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出版者:中国轻工业出版社

作者:黄亚东 编

出品人:

页数:440

译者:

出版时间:2006-9

价格:48.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787501955206

丛书系列:

图书标签:

• 化工原理
• 化工
• 化学工程
• 传热
• 传质
• 化学反应工程
• 流体
• 分离工程
• 过程控制
• 工业化学

书籍简介：《结构化学与晶体学导论》 核心主题： 本书系统地探讨了原子、分子及固体材料的微观结构、电子分布及其与宏观性质之间的内在联系。它聚焦于无机化学、材料科学以及物理化学交叉领域的前沿知识，旨在为读者构建一个坚实的结构化学理论基础。 第一部分：原子结构与周期性 本书伊始深入解析了量子力学的基本原理在原子体系中的应用。我们从薛定谔方程的解析解出发，详细阐述了氢原子及其类氢离子的能级结构、轨道形状（s, p, d, f 轨道）的数学描述及其物理图像。重点讨论了角动量和自旋的量子化，以及泡利不相容原理和洪特规则在电子排布中的决定性作用。 随后，内容过渡到多电子原子的精细结构理论，包括有效核电荷的概念（斯莱特规则的修正应用）以及原子光谱的解析。深入探讨了原子光谱的精细结构、塞曼效应和斯塔克效应，这些现象如何揭示了电子在电磁场中的行为。周期表不再仅仅是一个经验性的总结，而是被提升到基于量子力学和电子结构原理的必然结果。我们详细分析了周期表中各族元素的电子构型演变趋势，特别是过渡金属、内过渡金属及其镧系、锕系收缩的微观成因。 第二部分：化学键的本质与分子结构 本部分是理解宏观物质性能的关键。我们首先回顾了经典价键理论（VB）的局限性，并引入了分子轨道理论（MO）作为更精确的描述工具。对于双原子分子，我们详细构建了从原子轨道线性组合（LCAO）到分子轨道能量图的完整过程，包括 $sigma, pi, delta$ 键的形成与能量排序。对氧气等特殊分子的基态电子排布和磁性进行了详尽的讨论。 理论扩展至多原子分子，重点介绍了杂化轨道理论（sp, $sp^2, sp^3$）在解释分子几何构型（VSEPR理论的量子力学基础）中的作用。然后，我们引入了更先进的计算化学方法——密度泛函理论（DFT）的基本概念，阐述了如何通过电子密度来描述体系的总能量，并展示了其在预测分子几何、键长、键角和振动频率中的强大能力。 针对共轭体系和芳香性，我们运用群论方法对 $pi$ 电子体系进行了深入分析，解释了苯环和其他平面环状分子特有的稳定性来源。同时，本书也涵盖了分子间作用力的全景图，包括范德华力（偶极-偶极、诱导偶极、伦敦色散力）、氢键的本质（电子密度梯度和几何依赖性）以及它们如何决定物质的凝聚态性质（如沸点、溶解度和表面张力）。 第三部分：晶体结构与固体物理基础 结构化学的最高体现是晶体结构。本部分以晶体学为核心，首先介绍了晶体的宏观对称性与微观周期性。我们详细讲解了点群、空间群的概念，以及布拉菲晶格的十四种类型。重点阐述了米勒指数（Miller Indices）在描述晶面和晶向上的应用，这是进行衍射分析和表面科学研究的基础。 随后，我们进入了X射线衍射（XRD）的理论与实践。布拉格定律被系统地推导，并讨论了衍射峰的强度与原子散射因子、结构因子的关系。通过对粉末衍射图谱和单晶衍射数据的解读，读者将掌握确定未知晶体结构的基本流程。 为了连接结构与性能，本书引入了固体物理的基础概念。我们讨论了晶体中离子的堆积方式（密堆积、面心立方、体心立方等），并分析了晶格能的计算方法（如Born-Haber循环）。在电子结构方面，本书详细阐述了能带理论的起源，包括紧束缚模型和近自由电子模型，解释了金属、半导体和绝缘体之间关键的能带结构差异（价带、导带和禁带宽度）。最后，我们讨论了晶体缺陷（点缺陷、线缺陷、面缺陷）对材料机械性能和电学性能的决定性影响，例如Frenkel缺陷和Schottky缺陷的形成能计算。 本书特色与适用对象： 本书的特色在于其深度和广度兼顾，从最基本的量子概念逐步推导至复杂的晶体学分析和能带理论。它不仅仅是对现有知识的罗列，而是强调了理论推导的严谨性。书后附有大量的数学附录和计算实例，帮助读者掌握现代结构化学分析工具。 本书适用于化学、材料科学、物理学以及化学工程专业的高年级本科生和研究生，是构建现代材料设计理论框架的必备参考书。它为读者提供了理解如催化剂表面活性、半导体掺杂效应以及新型功能材料（如金属有机框架MOFs和钙钛矿）微观结构基础的坚实阶梯。

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这本书在讲解“流体输送”这一部分，真是让我大开眼界。我之前总觉得就是把液体或气体从一个地方送到另一个地方，但读了这本书我才明白，这背后涉及多少精密的计算和设计。从最基础的流体性质，比如密度、粘度，到流体在管道中的流动状态，比如层流和湍流，书中的解释都非常清晰。我特别喜欢它对伯努利方程的阐述，不仅仅是一个数学公式，而是通过对能量守恒的深入分析，解释了压力、速度和高度之间的关系。当我读到关于泵和压缩机的工作原理时，那些关于叶轮、蜗壳的设计，以及如何通过旋转来增加流体能量的描述，都让我觉得非常震撼。书中还提到了各种管道阻力，包括沿程阻力和局部阻力，以及如何计算这些阻力来选择合适的泵，并且避免能量的浪费。这些内容让我意识到，即使是看似简单的“输送”过程，也蕴含着深刻的物理原理，需要工程师们进行精密的计算和设计，才能保证整个系统的稳定运行。

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这本书给我的感觉，就像是在学习一项复杂的工艺，每一步都经过精心设计，旨在达到最佳的效率和效果。在学习“传质”这一章时，我被书中对扩散现象的细致描述所吸引。作者不仅仅是给出菲克定律，而是通过对分子运动的微观解释，让我理解了为什么会发生扩散，以及浓度梯度、扩散系数这些参数是如何影响扩散速率的。当我读到关于吸收和吸附的章节时，那些关于传质系数、平衡关系、以及如何通过设计塔盘或填料层来提高传质效率的讨论，让我觉得仿佛自己也置身于一个巨大的化工装置中，正在优化操作参数。书中的插图也帮了大忙，那些关于物质如何从一种相转移到另一种相的示意图，非常直观地展示了宏观操作背后的微观机制。而且，这本书并没有止步于理论，它还会提到实际生产中可能遇到的问题，比如传质阻力、传质效率的影响因素，以及如何通过改进设备设计来克服这些挑战。这些内容让我觉得这本书非常实用，不仅仅是给学生看的教科书，更是给工程师提供解决实际问题思路的宝典。

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我特别赞赏这本书在讲解“分离过程”时所展现出的系统性和逻辑性。它并没有把各种分离技术混杂在一起，而是从最基础的分离原理入手，比如基于溶解度的差异、基于沸点的差异、基于分子大小的差异等等，然后逐步深入到具体的单元操作，比如蒸馏、吸收、萃取、过滤、膜分离等等。我尤其被蒸馏那一章所吸引，它不仅介绍了平衡蒸馏、多级蒸馏，还详细阐述了精馏塔的设计原理，包括理论塔板数、回流比、以及如何计算塔顶和塔底的产品组成。书中的相平衡图和操作线图，对我理解这些过程至关重要，让我能够直观地看到物质在不同相之间的分配情况。而且，书中还提到了各种新型分离技术，比如膜分离和超临界流体萃取，让我对化工分离技术的未来发展有了更深的认识。读完这一部分，我才真正体会到，化工原理是如何将复杂的化学知识转化为实际的生产力，并且在现代工业中扮演着如此重要的角色。

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老实说，我一开始拿到这本《化工原理》的时候，心里其实是有点打怵的。我总觉得化工是那种离我们普通人很遥远的、充满着各种看不懂的公式和图表的学科。但翻开书页，我的顾虑很快就被打消了。它并没有一上来就轰炸我，而是从一些基础的物理量和单位入手，比如质量、能量、动量这些概念，用非常清晰易懂的语言解释了它们在化工过程中的意义。我特别欣赏书中对“守恒定律”的阐述，无论是质量守恒还是能量守恒，它都通过大量的实例，将这些抽象的定律与实际的生产过程联系起来，让我明白，在任何一个化工装置中，这些最基本的自然规律都是指导一切操作的根本。书中的公式推导过程也相当严谨，但作者似乎很懂得如何引导读者，在关键步骤会给出解释，或者指出这些公式的物理意义，避免了枯燥的数学演算。更让我印象深刻的是，书中还会穿插一些历史故事或者应用案例，比如介绍蒸馏塔时，会讲到早期炼油工业的发展，以及蒸馏技术是如何一步步改进的。这些额外的“料”让阅读过程更加有趣，也让我对化工原理有了更深的理解，不仅仅是书本上的理论，更是与人类社会进步息息相关的实践。

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这本书在讲解“热力学”部分的时候，真的是将枯燥的理论变得生动有趣。我之前对热力学总是感觉云里雾里，但这本书从最基本的能量转化、热量传递开始，循序渐进地引导我理解了熵、焓、吉布斯自由能这些概念。我特别欣赏书中对“相平衡”的解释，那些相图、相规则，让我明白了为什么不同的物质在不同的温度和压力下会有不同的状态，以及它们之间是如何相互转化的。当我读到关于化学反应平衡的部分时，书中所阐述的平衡常数、勒夏特列原理，都让我觉得非常清晰和易懂。作者还很细致地讨论了如何通过改变温度、压力、浓度等条件来“驱动”化学反应向有利方向进行，从而提高产率。而且，书中还会提到一些实际应用，比如制冷、空调、以及能源的利用，这些都让我觉得，热力学原理不仅仅是理论知识，更是解决实际工程问题的关键。

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这本书在“化工单元操作”的叙述上，可谓是面面俱到，而且每一个单元操作都讲得既有深度又有广度。我尤其喜欢它对“过滤”的讲解，不仅仅是介绍了过滤的定义和目的，还深入剖析了过滤的机理，包括颗粒物的截留、滤饼的形成、以及过滤速率的影响因素。书中的插图非常形象，让我能够清晰地看到不同滤布的结构，以及滤饼是如何在上面堆积的。更让我印象深刻的是，作者还详细介绍了各种类型的过滤器，比如板框式过滤器、离心式过滤器、真空过滤器等，并且分析了它们各自的特点、适用范围和操作注意事项。当我读到关于“结晶”的章节时，那些关于过饱和度的形成、晶核的生成、以及晶体生长速率的讨论，都让我觉得非常有趣。这本书让我明白，每一个看似简单的“操作”，背后都蕴含着丰富的物理和化学原理，需要工程师们进行精密的计算和设计，才能实现高效、经济、可靠的生产。

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这本书对“过程控制”的阐述，简直是打开了我对工业自动化的一扇窗。我之前总觉得工业生产就是一堆机器在运转，但读了这本书我才明白，背后有一个庞大而精密的控制系统在默默工作。从传感器、变送器、控制器到执行器，这本书清晰地解释了每个环节的功能和作用，以及它们是如何协同工作的。我特别喜欢它对反馈控制的讨论，像PID控制器，作者不仅解释了P、I、D参数的含义，还通过模拟的例子，让我看到了它们如何影响系统的响应速度和稳定性。书中还提到了前馈控制、串级控制等更高级的控制策略，让我对如何应对生产过程中的各种扰动有了更深入的理解。而且，这本书还会讨论到过程安全控制，比如联锁系统、紧急停车系统等等，这让我意识到，化工生产的稳定运行，离不开对安全的极致追求。读完这一部分，我感觉我对现代工业的运转方式有了更深刻的理解，也更加佩服工程师们在自动化控制领域的智慧。

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这本书在“反应器设计”这一章节，简直就是一本操作手册。它没有只是列出各种反应器的类型，而是非常深入地分析了不同反应器在工作原理、传热传质、以及放大效应上的差异。我特别喜欢它对各种理想反应器，比如连续搅拌釜反应器（CSTR）和全混流反应器（PFR）的数学模型推导，让我明白了为什么它们会有不同的转化率和停留时间分布。而且，作者还很细致地讨论了非理想流体混合、传热限制、以及副反应等实际生产中可能遇到的问题，并且提出了相应的解决方案。当我读到关于多相反应器的章节时，那些关于气液、液液、固液反应的特殊性，以及如何通过优化操作条件和设备结构来提高反应效率的讨论，都让我觉得非常受启发。这本书让我明白，一个好的反应器设计，不仅仅是要保证化学反应能够发生，更要考虑如何使其在工业化生产中实现高效率、高选择性、高收率，并且保证操作的稳定和安全。

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我真的非常喜欢这本书在讲解“能量衡算”时所采用的方式。它没有简单地把能量守恒定律丢给我，而是从最基础的热力学第一定律开始，然后逐渐引入焓、熵等概念，并且将它们与具体的化工过程，比如加热、冷却、相变等紧密结合。当我读到关于换热器设计的部分时，书中所阐述的传热机理，以及如何计算换热面积、对数平均温差等，都让我觉得非常系统和透彻。作者还很细心地提到了不同类型的换热器，比如管壳式、板式，以及它们各自的优缺点和适用范围。更让我惊喜的是，书中还会讨论到能量的回收和利用，比如利用废热来预热进料，或者通过热泵来提高能源利用效率。这些内容让我觉得，学习化工原理不仅仅是关于如何进行化学反应，更是关于如何高效、经济地利用能源。我甚至开始注意到我身边的许多设备，比如空调、冰箱，它们背后也一定隐藏着与书中类似的能量转换和传递原理。这本书让我对“能源效率”这个概念有了全新的认识。

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这本《化工原理》真是让我大开眼界，虽然我对化工领域的了解仅限于一些皮毛，但阅读这本书的过程，却像是在经历一场奇妙的化学反应，一点一点地揭示着这个复杂世界的奥秘。我尤其喜欢它在讲解概念时的那种循序渐进的方式，不是那种直接抛出公式和定义，而是通过生动形象的比喻，比如描述流体流动时，会让人联想到水流过各种形状的管道，有顺畅的时候，也有遇到障碍会产生涡流的时候。这种细致入微的描绘，让抽象的物理现象变得触手可及。更不用说书中对各种化工设备，像反应器、换热器、分离塔等的介绍，不仅仅是简单的结构图和功能描述，更深入地阐述了它们在实际生产中的工作原理，以及为什么这样设计才能达到最佳效果。读到它们内部复杂的结构和巧妙的传热、传质过程时，我简直惊叹于工程师们的智慧。有时候，我会放慢阅读速度，反复琢磨书中的插图，那些看似普通的管道、阀门、泵，在理解了其背后的原理后，仿佛都活了过来，各自扮演着不可或缺的角色。这本书的价值不仅仅在于知识的传授，更在于它激发了我对这个领域的兴趣和好奇心，让我开始思考日常生活中那些习以为常的现象背后，可能隐藏着多么精密的化工原理。

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