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出版者:浙江大学出版社

作者:耿保友

出品人:

页数:240

译者:

出版时间:2007-7

价格:23.00元

装帧:

isbn号码:9787308054003

丛书系列:

图书标签:

• 新材料
• 材料科学
• 科技
• 导论
• 理工科
• 高等教育
• 工程技术
• 纳米材料
• 复合材料
• 前沿科技

《现代化学：从原子到材料的探索》 导言 化学，这门研究物质及其变化的科学，构成了我们理解世界的基石。它不仅揭示了微观世界原子和分子的奇妙构造，更深刻地影响着我们日常生活的方方面面，从我们呼吸的空气到我们使用的药物，再到我们赖以生存的能源和建筑材料。 《现代化学：从原子到材料的探索》旨在为读者提供一个全面而深入的化学知识框架。本书并非仅仅罗列事实和公式，而是致力于展现化学的思维方式、实验方法以及它在解决当代社会重大挑战中的核心作用。我们将带领读者踏上一段从最基础的元素周期律、原子结构理论，逐步过渡到复杂分子构建、化学反应机理，最终触及前沿材料科学与环境化学的壮阔旅程。 第一部分：化学的基石——结构与键合 本部分是构建化学理解的必要起点。我们将详细探讨原子结构，深入剖析电子排布、量子力学在原子模型中的应用，以及由此衍生出的周期性规律。理解了原子内部的规律，我们才能进而理解它们如何结合。 原子理论的演进： 从道尔顿的原子论到玻尔模型，再到薛定谔方程描述的现代量子力学图景，我们将梳理科学家如何一步步揭示物质的微观本质。 化学键的本质： 离子键、共价键和金属键是物质聚集的“胶水”。我们不仅会介绍路易斯结构，更会运用价层电子对互斥理论（VSEPR）和分子轨道理论（MO理论）来预测和解释分子的三维几何构型及其性质。特别是对π键、离域电子的讨论，将为后续理解有机化学和材料特性打下坚实基础。 分子间作用力： 范德华力、氢键等微弱但至关重要的相互作用，决定了物质聚集态的物理性质，如沸点、溶解度乃至生物活性。我们将通过实例解析这些力量在生命科学和软物质中的体现。 第二部分：物质的转变——反应、平衡与热力学 化学的核心在于变化。理解物质如何转化，必须借助热力学和动力学的视角。 化学热力学基础： 焓变（$Delta H$）、熵变（$Delta S$）和吉布斯自由能（$Delta G$）是衡量反应“能否发生”和“进行到何种程度”的关键参数。本书将详细阐述热力学三大定律，并展示如何利用它们来预测化学过程的方向性和最大做功能力。 化学平衡： 可逆反应的精妙之处在于动态平衡。我们将深入讲解勒夏特列原理，并结合平衡常数（$K$）的计算，指导读者如何通过改变反应条件（温度、压力、浓度）来优化化学产率。 反应速率与机理： 反应发生的速度如何？这是动力学的范畴。我们将探讨反应级数、活化能的概念，并介绍过渡态理论。通过对反应机理的分析，读者将学会如何从微观层面操控反应路径，实现高效合成。 第三部分：有机化学的广阔天地 有机化学是研究含碳化合物的科学，它是生命活动的物质基础，也是现代精细化工和医药工业的核心。 结构与官能团： 本部分系统介绍各类官能团（醇、醛、酮、羧酸、胺等）的结构特点、命名规则及其独特的反应活性。重点分析异构现象（结构异构、立体异构），强调手性在生物活性中的决定性作用。 有机反应的逻辑： 我们将有机反应归纳为加成、消除、取代和重排四大类，并辅以详细的反应机理图解（如亲电取代、亲核加成等）。从最基础的烷烃反应到复杂的芳香环亲电取代，构建一个清晰的反应知识体系。 合成策略入门： 介绍逆合成分析的基本思想，引导读者思考如何将复杂的分子拆解为可获得的起始原料，培养初步的有机合成设计能力。 第四部分：无机化学与电化学的广度与深度 无机化学涵盖了周期表中元素除碳之外的大部分化学行为，其应用横跨催化、能源和材料领域。 配位化学： 重点阐述过渡金属配合物的结构、命名和磁性。晶体场理论（CFT）和配位场理论（LFT）将被用来解释配合物颜色的起源以及它们作为催化剂的潜在机制。 酸碱理论的新视野： 除了经典的阿伦尼乌斯和布朗斯特-洛瑞理论，本书将引入刘易斯酸碱理论以及溶剂效应，以更广阔的视角理解酸碱反应。 电化学基础： 电池、电解与腐蚀是电化学在工程中的直接体现。我们将详细分析氧化还原反应的电极电势，讲解原电池和电解池的工作原理，并探讨现代能源存储技术（如锂离子电池）中的电化学挑战。 第五部分：面向未来的化学——材料、环境与分析 化学的价值最终体现在对人类福祉的贡献上。本部分将连接基础理论与实际应用。 固体材料的结构与性能： 介绍晶体结构、晶格缺陷（点缺陷、线缺陷）对材料宏观性能（如导电性、机械强度）的影响。探讨陶瓷、半导体和聚合物材料的基本分类和制备原理。 化学分析技术： 科学研究离不开精确的测量。本书概述光谱学（如紫外-可见、红外光谱、核磁共振）和色谱技术（如气相色谱、高效液相色谱）的基本原理和在物质鉴别与定量中的应用。 绿色化学与可持续发展： 探讨化学工业如何走向环境友好型生产。介绍原子经济性、使用可再生原料、设计更安全的化学品等十二条绿色化学原则，并分析化学在水净化和污染物降解中的作用。 结语 《现代化学：从原子到材料的探索》力求以严谨的科学态度，清晰的逻辑结构，引导读者领略化学的魅力与力量。化学并非是孤立的学科，它是物理学的延伸，是生物学的载体，更是工程技术的驱动力。掌握了这些知识，读者将能以更深刻的视角审视我们身边的世界，并有能力参与到解决未来挑战的创新之中。 --- (注：本书内容的重点在于：基础理论、结构与键合、反应机理、热力学动力学、有机化学基础、无机化学基础、电化学、固体材料基础、化学分析方法、绿色化学。没有涉及的领域包括：新材料的特定制备工艺（如纳米材料生长、高分子聚合反应的详细动力学）、材料的特定应用性能（如生物医学材料、光电材料的器件物理）、特定化工单元操作等。)

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这本书的结构安排极具匠心，它不像传统的教材那样按元素或分类堆砌知识点，而是更像是围绕着几个核心的“应用场景”来展开的。比如，有一整章是关于“极端环境下的材料挑战”，从深海探测到太空探索，材料必须承受的超高压、剧烈温差和腐蚀环境被描绘得淋漓尽致。这种“问题导向”的叙述方式，极大地激发了我的好奇心。我立刻联想到了航天器外壳、核反应堆的内衬等等，这些曾经只存在于科幻电影中的场景，现在都有了坚实的材料科学支撑。我特别欣赏作者对于**增材制造（3D打印）**中特种合金粉末材料的深入剖析，它不仅解释了如何通过控制激光熔池的温度和冷却速率来优化微观结构，还探讨了这种制造工艺如何反过来推动了传统材料设计理念的革新。这种相互促进的关系，让整个材料科学领域显得生机勃勃，充满了动态的创造力，而不是一潭死水。

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这本书拿到手里，沉甸甸的，光是封面那种略带磨砂质感的印刷就透着一股专业范儿。我本来对“新材料”这个概念有点模糊，觉得大概就是一些高科技实验室里搞出来的硬核东西，离我们的日常生活挺远的。但读进去之后，完全颠覆了我的认知。它没有一上来就抛出那些晦涩难懂的化学式或者物理模型，反而是从历史的角度切入，讲述了人类社会如何一步步从石器时代跨越到金属时代，再到我们现在所处的这个信息与功能材料的时代。这种叙事方式非常吸引人，就像在听一个关于人类智慧如何与物质世界博弈的宏大故事。特别是关于早期冶金术的描述，那种工匠精神和经验积累的智慧，读起来让人肃然起敬。我尤其喜欢其中对比不同材料性能的章节，比如为什么钢铁能支撑起摩天大楼，而陶瓷材料在极端高温下却表现得更稳定。作者的文笔非常流畅，即便是介绍复杂的晶体结构，也能用非常形象的比喻来解释，让一个门外汉也能大致领会其精髓。这本书不仅仅是知识的罗列，更像是一次思想的启蒙，让我开始用一种更深层次的眼光去看待我们身边的一切物品，从手机外壳到高性能跑鞋，背后都蕴含着材料科学的深厚底蕴。

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从阅读体验上来说，这本书的文字功底绝对是上乘的。它没有那种冷冰冰的学术腔调，而是充满了探索者的热情。我常常在阅读某个关于**生物医用材料**的章节时，仿佛能感受到研究人员在实验室里攻克难关时的那种兴奋感。比如对组织工程支架材料的研究，作者描绘了如何通过仿生设计，让合成材料能够引导细胞生长，最终形成可替代受损器官的组织。这种将材料科学与生命科学深度融合的描述，非常具有画面感和情感冲击力。更难得的是，作者在介绍这些复杂概念时，总能适当地插入一些简短的、与社会生活紧密相关的例子，比如新型医疗植入物的材料选择标准，这使得原本高深的理论知识立刻变得“接地气”了。对于我这种非专业背景的读者来说，这本书的价值在于它提供了一个全面且富有启发性的框架，让我能够跟上这个时代技术进步的脉搏，并对未来的科技走向形成自己独立的判断。

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这本关于材料科技的著作，给我的感觉是极其“务实”和“前沿”的平衡。很多同类书籍要么过于侧重基础理论的推导，读起来像在啃教科书，让人昏昏欲睡；要么就是一味地追逐热点概念，浮于表面，缺乏深度。但这本书的厉害之处在于，它在讲述“为什么新材料重要”的同时，并没有回避“新材料是如何被创造出来的”这个核心问题。其中对**功能性高分子**的介绍部分，简直可以算是一堂精彩的微观世界探秘课。我记得有一段详细分析了智能纺织品的工作原理，它如何通过对外界温度、湿度变化的响应来实现主动调温和排汗，这已经超越了传统纺织品的范畴。作者在描述这些复杂机制时，采用了非常精妙的图示和流程图，使得原本抽象的分子间作用力变得直观可感。此外，书中对**可持续性材料**的关注也让我印象深刻，它没有停留在“环保”这个空泛的口号上，而是具体探讨了如何通过材料设计来减少能源消耗和废物产生，比如新型的生物降解塑料的合成路径和应用前景。读完这部分，我感觉自己对未来工业生产和日常生活中的“绿色转型”有了更清晰的路线图。

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我通常阅读科技类书籍会带着一种挑剔的眼光，因为很多作者为了追求“新”，常常会过度渲染技术的神奇性，而这本书显然走的是另一条路——审慎而有力的批判性分析。它并没有将所有的新材料都描绘成解决一切问题的“万灵药”。比如，在讨论**纳米技术**的应用时，作者花费了大量的篇幅去探讨其实际应用中面临的规模化生产难题、成本控制以及潜在的健康和环境风险。这种不回避挑战的写作态度，反而大大增强了内容的可靠性和可信度。它让我明白，科技进步是一个螺旋上升、充满波折的过程，而不是一蹴而就的直线攀升。特别是在涉及**能源存储材料**的章节，对固态电池和锂硫电池的对比分析，不仅列出了各自的能量密度优势，还犀利地指出了它们在循环寿命和安全性上的瓶颈。这种平衡的视角，让读者在为科技的飞速发展感到振奋的同时，也能保持一份清醒的认识，理解前沿研究距离大规模商业化应用还有多少路要走。

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