无机化学反应工 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:杨永杰 编

出品人:

页数:249

译者:

出版时间:2008-6

价格:32.00元

装帧:

isbn号码:9787122023988

丛书系列:

图书标签:

• 1
• 无机化学
• 反应工程
• 化工原理
• 化学工程
• 工业催化
• 传质传热
• 反应动力学
• 分离工程
• 过程强化
• 化工安全

《宏观世界：材料的结构与性能》 内容概要： 本书聚焦于宏观材料科学的核心议题，深入剖析了各类工程材料在原子、微观、介观和宏观四个尺度上的结构特征，并阐释这些结构如何决定材料的力学、热学、电学和化学性能。本书旨在为读者构建一个从基础原理到实际应用的完整知识框架，尤其侧重于理解和调控材料性能的内在机制。 第一部分：材料科学基础与晶体结构 本部分首先界定了材料科学的研究范畴，区分了金属、陶瓷、聚合物和复合材料等主要材料类别，并探讨了材料性能与原子键合类型的内在联系（如离子键、共价键、金属键和范德华力）。 随后，我们详细阐述了晶体结构的基础理论。内容涵盖了布拉维点阵、晶体学符号、晶面指数（米勒指数）的确定与意义。我们以面心立方（FCC）、体心立方（BCC）和密排六方（HCP）结构为例，计算了原子堆积密度和配位数，并深入分析了晶体缺陷——点缺陷（空位、间隙原子、取代原子）、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界、孪晶界）对材料性能，尤其是塑性变形和导电性的影响。对非晶态材料，如玻璃和高分子，则着重讨论了短程有序和长程无序的概念。 第二部分：材料的力学行为与断裂 力学性能是工程材料应用的首要考量。本章系统性地介绍了弹性形变、胡克定律，以及屈服强度、抗拉强度、硬度等宏观力学参数的测试方法与意义。 核心内容聚焦于材料的塑性变形机制。我们详尽分析了位错运动（滑移和攀移）在晶体材料变形中的核心作用，并探讨了加工硬化、固溶强化、晶粒细化强化（Hall-Petch关系）等提高强度的微观途径。 更进一步，本章深入研究了材料的断裂行为。从理想断裂理论出发，引入了韧性断裂和脆性断裂的概念。我们详细阐述了Griffith裂纹扩展理论，并讨论了断裂韧性（$K_{IC}$）的测定。疲劳是实际工程中最常见的失效模式，本节将介绍S-N曲线、疲劳极限以及低周疲劳和高周疲劳的差异，并探讨疲劳裂纹的萌生、扩展和最终断裂过程。蠕变——材料在高温下长期受力下的缓慢塑性变形，也将被置于专门的篇幅进行分析，包括其三阶段模型和Norton指数。 第三部分：热力学、动力学与相变 材料的相结构是决定其性能的基石。本部分从热力学角度切入，介绍吉布斯相律，以及相图（特别是二元合金相图，如Fe-C、Cu-Zn系统）的解读方法。重点分析了固溶体、共晶、共熔和包析反应在材料设计中的重要性。 相变动力学是理解材料微观结构演化的关键。我们详细讨论了成核与长大理论，特别是Cahn-Hilliard理论在非扩散型相变中的应用。扩散在固态材料中的作用通过Fick定律进行量化描述，并讨论了温度、晶界等对扩散系数的影响。 在热处理工艺方面，我们将热处理过程（退火、正火、淬火、回火）与材料微观组织（如铁素体、奥氏体、珠光体、贝氏体、马氏体）的形成紧密联系起来，解释了如何通过精确控制冷却速率来获得所需硬度和韧性的金属材料。 第四部分：导电、介电与磁学性能 本章将视野扩展至材料的电学特性。在导体方面，基于能带理论，我们解释了金属的导电性来源，并引入了散射机制（如晶格振动和缺陷散射）对电阻率的影响。 针对半导体材料，我们详细分析了本征半导体和杂质半导体的能带结构，区分了n型和p型掺杂的原理及其费米能级的移动。晶体结构缺陷，特别是施主和受主杂质，如何影响载流子浓度和迁移率，将作为重点进行阐述。 在介电材料领域，内容涵盖了极化机制（电子极化、离子极化、取向极化）和介电常数的测量。我们探讨了铁电材料的自发极化现象和居里点。 磁性材料部分，系统介绍了抗磁性、顺磁性和铁磁性的微观起源，重点分析了磁畴结构、磁滞回线（矫顽力、剩磁）的形成，并区分了硬磁材料（用于永磁体）和软磁材料（用于变压器）的性能差异。 第五部分：面向应用的材料设计与性能调控 最后一部分将理论知识应用于实际工程挑战。我们讨论了功能梯度材料（FGM）的设计思想，以及复合材料中纤维增强与基体选择对整体性能的耦合作用。 在表面工程方面，我们探讨了涂层技术（如PVD/CVD）和表面改性技术（如渗碳、离子注入）如何有效地提高材料的耐磨性和抗腐蚀性，而不影响其核心的宏观力学性能。腐蚀机理，包括电化学腐蚀和环境腐蚀，也将被详细介绍，并提供保护性涂层和缓蚀剂的应用实例。 本书的编写风格注重逻辑的严谨性和图表的清晰性，旨在提供一本既能作为高等材料科学教材，又能作为专业工程师参考的深度读物。

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如果一定要用一个词来形容我阅读《无机化学反应工》的体验，那一定是“连贯”。很多教材在章节之间存在明显的知识断层，前一章还在讲平衡常数，下一章突然就跳到了反应器选型，中间的桥梁缺失了。而这本书的结构设计极其精妙，每一个模块的过渡都自然流畅得仿佛是同一个思想的不同侧面表达。我特别喜欢它对“反应工程金字塔”的构建思路，从最底层的热力学可行性，到中层的动力学速率控制，再到顶层的反应器结构优化，层层递进，逻辑链条完整无瑕。我记得书中关于气-固非均相反应的章节，作者首先用一个简化的阿伦尼乌斯方程定性说明了温度的指数效应，然后立即引入了扩散限制对整体反应速率的修正，这种“先简化后复杂化”的教学思路，极大地减轻了读者的认知负担。这本书没有试图将所有知识点塞满，而是专注于打磨好核心的几个关键概念，使其深入骨髓。对于希望真正掌握无机反应“脾气秉性”的专业人士而言，这本书无疑是不可多得的精品之作。

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初拿到这本《无机化学反应工》时，我其实是抱着一种“试试看”的心态。毕竟市面上的无机化学相关书籍，要么过于偏重理论基础，将重点放在了量子化学和晶体结构上，要么就是纯粹的工艺流程图堆砌，缺乏对内在化学本质的深刻剖析。然而，这本书给我的惊喜是多层次的。它的叙述风格非常老派但又充满了智慧，那种行文的节奏感让人想起上世纪八九十年代那些经典的老教授的讲义，每一个论断都掷地有声，不含糊不清。特别是关于酸碱平衡在非水溶剂中反应速率影响的章节，作者居然引用了大量的早期实验数据来佐证现代理论模型，这种跨越时空的对话感让人对所学知识的可靠性深信不疑。我个人对热力学平衡的讲解部分印象尤为深刻，它不是简单地罗列吉布斯自由能公式，而是将宏观的热力学趋势与微观的分子间作用力联系起来，使我理解到为什么某些看似不可能发生的反应，在特定高压高温条件下会突然“被说服”而发生。这本书的价值在于，它教会了我们如何去“质疑”教科书上的简化假设，如何用更深刻的视角去看待工业生产中的每一个参数调整。

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这本《无机化学反应工》简直是化学工程领域的一股清流，它没有像其他教材那样将理论知识堆砌得让人望而生畏，反而是在讲解反应机理和工程应用之间找到了一个完美的平衡点。我尤其欣赏作者在阐述复杂反应动力学时所采用的类比和图示，特别是对于那些涉及多相催化反应的章节，那些详尽的流程图和数据分析简直是化腐朽为神奇。我记得有一次为了优化一个工业合成氨的反应器设计，我被那些复杂的物料衡算和能量平衡公式困扰了很久，但翻开这本书的第三章，作者用一个非常直观的“管道堵塞”模型来解释反应速率的限制因素，瞬间就让我茅塞顿开。这本书的深度和广度都拿捏得恰到好处，它既能满足本科生的基础学习需求，对于我们这些在实际工厂中摸爬滚打多年的工程师来说，也是一本随时可以翻阅的“案头宝典”。书中的案例分析部分更是精妙，作者没有拘泥于教科书式的理想条件，而是深入探讨了实际操作中遇到的温度梯度、副反应控制等“脏活累活”，这使得理论与实践的结合异常紧密，让人感觉这本书不是写给实验室里的人，而是实实在在地写给操作现场的工程师们。

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这本书的排版和图示设计，简直是为我这种视觉型学习者量身定制的。很多化学反应的书籍，图表总是密密麻麻，颜色灰暗，看起来就让人心生疲惫。《无机化学反应工》在这方面做得非常出色，每一个反应路径图都采用了清晰的分层结构，主反应路径用粗实线标出，副反应和可能的中间态则用虚线和不同的颜色区分，学习起来毫无压力。最让我感到震撼的是关于催化剂失活机制的探讨。作者没有简单地将失活归因于积碳或烧结，而是通过一系列精美的电子显微镜扫描图（虽然是插图形式，但清晰度极高）和能带结构的示意图，直观地展示了活性位点是如何被杂质原子“占据”或“钝化”的。读完这部分，我立刻明白了为什么我们在实际操作中需要对原料进行如此严格的前处理。它不仅仅是一本反应工程的书，更像是一本结合了材料科学和界面化学的工具书。对于那些希望深入理解催化反应器内部微观动态的读者来说，这本书提供的不仅仅是答案，更是探索问题的全新视角和工具集。

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坦白说，我之前对无机合成领域的“工程化”应用一直感到有些疏离，总觉得那更像是机械设计和控制理论的范畴，与我所擅长的理论化学相去甚远。但是《无机化学反应工》彻底改变了我的看法。这本书最成功的地方在于，它巧妙地将那些看似冰冷无情的工程参数——如停留时间分布（RTD）、返混效应——与具体的化学反应过程紧密地缝合在一起。作者在讲解连续流反应器设计时，没有使用枯燥的数学推导，而是通过一个精彩的“沙漏模型”来模拟不同区域的物料停留时间差异，进而解释为什么反应器的尺寸和形状会直接决定最终产品的选择性。更重要的是，书中对环境因素的考量也体现了极高的前瞻性。例如，在讨论含硫化合物的氧化还原反应时，作者花了大量的篇幅来阐述如何通过调控反应条件，不仅提高目标产物的收率，同时将有害副产物的生成降到最低，这完全符合现代绿色化学的要求。这本书的价值在于，它让我们意识到，优秀的化学工程师必须是理论与实践的完美结合体，能够从分子层面预见到宏观工程操作的后果。

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