固体化学

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出版者:
作者:庞震
出品人:
页数:253
译者:
出版时间:2008-9
价格:29.80元
装帧:
isbn号码:9787122027382
丛书系列:
图书标签:
  • 化学
  • 教材
  • 材料
  • 固体化学
  • 无机化学
  • 材料化学
  • 晶体结构
  • 相图
  • 缺陷化学
  • 固体物理
  • 化学键
  • 热力学
  • 动力学
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具体描述

《固体化学》作为一本基础性的教科书,力求使初学者能建立一个完整的固体化学概貌。

第1章向读者介绍了认识固体物质结构的方法之一,即用密堆积的方法去描述固体物质,为以后讨论它们的组成、结构、形态与性能之间的关系作必要的准备。第2章对固体物质中成键形式和结构类型的关系进行了讨论。第3章介绍了研究非分子型固体最重要的技术——衍射技术,重点介绍了X射线衍射技术及其具体运用。另外,还介绍了电子衍射和中子衍射。当然,显微技术、光谱技术和热分析技术都是研究固体的极其重要的技术,它们都有各自独特的运用之处,在第4章对其进行了介绍。第5章介绍了固体的缺陷,它是各种固体材料获得特殊应用的基础。第6章介绍了有关相图的知识。第7章介绍了固体的电性质,包括它的金属性、超导性和半导性与结构和键型的关系。在第8章对固体的磁性质和光性质作了简单的介绍。第9章介绍了一些固体的合成方法,包括纤维、薄膜、泡沫、陶瓷、粉末、纳米颗粒以及单晶的合成。

《固体化学》可作为高等院校化学、材料科学、应用化学等专业本科生和研究生的教材,也可供从事固体化学、材料科学等学科的教师和研究者参考。

《晶体结构导论:从原子排列到宏观性质的联系》 本书旨在为读者提供一个全面而深入的晶体结构知识体系,从最基本的原子在空间中的排列方式出发,逐步引申至材料宏观性质的形成机制。我们相信,理解物质的微观结构是掌握其宏观行为的关键,而晶体结构正是连接这两个层面的重要桥梁。 第一部分:晶体学基础 本部分将带领读者走进晶体学的基本概念世界。我们将从晶格的定义出发,清晰阐述其周期性、平移对称性以及基本晶胞的概念。通过对不同点阵类型的介绍,如布拉维点阵,我们将展示不同原子排列方式的多样性,并引入晶向和晶面的概念,这是描述晶体内部原子取向和分布的重要工具。读者将学习如何使用米勒指数来唯一地标识晶面和晶向,并理解这些指数在理解晶体性质中的基础性作用。此外,我们还将探讨对称操作,如平移、旋转、反演和镜面反射,它们共同构成了晶体的对称性,并阐述了空间群的概念,这是描述晶体完整对称性的数学语言。 第二部分:常见晶体结构及其表征 在掌握了基本概念之后,本部分将聚焦于一些最常见且重要的晶体结构类型。我们将详细解析简单立方(SC)、体心立方(BCC)和面心立方(FCC)这三种最基础的金属晶体结构,深入剖析它们各自的原子堆积方式、配位数和原子密堆积因子。在此基础上,我们将进一步介绍六方密堆积(HCP)结构,并与FCC结构进行对比,分析它们在堆积方式上的差异及其对材料性质的影响。 除了这些金属结构,我们还将探讨离子晶体的结构特点,如氯化钠(NaCl)、氯化铯(CsCl)和闪锌矿(ZnS)等典型结构。我们将分析不同离子半径比如何影响晶体的稳定结构,以及阳离子和阴离子如何协同排列形成电中性的整体。 对于共价晶体,如金刚石和石墨结构,我们将重点阐述其原子间的共价键特性如何决定了其特殊的结构和性质,例如金刚石的硬度和导电性,以及石墨的层状结构和优良的润滑性。 本部分还将介绍X射线衍射(XRD)作为研究晶体结构的主要实验手段。我们将简要介绍X射线衍射的基本原理,包括布拉格定律,以及如何通过分析衍射图谱来确定晶体的晶格常数、晶体结构类型和相组成。 第三部分:晶体结构与宏观性质的关联 本部分是将微观结构与宏观性质联系起来的关键。我们将深入探讨晶体结构如何直接影响材料的机械性能,例如塑性变形机制(位错滑移)在不同晶体结构中的差异,解释为什么FCC金属通常具有更好的塑性。 我们还将分析晶体结构对热学性质的影响,如热膨胀系数和热导率,以及晶格振动(声子)在其中扮演的角色。 此外,晶体结构与电学性质的联系也将得到详细阐述。例如,不同晶体结构中的电子能带结构如何决定了材料是导体、半导体还是绝缘体。我们将探讨压电效应和铁电性等与晶体对称性密切相关的电学现象。 光学性质方面,晶体结构也会产生重要影响。我们将介绍各向异性的概念,即材料性质随方向变化,这在光学晶体(如光学镜头材料)中尤为重要,并解释晶体结构如何决定了光的折射、反射和双折射等现象。 第四部分:非理想晶体与实际材料 在现实世界中,材料很少是完美无瑕的。本部分将引导读者认识晶体缺陷的存在,并探讨它们对材料性质的显著影响。我们将详细介绍点缺陷(如空位、填隙原子和取代原子)、线缺陷(位错)和面缺陷(晶界、层错)等不同类型的缺陷。特别是位错,我们将深入分析其在材料塑性变形中的关键作用,以及如何通过控制位错密度来调控材料的强度。 我们还将简要介绍多晶体的概念,即由许多取向不同的晶粒组成的材料,以及晶界对材料性质的影响,如对强度、韧性和扩散的影响。 最后,本部分将触及非晶态材料(如玻璃)的结构特点,并与晶体材料进行对比,强调其缺乏长程有序性的本质,以及由此带来的与晶体材料截然不同的宏观性质。 通过对以上内容的深入学习,读者将能够建立起一个扎实的晶体结构知识基础,并深刻理解微观原子排列如何决定了我们身边各种材料的千姿百态和性能差异。本书力求严谨而不失趣味,理论与实际相结合,为相关领域的学习者和研究者提供一份有益的参考。

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读后感

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用户评价

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这本《固体化学》简直是为我这种对材料科学充满好奇的新手量身定做的入门宝典!我一直觉得那些复杂的晶格结构和能带理论听起来高不可攀,但这本书的叙述方式却异常亲切。作者似乎非常懂得初学者的困惑点,从最基础的原子排列到宏观的材料性能之间的桥梁搭建得非常扎实。举个例子,它对晶体对称性的讲解,不是生硬地堆砌数学公式,而是通过大量生动的类比,比如用乐高积木来比喻晶胞的堆砌方式,让人一下子就能抓住核心概念。我尤其欣赏它对“缺陷”这一概念的阐述,它没有将缺陷视为单纯的“错误”,而是深入剖析了这些微小的不完美如何决定了半导体、陶瓷乃至金属的最终功能。书中大量的插图和图表,配合清晰的文字说明,使得原本抽象的固态物理概念变得可视化。读完前几章,我对我们日常接触到的玻璃、盐晶体乃至芯片的内部构造都有了一种全新的理解,不再是雾里看花。这本书的优点在于,它在保证科学严谨性的同时,极大地降低了阅读门槛,对于想要进入材料、化学或物理领域深造的学生来说,这绝对是打下坚实基础的绝佳选择,强烈推荐给所有对物质世界底层逻辑感到好奇的探索者!

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我是一名资深的化学研究员,坦率地说,我对市面上大多数“入门级”的固体化学教材都感到不屑一顾,它们往往过于浅薄,满足不了对前沿知识有追求的专业人士。然而,《固体化学》这本书的深度和广度,倒是让我眼前一亮,它成功地在基础概念的清晰阐述和尖端研究的深入探讨之间找到了一个近乎完美的平衡点。特别是关于非化学计量化合物的稳定性分析和相图的解读部分,作者引用了最新的热力学模型和实验数据,这对于我们进行复杂氧化物合成时至关重要。书中对“结构-性能关系”的探讨极为细腻,比如,它深入分析了某些钙钛矿材料中晶格畸变如何影响其介电常数和离子迁移率,逻辑链条清晰得令人称赞。对于我们这些需要紧跟学科脉搏的科研工作者而言,它不仅仅是一本教材,更像是一本高质量的、经过同行审阅的参考手册。如果说有什么可以挑剔的,也许是某些高阶部分的计算推导可以再详尽一些,但瑕不掩 পাথর,它在系统性地整合当前固体化学主流思想方面,做得非常出色,值得我们反复研读。

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我是一名在读的研究生,主要精力集中在凝聚态物理方向,因此对固体化学中涉及的电子结构和能带理论部分格外关注。《固体化学》在这方面的处理方式,可以说相当有见地。它没有简单地照搬固体物理课本中的布洛赫定理和周期性势场模型,而是巧妙地将这些物理概念融入到具体的晶体结构背景下进行阐释。比如,它对离子晶体中晶格能的计算,和对共价晶体中价带与导带结构形成的对比分析,非常精妙,帮助我理解了为什么不同类型的材料在导电性上会有天壤之别。此外,书中对“结构弛豫”和“晶格振动”(即声子)的介绍,也比我之前接触的任何材料学书籍都要深入和直观,它清晰地解释了声子如何影响热容和热传导等输运性质。阅读过程中,我时不时会停下来,对照着书中的结构示意图,在草稿纸上尝试自己画出不同的晶面和晶带结构,这种主动的互动,极大地加深了我的理解。这本书无疑是连接纯化学视角和物理学模型之间的重要桥梁,对于需要跨学科知识的学生来说,它提供的深度和兼容性是无与伦比的。

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这本书的装帧和排版也给我留下了深刻的印象,这在严肃的科学著作中并不常见。《固体化学》的纸张质量上乘,使得复杂的晶体结构图和高分辨率的微观形貌照片看起来非常清晰、色彩还原度极高,这对于需要依赖视觉信息来理解三维结构的读者来说,是一个巨大的加分项。内容上,我最欣赏它对“非晶态固体”和“准晶体”等非常规固态系统的独立和深入探讨。在很多主流教材中,这些内容往往只是简单带过,但《固体化学》花了相当的篇幅来讨论玻璃转变温度、短程有序与长程无序的概念,以及准晶体的特殊对称性。这种对“非主流”但又极具研究价值领域的关注,体现了作者广阔的学术视野和对当前研究热点的敏锐把握。它不仅仅是在教授已有的知识体系,更是在引导读者去思考材料科学中那些尚未完全解决的难题。对于那些对探索材料的无限可能性感兴趣的读者,这本书提供的思维工具和知识广度,绝对是物超所值的一次投资,它成功地将冰冷的科学知识,转化为一种富有启发性的阅读体验。

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这本书给我的整体感觉是,它更像是一部精心编排的学术旅行指南,而不是枯燥的教科书。我之前尝试过几本号称“全面”的教材,结果总是陷入无休止的晶体学群论推导中,很快就失去了兴趣。但《固体化学》的叙事节奏掌握得非常好。它会先用一个非常具体的应用场景(比如固态电池的电极材料或者高温超导体),来引出需要解决的理论难题,然后才逐步展开相关的结构化学原理。这种“问题驱动”的学习方式,极大地激发了我的求知欲。我特别喜欢它对“缺陷工程”的论述,它将材料设计看作是一门精密的艺术,通过精确控制掺杂原子和晶格空位,如同指挥家指挥交响乐团一样,来调控材料的宏观性能。书中穿插的若干历史回顾和小插曲,也让原本严肃的科学变得有人情味,让我了解了某些重要发现背后的曲折过程。虽然书的内容量相当可观,但其行文流畅,语言富有画面感,使得长时间阅读也不会感到心力交瘁,强烈推荐给那些不满足于死记硬背,渴望真正理解物质奥秘的学习者。

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