化学原理选讲基础化学知识规律揭示 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:南方出版社

作者:严宣申

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页数:0

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价格:14.0

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isbn号码:9787806602836

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• 化学原理
• 基础化学
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• 理论基础

现代材料科学的革新：从原子结构到宏观性能的跨越 图书简介 本书深入探讨了现代材料科学的核心原理与前沿应用，旨在为读者构建一个从微观原子尺度到宏观工程性能的完整认知框架。我们聚焦于揭示材料的结构、性能、加工以及应用之间的内在联系，重点剖析了新型功能材料的设计策略与性能调控机制。 第一部分：材料科学基础——结构与性能的内在联系 本部分系统回顾了晶体结构、缺陷理论以及化学键合在材料宏观性能中扮演的关键角色。 第一章：晶体结构与对称性 详细阐述了晶体学的基本概念，包括布拉维格子、晶体系统以及空间群。内容涵盖了金属、陶瓷和高分子材料的典型晶体结构（如面心立方、体心立方、六方最密堆积）及其对力学性能的影响。特别强调了对称性在材料本征性质（如压电性、光学活性）中的决定性作用。我们通过大量的实例分析，阐释了晶体缺陷（点缺陷、线缺陷、面缺陷）如何成为材料塑性变形和扩散过程的驱动力。 第二章：扩散、相变与热力学 本章深入探讨了材料内部的原子迁移过程——扩散。通过菲克定律的深入分析，结合阿累尼乌斯方程，我们量化了温度对面内扩散和晶界扩散速率的影响。随后，引入了材料热力学的基础，包括吉布斯自由能、相图的构建与解读。重点讨论了固态相变，如再结晶、晶粒长大、析出强化等，这些过程是实现材料性能优化的关键环节。 第三章：机械性能的微观根源 机械性能的理解建立在对位错理论的掌握之上。本章详细介绍了位错的类型（刃型、螺型、混合型）及其运动机制，特别是位错缠结和交滑移如何导致金属的加工硬化。对于陶瓷材料，我们探讨了脆性断裂的特征，如Griffith裂纹扩展准则，以及韧性与抗断裂韧性的量化评估方法。高分子材料的拉伸、蠕变和应力松弛行为则与聚合物链段的运动和缠结密切相关，这部分内容将结构与粘弹性行为紧密联系起来。 第二部分：功能材料的设计与前沿应用 本部分将视角转向现代工程中至关重要的功能材料，探讨如何通过精细的材料设计来实现特定的电学、磁学、光学或生物学功能。 第四章：电子与光电子材料 聚焦于半导体材料的能带理论。详述了本征半导体、n型和p型掺杂的原理，以及PN结的形成和二极管、晶体管的工作机制。在光电子领域，深入分析了光伏效应和光致发光现象，介绍了新型钙钛矿材料在高效太阳能电池中的应用前景和稳定性挑战。内容还涉及导电聚合物和拓扑绝缘体等新兴领域。 第五章：磁性材料与能源存储 本章系统阐述了磁性的微观起源，包括居里顺磁性、铁磁性、反铁磁性和亚铁磁性。详细解释了磁畴理论、磁滞回线的形成及其对软磁和硬磁材料选择的重要性。重点关注了永磁材料（如稀土NdFeB）的高性能化，以及在数据存储和电机技术中的应用。此外，对磁记录介质的超顺磁极限和热辅助记录技术进行了探讨。 第六章：先进陶瓷与复合材料 先进陶瓷（如氮化硅、碳化硅）的超高耐温性、耐磨损性和化学惰性源于其高共价键合和致密结构。本章分析了这些材料的烧结过程和晶界工程，以提高其断裂韧性。在复合材料方面，我们探讨了纤维增强材料（如碳纤维增强环氧树脂）的力学性能预测模型，特别是连续纤维与短纤维增强体的取向效应，以及界面结合强度对整体性能的决定性影响。 第七章：生物相容性材料与生物医学工程 本部分关注材料与生命系统的交互作用。详细介绍了生物活性材料（如生物活性玻璃、羟基磷灰石）促进骨组织再生的机制。讨论了医用植入体材料（如钛合金、钴铬合金）的腐蚀行为和生物相容性标准。此外，深入分析了药物缓释系统中的载体材料选择，如可降解聚合物（PLA/PGA）微球和纳米粒子的载药效率与体内降解动力学。 第八章：材料的计算模拟与人工智能辅助设计 本书的最后一部分展望了材料科学的未来发展方向——计算与数据驱动方法。详细介绍了密度泛函理论（DFT）在预测材料基态性质和能带结构中的应用。通过蒙特卡洛模拟和分子动力学模拟，展示了如何重现高温下的扩散过程和材料断裂的原子级机制。最后，探讨了机器学习模型如何加速新材料的筛选和性能预测，实现从“试错法”到“定向设计”的范式转变。 全书内容结构严谨，逻辑清晰，辅以大量的图表和实际工程案例，旨在培养读者运用跨学科知识解决复杂材料科学问题的能力。

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这本书的装帧设计着实令人眼前一亮，那种沉稳的深蓝色调，配上烫金的字体，立刻就给人一种厚重、严谨的感觉，让人忍不住想立刻翻开它。我一直都在寻找那种能将复杂的化学概念用一种既深入又易于理解的方式呈现出来的教材，而这本书的排版和图示设计显然在这方面下了不少功夫。比如，它在介绍分子结构和晶体结构时，那些三维模型的清晰度和透视感，简直是教科书级别的典范。相比于市面上那些充斥着大量冗余文字和晦涩难懂图表的书籍，这本书的重点非常突出，每页的留白都恰到好处，既保证了信息密度，又不至于让人感到压迫。尤其是那些复杂的化学反应机理图，色彩的区分和箭头的走向都处理得非常精准，即便是初学者也能迅速抓住核心逻辑。作者在选择插图上显然是下了苦心的，那些经典实验的配图，清晰度高得惊人，让人仿佛置身于实验室之中，直观地理解了现象背后的原理。总的来说，从视觉体验到内容布局的考量，这本书在“硬件”上就做到了高水准，绝对是值得收藏和反复阅读的佳作。

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这本书在结构编排上的匠心独运，尤其体现在它对知识点的层级划分和相互参照的处理上。它没有采用传统的章节递进模式，而是像一张精密的网，将不同的化学分支巧妙地编织在一起。例如，在讨论量子力学对原子轨道的影响时，它会立刻回溯并关联到早期价键理论的局限性，然后在后续的分子轨道理论中又进行更高层次的整合。这种跨章节、跨领域的有机联系，极大地培养了读者的系统性思维能力。我很少看到有一本书能如此有效地打破学科壁垒，让读者真正体会到化学是一门整体的、相互支撑的科学。书中随处可见的“参见XX章节的XX原理”这样的指示，并非是简单的引用，而是构建了一个知识的内在引用系统，迫使用户进行横向思考和知识重组。对于想要构建完整化学知识框架的学习者而言，这种“网络化”的知识呈现方式，其效率和深度是传统线性教材无法比拟的。

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坦白说，我一开始对“选讲”这个词有点警惕，生怕内容过于偏门或知识点过于零散，但事实证明我的担忧是多余的。这本书的选材极其精炼和高明，它巧妙地避开了那些在普通入门教材中被过度重复、但讲解深度不足的内容，转而聚焦于那些真正能体现化学核心思想的“关键节点”。例如，它对酸碱平衡理论的阐述，从布朗斯特-洛瑞到刘易斯理论，再到溶剂效应的引入，过渡得极为自然流畅，逻辑链条紧密得几乎无懈可击。更重要的是，作者没有局限于纯粹的理论阐述，而是穿插了许多具有历史意义的突破性实验背景，这使得抽象的理论不再是空中楼阁，而是建立在扎实的科学发现基础之上的。这种“精选”与“深入”的完美结合，让读者在有限的时间内，获取到了最精华、最有洞察力的知识体系。它成功地做到了既面向基础，又不失前沿高度，是真正意义上的“精选”良方。

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这本书最让我感到惊喜的是它在探讨化学规律时的那种哲学思辨的深度。它不仅仅是罗列公式和堆砌实验数据，而是试图去挖掘这些规律背后的根本逻辑和普适性。我特别欣赏作者在论述热力学第二定律时，那种从宏观到微观，再到信息论层面的多角度切入的方式。很多教材往往只停留在计算层面，但这本书却引导读者去思考“为什么是这样”，这种对“原理”的深层次揭示，极大地满足了我对基础科学的好奇心。读完其中关于化学键本质的章节后，我有一种豁然开朗的感觉，原来看似孤立的各种键型，在更深层次上是统一的、相互关联的。这种梳理和提炼的能力，体现了作者深厚的学术功底和卓越的教学智慧。它不是在教你“怎么做题”，而是在教你“如何像化学家一样思考问题”。这种思维方式的塑造，远比记住几个公式来得宝贵和长远，对于任何希望在化学领域深造的人来说，这本书无疑是极佳的思维导航仪。

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我必须指出这本书在语言风格上的独特魅力，它读起来完全不像一本理工科的专业书籍，更像是一部由一位经验丰富、充满激情的导师为你娓娓道来的学术漫谈。作者的笔触极其生动，尤其是在处理一些容易引起混淆的概念时，他总能找到一个极其贴切的比喻或者一个巧妙的类比，瞬间化解读者的疑惑。比如，在解释化学平衡时的动态过程时，他引入了工厂生产线的比喻，那种画面感极强，使得原本枯燥的速率平衡理论变得鲜活起来。这种叙事的力量是巨大的，它极大地降低了阅读的心理门槛，使得即便是需要高度专注力的化学知识，也能在一种相对轻松愉悦的氛围下被吸收。我发现自己不知不觉中就被书中的思绪牵引着，常常会因为一个精彩的论述而停下来，反复琢磨，甚至会心一笑。这种人情味的表达，是很多标准化的教科书所欠缺的，也是这本书能够持续吸引我阅读下去的重要动力。

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