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出版者:第1版 (2001年1月1日)

作者:苗凤琴

出品人:

页数:240

译者:

出版时间:2001-1-1

价格:14.00

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787502530686

丛书系列:

图书标签:

• 分析化学
• 化学实验
• 高等教育
• 大学教材
• 实验教学
• 化学分析
• 仪器分析
• 定量分析
• 化学专业
• 实验报告

《电化学基础与应用》 书籍简介 内容概要 本书旨在为读者提供一个全面、深入且实用的电化学理论与技术基础，并重点阐述其在现代科学与工程领域中的广泛应用。全书结构严谨，内容兼顾理论深度与实验操作的实践性，力求帮助读者建立扎实的电化学知识体系，并掌握分析与解决实际问题的能力。 本书共分为六个主要部分，涵盖了从基础概念到前沿研究的多个层面。 第一部分：电化学基础理论 本部分是全书的理论基石。详细介绍了电化学的宏观现象与微观本质。 电化学热力学： 深入探讨了电极电势、能斯特方程的推导与应用，重点分析了在不同温度、浓度和压力条件下，电化学反应的平衡状态与驱动力。内容包括对标准电极电势表的解读，以及如何利用热力学数据预测反应的可行性。 电化学动力学： 聚焦于电荷转移过程的速率控制因素。详细阐述了电极/电解质界面上的双电层结构、界面结构对电荷转移反应的影响。引入了Butler-Volmer方程，并讨论了其在线性化近似（Tafel方程）下的应用，用于分析电化学反应的过电位与交换电流密度。此外，还深入讲解了电化学反应机理中的活化能、活化超位等关键概念。 电荷输运现象： 阐述了在电解质溶液中离子迁移的规律。区分了迁移、扩散和对流三种主要的物质传输机制。重点讲解了极限扩散电流的理论计算，以及如何利用Nernst-Planck方程描述复杂体系中的物质传输过程。 第二部分：电化学测量技术与仪器 本部分着重介绍现代电化学研究和分析中常用的实验技术和设备原理。 电化学工作站与基本操作： 详细介绍了三电极体系的构成（工作电极、参比电极、对电极）及其选择标准。系统地阐述了电位控制与电流控制模式的原理与区别。 经典电位扫描技术： 深入剖析了线性扫描伏安法（LSV）和循环伏安法（CV）。CV部分是本书的重点之一，详细解释了不同扫描速率下可逆、拟可逆和不可逆体系的伏安图特征，以及如何利用这些特征判断反应机理（如电子转移步骤、耦合的化学反应）。 电流控制技术： 讲解了恒电位法（Chronoamperometry）和恒流法（Chronopotentiometry）。分析了在阶跃或方波脉冲下电流随时间的变化规律，以及其在快速动力学过程研究中的优势。 阻抗谱技术（EIS）： 全面介绍了电化学阻抗谱的基本原理，包括电极/溶液界面的等效电路模型的构建与拟合分析。阐述了如何利用EIS区分电阻、电容和扩散过程，是评估电池、电容器和腐蚀体系性能的关键技术。 第三部分：电分析化学 本部分将电化学理论应用于物质的定量和定性分析。 电位分析法： 侧重于离子选择性电极（ISEs）的原理、构建与应用。详细分析了固态膜、液膜和高分子膜电极的响应机理，重点讨论了H$^+$、K$^+$、Cl$^-$ 等常见离子的测量技术与误差来源。 电解分析法： 讨论了库仑分析法和电位终点测定法。详细介绍了溶出伏安法（Anodic Stripping Voltammetry, ASV），展示了其在痕量金属离子超灵敏检测中的巨大潜力，并提供实例分析。 电化学传感器： 概述了生物传感器和化学传感器的设计原则。重点分析了基于电催化氧化还原反应的葡萄糖传感器、氧传感器和pH传感器的构建技术与信号放大策略。 第四部分：电化学能量存储与转换 本部分聚焦于当前技术热点，阐述电化学在可持续能源领域的核心地位。 电池技术基础： 深入解析了二次电池（锂离子电池、钠离子电池等）的电化学工作原理。探讨了正负极材料的结构稳定性、电化学性能与循环寿命之间的关系。分析了电池内部的电荷/物质传输限制。 燃料电池： 介绍了质子交换膜燃料电池（PEMFC）和固体氧化物燃料电池（SOFC）的工作原理。着重分析了催化层中电化学反应的动力学限制（如氧还原反应的过电位问题）和电解质的离子导电机理。 超级电容器： 区分了电双层电容器（EDLC）和赝电容电容器（Pseudocapacitors）。讨论了碳基材料和金属氧化物材料作为电极在提高能量密度方面的作用。 第五部分：电化学腐蚀与防护 本部分系统阐述金属在环境中遭受的电化学腐蚀机理及其控制方法。 腐蚀基础理论： 采用电化学观点解释了各种腐蚀类型（如均匀腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀）的发生条件。利用Tafel外推法计算腐蚀速率和腐蚀电位。 腐蚀控制技术： 详细介绍了牺牲阳极法和外加电流法的原理，以及缓蚀剂在不同介质中对腐蚀过程的抑制作用。内容包括腐蚀监测中的电化学噪声技术。 第六部分：电化学合成与电催化 本部分面向前沿应用，探讨电化学在绿色合成和催化领域的作用。 电化学有机合成： 介绍了电化学合成相较于传统化学合成的优势（如避免使用剧毒试剂、精确定向控制）。提供了还原羧酸、氧化胺类化合物的实例分析。 电催化与人工光合作用： 重点讨论了析氢反应（HER）和析氧反应（OER）的电催化剂设计。分析了贵金属催化剂与非贵金属基催化剂的性能差异，并介绍了二氧化碳还原反应（CO2RR）在电催化剂调控下的最新进展。 适用对象 本书内容深度适中，理论推导严谨，实践指导性强，非常适合以下读者群体： 1. 化学、材料科学、能源科学、环境工程等相关专业的高年级本科生和研究生： 作为电化学课程的教材或主要参考书。 2. 从事电池、电镀、电催化、腐蚀防护等行业的技术人员和工程师： 帮助他们快速掌握前沿的电化学原理和分析测试方法，解决实际生产中的技术难题。 3. 对电化学有浓厚兴趣的科研工作者： 作为查阅特定电化学技术细节和最新研究动态的工具书。 本书的编写严格遵循科学的逻辑顺序，力求在概念阐述上清晰明了，在数学推导上详尽准确，在实验设计上贴近实际需求，是全面掌握现代电化学知识体系的理想读物。

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拿到这本实验指导手册，首先被其排版和图示的清晰度所吸引。那些关于仪器使用的插图，特别是光谱仪和电化学分析仪器的结构分解图，简直就像是高精度的机械图纸，每一个旋钮、每一个接口都有明确的标注和操作说明。我尤其赞赏它在介绍仪器预处理和日常维护方面的篇幅，这在很多其他实验书中是被一带而过的。例如，书中对于原子吸收光谱仪灯管的预热时间和电流控制的建议，就帮助我解决了一个困扰已久的出峰不稳的问题。而在定性分析的部分，那张详尽的金属离子沉淀分离图谱，就像一张错综复杂的路线导航图，引导我一步步将复杂的混合溶液拆解开来。书里不仅仅告诉我们“怎么做”，更重要的是解释了“为什么这么做”，比如为什么在特定pH条件下才能有效分离某种离子，背后的化学原理被阐述得层层递进，逻辑性极强。对于初学者来说，这本书提供了无与伦比的实践指导，让我们在操作台上少走了很多弯路，大大提高了实验的成功率和效率。

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这本厚重的《分析化学实验》着实让我体验了一把理论与实践的交织，尤其是那些关于溶液配制的章节，简直是细致入微的教科书。我记得第一次尝试配置标准盐酸溶液时，那种小心翼翼、生怕滴多一滴水的紧张感，至今还记忆犹新。书里详细描述了滴定过程中的最佳指示剂选择，以及如何通过颜色变化来判断终点，这远比课堂上听老师泛泛而谈要直观得多。更让我印象深刻的是，书中对误差分析的论述，它不是简单地罗列哪些操作可能引入误差，而是深入剖析了系统误差和随机误差的来源及其对最终结果的影响，教我如何用更严谨的科学态度去面对实验数据，而不是满足于“差不多”的结果。书中提及的重量分析法，那份对天平操作的精细要求，简直像是在进行一场精密的手术，每一个步骤都必须一丝不苟，否则前功尽弃。读完这些部分，我感觉自己对化学平衡、溶解度积这些抽象概念有了更坚实的物化基础，实验不再是枯燥的重复劳动，而是一门需要技巧和智慧的艺术。

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这本书的实验设计巧妙之处在于其循序渐进的难度设置，以及对实验目的的明确导向。不同于那种堆砌实验项目的图录，这里的每一个实验，无论多么基础，似乎都有一个清晰的教学目标。例如，在基础的酸碱滴定实验中，书本就强调了“基准物质纯度的校准”比最终样品的测定更为关键，从而将读者的注意力引向了对“标准”概念的理解。而在进阶的容量分析中，对非水滴定的介绍，极大地拓宽了我们对酸碱强弱判断的视野。我个人最欣赏的是，书中针对同一个分析目标，提供了不止一种实验路径供读者选择，例如，测定某溶液中的铁含量，既可以采用传统的KMnO4滴定法，也可以采用分光光度法，并提供了两种方法的比较分析——各自的优点、局限性以及适用范围。这种对比性的学习方式，极大地激发了我的批判性思维，让我学会根据实际需求来选择最合适的分析工具。

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阅读过程中，我发现《分析化学实验》最贴心的地方在于它对“安全”的极致强调。在每一个实验项目开始前，都有一个专门的安全注意事项模块，内容细致到让人肃然起敬。不仅仅是“戴手套”、“通风橱操作”这类基础要求，它甚至细化到了特定腐蚀性试剂（比如浓硝酸或氢氟酸）溅到皮肤上后的急救步骤和后续处理流程，这体现了编者强烈的责任心。我记得书中关于废液处理的章节特别详尽，清楚地划分了有机废液、重金属离子废液和酸碱中和废液的分类收集标准，并明确了哪些物质是绝对不能混合倾倒的。这种对实验室规范的坚守，让我在进行任何实验操作时都多了一层谨慎。它教会我的不仅是化学知识，更是一种科学工作者必备的职业素养——对生命和环境的敬畏之心，这比掌握任何一种滴定技巧都来得更为重要和宝贵。

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这本书在介绍高级分析技术时展现出了极强的深度和前瞻性。我对其中关于高效液相色谱（HPLC）的章节印象最为深刻，它没有停留在基本的保留时间和峰面积计算，而是深入探讨了固定相、流动相等关键因素对分离效率的影响机制。书中对梯度洗脱方法的选择和优化给出了详尽的案例分析，这对于处理复杂生物样品或药物杂质分析至关重要。同时，对于色谱峰的拖尾、展宽等常见问题，书里提供的诊断流程图非常实用，几乎涵盖了所有可能的原因，从进样量过大到色谱柱的微小损伤都能被系统地排查出来。此外，书中对质谱联用技术（如GC-MS）的原理简述也十分到位，虽然篇幅不长，但足以让有一定基础的读者建立起对这种强大分离-检测组合的宏观认识。总而言之，这本书的深度远超一般本科实验教材，更像是一本面向研究生的工具书，为我后续深入学习药物分析和环境监测等领域打下了坚实的基础。

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