Microscale and Macroscale Techniques in the Organic Laboratory pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Brooks Cole

作者:Donald L. Pavia

出品人:

页数:375

译者:

出版时间:2001-08-13

价格:USD 110.95

装帧:Hardcover

isbn号码:9780030343117

丛书系列:

图书标签:

• 有机化学
• 实验化学
• 微量技术
• 宏量技术
• 实验室技术
• 化学教育
• 有机合成
• 实验指导
• 化学分析
• 教学参考书

好的，这是一份关于一本与《Microscale and Macroscale Techniques in the Organic Laboratory》内容不相关的、内容详实的图书简介。 --- 图书名称： 《从分子到宇宙：计算物理学的多尺度建模与模拟》 作者： 张文博，李明华 出版社： 科学前沿出版社 出版日期： 2024年10月 页数： 850页 定价： 298.00元 --- 导言：跨越尺度，连接理论与实践的桥梁 在当代科学研究中，理解自然现象的复杂性往往需要跨越巨大的尺度差异，从亚原子级别的量子效应到宏观天体物理的引力相互作用。传统的单尺度模拟方法在面对跨尺度问题时显得力不从心。《从分子到宇宙：计算物理学的多尺度建模与模拟》正是为了填补这一空白而创作的深度专业著作。本书系统地介绍了构建和实施多尺度计算模型的理论框架、关键算法以及实际应用案例，旨在为物理学、化学、材料科学、地球科学乃至天体物理学的研究人员和高级学生提供一套全面的技术指南和思想启发。 本书的核心理念在于，任何复杂的物理系统都可以通过在不同尺度上应用最适宜的描述方法，并将这些方法有效地耦合起来，从而实现对整个系统行为的精确预测。我们不仅关注单一尺度内的精确性，更强调跨尺度信息传递的效率和准确性，这是现代高性能计算（HPC）领域面临的核心挑战之一。 第一部分：基础理论与尺度分离原理 本书的开篇部分（第1至第3章）奠定了多尺度建模的理论基础。 第1章：物理系统的多尺度本质 本章深入探讨了物理现象在不同尺度下的基本规律差异。我们从统计力学和相变理论出发，阐述了如何通过引入有效的、平均化的描述变量来从微观细节中涌现出宏观规律。重点分析了时间尺度（弛豫时间）和空间尺度（特征长度）在决定系统行为中的作用，并引入了“尺度分离假设”的数学严谨性验证。 第2章：经典与量子的边界：从第一性原理到唯象模型 本章聚焦于描述物理系统最常用的两个工具：量子力学（QM）和经典力学（MM）。详细介绍了密度泛函理论（DFT）在描述电子结构和化学反应中的应用及其计算瓶颈。随后，转向分子动力学（MD）模拟，重点阐述了经典力场（如CHARMM, AMBER）的构建原理，以及如何通过参数化过程将量子信息转化为可用于宏观模拟的经验势能函数。 第3章：介观与连续介质描述 过渡到更大尺度，本章介绍了介观尺度的描述方法，包括玻尔兹曼方程和格子玻尔兹曼方法（Lattice Boltzmann Method, LBM）。对于宏观尺度，则详尽讲解了有限元方法（FEM）和有限体积方法（FVM）在求解连续介质（如流体力学、固体力学）偏微分方程中的应用，以及如何处理非线性、非均匀介质的复杂性。 第二部分：多尺度耦合技术与算法 本书的精髓在于第二部分（第4至第7章），它系统地剖析了实现不同尺度模型之间无缝衔接的关键技术。 第4章：信息传递的框架：粗粒化与精细化 粗粒化（Coarse-Graining, CG）是实现从微观到宏观降维的关键步骤。本章详细对比了基于能量最小化、概率密度匹配和信息熵优化的各种CG方法。特别地，引入了基于信息理论的度量方法来量化粗粒化带来的误差。反之，精细化（Refinement）技术——即如何在宏观计算区域内嵌入高分辨率模型——也被作为误差修正和细节捕捉的必要手段进行深入探讨。 第5章：区域分解与混合分辨率模拟（QM/MM） 混合量子/分子力学（QM/MM）方法是模拟化学反应在复杂环境（如蛋白质、催化剂表面）中的标准工具。本章不仅复习了QM/MM的经典耦合方案（如“嵌入式”和“粘合式”），更侧重于如何优化界面处的电子和原子边界条件，避免产生不自然的能量突变。此外，还讨论了如何将MD模拟的结果作为输入，驱动更快速的连续介质模型。 第6章：时空尺度桥接：加速算法与时间积分 在时间尺度上，不同模型的时间步长需求存在巨大差异。本章专门介绍了一系列时间尺度耦合算法。例如，多尺度时间积分（MSTI）方法，它允许在同一系统内对快速运动的原子使用极小的时间步长，而对慢速演化的宏观结构使用较大步长。章节详细分析了异步和同步耦合策略的收敛性分析和稳定性要求。 第7章：数据驱动的多尺度建模 随着数据科学的兴起，本章探讨了如何利用机器学习（ML）来辅助和替代传统计算方法。重点介绍了如何利用神经网络来构建高精度的势能面（Neural Network Potentials, NNPs），从而在保持接近DFT精度的同时，实现媲美经典MD的速度。此外，还介绍了利用数据挖掘技术从模拟数据中自动提取有效的宏观演化方程的方法。 第三部分：前沿应用与高性能实现 最后一部分（第8至第10章）将理论和方法应用于具体的科学前沿领域，并讨论了大规模计算的工程实现。 第8章：材料科学中的多尺度失效分析 本章展示了如何利用多尺度方法模拟材料的整个生命周期。从原子尺度的位错形成和迁移，到介观尺度的晶界扩散，再到宏观尺度的断裂力学分析。通过耦合电子结构计算、MD模拟和FEM分析，成功预测了新型合金在极端载荷下的疲劳寿命和损伤机制。 第9章：复杂流体与地球系统的模拟 本章关注涉及相变和界面现象的复杂系统。在计算流体力学（CFD）中，利用LBM模拟气液界面的湍流混合过程，并将其作为输入驱动大气化学模型的演化。在地球科学方面，展示了如何耦合地幔对流的宏观模型与矿物反应的微观动力学，以理解板块构造的驱动力。 第10章：高性能计算（HPC）中的并行化策略 多尺度模拟通常涉及数百万到数十亿个原子或网格点，对计算资源要求极高。本章深入探讨了针对多尺度模型的并行化策略。内容包括域分解、负载均衡技术，以及如何在GPU加速架构上高效地实现不同算法（如FEM的稀疏矩阵求解与MD的近场力计算）的混合并行计算。特别关注了如何处理不同尺度的并行粒度差异带来的通信开销问题。 总结与展望 《从分子到宇宙：计算物理学的多尺度建模与模拟》不仅是一本技术手册，更是一部思想指南。它鼓励读者跳出单一尺度的思维定势，拥抱跨尺度计算的复杂性和强大潜力。本书为读者提供了从原理到实现的完整路径，旨在培养新一代能够驾驭复杂计算模型的科研人才，推动物理、化学及工程学研究进入一个更精确、更全面的模拟新时代。 目标读者： 物理学、化学、材料科学、生物物理学、地球物理学及相关工程领域的高年级本科生、研究生和研究人员。 从事计算科学、高性能计算和数值分析的专业人员。 配套资源： 本书提供GitHub代码库链接，包含主要算法的参考实现（基于C++和Python），以及用于验证案例的输入文件和后处理脚本。

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坦白说，我最初是被这本书的“Microscale”这个词吸引的。在我的认知里，微尺度实验代表着一种更精细、更现代的实验方法，它不仅能够减少试剂的消耗，降低成本，还能在一定程度上减少实验废弃物的产生，这与当前提倡的绿色化学理念不谋而合。我一直对如何精确控制反应物比例、如何高效地进行微量物质的分离和纯化感到好奇，也希望能学习到一些能够在实验室中实际应用的书面技巧。我一直认为，在有机化学的实验操作中，细节决定成败，而微尺度实验更是将这种“细节”推向了一个新的高度。我渴望了解如何才能在微量尺度下，依然能够精确地完成称量、转移、加热、冷却、过滤、萃取等一系列操作，并且保证反应的产率和纯度。当我拿到这本书的时候，我立刻翻阅了目录，发现它确实从宏观到微观，系统的介绍了各种实验技术。虽然书名中有“Macroscale”这个词，但我更关注的是书中关于微尺度实验的部分。我非常想知道，书中是如何讲解微尺度反应的安全操作规程，如何介绍微尺度反应器和相关设备的使用，以及如何设计和优化微尺度合成路线的。我希望这本书能够提供一些具体的案例分析，展示微尺度实验在实际合成中的优势和应用场景，并且能够给出一些实用性的建议，帮助我克服在实际操作中可能遇到的困难。如果书中能够配以清晰的图示或流程图，那就更好了，能够直观地帮助我理解和记忆。总之，我期待这本书能够为我打开一扇通往更高效、更环保的有机合成实验世界的大门，让我能够掌握更先进的实验技术，为未来的科研学习和实践奠定坚实的基础。

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我一直认为，有机化学实验是理论与实践相结合的艺术，而这本书的书名，恰恰点明了它在这门艺术中的核心价值——“Techniques”。在我看来，一本优秀的有机化学实验书籍，不应该仅仅罗列反应式和合成步骤，更应该深入剖析每一个操作背后的原理，讲解每一个技巧的妙处，以及如何在实际操作中规避风险，提高效率。当我看到这本书时，它的题目“Microscale and Macroscale Techniques in the Organic Laboratory”就立刻吸引了我。我对“Microscale”技术尤为感兴趣，因为我深知，在现代有机合成研究中，能够高效地处理微量样品，精确地控制反应条件，是取得突破性进展的关键。我希望这本书能够详细介绍各种微尺度反应的设备、操作流程以及优缺点，并且能够提供一些在微尺度合成中常见的挑战和解决方案。同时，我也同样期待书中对“Macroscale”技术的讲解。虽然微尺度实验是未来的趋势，但宏观尺度的经典方法仍然是许多研究和工业生产的基础，掌握好这些基础技术，能够帮助我们更好地理解和应用更高级的技术。我希望书中能够提供清晰的图示和详细的文字说明，一步一步地引导读者掌握每一个实验技巧，并且能够深入地解释这些技巧背后的化学原理，让我们知其然，更知其所以然。此外，我也希望这本书能够涵盖一些实用的实验室安全知识和废物处理方法，毕竟，安全高效地进行实验是每一个化学工作者必须具备的基本素质。

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这本书的封面设计非常吸引人，简约而富有科技感，深蓝色的背景上用银色字体勾勒出书名，让人一眼就能感受到这是一本与实验科学相关的专业书籍。我是在一个偶然的机会下，在图书馆的化学藏书中发现它的。当时我正在寻找一本能够帮助我巩固有机化学实验基础的书籍，因为我总觉得自己在实验操作上还有很多不足，尤其是在处理一些精细操作时，总会有些心虚。这本书的书名，特别是“Microscale and Macroscale Techniques”，立刻引起了我的注意。我一直对微尺度实验操作很感兴趣，感觉这代表着未来实验发展的一个方向，可以更高效、更环保地进行化学合成。同时，我也意识到宏观尺度实验仍然是许多经典合成方法的基础，掌握好这些基本功也非常重要。因此，这本书似乎能够填补我在微观和宏观尺度实验技术之间的认知空白，提供一个全面的视角。我拿起它，翻开了扉页，里面清晰的字体和高质量的纸张让我对它充满了期待。我初步浏览了一下目录，看到涵盖了从基础的玻璃仪器使用、加热和冷却技术，到各种分离和纯化方法，再到一些更高级的合成技术，感觉内容非常丰富。我尤其被其中关于“微尺度反应的优化”和“绿色化学在有机合成中的应用”的章节吸引，这些都是当前有机化学研究的热点和重要方向。我迫不及待地想深入阅读这本书，学习书中所传授的精湛实验技巧，提升自己的实验能力，为将来的科研道路打下坚实的基础。这本书的出版，无疑为广大有机化学专业的学生和研究人员提供了一本极其宝贵的参考资料，相信它能够帮助我们克服实验中的种种难题，更加自信地投身于化学研究的实践之中，探索更广阔的科学世界。

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当我第一次看到这本书的封面时，它散发出一种严谨而专业的学术气息，让我立刻产生了想要深入了解的冲动。我一直认为，有机化学实验是培养化学家动手能力和解决问题能力的关键环节，而对于实验技术的掌握程度，直接决定了一个化学研究者的上限。这本书的书名，特别是“Microscale and Macroscale Techniques”，精准地概括了我一直在寻找的学习方向。我对于“Microscale”实验技术充满了好奇，因为它代表着一种更经济、更环保、更精细的实验方法，这对于我这样刚开始接触有机合成的学生来说，显得尤为重要。我非常希望书中能够详细地介绍如何在微量尺度下进行精确的称量、转移、反应和分离，并且能够讲解一些在微尺度实验中能够高效使用的特殊仪器和设备。同时，我也同样重视书中对“Macroscale”技术的讲解。经典的宏观尺度实验技术，是理解有机化学实验基础的关键，也是应对一些需要大量产物的实验的必要技能。我期待书中能够提供清晰的操作步骤，详细的图示，并且深入地讲解每一个操作的原理和注意事项，帮助我避免在实际操作中走弯路。我希望这本书不仅仅是一本操作手册，更能启发我思考实验设计的思路，理解不同实验技术之间的联系和区别。通过阅读这本书，我希望能建立起一套扎实的有机化学实验技术体系，为我未来的学习和研究打下坚实的基础，让我能够更加自信地投身于科学探索的行列。

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作为一个对化学实验充满好奇心的初学者，我常常在理论学习之后，对书本上那些令人兴奋的反应和合成方法感到跃跃欲试，但真正走进实验室，面对堆积如山的玻璃仪器和瓶瓶罐罐时，却又显得手足无措。我深知，扎实的实验基本功是进行科学研究的基础，而很多时候，书本上的知识仅仅是冰山一角，真正能够决定实验成败的，往往是那些看似不起眼却至关重要的操作技巧。当我第一次翻开这本书，它的名字就给我留下了深刻的印象。《Microscale and Macroscale Techniques in the Organic Laboratory》，这个名字本身就透露出一种专业和系统的气息。我尤其被“Microscale”和“Macroscale”这两个并列的词语所吸引，这似乎预示着这本书将涵盖从最基础的宏观操作到最前沿的微观技术，提供一个全面的实验技术体系。我非常期待书中能够细致地讲解如何正确地使用和维护各种有机实验仪器，如何安全高效地进行加热、冷却、搅拌等操作，以及如何运用各种分离和纯化手段来获得高纯度的产物。特别是对于“Microscale”技术，我充满着浓厚的兴趣，希望能学习到如何在微量条件下进行精确的反应控制和产物分离，这对于降低实验成本、减少实验废弃物具有重要意义。我希望书中能够提供大量的实例，通过图文并茂的方式，清晰地展示每一个实验步骤，并且能够深入浅出地解释其背后的原理，帮助我理解“为什么这样做”以及“这样做的好处”。这本书的出现，无疑为我这样渴望提升实验技能的学生提供了一个绝佳的学习平台，我期待它能够引领我进入一个更加精妙、更加高效的有机合成实验世界。

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这本书给我最深刻的第一印象是它在实验技术上的深度和广度。作为一名对有机合成实验充满热情的学生，我一直在寻找一本能够真正提升我实验能力的“实战指南”。很多教材更多地侧重于理论知识的讲解，而忽略了实际操作中的精髓。这本书的书名，尤其是“Techniques”这个词，直接点明了它的核心价值。我非常看重实验技术的掌握程度，因为我知道，很多时候，一个精妙的实验技巧就能化繁为简，事半功倍。我仔细翻阅了目录，发现它涵盖了从非常基础的玻璃仪器清洗、加热方式的选择，到各种精细的萃取、蒸馏、重结晶等分离纯化技术。特别是关于“Microscale”部分的介绍，引起了我极大的兴趣。我一直认为，微尺度实验是未来化学研究的趋势，它不仅环保，而且能够更有效地利用昂贵的试剂，尤其是在药物化学等领域。我迫切地想了解，如何在微尺度下实现高产率、高纯度的合成，以及如何处理和分析微量产物。书中关于“Macroscale”部分的讲解，我也同样期待。虽然微尺度实验是趋势，但宏观尺度的经典方法仍然是许多合成的基础，掌握好这些基础技巧，对于理解和学习更高级的技术至关重要。我希望书中能够提供清晰的操作步骤，细致地讲解每一个步骤背后的原理，并且给出一些避免常见错误的建议。如果书中能包含一些实际的合成案例，并详细分析其中的关键技术点，那将是极大的帮助。我期待通过阅读这本书，能够系统地学习和掌握一套全面的有机合成实验技术，无论是微观还是宏观，都能游刃有余，为我的科研之路打下坚实的基础。

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我一直对有机化学实验有着浓厚的兴趣，也曾花费大量时间在实验室里进行各种各样的合成和分离操作。然而，随着我接触的实验项目越来越深入，我渐渐意识到，仅仅掌握基本的实验流程是不够的。很多时候，实验的成功与否，往往取决于对一些细节的处理，比如如何精确地控制反应温度、如何有效地进行萃取和重结晶、如何避免副反应的发生等等。这些细节的处理，直接关系到产物的收率和纯度。因此，我一直渴望能够找到一本能够系统地讲解这些“技巧”的书籍。当我在书店里看到这本《Microscale and Macroscale Techniques in the Organic Laboratory》时，我的目光立刻被它吸引了。书名中的“Techniques”这个词，正是我所寻找的。我翻阅了一下目录，看到书中涵盖了从基础的玻璃仪器操作到各种分离纯化技术，再到一些更复杂的合成方法。尤其是“Microscale”这个概念，让我眼前一亮。我一直认为，微尺度实验是未来有机合成发展的一个重要方向，它能够减少试剂消耗，降低实验成本，同时也能更好地保护环境。我非常期待书中能够详细介绍微尺度实验的各种技巧，例如如何在微量尺度下进行高效的反应，如何进行微量物质的精确称量和转移，以及如何利用微尺度技术进行产物的分离和纯化。我希望这本书能够提供一些具体的操作指南和注意事项，帮助我掌握这些精细的实验技术，从而提高实验的效率和成功率。此外，我也希望书中能够分享一些实验设计的理念和思路，帮助我更好地理解各种实验技术的原理和应用，从而能够独立地设计和进行更复杂的有机合成实验。

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我在学习有机化学的过程中，深切体会到理论知识与实践操作之间的巨大鸿沟。很多时候，即使我能清晰地理解书本上的反应机理和合成路线，但在实际操作中却常常因为技术上的不足而遇到瓶颈。例如，对于一些对温度敏感的反应，如何精确地控制反应温度就成了一个难题；又比如，在进行产物分离时，如何选择合适的溶剂进行萃取，如何进行高效的重结晶，这些都需要丰富的实践经验和技巧。正因如此，当我在图书馆偶然看到这本书时，我的眼睛一下子就亮了。书名中的“Microscale and Macroscale Techniques”精准地击中了我的痛点。我尤其关注“Microscale”这个词，因为我一直觉得，在未来的化学研究中，微尺度实验将扮演越来越重要的角色，它不仅能够节省宝贵的试剂，降低实验成本，而且在一定程度上也更加环保。我非常希望这本书能够详细地讲解如何在微尺度下进行有机合成，包括如何准确地称量和转移微量物质，如何设计和搭建微尺度反应装置，以及如何对微量产物进行高效的分离和纯化。同时，我也同样重视“Macroscale”部分的讲解。掌握经典的宏观尺度实验技术，是理解微尺度技术的基础，也是处理一些大规模合成的必要技能。我期待书中能够提供详尽的操作步骤，清晰的图示，并且深入浅出地讲解每一个技术背后的原理和注意事项。如果书中还能分享一些在实验室中常见的疑难杂症的解决方法，那就更完美了。我相信，这本书将成为我提升有机化学实验操作能力的一本不可或缺的参考书，帮助我更自信、更从容地应对各种实验挑战。

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这本书的装帧风格相当朴实，但正是这种朴实，让它看起来更加沉稳和可靠，仿佛一本经过时间考验的经典之作。我尤其被书名中“Techniques”这个词所吸引，因为在我看来，有机化学的精髓往往体现在其精湛的实验技术上，而这本书恰好专注于此。作为一名在有机实验室摸爬滚打多年的学生，我深知理论知识固然重要，但真正决定实验成败的，往往是那些在细节中体现出来的技术功底。我曾遇到过无数次因为操作不当而导致产率低下、纯度不达标的经历，这些都让我更加渴望能够系统地学习和掌握一套高效、可靠的实验技术。这本书的“Microscale”和“Macroscale”的区分，也让我眼前一亮。我一直认为，微尺度实验代表着未来有机合成的方向，它不仅能够显著降低试剂的消耗，减少实验废弃物的产生，符合绿色化学的理念，而且在很多情况下，能够实现一些宏观尺度下难以达到的反应效果。因此，我非常期待书中能够深入讲解各种微尺度实验的操作技巧，例如如何精确地称量和转移微量物质，如何设计和搭建微尺度反应装置，以及如何利用微尺度技术进行高效的分离和纯化。同时，我同样重视宏观尺度实验技术的讲解，因为这些经典的技术是学习和理解微尺度技术的基础，也是许多大规模合成不可或缺的手段。我希望书中能够提供清晰的操作流程、详细的图解，并且深入地分析每一个技术环节的原理和注意事项，帮助我避开常见的实验误区，从而不断提升自己的实验能力。

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在我的学习经历中，有机化学实验常常是理论学习之外的一大挑战，许多时候，即使我能熟练掌握书本上的反应原理，但在实际操作中却会因为对细节的处理不够到位而功亏一篑。正因如此，我一直在寻找一本能够提供系统性、操作性强的实验技术指导的书籍。当我在书架上看到《Microscale and Macroscale Techniques in the Organic Laboratory》时，我立刻被它吸引了。这本书名直接点出了其核心内容——实验技术的精髓，而且“Microscale”和“Macroscale”的并列，预示着它将提供一个全面的视角，涵盖从精细的微观操作到经典的宏观方法。我非常期待书中能够详细讲解如何在微尺度下进行高效的有机合成，例如如何精确地控制反应条件，如何有效地分离和纯化微量产物，以及如何利用微尺度技术来完成一些复杂的分离和分析任务。我深知，掌握微尺度技术不仅可以减少试剂的消耗，降低实验成本，而且也更符合当前绿色化学的发展趋势。同时，我也同样重视书中对“Macroscale”技术的讲解。毕竟，很多经典的有机合成方法仍然是实验室和工业生产的基础，熟练掌握这些宏观尺度下的操作技巧，对于理解更复杂的实验设计至关重要。我希望书中能够提供清晰、详细的操作步骤，辅以精美的插图，并且能够深入地讲解每一个技术操作背后的化学原理和潜在的风险点，帮助我更好地理解和掌握这些技术。这本书的出现，无疑为我这样的学生提供了一个宝贵的学习资源，我期待它能够帮助我提升实验技能，更加从容自信地应对未来的实验挑战，为我的科学研究之路增添坚实的基石。

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