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页数:311

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出版时间:2009-3

价格:38.00元

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isbn号码:9787811280845

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• 物理化学
• 化学实验
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• 分析化学

跨越时空的科学史诗：一部关于“热与物质的本质”的深度探索 书名：《物质的无形之舞：从炼金术的余烬到量子化学的黎明》 作者： [虚构作者姓名，如：艾萨克·维尔纳/李明德] 出版社： [虚构出版社名称，如：启蒙之光科学文献出版社] 图书简介 引言：追溯我们对世界最基本构成的千年叩问 人类对“物质究竟是由什么构成的？”这一问题的追问，从未停歇。从古希腊哲人柏拉图和亚里士多德的“四元素论”，到中世纪神秘的炼金术士试图点石成金的狂热尝试，再到近代化学家们小心翼翼地分离、称量和归纳，我们对世界的认知如同剥开洋葱般，一层层深入。然而，真正的革命性飞跃，并非仅仅停留在发现新的元素或化合物上，而是关于这些物质如何相互作用，为何会表现出特定的能量和结构——这是热力学、反应速率和分子结构共同编织的宏大叙事。 《物质的无形之舞》并非一本关于精确实验操作的指导手册，它是一部深入探索科学思想史的史诗，聚焦于二十世纪初至中期，那些定义了现代化学和物理学核心的理论框架如何诞生、如何被实验所证实或推翻的波澜壮阔的历程。本书将带您离开实验室台，进入知识分子们的思想密室，重温那些决定人类文明进程的思维激荡。 第一部：热的枷锁与能量的觉醒——热力学基础的奠基 本卷首先回顾了工业革命背景下，蒸汽机与冶金技术对“热”这一现象的实际应用需求。然而，理论的突破始于对“功”与“热”之间关系的不懈探究。我们将详尽剖析卡诺对理想热机的思考，如何引出熵（Entropy）这一看似抽象却威力无穷的概念。 重点叙述将围绕克劳修斯对“不可逆性”的深刻洞察，以及吉布斯如何将热力学从宏观的蒸汽机应用提升到化学平衡与相变的通用语言。读者将领略到，当科学家们首次学会用数学语言精确描述能量的转化、守恒与耗散时，他们实际上为理解所有自然过程设定了不可逾越的边界。本书不回避数学的严谨性，但会着重阐释吉布斯自由能（$Delta G$）如何成为判断一个化学反应能否自发进行的终极裁决者，以及它如何彻底颠覆了传统化学对反应“倾向性”的理解。 第二部：时间的箭矢与反应的轨迹——动力学的兴起 如果说热力学告诉我们一个反应能否发生，那么化学动力学则回答了它以多快的速度发生。本部分聚焦于反应速率研究的早期尝试。从范特霍夫对反应级数的引入，到阿伦尼乌斯对温度依赖性的定量描述（阿伦尼乌斯方程），科学家们开始有能力“测量时间”在化学变化中的角色。 深入探讨将是过渡态理论（Transition State Theory, TST）的诞生。本书详细梳理了亨利·艾林（Henry Eyring）和迈克尔·波拉尼（Michael Polanyi）如何从量子力学的基本原理出发，构建起描述反应如何穿越能垒的精确模型。我们将分析活化能（Activation Energy）的物理意义，并阐释如何通过精细的实验设计（如闪光光解技术）来捕捉那些转瞬即逝的反应中间体，从而将化学反应的叙事从静态的“始态-终态”转变为动态的“过程”描述。 第三部：微观世界的低语——量子力学与分子结构 本书的第三部分是真正的思想革命之地。原子是不可分割的吗？电子在原子核周围是如何运动的？这些问题困扰了科学家数十年。我们将追踪普朗克常数（$h$）的引入，爱因斯坦对光电效应的解释，以及玻尔模型的成功与局限性。 核心内容将聚焦于薛定谔方程的诞生，以及它如何从根本上重塑了我们对化学键的理解。本书将清晰地阐述波函数的概念，以及它如何解释了原子轨道（s, p, d, f）的空间分布。读者将看到，正是量子力学的原理，使得科学家们能够解释为什么碳原子会形成稳定的四面体结构、为什么水分子具有特定的弯曲角度，以及如何通过分子轨道理论（Molecular Orbital Theory, MOT）来预测分子的磁性与稳定性。本书将特别强调，量子化学的理论突破，是如何首次将“能量”与“结构”这两个看似分离的概念，在微观层面完美统一起来。 第四部：溶液的混沌与界面的秩序——电化学与表面现象 物质的许多重要反应都发生在界面或溶液中。本卷考察了电化学如何揭示了氧化还原反应中的电子转移机制。我们将重温法拉第对电解定律的发现，以及赫姆霍兹对双电层结构的早期构想。 更重要的是，本书将介绍能斯特方程（Nernst Equation）如何将溶液中的离子浓度与电势直接联系起来，从而为理解电池、电解槽乃至生物体内的电信号提供了精确的工具。此外，书中还会探讨朗缪尔（Langmuir）对单分子层吸附的研究，展示了在宏观尺度下看似无序的液体表面，实际上存在着高度有序的分子排列，为催化和材料科学奠定了理论基础。 结论：未完待续的探索 《物质的无形之舞》旨在揭示，现代化学与物理学的交汇点并非孤立的发现堆砌，而是一场逻辑严谨、充满灵感的智力冒险。它展示了理论如何指导实验，而实验结果又如何反过来修正和深化理论的永恒循环。本书的叙事终结于对复杂系统和非平衡态研究的展望，暗示着我们对物质本质的理解，远未达到终点。 本书特色： 侧重思想演进： 聚焦于核心科学家的辩论、竞争与合作，而非仅仅是实验步骤的罗列。 理论与实践的桥梁： 详细阐释了抽象定律（如热力学第二定律）是如何被应用于实际的工程问题和物质分离中的。 深入的案例分析： 通过对关键实验（如测定阿伏伽德罗常数的不同方法、对光谱的分析）的剖析，展示科学方法的魅力。 本书适合对科学哲学、理论物理以及化学基础有深入求知欲的读者、高等院校的科学史专业学生，以及任何渴望理解我们周围世界如何被精确解释的求知者。

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总的来说，《物理化学实验》这本书的价值不仅仅在于提供了一系列可操作的实验步骤，更在于它为我搭建了一个理解物理化学原理的坚实平台。书中严谨的科学态度、清晰的逻辑思维和丰富的实例，都让我受益匪浅。即使我是一名初学者，也能在这本书的引导下，逐步掌握物理化学实验的精髓。这本书不仅是我的学习工具，更是我探索科学奥秘的伙伴，它点燃了我对科学研究的热情，让我看到了物理化学在现实世界中的广泛应用。我期待着在未来的学习和实践中，能够将书中的知识融会贯通，并从中获得更多的启发。

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在阅读“热力学”实验章节时，我被书中对“摩尔生成焓”测定方法的详细阐述所吸引。这是一个非常经典的物理化学实验，但书中对实验设计和操作细节的描述，却让我感到耳目一新。它不仅介绍了使用量热仪进行实验的步骤，还详细解释了如何校准量热仪、如何精确测量反应热，以及如何根据实验数据计算摩尔生成焓。我注意到书中还特别强调了实验过程中的一些注意事项，比如如何避免热损失，如何确保反应完全等。这些看似微小的细节，却往往是实验成败的关键。此外，书中还介绍了其他几种测定热力学函数的方法，例如通过电化学电池的电动势测量来计算吉布斯自由能，这些都极大地拓展了我对热力学实验的认识。

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我一直对“表面化学”中的吸附现象感到好奇，不知道微观层面上到底发生了什么。这本书在“表面化学实验”部分，就非常详细地介绍了测定吸附等温线的实验方法，并且提供了多种不同的吸附模型，例如Langmuir吸附模型和BET吸附模型，以及如何用这些模型来拟合实验数据。书中还介绍了如何测量表面张力，以及表面张力与吸附之间的关系。我被书中关于“表面活性剂”的讲解所吸引，如何通过改变表面活性剂的浓度来影响溶液的表面张力，以及这些变化在实际生活中的应用，例如洗涤剂和乳化剂的工作原理。

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本书在“光谱分析”实验部分，为我打开了认识物质微观结构的新窗口。它不仅介绍了紫外-可见分光光度法、红外光谱法等经典的光谱分析技术，还深入讲解了核磁共振谱（NMR）和质谱（MS）等更先进的分析方法。我尤其对红外光谱的应用印象深刻，书中通过分析不同官能团在红外光谱中的特征吸收峰，来推断化合物的结构，这就像是给化合物做“指纹识别”，非常有趣。书中还提供了大量的实例，演示如何利用这些光谱技术来解决实际问题，例如鉴定有机化合物、分析样品纯度等。

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对于“胶体与高分子”这部分内容，书中同样提供了非常详实的实验指导。我曾为理解“布朗运动”和“廷德尔效应”感到困惑，但这本书通过具体的实验操作，比如观察胶体粒子在显微镜下的随机运动，以及用光束照射胶体溶液时产生的散射现象，让我对这些现象有了直观的认识。书中还介绍了如何测定胶体的粒径分布和zeta电位，这些参数对于理解胶体的稳定性和性质至关重要。此外，书中对高分子的粘度测定和分子量测定也进行了详细介绍，这对于我理解高分子的结构与性能之间的关系非常有帮助。

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拿到这本《物理化学实验》时，我带着一种既期待又有些忐忑的心情。毕竟，“物理化学”这四个字在很多人心中都代表着复杂和晦涩，而“实验”更是需要严谨操作和深入理解的学科。翻开扉页，首先映入眼帘的是清晰的排版和精美的插图，这让我对后续的内容充满了信心。虽然我还没有真正动手去做实验，但仅仅是浏览目录，就能感受到编著者在内容编排上的用心。每个实验的标题都直观明了，同时辅以简要的实验目的和理论背景介绍，这对于我这样初次接触物理化学实验的学生来说，无疑是一份极大的帮助。我特别注意到，书中对实验仪器的介绍非常详细，配有高分辨率的图片，甚至还标注了关键部件的名称和功能。这一点对我来说非常重要，因为在实际操作中，了解仪器的工作原理是确保实验成功和安全的关键。

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这本书的理论部分讲解得十分到位，完全不同于那些只堆砌公式、缺乏逻辑的教科书。它以一种循序渐进的方式，将抽象的物理化学概念与具体的实验现象紧密联系起来。我在阅读关于“溶液依数性”的章节时，作者并没有直接给出繁琐的公式推导，而是通过生动的例子，比如糖溶解在水中导致沸点升高，或者盐水结冰温度降低，来引导读者理解这些现象背后的微观机理。随后，作者才逐步引入拉乌尔定律、亨利定律等，并详细解释了它们在实验中的应用。这种“由浅入深，由表及里”的讲解方式，让我在学习过程中感到轻松许多，并且能够真正理解每个定律的物理意义，而不是死记硬背。我尤其喜欢书中关于误差分析的部分，作者不仅列举了各种常见的误差来源，还详细介绍了如何通过统计学方法来评估和减小误差，这对于提高实验数据的可靠性至关重要。

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这本书在“相平衡”部分的讲解可谓是淋漓尽致。它不仅仅是介绍一些简单的相图，而是深入探讨了各种复杂体系的相行为。我记得我曾经被“三元相图”难倒过，但这本书用非常清晰的图示和文字，详细解释了三元体系的相空间，以及如何在三维空间中表示和理解相边界。书中还介绍了一些重要的相平衡定律，例如相律，并展示了如何将这些定律应用于分析和预测实际体系的相行为。我特别喜欢它对“共沸混合物”和“低共熔混合物”的讲解，这些都是在实际应用中非常常见的现象，而这本书为我提供了深入理解这些现象的理论基础。

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我对书中关于“化学动力学”的实验部分印象尤为深刻。它涵盖了从零级反应到多级反应的各种速率定律的测定方法，并且给出了详细的操作步骤和数据处理流程。我个人对反应速率这个问题一直很感兴趣，总觉得背后隐藏着一些有趣的微观过程。这本书正好满足了我的好奇心。它不仅介绍了经典的一级反应速率常数测定，还涉及了较复杂的链式反应和酶催化反应的动力学研究。我特别喜欢它对“阿伦尼乌斯方程”的应用讲解，如何通过不同温度下的反应速率来计算活化能，这是一个非常有意思的过程。书中还提供了一些常见的动力学模型，例如米氏方程，并解释了如何在实验数据中拟合这些模型，这对于我理解催化剂的作用机制非常有帮助。

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“电化学”是物理化学中一个非常重要的分支，而这本书在这一块的内容也非常充实。它不仅介绍了电化学电池的工作原理，还详细阐述了各种电极反应的动力学特性。我尤其对“电导率”的测定和应用很感兴趣，书中不仅介绍了如何测量溶液的电导率，还解释了电导率与电解质浓度、温度等因素之间的关系。它还介绍了如何利用电导率来研究电解质在溶液中的离解度和迁移率。另外，书中还对“伏安法”进行了详细介绍，这是一种非常重要的电化学分析技术，可以用来测定物质的浓度和反应动力学参数。

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