常严谨的逻辑。此外,书中还提供了许多练习题,并且这些练习题的设计非常巧妙,不仅仅是为了检验你是否记住了公式,更是为了让你运用所学的知识去分析和解决问题,培养你的逻辑推理能力和解决实际问题的能力。我发现,在做这些练习题的过程中,我不仅巩固了知识,还学会了如何从不同的角度去思考问题,这对我来说是非常宝贵的学习经验。

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《化学基础》这本书,对我来说,不仅仅是一本学习化学的教材,更像是一本引导我探索世界奥秘的指南。它以一种非常“人文”的视角来解读化学,让我看到了化学背后蕴含的智慧和美学。书中对化学史的介绍,并没有生硬地罗列事实,而是着重于讲述那些伟大的化学家们是如何在探索中克服困难,如何从微小的现象中发现规律,以及他们的发现如何改变了人类社会。我特别喜欢关于“元素周期表的诞生”那一章,作者详细描述了门捷列夫在整理元素时所经历的艰难思考和灵感闪现,让我对科学家的洞察力和创造力肃然起敬。这种叙事方式,让我觉得化学不仅仅是冷冰冰的公式和定律,更是人类智慧的结晶。同时,书中也巧妙地将化学知识融入到各种生活场景中,比如咖啡的香气是如何产生的,衣服的颜色是如何染上的,甚至是我们身体内部的各种生理活动,都离不开化学的参与。这种“化学无处不在”的理念,让我对周围的世界充满了好奇,也让我认识到学习化学的重要性。这本书让我觉得,学习化学,就是在学习如何用科学的眼光去理解和认识这个世界。

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