大学通用化学实验技术-上册 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:266

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出版时间:2009-9

价格:29.80元

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isbn号码:9787040280722

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• 科学
• 化学实验
• 大学化学
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• 实验技术
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• 上册
• 化学教学
• 实验指导
• 本科实验
• 教学参考书

现代材料科学基础：从原子尺度到宏观性能 本书旨在为学习材料科学、化学工程、物理学以及相关交叉学科的本科生和研究生提供一个全面且深入的视角，聚焦于构成现代世界的关键材料的结构、性能、制备与应用。本书结构严谨，内容详实，力求在理论深度与实际应用之间搭建起坚实的桥梁。 --- 第一部分：材料科学的基石——结构与键合 本部分为理解所有材料行为的理论基础。我们将从原子和电子的尺度出发，系统阐述材料的微观结构如何决定其宏观性质。 第一章：原子结构与周期性 本章将深入探讨原子核外电子的排布规则及其对元素化学性质的影响。重点分析了原子轨道杂化理论（sp, sp2, sp3），并以此为基础引入化学键的形成机理。特别关注了离子键、共价键、金属键和范德华力这四大基本键合类型的能量学特性、键长与键角对晶格能的影响。通过热力学模型（如Born-Haber循环）定量分析键合强度的差异。 第二章：晶体结构与衍射原理 材料的宏观性能，尤其固体材料的性能，在很大程度上取决于其原子排列的有序性。本章详述了晶体学的基本概念，包括晶格、晶胞、晶系和布拉维点阵。系统介绍了面心立方（FCC）、体心立方（BCC）和密堆积结构（HCP）的几何特征、堆积密度和配位数。核心内容聚焦于X射线衍射（XRD）的物理基础——布拉格定律，并详细讲解了衍射图谱的解析方法，如何利用衍射峰的位置和强度确定晶体结构、晶粒尺寸以及缺陷类型，为后续的材料表征打下坚实基础。 第三章：晶体缺陷与非晶态结构 本章探讨了理想晶体模型之外的现实：晶体缺陷。我们分类讨论了点缺陷（空位、间隙原子、取代原子）、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界、层错）。重点分析了位错如何实现金属的塑性变形，以及晶界（如高角度/低角度晶界）对材料电学、力学性能的阻碍作用。此外，非晶态材料（如玻璃、某些聚合物）的短程有序和长程无序结构也被详细描述，对比了它们与晶体材料在热力学行为上的根本区别。 --- 第二部分：热力学、动力学与相变 材料的稳定性和转变过程是工程应用设计的核心要素。本部分深入探讨了驱动材料变化的能量驱动力和速率限制。 第四章：材料的热力学基础 本章复习并深化了热力学的基本定律在材料科学中的应用。重点讲解了吉布斯自由能（G）在相平衡中的核心作用，如Clapeyron方程在固-液、固-气相变中的应用。深入剖析了合金系统的相图（如二元系相图），详细解释了杠杆定律、冷却曲线的分析，以及共晶、共熔、包晶等关键相变点的热力学意义。 第五章：扩散与动力学 材料的微观结构演化，如固态反应、烧结、析出相等，都依赖于原子或离子的迁移。本章聚焦于扩散现象，系统阐述了菲克第一定律和第二定律，并分析了不同缺陷（空位、间隙）对扩散系数的贡献。重点讲解了温度依赖性（阿伦尼乌斯关系）以及对扩散路径（晶格内扩散、晶界扩散）的定量比较，为理解材料的退火和时效过程提供动力学模型。 第六章：固态相变与热处理 本章将热力学和动力学知识应用于实际的材料处理过程。深入探讨了形核与长大理论，包括均相形核与非均相形核的临界半径和过冷度要求。详细分析了扩散控制型相变（如析出相的生长）和无扩散相变（如马氏体转变），对比了它们的组织形态和动力学特征。最后，本章系统梳理了金属的热处理工艺，如固溶处理、时效强化、正火、淬火和回火，阐明了这些工艺如何通过精确控制相变来调控材料的最终性能。 --- 第三部分：关键材料性能与表征技术 本部分将理论与实践相结合，探讨了结构-性能关系在三大主要材料类别（金属、陶瓷、聚合物）中的具体体现，并介绍了现代材料分析的先进技术。 第七章：金属材料的力学行为 本章集中于金属的应力-应变响应。从弹性变形（胡克定律、杨氏模量）出发，深入解析了塑性变形的微观机制——位错的滑移与交滑移。详细讨论了加工硬化、晶粒细化对屈服强度和硬度的影响。引入了断裂力学基础，包括应力集中、应力强度因子（K）和断裂韧性（KIC），以及疲劳、蠕变等长期服役性能的评估方法。 第八章：陶瓷与高分子材料的特性 陶瓷材料的特性是高键合能和高离子性/共价性决定的。本章分析了高硬度、高熔点、优异电绝缘性背后的结构原因，并讨论了其对脆性断裂行为的影响。对于高分子材料，则侧重于其长链结构、缠结与构象变化，解释了粘弹性行为（蠕变、应力松弛）和玻璃化转变温度（Tg）的概念，以及如何通过交联度调控其热塑性或热固性。 第九章：现代材料结构表征技术 本章是连接理论与实验的关键。详细介绍了用于确定材料微观结构的多种无损和破坏性分析技术。 1. 电子显微学（SEM/TEM）： 阐述了电子束与物质相互作用的原理，如何利用扫描电镜（SEM）观察形貌，以及透射电镜（TEM）在原子分辨成像、选区电子衍射（SAED）和能量色散X射线谱（EDS）分析中的应用，实现元素微区分析。 2. 光谱学方法： 重点讲解了傅里叶变换红外光谱（FTIR）在识别有机官能团中的作用，以及拉曼光谱在晶体结构和晶格振动分析中的应用。 3. 热分析技术（DSC/TGA）： 详细说明了差示扫描量热法（DSC）和热重分析法（TGA）如何精确测定相变温度、热容、结晶度以及材料的热稳定性。 --- 本书特色： 贯穿结构-性能关系： 每一章节均强调从原子/晶体结构推导出宏观性能的逻辑链条。 强化计算与解析： 包含大量的计算示例和图解分析，引导读者掌握利用实验数据进行定量解释的能力。 面向前沿： 涵盖了对新型功能材料（如半导体、智能材料）结构特性的初步介绍，为后续深入学习奠定基础。 本书适合作为材料科学、应用化学、物理学专业本科生“材料科学基础”或“固体物理导论”课程的教材或主要参考书。

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