化学实验/全国技工学校通用教材

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isbn号码:9787504524669
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具体描述

现代材料科学导论:从微观结构到宏观性能 作者: [此处可设想一位材料学领域资深教授或研究员的姓名] 出版社: [此处可设想一家具有权威性的高等教育出版社名称] ISBN: [此处可设想一个标准的图书ISBN号码] 定价: [此处可设想一个符合市场定位的价格] --- 卷首语:物质世界的基石 我们生活的世界,从坚不可摧的航空航天合金到柔软透气的生物医用植入物,无不依赖于对物质——材料——的深刻理解与精准调控。现代社会的发展速度,在很大程度上受制于我们对新材料的发现和应用能力。本书《现代材料科学导论》旨在为材料科学领域的初学者,以及希望拓宽知识面的工程技术人员,构建一个全面、系统且深入的知识框架。我们力求超越简单的性能描述,深入探讨材料的微观结构如何决定其宏观性能,以及我们如何通过设计和处理来“定制”材料的特性。 本书的编写基于对当前材料科学前沿研究和工业应用需求的深刻洞察,其内容侧重于材料的本征属性、结构-性能关系、制备工艺与应用拓展这三大核心支柱。 --- 第一部分:材料科学的基石——结构与键合 本部分为后续学习奠定坚实的理论基础,专注于材料的微观世界。 第一章:原子结构与化学键合的本质 本章首先回顾原子结构的基础知识,重点阐述电子排布在材料特性中的决定性作用。我们将详细剖析四种主要的化学键合类型:离子键、共价键、金属键和范德华力(包括氢键)。通过定性和定量的角度,对比不同键合类型对材料熔点、硬度、电导率和导热性的影响。特别是,我们将引入晶体场理论(Crystal Field Theory, CFT)的简化概念,解释过渡金属化合物的颜色和磁性来源,为理解功能材料(如半导体和磁性材料)打下基础。 第二章:晶体结构与缺陷工程 晶体结构是理解固体材料宏观行为的“地图”。本章系统介绍了晶体学的基本概念,包括点阵、晶胞、布拉维点阵以及密堆积结构(如面心立方FCC、体心立方BCC和六方密堆积HCP)。针对每一类结构,我们将通过空间利用率和位错形成能的分析,解释它们在塑性变形中的倾向性。 随后,我们将深入探讨晶体缺陷。缺陷并非“瑕疵”,而是材料性能的关键调控点。我们详述线缺陷(位错)、面缺陷(晶界、层错)和体缺陷(空位、间隙原子)的类型、产生机制及其对机械性能(如屈服强度、加工硬化)的影响。本章的重点在于“缺陷工程”——如何通过热处理或合金化来精确控制缺陷的分布和浓度,以优化材料性能。 第三章:非晶态与低维材料结构 现代材料科学不再局限于完美晶体。本章专门讨论非晶态固体(如玻璃和非晶合金)的结构特征,对比其与晶体在热力学行为和力学响应上的差异。 更重要的是,本章将引入低维材料的概念。涵盖纳米尺度下的材料特性,如量子尺寸效应(Quantum Size Effect)在半导体量子点中的应用,以及表面能和表面催化活性在纳米颗粒中的增强作用。对石墨烯、碳纳米管等二维材料的结构进行深入分析,解释其超高的强度和独特的电子传输特性。 --- 第二部分:结构与性能的耦合——四大材料类别 本部分将结构知识应用于三大传统材料类别(金属、陶瓷、高分子)以及新兴的功能材料,展示结构-性能关系的核心应用。 第四章:金属材料的强化机制与韧性 金属材料因其优异的延展性和导电性在工程中占据核心地位。本章着重讲解金属的塑性变形机制——位错运动。随后,系统阐述主要的金属强化方法:晶粒细化强化(Hall-Petch关系)、固溶强化、加工硬化(形变强化)以及沉淀强化(时效硬化)。 此外,本章将详细分析断裂力学的基础,包括应力集中、Griffith裂纹理论以及Paris疲劳裂纹扩展规律,解释材料如何从疲劳或脆性断裂中失效。重点案例分析将集中在高性能结构钢和轻质合金(如铝锂合金)的设计原理。 第五章:陶瓷与复合材料:高温与耐磨损的挑战 陶瓷材料以其高硬度、耐高温和优异的化学稳定性而著称,但其固有的脆性是主要挑战。本章深入探讨陶瓷的离子/共价键合特性如何导致其无滑移系统的存在。我们将分析陶瓷的烧结过程、晶界在高温蠕变中的作用,以及如何通过引入增韧机制(如氧化锆的相变增韧)来提高其断裂韧性。 本章的另一重点是复合材料。详细介绍纤维增强和颗粒增强复合材料的力学模型,特别是层合板的各向异性力学行为。重点分析碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)在航空航天领域的应用设计原则。 第六章:高分子材料:构象、粘弹性与老化 高分子材料(塑料、橡胶、纤维)的性能高度依赖于其长链分子结构和分子间相互作用。本章首先阐述聚合反应的类型,重点分析聚合物的构象(卷曲、缠结)和分子量分布对热性能(玻璃化转变温度$T_g$和熔点$T_m$)的影响。 我们将引入粘弹性理论,解释高分子材料在时间依赖性载荷下的独特响应,包括蠕变和应力松弛现象。最后,讨论高分子的老化机制(如热氧化降解、光降解)及其防护措施,这是保证其长期服役可靠性的关键。 第七章:电子、磁性与光学功能材料 功能材料是现代信息技术和能源转换的核心。本章关注材料的电子结构如何赋予其特殊功能。 半导体物理:详细解释能带理论,区分直接带隙和间带隙半导体,深入探讨掺杂(N型和P型)对费米能级和载流子浓度的调控,这是理解二极管和晶体管工作原理的基础。 磁性材料:区分抗磁性、顺磁性、铁磁性和反铁磁性。重点分析磁畴结构、磁滞回线、居里温度,并介绍永磁材料(如稀土钕铁硼)的微观结构要求。 光学特性:探讨光与物质的相互作用,包括吸收、透射和散射。分析介电材料的特性及其在电容器中的应用,并简要介绍非线性光学材料的初步概念。 --- 第三部分:材料的制造、处理与寿命管理 本部分关注如何将理论知识转化为实际可用的材料,并确保其在长期使用中的可靠性。 第八章:材料的制备与成形工艺 本章侧重于从原材料到最终产品的转化过程。涵盖金属的凝固原理、铸造方法(砂型铸造、精密铸造)。对塑性加工(轧制、锻造、挤压)的本构关系进行分析,解释加工过程如何影响材料的微观组织和残余应力。对于陶瓷和高分子,重点讨论粉末冶金、注射成型和挤出成型等关键工艺。 第九章:热处理与表面工程 热处理是优化材料性能最常用且最关键的手段。本章详细介绍退火、正火、淬火和回火等热处理工艺对铁碳合金组织转变(如奥氏体、贝氏体、马氏体)的影响。理解相图(如Fe-C相图)在指导热处理中的不可替代性。 表面工程是提升材料服役性能的有效途径。我们将介绍常见的表面改性技术,包括渗碳/渗氮(化学热处理)、物理气相沉积(PVD)和化学气相沉积(CVD)在形成高硬度、耐磨损涂层中的应用,以及离子注入技术。 第十章:材料的性能表征与无损检测 “没有测量,就没有科学”。本章系统介绍现代材料科学中用于揭示结构和性能的关键表征技术。 微观结构分析:扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)的成像原理和能谱分析(EDS);X射线衍射(XRD)在晶体结构和残余应力分析中的应用。 力学性能测试:拉伸试验、硬度测试(维氏、洛氏)、疲劳和蠕变测试的标准和数据解读。 无损检测(NDT):超声波检测、射线检测和液体渗透检测在评估材料内部缺陷和表面完整性方面的原理与应用。 结语:面向未来的材料设计 本书的最后部分将目光投向未来,讨论计算材料学(如密度泛函理论DFT在预测新材料性质中的作用)、数据驱动的材料发现(Materials Informatics)以及可持续性材料的开发趋势,鼓励读者将所学知识应用于创新和解决现实世界中的复杂工程问题。 --- 本书特色: 1. 结构-性能-工艺的闭环逻辑: 始终强调这三者之间的相互依赖性,而非孤立知识点的堆砌。 2. 丰富的工程案例: 穿插大量航空、能源、生物医学等领域的实际应用案例,增强理论的直观性。 3. 严谨的数学基础: 在介绍关键概念时,提供必要的、清晰的数学模型推导,帮助读者建立定量分析能力。 4. 注重前沿: 覆盖了纳米材料、功能薄膜、智能材料等当前研究热点。 本书内容深度适中,既适合作为高等院校材料科学、机械工程、化学工程等专业的核心教材,也适合工程技术人员作为系统回顾和深入学习的参考用书。

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用户评价

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当我拿起这本书,一种历史的厚重感扑面而来。它不像现代很多书籍那样追求视觉上的华丽,而是用最朴实的方式,传递着最核心的知识。我注意到,书中对于“化学方程式的配平”这一基础而重要的内容,进行了非常详尽的讲解,并且列举了多种不同类型的化学反应方程式,提供了多种配平方法,并配以大量的例题进行巩固。这让我回想起当年学习化学方程式配平时遇到的困难,很多时候仅仅是死记硬背,而这本书则教会了我理解其背后的逻辑,掌握了通用的配平技巧。我还在书中看到了关于“物质的量”这一核心概念的详细阐述,不仅仅是定义和计算公式,更是通过各种实际生活中的例子,生动地说明了物质的量在化学计算中的重要性。我记得当年因为对物质的量理解不透彻,导致在进行化学计量计算时屡屡出错。而这本书,通过其清晰的逻辑和丰富的实例,彻底解开了我的困惑。书中的插图,虽然风格略显朴素,但却极其准确地描绘了实验装置的结构和操作的细节,让我能够一目了然地理解复杂的实验步骤。

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当我捧着这本书,指尖摩挲着它略显粗糙的封面,我脑海中浮现出无数个画面:在昏暗的实验室里,聚光灯下,学生们专注地进行着实验操作;导师在一旁,时而点头,时而纠正;试管中冒出的气泡,滴管中滴落的液体,烧杯中翻滚的溶液,都像是一场精密而有序的化学舞蹈。这本书的内容,没有冗长的理论铺垫,也没有华而不实的图表渲染。它就像一位饱经风霜的老技工,用最朴实无华的语言,讲述着最实用的知识。我翻阅到关于“酸碱滴定”的部分,书中详细列举了不同浓度酸碱溶液的滴定步骤,并且配有清晰的实验装置图。我回忆起自己当年学习滴定时,因为对指示剂的选择和滴定终点的判断不够精确,导致实验结果反复出现偏差。而这本书,则非常细致地解释了如何选择合适的指示剂,以及如何准确地判断滴定终点,甚至还提供了如何通过多次重复实验来提高结果准确性的建议。这对于当时的我来说,无疑是雪中送炭。此外,书中对于一些常见化学试剂的性质和储存方法的介绍,也显得格外实用,这对于在有限的资源条件下进行实验教学尤为重要。它不仅仅是一本实验指导手册,更像是一位循循善诱的老师,在引导着学生一步一步地走向知识的殿堂。

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这本书带给我的感觉,是一种踏实可靠的信赖感。它就像一位经验丰富的老师傅,用最简洁明了的语言,传授着最核心的技能。我注意到,书中在介绍每一个实验时,都会非常细致地列出实验目的、所需仪器、试剂以及操作步骤。并且,对于每一个步骤,都进行了非常详细的解释,包括为什么需要这样做,以及这样做可能带来的后果。我翻阅到关于“电化学基础”的章节,书中详细介绍了原电池的构成原理、电极反应以及电解池的工作原理,并且通过实例,解释了它们在金属防腐蚀、电镀等工业生产中的应用。这让我意识到,看似复杂的电化学原理,其实离我们并不遥远,而这本书,则将这些原理和应用巧妙地结合在了一起。我还在书中看到了关于“高分子化合物”的简单介绍,虽然篇幅不长,但却点明了高分子化合物在日常生活中的重要性,如塑料、橡胶等。这种对基础知识的扎实讲解,为学生们日后的深入学习奠定了坚实的基础。

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翻开书的第一页,一股淡淡的、略带刺鼻但又异常熟悉的化学试剂的味道扑面而来,瞬间将我带回了学生时代那个简陋却充满探索欲的化学实验室。我清楚地记得,那时候的实验室,不像现在这样现代化,但正是这种朴素的环境,更能激发我们对化学原理的好奇心。这本书,它的排版布局,文字的字体选择,甚至插图的风格,都散发着一种“实用主义”的气息。没有华丽的色彩渲染,没有故弄玄虚的专业术语堆砌,一切都显得那么直接,那么清晰。我注意到,对于每一个实验,书中都提供了详细的步骤说明,从试剂的准备、仪器的选择,到操作的注意事项,再到预期观察到的现象和结果的分析,几乎涵盖了一个完整实验的所有环节。这对于初学者来说,无疑是极大的福音。我尤其欣赏其中一些实验的设计,它们往往取材于工业生产或日常生活中常见的化学现象,比如金属的防腐蚀、水的净化、酸碱度的测定等等,这使得实验的学习不仅仅是为了考试,更是为了理解和解决现实世界的问题。书中的插图,虽然算不上精美,但却非常准确地描绘了实验装置的搭建和操作过程,让我能够更直观地理解文字的描述。这种“少即是多”的设计理念,反而让我觉得这本书非常有分量,它不是在卖弄知识,而是在认真地传授技能。

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这本书给我的第一感觉是,它不是那种可以轻松翻阅的“快餐式”读物,而是一本需要沉下心来,仔细品读的“工具书”。它的语言风格,直白而精确,没有丝毫的含糊其辞。每一句话,每一个标点符号,都像是经过深思熟虑,力求达到最清晰的传达效果。在阅读过程中,我仿佛看到一位经验丰富的老师,站在我面前,耐心地指导着我如何操作,如何观察,如何思考。我注意到,在描述每一个实验操作时,书中都会特别强调安全注意事项,并且会详细解释这样做的原因。这一点非常重要,因为化学实验本身就具有一定的风险性,而安全是进行任何实验的前提。这本书在这方面做得非常到位,它不仅仅是教你“怎么做”,更是教你“为什么这么做”,以及“怎么做才是最安全的”。我仔细研读了其中关于“氧化还原反应”的章节,书中通过几个典型的工业应用实例,比如金属冶炼中的应用,生动地解释了氧化还原反应的原理及其在实际生产中的重要性。这种理论与实践相结合的讲解方式,让我对抽象的化学概念有了更深刻的理解。我还在其中看到了关于“沉淀反应”的实验设计,一个看似简单的实验,却能够引申出关于物质溶解度、化学平衡等一系列更深层次的知识点,让我不禁感叹其内容的深度和广度。

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这本书给我的感觉,就像一位经验丰富的老师傅,用最直接、最实在的方式,将毕生的绝学倾囊相授。它没有故弄玄虚的理论,也没有花哨的排版设计,一切都围绕着“实用”二字展开。我注意到,书中在介绍每一个实验时,都会非常明确地列出实验目的、所需仪器、试剂以及操作步骤。并且,对于每一个步骤,都进行了非常详细的解释,包括为什么需要这样做,以及这样做可能带来的后果。我翻阅到关于“沉淀反应”的实验,书中详细介绍了如何通过控制溶液的pH值来选择性地沉淀某些离子,并且给出了具体的实验操作步骤和观察到的现象。这让我意识到,看似简单的沉淀反应,背后却蕴含着深刻的化学原理,而这本书,则将这些原理和操作巧妙地结合在了一起。我还在书中看到了关于“物质的性质”的章节,详细介绍了各种常见无机物和有机物的物理性质和化学性质,并且列举了它们在工业生产和日常生活中的应用。这种知识的讲解方式,让我感觉非常受用,不仅仅是为了应付考试,更是为了更好地理解我们身边的世界。

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这本书给我的感觉,是一种沉甸甸的实在感。它没有试图用华丽的辞藻来吸引眼球,也没有刻意去制造所谓的“惊喜”。它的存在,本身就是一种价值的体现。我注意到,书中对于实验仪器的选择和使用,都进行了非常详细的说明。比如,在进行某些需要精确控温的实验时,书中会明确指出使用哪种类型的恒温水浴,以及如何进行温度的校准。这对于确保实验的成功率和结果的可靠性至关重要。我记得以前学习“气体体积测量”的实验时,因为对玻璃仪器密封性的要求不清楚,总是导致实验数据不准确。而这本书,则非常清晰地解释了为什么玻璃仪器的密封性如此重要,并且提供了如何检查和处理密封问题的建议。这本书的编写风格,让我感受到一种强烈的责任感,它不仅仅是在传递知识,更是在培养学生的严谨态度和科学精神。我还在其中看到了关于“元素周期表”的详细解读,不仅仅是列出元素名称和符号,更是深入浅出地解释了元素周期律的形成原因,以及不同族、不同周期元素的性质变化规律。这种对基础知识的扎实讲解,为后续更复杂的实验奠定了坚实的基础。

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这本书的封面,朴实无华,带着一种年代的沉淀感,如同老一辈技工师傅手中那本泛黄的工具书,满满都是经验的重量。我刚拿到的时候,并没有立刻翻阅,而是将其放在书架上,任由那股油墨的清香在空气中弥漫。它静静地躺在那里,仿佛一个等待被唤醒的知识宝库。当我终于有时间静下心来,指尖滑过封面上的烫金字体“化学实验/全国技工学校通用教材”,一种莫名的亲切感油然而生。这不仅仅是一本书,更像是一张通往过去,通往那些埋头于实验室,专注于解决实际问题,用双手和智慧创造价值的技工前辈们的时光机。封面设计并没有花哨的图案,甚至连一个象征性的化学分子模型都没有,但正是这份简洁,反而传递出一种专注和严谨的气息。它暗示着,这本书的内容是实在的,是经得起推敲的,是直接面向解决实际问题的。我开始想象,在某个车间,某个实验室,一个年轻的技校生,可能就怀揣着对未知的好奇,对着这本书里的每一个实验步骤,一丝不苟地进行着操作。书页的边缘,或许会沾染上实验试剂的痕迹,又或许会因为反复的翻阅而变得有些柔软,这些都是这本书生命力的印记,是它被无数双手触摸、被无数次实践所证明的最好证据。它所承载的,不仅仅是化学实验的知识,更是一种职业精神,一种脚踏实地、精益求精的工匠精神,是国家建设过程中不可或缺的基石。

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这本书给我最大的感受,是一种回归本质的实在感。它没有追求潮流的版式设计,也没有华而不实的语言包装,一切都以知识的传递和技能的培养为核心。我注意到,书中对于“物质的分类与鉴别”这一基础而重要的内容,进行了非常详尽的讲解,并且列举了多种常见物质的鉴别方法,如焰色反应、沉淀反应、氧化还原反应等。这让我回想起当年学习物质鉴别时的困惑,很多时候仅仅是死记硬背,而这本书则教会了我理解其背后的原理,掌握了通用的鉴别技巧。我还在书中看到了关于“有机化学基础”的章节,虽然篇幅有限,但却清晰地介绍了烃、醇、醛、酮、羧酸等常见有机物的结构、性质和反应。并且,通过一些简单的有机合成实验,展示了有机化学在实际生产中的应用。这种对基础知识的系统讲解,为学生们日后深入学习有机化学奠定了坚实的基础。书中的插图,虽然风格朴素,但却准确地描绘了实验仪器和操作过程,让我能够一目了然地理解复杂的实验步骤。

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当我翻开这本书,一股严谨而务实的科学气息扑面而来。它没有浮夸的封面设计,也没有故弄玄虚的标题,一切都以其内在的价值为核心。我注意到,书中对于“化学计量”这一化学计算的核心内容,进行了非常系统而深入的讲解。不仅仅是基本的概念和公式,更是通过大量的例题,演示了如何运用这些知识解决实际问题。我清晰地记得,当年学习化学计量时,因为对原子质量、摩尔质量等概念的理解不够到位,导致在进行化学反应的定量计算时屡屡碰壁。而这本书,则通过其逻辑清晰的讲解和详实的数据,帮助我彻底掌握了这一关键技能。我还在书中看到了关于“化学平衡”的章节,书中通过生动形象的比喻,解释了化学平衡的动态 nature,并且介绍了影响化学平衡移动的因素,如浓度、温度和压强。这让我对抽象的化学平衡有了更深刻的认识,也为理解更复杂的化学反应过程打下了基础。书中的插图,虽然风格简约,但却准确地描绘了实验仪器和操作过程,让我能够更直观地理解文字描述。

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