大學普通化學實驗（第15版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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國立臺灣大學化學系

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综合性材料科学导论：从基础原理到前沿应用 本书旨在为初学者和希望系统了解现代材料科学的读者提供一个全面且深入的导论。它超越了传统学科的界限，将物理学、化学和工程学的核心概念融会贯通，以理解和设计具有特定功能的材料。 第一部分：材料世界的基石 本部分着重于构成所有物质的基础结构和性质，为后续深入探讨特定材料类别奠定坚实的理论基础。 第一章：材料科学的范畴与历史脉络 材料科学并非一门孤立的学科，它是跨越基础研究与实际工程应用的桥梁。本章将追溯材料发现与演化的关键里程碑，从石器时代的燧石到现代的半导体和智能材料。我们将探讨材料在人类文明进步中所扮演的核心角色，以及材料科学家在解决能源、环境和健康等全球性挑战中的定位。 1.1 材料科学的定义与学科交叉性 1.2 关键历史转折点：金属时代、陶瓷时代与聚合物时代的兴起 1.3 现代材料的分类与需求驱动力 第二章：原子结构与电子态 材料的宏观性质直接源于其微观的原子排列和电子行为。本章将深入剖析原子尺度的构成，这是理解化学键合和晶体结构的前提。 2.1 电子排布与周期性规律：复习量子力学基础，重点关注价电子的排布如何决定元素的化学性质和键合倾向。 2.2 化学键的类型与强度：详细比较离子键、共价键、金属键和范德华力。特别分析键的性质（方向性、极性）如何影响材料的熔点、硬度和导电性。 2.3 电子能带理论导论：引入晶体中电子能级的概念，解释导体、半导体和绝缘体之间电子结构的根本区别。 第三章：晶体结构与缺陷工程 理解材料的周期性排列——晶体结构，是预测其宏观机械性能的关键。本章将侧重于描述如何用几何方法描述晶体，并讨论非理想状态（缺陷）的重要性。 3.1 晶体学基础：布拉维点阵、晶胞概念，以及常见的晶体结构（如面心立方FCC、体心立方BCC、六方最密堆积HCP）。 3.2 晶体衍射分析：介绍X射线衍射（XRD）的基本原理，说明如何通过衍射图谱确定晶体结构和晶粒尺寸。 3.3 晶体缺陷的分类与影响：详细探讨点缺陷（空位、间隙原子、取代原子）、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界）。重点分析位错如何解释金属的塑性变形机制。 第二部分：主要材料家族的特性与应用 本部分将材料系统划分为四大主要类别——金属、陶瓷、聚合物和复合材料，系统性地阐述每类材料的合成、结构-性能关系及其典型应用。 第四章：金属材料：强度与韧性的平衡 金属因其优异的导电性、导热性和延展性而占据重要地位。本章聚焦于金属的微观结构控制如何实现宏观性能的优化。 4.1 金属的形变机制：从位错运动的角度解释冷加工和加工硬化。 4.2 相图与热处理基础：介绍二元相图（如铁-碳系）的解读，重点讨论退火、淬火和回火等热处理工艺如何调控微观组织以获得所需硬度和韧性。 4.3 典型合金系统：探讨钢、铝合金和钛合金在航空航天、汽车工业中的应用及其腐蚀机理。 第五章：陶瓷材料：高温稳定与电学性能 陶瓷材料以其高硬度、耐高温性、化学惰性和优良的电绝缘性著称，但其固有的脆性是其主要挑战。 5.1 陶瓷的化学键合特征：解释陶瓷材料中离子键和共价键占主导地位的原因及其对高熔点和脆性的影响。 5.2 氧化物与非氧化物陶瓷：比较氧化铝、二氧化硅以及碳化硅、氮化硅等结构陶瓷的制备方法和应用领域。 5.3 陶瓷的断裂与增韧技术：分析陶瓷材料的失效模式，并介绍使用晶须增强或相变增韧来提高其抗断裂韧性的现代策略。 第六章：聚合物材料：柔韧性与可加工性 聚合物，作为长链分子材料，是现代轻量化和功能化产品的关键。本章侧重于高分子链的构象、形态以及粘弹性行为。 6.1 聚合物的化学结构与聚合反应：介绍加成聚合与缩聚反应，以及分子量、分子量分布对材料性能的决定性作用。 6.2 聚合物的微观结构与形态：区分非晶态、半结晶态聚合物的结构差异，并解释结晶度对拉伸强度和透明度的影响。 6.3 粘弹性与时间-温度等效原理：探讨聚合物的独特时间依赖性力学响应，以及增塑剂和交联对材料性能的调控。 第七章：复合材料与功能材料的兴起 复合材料通过组合不同材料的优势，创造出性能超越单一组分的材料体系。功能材料则侧重于材料的特定物理或化学响应。 7.1 复合材料的结构设计：分析纤维增强复合材料（如碳纤维增强环氧树脂）的增强机制和各向异性。 7.2 电子材料基础：深入探讨半导体材料的掺杂技术，以及PN结的形成和二极管、晶体管的基本工作原理。 7.3 磁性材料与能源材料概述：简要介绍铁磁性、抗磁性的物理来源，并对锂离子电池中的电极材料进行初步探讨。 第三部分：材料的加工、性能表征与可持续性 本部分将视角从材料的内在性质转向其实际的制造过程、表征工具以及面向未来的设计理念。 第八章：材料的加工与成型技术 材料的最终性能在很大程度上取决于其加工历史。本章介绍如何将原材料转化为可用部件的关键工艺。 8.1 金属塑性加工：涵盖锻造、轧制和挤压等宏观成形过程，以及它们对金属内部微观组织的影响。 8.2 粉末冶金与增材制造（3D打印）：探讨利用粉末在低温下烧结成形的技术，并介绍增材制造如何改变传统材料加工的局限性。 8.3 聚合物加工：重点介绍注塑、挤出和吹塑等大规模生产技术。 第九章：材料性能的表征方法 准确、可靠的性能测试是材料开发的核心环节。本章将介绍一套用于评估材料结构、热学、力学和电学性质的综合性工具箱。 9.1 微观结构分析：扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）的成像原理及其在缺陷分析中的应用。 9.2 热性能测试：差示扫描量热法（DSC）和热重分析法（TGA）在确定聚合物转变温度和热稳定性方面的作用。 9.3 力学性能评价：拉伸试验、硬度测试以及动态力学分析（DMA）如何量化材料的强度、模量和粘弹性。 第十章：材料的可持续性与未来展望 面对全球资源和环境挑战，材料科学正转向更可持续的路径。 10.1 生命周期评估（LCA）导论：从原材料获取到产品废弃的整个生命周期对环境影响的评估。 10.2 材料的回收与循环经济：探讨金属、聚合物和玻璃的回收技术瓶颈与创新解决方案。 10.3 智能与仿生材料的最新进展：展望自修复材料、形状记忆合金和生物相容性材料在未来工程中的潜力。 本书结构严谨，逻辑清晰，辅以大量插图和实例分析，旨在培养读者运用多尺度思维来理解和解决材料相关问题的能力，是工程学、物理学、化学专业学生及相关领域工程师的理想参考读物。

评分☆☆☆☆☆

這本實驗書在教學資源的整合上，做得相當完善，幾乎可以說是一套完整的教學系統。除了核心的實驗步驟外，書中附帶的線上資源連結（雖然我得自己去查證書本提到的網站是否還存在，但這個概念很棒）和實驗前後的自我評量測驗，對自學與複習幫助極大。最讓我覺得實用的是，它針對不同實驗項目提供的「常見問題集錦」（FAQ）。這些問題顯然是收集了歷屆教學助教或資深教師的經驗，涵蓋了各種學生的「白痴問題」與真正的技術難題。當你在實驗中遇到問題，第一時間翻閱這裡，往往能快速找到解決方案，省去了向助教求助的尷尬或等待時間。這種以使用者為中心的設計哲學，貫穿了整本書的編排邏輯，讓學習過程中的挫折感大大降低，讓人感覺這本書是真正站在學生的立場上設計出來的，而不是一套僅供老師參考的制式化教材。

评分☆☆☆☆☆

這本《大學普通化學實驗（第15版）》的實驗手冊，對於剛從高中升上大學，面對複雜化學實驗的新鮮人來說，簡直是一本及時雨。內容編排上，它並沒有直接塞給你一堆艱澀的理論，而是非常貼心地將實驗步驟拆解得極為細緻。我記得第一次做滴定實驗時，光是標準溶液的配製就讓我焦頭爛額，但這本書的圖文說明，從器材的清洗、藥品的精確量取，到滴定管的氣泡排除，甚至是顏色的判斷標準，都描繪得栩栩如生。特別是它提供的「安全注意事項」區塊，那種語氣不是冷冰冰的警告，而是像學長在耳邊叮嚀，讓人打從心底感到被重視。對於實驗技巧的培養，這本書可說是打下了非常紮實的基礎，讓我即使在面對後續更進階的無機或有機實驗時，都能夠迅速進入狀況，不會顯得手足無措。書中對於儀器操作的詳盡解說，也間接訓練了我們的觀察力與耐心，這份細膩度，在坊間許多實驗指南中是很難得一見的。

评分☆☆☆☆☆

從排版和視覺設計的角度來看，這本《大學普通化學實驗（第15版）》的確是下了一番功夫，讓人耳目一新。它完全擺脫了傳統實驗書那種黑白、單調、像電話簿一樣的刻板印象。色彩的運用非常恰當，像是特定反應的現象圖、儀器結構的剖面圖，都使用了清晰且符合標準的安全色標示，這在實際操作時能大大降低視覺混淆的機率。我特別喜歡它在每章節開頭加入的「核心概念回顧」，用非常簡潔的圖表方式，快速串連起課本上的理論與本次實驗的目的。這種「先溫故，再知新」的設計，非常符合我們理工科學生快速吸收新知的需求。此外，書本的裝訂品質也令人稱讚，經常翻閱和攤平使用，書頁也不容易脫落，這對經常需要帶著實驗書在實驗室裡跑來跑去的我們來說，是非常實用的考量。總體而言，它成功地將一本嚴謹的科學工具書，轉化成了一本具有學習引導性的優良讀物。

评分☆☆☆☆☆

老實說，當初我對這本實驗書的內容深度感到有些懷疑，畢竟「普通化學」的實驗範疇通常比較基礎。然而，第15版的內容廣度與深度，卻讓我大感意外。它不僅涵蓋了基礎的酸鹼滴定、沉澱滴定等經典實驗，還納入了許多與當代科學接軌的單元。舉例來說，它對於儀器分析的介紹，不再只是停留在波長與吸光度的簡單關係，而是深入探討了分光光度計的儀器原理，甚至還引入了簡單的薄層色譜法（TLC）來分離混合物，這已經 অনেকটা接近分析化學的門檻了。對於我們這些未來可能需要接觸儀器分析的學生而言，這種「超前部署」的設計實在是太貼心了。它讓實驗不再只是重複教科書上百年前的實驗，而是能讓我們實際操作到一些基礎的現代化學分析技術，極大地提升了學習的興趣和成就感。

评分☆☆☆☆☆

翻閱這本教材，最讓我驚豔的是它對於「數據分析與誤差探討」這部分的著墨深度，這遠遠超出了我對一般大學普通化學實驗指導書的預期。以前總覺得實驗做完、數據抄下來就沒事了，但這本第15版非常強調「科學思維」的養成。它不只是給你公式套用，而是引導你去思考：為什麼我的實驗結果會與理論值有偏差？是儀器誤差？操作疏失？還是試劑純度問題？它甚至會舉出一些實際案例，說明在不同實驗條件下，誤差可能來源的權重分配。這種引導式的提問方式，讓我從單純的「執行者」轉變為「思考者」。在寫實驗報告時，我不再只是照抄課本上的標準答案，而是能有自己的論述基礎。對於志在走研究路線的同學來說，這本書的這塊內容無疑是提供了極佳的啟蒙，它教會我們的，是如何誠實地面對實驗結果，並從中汲取教訓，這比單純學會怎麼混合兩種化學藥劑來得有價值多了。