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出版者:Saxon Pub

作者:Saxon, John H., Jr.

出品人:

页数:584

译者:

出版时间:

价格:604.00元

装帧:HRD

isbn号码:9781565771352

丛书系列:

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• 代数
• 初中数学
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• 基础代数
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物理化学导论：从原子到宏观世界的桥梁 本书旨在为初学者构建一个坚实而全面的物理化学知识体系，深度探究物质的结构、性质、行为及其背后的基本物理原理。 我们避开那些过于专业化或仅面向高年级研究生的晦涩细节，而是专注于建立清晰的物理图像，并以严谨的数学工具作为支撑，引导读者从微观的原子和分子层面，逐步理解宏观世界中观察到的各种现象。 本书的结构精心设计，旨在实现知识的循序渐进和逻辑的严密过渡。我们从热力学基础开始，这是理解所有化学过程能量转换的基石。 第一部分：化学热力学——能量的度量与方向 本部分将系统介绍热力学的基本定律，并将其应用于化学系统的描述。 第1章：基本概念与第零、第一定律 我们从最基本的体系、边界、状态函数和过程的定义入手。重点讲解如何精确地量化能量。卡路里与焦耳的换算，以及热（$q$）和功（$w$）的精确定义，特别是系统对环境所做的功。内能（$U$）作为状态函数的引入，以及第一定律（$Delta U = q + w$）在不同过程（等温、等压、等容）中的应用。我们还将深入探讨焓（$H$）的概念，解析其作为化学家更常用工具的优势，并详细推导和应用赫斯定律（Hess's Law）来计算复杂反应的标准焓变（$Delta H^{circ}$）。 第2章：熵与第二、第三定律——自发性的判据 热力学的核心在于理解过程的方向性。本章聚焦于熵（$S$），从统计学的角度（微观态的数量）和宏观角度（热容与温度的关系）阐释其本质。克劳修斯不等式和第二定律的表述（孤立系统的熵永不减少）是本章的理论核心。我们将构建吉布斯自由能（$G$），这是在恒温恒压下判断化学反应自发性的决定性判据（$Delta G = Delta H - TDelta S$）。此外，我们还将探讨第三定律——绝对零度下晶体物质的熵趋于零，并利用标准生成数据计算反应的 $Delta G^{circ}$。 第3章：化学平衡——自由能的最低点 本章将热力学转化为化学反应预测的工具。我们引入反应商（$Q$）的概念，并证明在平衡状态下，吉布斯自由能变化量 $Delta G$ 恰好为零。关键在于推导出平衡常数（$K$）与标准自由能变化 $Delta G^{circ}$ 之间的基本关系式：$Delta G^{circ} = -RT ln K$。随后，我们将详细讨论勒夏特列原理（Le Chatelier's Principle），结合平衡常数对温度、压力和浓度的敏感性进行定量分析。 第4章：相平衡与溶液热力学 我们将热力学的原理应用于相变过程。重点分析相图的解读，特别是单组分系统（如水）的汽-液、固-液、固-气三相点。克拉珀龙方程和克劳修斯-克拉佩龙方程将用于定量描述相平衡随温度的变化。随后，我们将视角转向溶液：理想溶液的蒸汽压、沸点升高、凝固点降低和渗透压，这些依数性（Colligative Properties）的推导清晰展示了溶质的存在如何影响溶剂的宏观热力学性质。对于非理想溶液，我们将初步探讨活度和化学势的概念，为后续的电化学打下基础。 --- 第二部分：化学动力学——反应的速度与机制 如果热力学告诉我们反应“能否”发生，那么动力学则揭示了反应“多快”发生，以及“如何”发生。 第5章：反应速率定律与实验测定 本章的核心是速率的定义和量化。我们定义速率（Rate），并阐述其与反应物浓度的关系——速率定律（Rate Law）。通过初始速率法和积分速率法（零级、一级、二级反应），详细讲解如何通过实验数据确定反应级数和速率常数 ($k$)。本章强调区分表观级数和反应机理中的化学计量数。 第6章：反应机理与速率控制步骤 化学反应的微观过程往往是多步串联的。我们探讨反应机理（Mechanism）的概念，并引入速率控制步骤（Rate-Determining Step）的重要性。对于复杂反应，我们将介绍稳态近似法（Steady-State Approximation），演示如何从假设的机理推导出与实验观察一致的速率定律，从而揭示反应的分子层面细节。 第7章：温度依赖性与活化能 温度对反应速率的巨大影响在动力学中占据核心地位。我们详细阐述阿伦尼乌斯方程（Arrhenius Equation），并展示如何通过图解法确定活化能 ($E_a$)，这是反应的能量垒。我们还将引入过渡态理论（Transition State Theory）的初步概念，将速率常数的微观解释与其热力学参数联系起来，初步触及反应物分子如何克服能垒的图景。 --- 第三部分：量子化学与光谱学基础——从波粒到分子结构 本部分将物理化学的核心概念延伸到微观世界，解释化学键和物质光谱特性的起源。 第8章：基本量子力学概念 为了理解原子和分子中的电子行为，必须引入量子理论。本章介绍波函数 ($Psi$)、薛定谔方程的意义。我们将讲解玻尔模型的局限性以及德布罗意波的概念。通过对一维无限深势阱问题的精确求解，展示能量量子化的必然性，为理解原子能级奠定数学基础。 第9章：原子结构与周期性 我们将薛定谔方程应用于氢原子，导出了能级公式，解释了主量子数 ($n$)、角量子数 ($l$) 和磁量子数 ($m_l$) 的物理意义。泡利不相容原理和洪特规则的引入，使我们能够系统地构建多电子原子的电子排布，并清晰地解释元素周期表中电负性、电离能和原子半径的周期性变化趋势。 第10章：分子结构与成键理论 本章连接了原子轨道和分子形成。我们将使用价层电子对互斥理论（VSEPR）来预测简单分子的几何构型。随后，深入探讨价键理论（VB Theory）和杂化轨道的概念，解释 $sigma$ 键和 $pi$ 键的形成，以及水、氨等分子的实际形状。最后，我们将引入分子轨道理论（MO Theory）的基础，构建双原子分子（如 $ ext{O}_2$ 和 $ ext{N}_2$）的能级图，用以解释磁性等无法被VSEPR完全解释的分子性质。 第11章：分子光谱学基础 物质与光的相互作用是研究分子结构的重要手段。本章概述了电磁波谱，并重点讨论转动（微波）、振动（红外）和电子（紫外-可见）光谱的基本原理。我们解释了不同类型的跃迁如何对应于分子能级的变化，例如，红外光谱揭示了官能团的存在，而紫外-可见光谱则与 $pi$ 电子的激发有关。 --- 第四部分：电化学——电子的流动与化学能的转化 本部分将热力学和氧化还原反应结合起来，探讨电子转移过程中的能量学和电势。 第12章：电化学电池与电极电势 我们将半反应（Half-Reactions）的概念引入化学系统，讲解氧化数、平衡配平以及电池的结构。标准电极电势 ($E^{circ}$) 的概念被定义，并通过查阅标准电极电势表，演示如何预测原电池的自发性（电动势 $E_{ ext{cell}}$）。 第13章：能斯特方程与电池应用 在非标准状态下，我们需要能斯特方程（Nernst Equation）来计算电池电势。我们将详细分析该方程的结构，并将其与热力学中的吉布斯自由能联系起来 ($ Delta G = -nFE $)。本章还将讨论不同类型的电池（如伏打电池、燃料电池）的工作原理，以及电化学在腐蚀和电解过程中的实际应用。 总结 本书通过严谨的物理图像和数学推导，构建了一个多维度的化学理解框架。学生在完成本书学习后，将不仅能够计算化学反应的平衡常数和速率，更重要的是，能深入理解能量在热力学转变中的角色、反应速率的分子起源，以及电子如何在原子和分子尺度上决定物质的性质和行为。每一章的例题和习题都经过精心设计，旨在巩固理论与实践的结合，确保读者真正掌握从微观到宏观的完整知识链条。

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对于寻求快速掌握核心技能的学习者来说，这本书提供的“复习与自测”环节简直是黄金标准。它不是简单地在每章末尾重复几道习题，而是构建了一套完整的知识巩固体系。例如，在讲解完多项式运算后，紧接着出现的是一个“常见误区解析”的模块，它列出了学生最容易犯错的几个点，比如“平方差公式的符号错误”或者“公因式提取不完全”，并配以详细的错误示范和正确处理方法，这种预判性的指导比自己犯错后再去改正要高效得多。此外，书后附带的综合测试卷，完全模拟了标准化考试的结构和难度分布，对于自我评估非常有帮助。我利用这些测试卷进行了几次模拟训练，发现它不仅考察了计算能力，更着重考察了对概念的灵活运用能力，比如要求用函数模型来解决一个涉及成本控制的实际问题。这种强调应用层面的测试，确保了我们学到的不仅仅是“如何计算”，而是“为什么这么算”以及“能在哪里用”。

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说实话，我是一个非常注重阅读体验的人，如果一本书看起来密密麻麻、枯燥乏味，我很难坚持读完。这本《代数 1》在版式设计上绝对是业界良心。它的留白处理得恰到好处，使得每一个例题和定理都有足够的“呼吸空间”，眼睛不易疲劳。更妙的是，它没有采用那种老派的、单调的字体，而是根据不同的内容类型使用了不同的字体和字重，这使得我们在快速浏览时，能迅速区分出什么是核心定义，什么是辅助说明，什么是需要重点记忆的公式。书中穿插的一些“历史角注”或者“数学家的思考”小栏目，虽然与核心解题步骤无关，却极大地丰富了阅读的趣味性，让人了解到这些代数工具是如何在历史长河中被发展和完善的。比如，我读到关于“负数”概念的引入时，书中简短地回顾了历史上人们如何花了很长时间才接受“负”的存在，这让我对这些看似理所当然的数学概念产生了更深的敬畏。这种设计上的用心，使得长时间的学习不再是一种煎熬，而更像是一种沉浸式的知识探索之旅。

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我对任何教材的评判标准之一，是它能否激发我进行更深层次探索的欲望。很多基础教材读完后，你会觉得任务完成了，知识点也掌握了，但也就仅此而已了。然而，《代数 1》在这方面做得非常出色，它在看似收尾的地方，巧妙地埋下了通往更高阶数学的伏笔。例如，在介绍二次方程的求根公式时，作者没有止步于公式本身，而是用非常简洁的语言暗示了判别式的重要性，并提示了它与图像交点数量之间的深层联系，这自然而然地将读者的注意力引向了函数与二次曲线的领域。这种“承上启下”的写作手法，使得整本书的知识体系呈现出一种螺旋上升的结构，而不是一条断裂的直线。读完它，我感觉自己像是完成了一次基础体能训练，虽然还没有开始跑马拉松，但身体的每一个细胞都已经为迎接更艰巨的挑战做好了准备。这本书成功地将代数从一门“必须学的科目”，转化成了一个令人兴奋的、充满无限可能性的“数学工具箱”。

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翻开这本《代数 1》后，我最深刻的感受是它在逻辑构建上的严谨性与流畅性之间找到了一个近乎完美的平衡点。它绝非那种堆砌知识点的教材，而更像是一部精心编排的数学“史诗”，每一章都是一次有计划的探险。初识集合与数系的介绍部分，虽然看似基础，但作者对不同数系（如整数、有理数、无理数）的界限划分和运算规则的阐述，细致入微，为后续更复杂的运算打下了极其坚实的地基。我特别欣赏作者在引入不等式概念时所采用的对比手法：将等式视为平衡状态的描述，而将不等式描绘成对“偏离”或“范围”的精确界定。这种深入骨髓的理解，让我不再死记硬背规则，而是能从本质上把握它们的使用场景。书中的练习题设计也体现了高超的层次感，从最基础的代入检验，到中等难度的应用题，再到最后的“挑战思维”环节，难度提升得自然而然，让你在不知不觉中，已经完成了好几个知识点的综合运用。对我个人而言，这本书的价值不仅在于教授了代数知识，更在于它教会了我一种严谨的、层层递进的思考方式，这对于我处理日常工作中遇到的复杂问题，都产生了潜移默化的积极影响。

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这本名为《代数 1》的书，在我看来，简直就是为那些对数学感到头疼，却又不得不面对代数世界的人量身定制的救星。我得坦白说，我高中时期的数学成绩一直处于“挣扎”的边缘，每次看到那些字母和数字混在一起的式子，我的大脑就开始自动关机。然而，这本书的叙事方式完全颠覆了我的刻板印象。它没有一上来就扔给你一堆枯燥的定义和公式，而是像一个耐心的老朋友，一步一步地引导你进入代数的大门。讲解线性方程时，作者似乎深谙“万事开头难”的道理，用了很多生活中的实例来比喻，比如计算一起购物的打折信息，或者规划每周的零花钱分配。这些例子非常接地气，让我立刻能感受到代数在现实生活中的实用价值，而不是仅仅停留在纸面上。书中的插图和图表也处理得非常精妙，它们不是简单的装饰，而是真正起到了辅助理解的作用，把抽象的概念具象化了。尤其是关于函数图象的部分，作者用彩色的线条清晰地展示了变量变化时，图形是如何随之移动和变化的，这比我之前在课堂上看到的那些黑白分明的教科书要直观太多了。坦白讲，我以前总觉得代数是某种只有天才才能掌握的神秘语言，但这本书让我意识到，只要有正确的引导和足够多的耐心，任何人都可以掌握它。它成功地降低了初学者的畏难情绪，让人在学习的过程中充满了“我能行”的成就感。

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