大学化学实验1基础知识与技能 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:化学工业出版社

作者:贡雪东 编

出品人:

页数:174

译者:

出版时间:1970-1

价格:19.00元

装帧:

isbn号码:9787122009630

丛书系列:

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• 大学化学
• 化学实验
• 基础化学
• 实验技能
• 高等教育
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• 化学教学
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现代材料科学导论：从微观结构到宏观性能 本书简介 《现代材料科学导论：从微观结构到宏观性能》旨在为读者提供一个全面而深入的视角，理解构成我们日常和高科技世界的各种材料的本质、行为及其设计原理。本书的重点在于材料的本征属性如何与其内部结构，特别是原子、晶体和微观组织层面上的排列方式紧密相关，并最终决定了其宏观的物理、化学和机械性能。 本书结构严谨，内容涵盖了材料科学的核心领域，从基础理论到前沿应用，旨在培养读者运用跨学科知识解决实际工程问题的能力。 --- 第一部分：材料科学的基石 第一章：材料世界的拓扑结构——原子与化学键 本章首先回顾了基础化学原理在材料科学中的应用，重点探讨了原子轨道杂化理论如何解释共价键、离子键和金属键的形成。通过对电子排布的深入分析，我们将理解不同键合类型如何预示材料的初始硬度、导电性以及熔点范围。随后，详细阐述范德华力和氢键在聚合物和生物材料中的关键作用，解释它们如何影响材料的柔韧性和表面能。本章通过大量的实例，如金刚石的超高硬度和石墨的层状结构，阐明了微观键合决定宏观特性的基本逻辑。 第二章：晶体结构与缺陷工程 晶体结构是理解固体材料行为的基石。本章详细介绍了密堆积原理，解析了面心立方（FCC）、体心立方（BCC）和六方最密堆积（HCP）等常见晶格的几何特性、晶胞参数的确定方法，以及如何利用X射线衍射（XRD）技术对晶体结构进行表征。 然而，完美的晶体在自然界中极为罕见，材料性能的显著差异往往源于晶体缺陷。本章的核心在于对点缺陷（空位、间隙原子、取代原子）、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界、孪晶界）的系统性分类和量化分析。特别是对位错理论的深入探讨，将解释金属材料塑性变形的内在机制——滑移和攀移，为后续的强度和韧性分析奠定理论基础。 第三章：热力学与相变动力学 材料的稳定性和其在不同条件下的行为受热力学支配。本章从吉布斯自由能的概念出发，引入相图（单组分和二元合金相图）作为描述多相平衡的工具。详细分析了杠杆原理和冷却曲线的解读方法，特别关注共晶、共析反应的动力学过程。 随后，本章转向相变动力学，探讨形核与长大理论。我们将研究扩散在相变过程中的作用，通过阿伦尼乌斯方程理解温度对反应速率的影响。对过冷度、界面能和临界半径的分析，将解释为什么某些相变需要较长时间才能发生，以及如何通过热处理工艺（如淬火和回火）精确控制微观组织。 --- 第二部分：核心材料类别及其性能调控 第四章：金属材料的结构与性能 金属以其优异的强度、延展性和导电性在工程中占据主导地位。本章聚焦于常见的工程金属合金，如铁碳合金（钢和铸铁）以及铝、铜、钛系合金。 对于钢材，本书将重点阐述奥氏体、铁素体和渗碳体之间的相互转化，以及碳含量、冷却速率对最终组织（如珠光体、贝氏体和马氏体）的决定性影响。同时，深入探讨强化机制：固溶强化、加工硬化（形变强化）、细晶强化和沉淀强化，解释如何通过这些机制突破材料的强度极限。本章还将介绍疲劳和蠕变现象，这是金属在高应力或高温环境下失效的主要形式。 第五章：陶瓷与玻璃的无机非金属世界 陶瓷材料因其高硬度、耐高温、耐化学腐蚀性而区别于金属。本章考察了陶瓷的离子和共价键结构，解释了为什么它们通常是电和热的绝缘体。我们将分析氧化物、非氧化物（如碳化物和氮化物）陶瓷的制备方法，如粉末冶金和烧结过程。 与晶体陶瓷不同，玻璃的无序结构特性是其关键。本章将详细讨论玻璃的转变温度（Tg），玻璃态的粘弹性行为，以及如何通过调整组分（如SiO2、B2O3）来控制其热膨胀系数和光学透明性。同时，介绍先进的陶瓷基复合材料（CMC）在极端环境下的应用。 第六章：高分子材料的链式行为 高分子材料（塑料、橡胶、纤维）的性能主要由其长链结构和分子间作用力决定。本章首先区分热塑性塑料和热固性塑料的结构差异。详细介绍聚合物的微观结构特征：链的柔性、构象、结晶度及其对机械性能的影响。 重点分析聚合物的粘弹性行为，引入蠕变和应力松弛的测试方法。对于橡胶材料，我们将探讨硫化过程如何形成交联网络，从而赋予材料高弹性。此外，本章还将涵盖聚合物的降解机制（光氧化、热降解）及其在材料寿命预测中的重要性。 --- 第三部分：先进材料与功能性表征 第七章：复合材料的协同增效 复合材料通过结合两种或多种性能互补的材料，实现了单体材料无法达到的综合性能。本章分类研究了三类主要的复合材料：粒子增强型、纤维增强型（如碳纤维增强环氧树脂CFR P）和结构型复合材料。 核心在于分析界面化学和界面结合强度对整体性能的控制作用。我们将量化分析纤维的体积分数、长度、取向对复合材料强度和刚度的贡献，介绍经典的玻姆模型和改进模型。本章也触及复合材料的失效模式，包括基体开裂、纤维拔出和脱层。 第八章：半导体与电子材料的能带理论 本章深入探讨了固体的能带结构，这是理解半导体和导体电学特性的关键。从薛定谔方程在周期性晶体中的应用出发，推导出导带、价带和禁带的概念。详细区分本征半导体与外源掺杂半导体（n型和p型），并解析载流子浓度与费米能级之间的关系。 随后，我们将分析关键电子材料的特性，如硅、锗及其化合物（如GaAs）。讨论半导体器件制造中至关重要的薄膜沉积技术和掺杂技术。本章也简要介绍磁性材料（铁磁性、反铁磁性）和光学材料（如光纤）的基本物理原理。 第九章：材料的表征技术 理解材料的性能，必须能准确“看到”其微观结构。本章系统介绍现代材料科学中最常用的表征技术： 1. 微观成像技术： 扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM），重点解析其成像原理、分辨率限制以及如何通过能谱仪（EDS）进行元素定性分析。 2. 结构分析技术： X射线衍射（XRD）在晶体结构鉴定和残余应力分析中的应用。 3. 热性能分析： 差示扫描量热法（DSC）和热重分析（TGA），用于测量相变点、热容和热稳定性。 4. 机械性能测试： 介绍拉伸、压缩、冲击（如夏比冲击）和硬度测试的标准规范和数据解读方法。 --- 结语：面向未来的材料设计 本书最后将讨论可持续发展背景下的新材料趋势，包括生物相容性材料、智能材料（如形状记忆合金）和增材制造（3D打印）对材料结构设计的颠覆性影响，鼓励读者将所学知识应用于创新性材料的开发与应用。 本书内容相互关联，逻辑清晰，旨在为化学、物理学、机械工程等背景的学生打下坚实的材料科学基础。

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要说这本书的“杀手锏”，那一定是对“实验报告撰写”的全面指导。很多同学实验做得不错，但实验报告写得一塌糊涂，最终影响了成绩。这本书专门开辟了一个板块，详细拆解了一份合格实验报告的各个组成部分——从实验目的的凝练，到步骤的简洁描述，再到结果的准确呈现和讨论的深度剖析。它甚至提供了不同风格的讨论模板，教你如何恰当地解释偏差，如何用科学的语言去论证你的发现。这种对“成果转化”的重视，体现了编写者对整个化学学习链条的深刻理解。它不仅培养了你的动手能力，更锤炼了你的科学思维表达能力，让你明白实验的价值最终要通过一份清晰的报告来体现。

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这本书的排版设计有一种复古的严谨感，纸张的质地偏向于哑光，这使得在强光下阅读时眼睛不容易疲劳，这一点对于需要长时间翻阅实验步骤的人来说，简直是福音。我特别欣赏它在介绍基础仪器原理时的那种刨根问底的劲头。它不仅仅告诉你“用这个仪器来做这个实验”，还会深入讲解这个仪器背后的物理或化学原理——比如电导率仪是如何通过溶液中的离子浓度来工作的，或者pH计玻璃电极的膜电位是如何产生的。这种深挖源头的做法，让实验不再是机械地重复操作，而变成了一场对自然规律的探索。对于那些渴望了解“为什么”而非仅仅“怎么做”的同学来说，这本书提供了远超一般实验指导书的深度。每当遇到实验现象不符预期时，回顾书中的原理部分，往往能豁然开朗，找到问题的症结所在。

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这本书绝对是化学初学者的一剂猛药，尤其是对于那些刚刚踏入大学校门，对实验室还感到既好奇又畏惧的同学们来说。翻开它，首先映入眼帘的是那些关于基本操作的详尽图解，比如滴定管如何正确安装、移液管如何精确取液，每一个步骤都配有清晰的插图和细致的文字说明。我记得我第一次尝试配置标准溶液时，总是担心浓度算错或者配制不准，这本书里关于误差分析和数据处理的那一部分简直就是我的救命稻草。它没有一味地灌输理论，而是将理论与实际操作紧密结合起来，让我明白了为什么要在通风橱里进行某些实验，以及为什么精确度在化学分析中是如此至关重要。它更像是一位经验丰富的老教师，手把手地引导你，让你在安全的前提下，建立起对化学实验的敬畏心和操作的信心。那种从“摸不着头脑”到“游刃有余”的转变，很大程度上要归功于它扎实的工匠精神。

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这本书的魅力在于它的逻辑连贯性和层次递进感设计得极其巧妙。它不是简单地将所有实验堆砌在一起，而是遵循了从简单到复杂、从基础到综合的原则。开篇的基础操作训练，如加热、过滤、称量，这些看似最基础的技能，却被赋予了极高的权重，确保每一个环节都打下坚实的基础。随着章节的深入，实验难度也同步提升，比如涉及到分光光度法的定量分析，或者简单的无机合成。这种循序渐进的安排，极大地降低了学习曲线的陡峭程度。我发现自己不是被动地跟着书本走，而是能明显感受到自己的技能树在不断点亮和升级。对于自学者或者需要自主安排实验进度的学生来说，这种结构清晰、目标明确的设计简直太友好了。

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坦白讲，刚拿到这本厚厚的实验指导书时，我有点犯怵，觉得它可能会像教科书一样枯燥乏味。但实际阅读后发现，它的叙事风格非常接地气，尤其是在安全规范那一章的处理上。它没有采用那种冷冰冰的警告口吻，而是通过列举一些“可能发生的意外场景”来反衬出标准操作的重要性。比如，它详细描述了如果不佩戴护目镜，酸液飞溅可能造成的后果，这种描述方式比单纯的“请佩戴护目镜”更具警示意义。此外，书中对试剂的性质区分得非常到位，哪些是强酸强碱，哪些是易燃易爆品，都做了清晰的图标标记，让人一目了然。这不仅仅是一本教你做实验的书，更是一本教会你如何在化学世界中“生存”的指南。它构建了一个完整、严密的实验安全生态系统。

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