Nitrogen and the Elements of Group 15 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Heinemann/Raintree

作者:Saunders, Nigel

出品人:

页数:64

译者:

出版时间:

价格:34.29

装帧:SAL

isbn号码:9781403416643

丛书系列:

图书标签:

• 氮
• 元素
• 化学
• 周期表
• 无机化学
• 第15族
• 氮族元素
• 化学性质
• 化合物
• 科学

《氮与第十五族元素》是一部深入探讨元素周期表第十五族，特别是氮元素及其同系元素化学、物理性质、存在形式、合成方法、应用领域以及生物和环境影响的著作。本书旨在为化学、材料科学、生命科学及环境科学领域的学生、研究人员和专业人士提供一个全面而详尽的参考。 本书首先从原子结构和电子排布的角度，详细阐述了氮（N）、磷（P）、砷（As）、锑（Sb）和铋（Bi）这五种元素为何被归为同一族。通过分析它们价电子层相似的结构，解释了它们在化学反应中表现出的共同趋势和差异性。特别地，本书将重点聚焦于氮元素，剖析其独特的原子半径、电负性和多样的氧化态，这些因素造就了其在元素周期表中的非凡地位，并使其能够形成极其广泛且稳定的化合物。 在物理性质方面，本书将逐一介绍第十五族元素的熔点、沸点、密度、电导率、磁性等关键参数，并深入分析这些性质与其原子结构、晶体结构以及相互作用力的内在联系。例如，书中会探讨氮气在极低温度下的固态和液态表现，以及磷的不同同素异形体（如白磷、红磷、黑磷）在物理性质上的显著差异，从而揭示元素结构与宏观性质之间的深层机制。 化合物的合成与性质是本书的核心内容之一。对于氮元素，本书将详细介绍其最重要的一些化合物，如氨（NH₃）、氮氧化物（NOx）、氮化物（如氰化物、氮化物陶瓷）以及硝酸盐和亚硝酸盐等。每种化合物的合成路线，包括工业合成方法（如哈伯-博施法合成氨）和实验室合成方法，都将得到详尽的描述。同时，书中还会深入研究这些化合物的结构、键合特性、热稳定性、反应活性以及在不同溶剂中的溶解性等。 对于磷，本书将涵盖其与氧、卤素、金属等形成的各类化合物，如磷氧化物（P₄O₁₀）、磷酸盐（广泛存在于生物体和工业中）、卤化磷（如PCl₃, PCl₅）以及有机磷化合物。本书会特别关注磷酸盐在生物体内的作用，例如在DNA、RNA以及ATP中的关键角色，以及它们在肥料工业中的重要应用。 砷、锑和铋的化合物也将得到充分的讨论。书中将介绍它们的氧化物、硫化物、氢化物和盐类，并探讨它们的毒性、催化性能以及在合金、半导体、医药和颜料等领域的应用。例如，会分析砷化物在电子工业中的作用，锑的合金化性能，以及铋在医学成像和低熔点合金中的用途。 本书还将重点探讨第十五族元素在自然界中的存在形式及其生物地球化学循环。对于氮，本书将详细介绍固氮作用（微生物固氮、大气固氮）和反硝化作用，以及氮在土壤、水体和大气中的转化过程。书中会阐述这些循环对生态系统的健康运转至关重要，并探讨人为活动（如化肥生产和使用、工业排放）对氮循环造成的干扰及其环境后果，如水体富营养化和温室气体排放。 磷在自然界中的循环，特别是其在地质过程和生物体内的重要性，也将被深入解析。本书会讨论磷矿石的形成、磷在生物体内的吸收和利用，以及磷短缺或过量对生态系统可能产生的影响。 此外，本书还会涉及第十五族元素及其化合物在现代科技和工业中的广泛应用。这包括但不限于： 材料科学： 氮化物陶瓷（如氮化硅，Si₃N₄）在高温结构材料中的应用，磷酸盐玻璃在光学和电子设备中的用途，以及砷化镓（GaAs）等半导体材料在电子和光电子学领域的突破性进展。 能源领域： 氨作为一种潜在的清洁能源载体，以及其在燃料电池中的应用前景。 医药领域： 许多含氮和含磷的化合物在药物研发中的重要性，例如抗癌药物、消毒剂等。砷和铋的化合物在传统医学和现代药物中的应用历史及其风险评估。 农业： 氮肥和磷肥对提高农作物产量至关重要，本书将讨论不同氮磷肥料的种类、作用机制以及可持续农业实践中对化肥使用的建议。 环境科学： 氮氧化物对空气污染和酸雨的形成，以及磷在水体富营养化中的作用。书中将探讨相关的污染控制技术和环境修复策略。 最后，本书还会对第十五族元素的未来研究方向和潜在应用进行展望。这可能包括新型氮基材料的设计，高效固氮催化剂的开发，以及在新能源、生物技术和先进功能材料等前沿领域的探索。 《氮与第十五族元素》是一部集理论深度、实验细节、应用实例和环境意识于一体的综合性著作，力求为读者提供一个关于这一重要元素家族的权威性、全面性且富有启发性的视角。

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我以一个化学系高年级学生（或者说，一个对无机化学领域有深度兴趣的业余爱好者）的角度来看待这本书，它的深度是令人印象深刻的，但同时也带来了一定的挑战。作者显然没有将目标读者群设定为初学者，对于涉及到复杂的轨道杂化理论、晶体场理论以及高价态化合物的电子构型分析时，他假定读者已经具备了相当扎实的量子化学基础。例如，在阐述磷酸盐在生物体内的缓冲机制时，书中直接引用了大量的热力学常数和反应速率方程，并没有像某些入门教材那样花大篇幅去解释这些基础公式的推导过程。这对于我这种需要深入研究课题的学生来说是极大的便利，我可以直接跳到核心论点进行批判性思考和吸收。但对于非专业人士，或者刚接触无机化学的本科生，这本书的阅读门槛可能会有些高，需要配合其他更基础的参考资料辅助理解那些晦涩的数学描述。它更像是为研究生或科研人员准备的一份高阶参考手册，内容密度非常大，需要反复研读才能完全消化。

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作为一名资深的书籍收藏家，我必须对这本书的参考资料部分的严谨程度给予高度赞扬。在很多涉及争议性实验数据或理论模型的部分，作者都做了非常详尽的脚注和尾注，这些引用横跨了近百年的化学文献，从早期的《美国化学学会志》到最新的《自然》子刊，覆盖面极广。这使得这本书具备了极强的可追溯性和学术公信力，我甚至可以将它视为一份高质量的文献综述工具。更值得一提的是，作者在讨论一些历史悬案，比如关于某些高能化合物的爆炸机制时，他不仅给出了主流的解释，还引用了少数派的反对意见及其论据，并客观地进行对比分析。这种“不偏不倚”的学术态度，是很多单一作者的著作中难以见到的。它鼓励读者带着批判性思维去阅读和吸收知识，而不是全盘接受书中的所有论断，这一点非常符合我对于优秀学术专著的期待。

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这本书的装帧设计和排版实在是一流的，拿到手上就能感觉到那种沉甸甸的质感，装帧的硬壳非常有档次，而且书页的纸张选用也极为考究，那种微微泛黄的哑光纸，在灯光下阅读起来眼睛一点也不累。内容上，作者在介绍不同元素之间的性质差异时，并没有简单地罗列数据，而是非常巧妙地运用了大量的图表和精美的化学结构示意图，使得即便是像砷和锑这样相对抽象的元素，也能在视觉上得到很好的理解。特别是关于同位素稳定性的那几个章节，图示清晰到让人叹为观止，它不仅仅是一本教科书，更像是一本可以长期珍藏的化学艺术品。我特别喜欢它在讨论这些元素在地壳中分布的章节里，穿插的一些历史小故事，比如早期炼金术士如何误打误撞地发现了某些“神秘金属”，这些细节让阅读体验丰富了很多，不再是枯燥的理论灌输。总而言之，从触感到视觉，这本书都传递出一种专业且严谨的匠人精神，让人在学习之余，也享受到了阅读的乐趣。

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这本书的叙事风格非常独特，它没有采用那种典型的、按元素周期表顺序依次介绍的平铺直叙方式，而是以“功能与应用”为导向进行组织。比如，它会用一整章来集中讨论“半导体材料的构建”，然后深入剖析如何利用III族和V族元素（例如镓和砷）的结合来实现高效的光电器件，这种宏观的应用场景导向，极大地激发了我对这些元素“为什么重要”的兴趣。作者成功地将深奥的理论知识与现代工业和前沿科技紧密地结合起来，读起来感觉像是正在参与一场关于未来材料的研讨会。这种结构让我意识到，这些元素不仅仅存在于教科书的某一页，它们是驱动现代电子设备、医药研发乃至能源存储的核心“积木”。相比于仅仅学习它们的物理化学性质，这种应用驱动的叙事方式，对于理解化学的实际价值起到了决定性的推动作用。

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阅读这本书的过程，更像是一次探险，而不是一次学习。我惊喜地发现，作者在描述这些相对“冷门”的元素（比如铋、锑）的奇特物理现象时，运用了大量的生动类比。举个例子，当他描述锑的晶体结构如何影响其半金属性时，他引入了一个关于城市交通拥堵的模型来解释电子流动的受限状态，这个类比非常巧妙，一下子就让这个概念在我脑海中清晰起来，那种“顿悟”的感觉是其他书籍没能给予的。此外，书中对于“环境与毒性”的讨论，也处理得非常平衡和人性化。它没有简单地将某些元素贴上“剧毒”的标签就一笔带过，而是深入分析了不同形态（氧化态、有机络合物等）的毒理学差异及其在自然界中的生物地球化学循环路径。这种对生命科学和化学交叉领域的关注，让整本书的视野不再局限于实验室内的烧瓶和试管，而是拓宽到了整个地球生态系统，读起来既感到知识的充实，也多了一份对科学伦理的思考。

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