新编工科化学/21世纪高等院校教材 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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姚秉华 著

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• 工科化学
• 化学
• 教材
• 高等教育
• 理工科
• 大学教材
• 21世纪教材
• 新编
• 基础化学
• 无机化学

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030240910

版次：1

商品编码：10318926

包装：平装

开本：16开

出版时间：2009-03-01

用纸：胶版纸

页数：335

字数：420000

正文语种：中文

编辑推荐

《新编工科化学》以讲述化学基本理论、基本知识、基本技能为主，适当涵盖新兴学科、边缘学科、应用学科的前沿信息，强调工科特色。
论述深入浅出，简明易懂，便于教、利于学
参考学时数为40-50
适合工科院校非化学化工类专业本科生使用

内容简介

《新编工科化学》是参照教育部高等学校化学基础课教学指导委员会制订的“高等学校普通化学教学基本内容”，贯彻我国法定计量单位标准和国际纯粹与应用化学联合会的有关规定，为高等工科院校非化学化工类专业组织编写的基础化学教材。《新编工科化学》内容包括：物质结构基础、化学热力学基础、溶液平衡理论、应用电化学、材料化学基础、表面活性剂化学、环境与化学、能源化学、纳米材料化学、实验数据处理和分析测试技术，并结合工程实际，介绍了一些新材料、新技术和新方法。在整个内容体系上，尽可能拓宽知识面，增加信息量，保证基础化学知识结构和理论体系的完整性，对一些陈旧内容或者与后续课程重复的内容进行适当压缩，充实一些最新研究成果和技术。各章节既有一定的系统性和先进性，又有相对的独立性和综合性。授课时可根据各专业的特点和具体要求，灵活掌握，选择讲授。阅读材料集知识性、趣味性和前瞻性于一体，供扩展视野之用。
《新编工科化学》可作为高等工科院校非化学化工类专业普通化学或工程化学教材，也可供工程技术人员参考。

目录

前言
第1章 物质结构基础
1.1 原子结构的近代概念
1.1.1 微观粒子的波粒二象性
1.1.2 波函数与原子轨道
1.1.3 量子数
1.1.4 概率密度和电子云
1.1.5 波函数和电子云的图形
1.2 多电子原子结构和元素周期系
1.2.1 屏蔽效应和钻穿效应
1.2.2 原子轨道的能级
1.2.3 原子核外电子的分布
1.2.4 核外电子分布和元素周期系
1.3 化学键
1.3.1 离子键
1.3.2 共价键
1.4 分子间力和氢键
1.4.1 偶极矩
1.4.2 分子间力
1.4.3 氢键
1.5 晶体结构
1.5.1 典型晶体结构及其性质
1.5.2 过渡型晶体
阅读材料晶体的缺陷
思考题与习题

第2章 化学热力学基础
2.1 化学反应中的能量变化
2.1.1 热力学第一定律
2.1.2 化学反应的热效应和焓变
2.1.3 赫斯定律
2.2 化学反应的方向和限度
2.2.1 自发过程的方向和推动力
2.2.2 熵和熵变
2.2.3 化学反应的方向与吉布斯函数变
2.2.4 化学平衡
2.3 化学反应速率
2.3.1 反应速率的概念
2.3.2 反应速率与浓度的关系
2.3.3 反应速率与温度的关系
2.3.4 反应速率与催化剂的关系
阅读材料 热力学之父——威廉·汤姆孙
思考题与习题

第3章 溶液平衡理论
3.1 稀溶液通性
3.1.1 溶液的蒸气压下降
3.1.2 溶液的沸点升高和凝固点下降
3.1.3 渗透压
3.2 酸碱溶液平衡
3.2.1 酸碱质子理论
3.2.2 酸碱平衡
3.2.3 酸碱缓冲溶液
3.3 难溶电解质溶液
3.3.1 溶度积常数
3.3.2 溶度积和溶解度的关系
3.3.3 溶度积规则及其应用
3.4 配合物溶液
3.4.1 配合物的组成
3.4.2 配合物的命名
3.4.3 配合平衡
3.4.4 配合物的应用
阅读材料 酸碱指示剂与酸碱滴定
思考题与习题

第4章 应用电化学
4.1 电化学基础
4.1.1 原电池
4.1.2 电极电势与能斯特方程
4.1.3 电极电势的应用
4.2 电解
4.2.1 电解池
4.2.2 分解电压和超电势
4.2.3 电解规律
4.3 金属的腐蚀与防护
4.3.1 化学腐蚀
4.3.2 电化学腐蚀
4.3.3 应力腐蚀
4.3.4 微生物腐蚀
4.3.5 金属的防护
4.4 电化学应用
4.4.1 电镀与电铸
4.4.2 电化学刻蚀
4.4.3 电化学抛光
4.4.4 电化学合成
阅读材料 电渗析方法介绍
思考题与习题

第5章 材料化学基础
5.1 高分子材料化学
5.1.1 高分子化合物概述
5.1.2 高分子结构与性能
5.1.3 工程塑料
5.1.4 合成橡胶
5.1.5 合成纤维
5.1.6 高分子复合材料
5.1.7 功能高分子材料
5.2 无机材料化学
5.2.1 硅酸盐材料
5.2.2 新型非金属材料
5.3 金属材料化学
5.3.1 金属概述
5.3.2 稀土金属
5.3.3 合金材料
阅读材料新型陶瓷材料
思考题

第6章 表面活性剂化学
6.1 表面活性剂的结构特点和分类
6.1.1 表面活性剂的结构特点
6.1.2 表面活性剂的分类
6.2 表面活性剂的基本性质
6.2.1 表面张力和表面活性
6.2.2 临界胶束浓度
6.2.3 胶柬增溶
6.3 表面活性剂结构对其性能的影响
6.3.1 亲水亲油平衡
6.3.2 憎水基种类的影响
6.3.3 亲水基相对位置的影响
6.3.4 憎水基结构中支链的影响
6.3.5 相对分子质量的影响
6.4 表面活性剂的基本作用
6.4.1 润湿和渗透作用
6.4.2 乳化和分散作用
6.4.3 起泡和消泡作用
6.4.4 洗涤作用
6.5 表面活性剂应用
6.5.1 金属清洗剂
6.5.2 电镀液添加剂
阅读材料生物表面活性剂
思考题

第7章 环境与化学
7.1 环境污染与化学
7.1.1 生态平衡
7.1.2 大气环境
7.1.3 水体环境
7.2 环境保护与化学
7.2.1 大气污染的防治
7.2.2 生活用水的净化处理
7.2.3 废水处理
第8章 能源化学
第9章 纳米材料化学
第10章 实验数据处理
第11章 分析测试技术
参考答案
主要参考文献
附录

精彩书摘

6.2.1 表面张力和表面活性
表面活性剂的表面活性大小可用溶剂表面张力的降低程度来量度。那么，为什么物质的表面会具有表面张力这种特殊的性质呢？这是由表面层分子与内部分子所处的力学状态不同而引起的。现以液体与其蒸气的接触界面为例予以说明（图6-2）。
在液体内部，任一分子均被其他分子完全包围，受到的力都是各向对称的，合力为零。而处于气一液界面（表面层）上的分子则不同，不但其疏密分布与排列方式和液体内部不同，而且不能被其他分子完全包围，其受到的液体内部分子对它的吸引力大于气相分子对它的吸引力。结果，液体表面分子受到收缩力的作用，从而使得液体表面具有自动收缩的趋势；反之，若要使液体表面伸展，就要克服这种表面收缩的力（表面张力），将液体内部的分子移到液体表面。
由于表面活性剂的非极性基在水中不稳定，致使整个分子趋向界面层，并且非极性基朝外排列才能稳定。这种定向排列的单分子层表面膜，可使液体表面张力（表面能）显著降低。
表面张力是液体的一种基本特性，是物质内部分子之间相互吸引的一种宏观表现。表面张力值与该体系的组成、所处的温度和压力以及共存相的性质有关。不同的物质，分子之间的相互作用力不同，分子间的作用力越大，相应的表面张力也越大。一般液体的表面张力在0.1N·m-1以下，极性分子液体（如水）的表面张力大于非极性分子液体（如乙醇、正己烷），熔盐和液体金属的表面张力较高。例如，汞的表面张力485.0×10-3N·m-1，水72.75×10-3N·m-1，乙醇22.27×10-3N·m-1，汞／水375×10-3N·m-1，苯／水35×10-3N·m-1。测定表面张力的方法很多，不同方法的测定结果有时不完全一致。
一般液体的表面张力随温度的升高而减小，少数液态金属（如镉、铁、铜）和熔盐（如一些硅酸盐）的表面张力随温度的升高而增大。

前言/序言

　　化学作为自然科学的一个基础学科，内容丰富，涉及面广，它既为人类最初的文明提供基础，也给人类今天的文明以动力。科学技术发展到今天，学科之间的交叉使工程技术的各个领域无不与化学有关，特别是信息技术、材料工程、能源开发、环境治理、医药保健、食品卫生等领域，更离不开化学知识与技术。因此，作为培养21世纪技术创新人才的高等工科院校开设基础化学课程，使学生了解当代化学学科的基本理论和框架，能应用化学的理论、观点和方法考虑问题，审视环境、能源、材料和生命等当前的社会热点论题，培养正确的科学观，是非常必要的。
　　本书是参照教育部高等学校化学基础课教学指导委员会制订的“高等学校普通化学教学基本内容”组织编写的，是“面向21世纪工科化学教学内容和课程体系改革与实践”教学成果之一。作为传递化学知识与工程实践之间“桥梁信息”的一门基础化学教材，为适应少学时（40～50学时）的教学基本要求，本书选材以基础知识和基本理论为主，涵盖本学科发展的新领域和新知识，力求少而精，强调工科特色，保证知识结构和理论体系的系统性和完整性，注重知识的前沿性和实践性。其主要目的是在极为有限的教学时数内，将化学的一些基本理论、基本知识、基本技能以及一些新兴学科、边缘学科、应用学科的前沿信息传授给学生，使学生通过学习化学基本规律和原理，接受必备的基本操作和训练，树立正确的科学发展观和严谨求实的科学精神，掌握化学的思维和技能，正确认识和理解工程实践中存在的化学问题，为后续课程和专业知识的学习以及未来的工作奠定基础。

《现代材料科学导论》 内容简介 本书旨在为工科及相关专业本科生提供一个全面而深入的现代材料科学基础。在快速发展的科技时代，材料是推动工程技术进步的基石。《现代材料科学导论》不仅涵盖了传统材料（金属、陶瓷、高分子）的基本原理，更着重于介绍新型功能材料、智能材料以及先进制造技术对材料性能的影响与调控。全书结构清晰，理论与应用紧密结合，力求培养读者的材料思维和解决实际工程问题的能力。 第一部分：材料科学基础 第一章：材料的结构与性能 本章首先概述了材料科学在现代工程中的核心地位及其研究范畴。重点阐述了材料的微观结构——原子排列、晶体结构、缺陷（点缺陷、线缺陷、面缺陷）——如何决定宏观性能。详细介绍了不同尺度的结构表征技术，如X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM），帮助读者建立“结构决定性能”的基本认知。同时，引入了热力学和动力学在材料相变过程中的作用。 第二章：晶体结构与缺陷工程 深入探讨了晶体学的基本概念，包括晶胞、晶系、密堆积结构等。金属材料中最常见的体心立方（BCC）、面心立方（FCC）和密排六方（HCP）结构的特点及其对力学性能的影响。本章的核心在于缺陷工程，详细分析了位错（Dislocation）的类型、运动机制以及位错与材料塑性变形的内在联系。此外，还探讨了晶界对材料强度的影响，并介绍了如何通过晶粒细化来提高材料的综合性能。 第三章：热力学与相图基础 材料的稳定性和相变是理解材料行为的关键。本章系统介绍了材料体系的热力学基本原理，包括吉布斯自由能、化学势等。核心内容聚焦于相图的解读与应用，特别是二元合金体系（如Fe-C系的部分简化模型，不涉及具体冶金热处理流程）。通过对相图的分析，读者能够预测在不同温度和组分下的平衡相组织，这是材料设计的基础。动力学部分则侧重于相变速率、形核与长大过程，解释了为什么许多实际材料的组织并非完全处于平衡状态。 第二部分：主要材料大类及其应用 第四章：金属材料的强度与韧性 金属材料以其优异的强度和延展性占据了结构材料的主导地位。本章深入讲解了金属的强化机制：固溶强化、加工硬化（形变机制）、晶界强化和沉淀强化。详细讨论了疲劳（Fatigue）和蠕变（Creep）现象，这是评估结构件长期可靠性的关键指标。此外，还介绍了现代金属材料的制备技术，如连铸和粉末冶金的概述。 第五章：陶瓷材料的特性与挑战 陶瓷材料以其优异的耐高温、耐腐蚀和电学绝缘性而著称。本章首先分类介绍氧化物、非氧化物和复合陶瓷。重点分析了陶瓷材料的断裂韧性（Fracture Toughness）相对较低的原因，即高脆性与内在的微观缺陷的敏感性。讨论了增韧技术，例如引入第二相颗粒或纤维增强。材料的烧结过程及其对最终性能的影响是本章的另一重点。 第六章：高分子材料的结构与粘弹性 高分子材料的特性源于其独特的长链结构。本章解释了聚合物的合成、结构（线性、支化、交联）和分子量分布对宏观性能的影响。引入了粘弹性（Viscoelasticity）的概念，这是高分子材料区别于金属和陶瓷的关键特征，涉及松弛时间、蠕变和动态力学分析（DMA）。此外，还概述了热塑性塑料和热固性树脂的应用差异。 第三部分：先进材料与功能材料 第七章：复合材料的界面工程 复合材料是实现材料性能定制化的重要途径。本章详细分析了纤维增强和颗粒增强复合材料的力学性能预测模型（如混合律）。重点强调了基体与增强体之间的界面（Interface）对载荷传递效率和整体强度的决定性作用。讨论了金属基、聚合物基和陶瓷基复合材料的典型应用。 第八章：半导体材料与光电器件 本章介绍信息技术领域的核心材料——半导体。从能带理论出发，解释了本征半导体、N型和P型掺杂的原理及其载流子传输特性。概述了重要的半导体材料（如Si、GaAs）的制备工艺。简要介绍了半导体在二极管、晶体管和集成电路中的应用基础，侧重于材料结构如何服务于电子功能。 第九章：功能材料概览 本章拓宽了视野，介绍了具有特定电、磁、光学或生物响应的材料。包括：压电材料、铁电材料、永磁材料的基本机理和工程应用。对磁性材料的畴结构和磁化过程进行了简要阐述。最后，简要引入了生物相容性材料和可降解材料在现代医学中的兴起。 总结与展望 全书以严谨的科学态度和前沿的工程视野，构建了材料科学的知识体系。强调了计算材料学和材料基因组计划等新兴方法对未来材料发现的推动作用。本书适合作为材料科学、化学工程、机械工程、电子工程等专业学生的入门教材，同时对从事材料研发和应用的技术人员也具有重要的参考价值。

评分☆☆☆☆☆

这本书的内容涵盖范围相当广泛，几乎涉及了工科化学的各个主要方面，而且在各个章节的深度上也做到了很好的平衡。在学习过程中，我发现它不仅仅停留在理论层面，而是试图去解释这些理论背后的原因，以及它们在实际中的应用。例如，在讲解有机化学的基础部分时，书中不仅介绍了碳链的连接方式、官能团的分类，还对一些常见的有机反应机理进行了初步的探讨，比如亲电取代反应和亲核加成反应。这为我理解更复杂的有机化学反应打下了良好的基础。另外，书中关于高分子化学的章节，虽然篇幅不算很大，但对高分子的结构、性质和合成方法都有一个比较系统的介绍，让我对生活中常见的高分子材料有了更深入的了解。我记得书中还提到了一些关于聚合反应的控制方法，比如自由基聚合和离子聚合，并解释了它们各自的特点和适用范围。总的来说，这本书的内容非常充实，既有广度，也有一定的深度，能够很好地满足工科学生在化学方面的学习需求，帮助我们建立起一个全面而扎实的化学知识框架。

评分☆☆☆☆☆

这本书的内容给我留下了相当深刻的印象，尤其是在一些基础概念的阐释上，作者似乎下了不少功夫。比如，书中对化学计量学的讲解，不是简单地罗列公式和计算方法，而是试图通过生动的例子和类比，去剖析这些计算背后的物理化学意义。我记得其中一个例子，是关于如何通过反应物的质量精确计算产物的生成量，作者用到了一个日常生活中很常见的“组装”过程来类比，比如组装家具，需要规定数量的螺丝和木板才能组装成一张桌子。这种方式让原本可能枯燥的化学计算变得直观易懂，也帮助我这个化学基础不算特别牢固的学生，快速抓住了核心要点。而且，在介绍化学平衡时，作者也引入了一些动态的概念，解释了正逆反应速率如何随着反应进程而变化，直到达到一个动态平衡点。这种对过程的细致描绘，比单纯强调平衡常数要更有助于理解其本质。此外，书中还涉及了一些关于热力学和动力学的初步知识，虽然篇幅不多，但点到即止，为后续更深入的学习打下了一个不错的基础。我个人认为，对于初次接触工科化学的学生来说，这本书在概念的清晰度和理解的深入度方面，确实做得相当出色，值得推荐。

评分☆☆☆☆☆

这本教材在内容组织和逻辑编排上，可以说非常具有条理性。我尤其欣赏的是，它并没有一开始就抛出大量复杂的公式和理论，而是循序渐进，从最基础的元素周期律和原子结构讲起，逐步深入到化学键、化合物的命名和性质。这种由浅入深的教学方法，对于像我这样在高中阶段化学基础相对薄弱的学生来说，无疑是一种福音。书中在讲解原子结构时，使用了不少图示来帮助理解电子的排布和能级，这一点非常直观。而对于化学键的讲解，则清晰地区分了离子键、共价键和金属键的形成机理和特点，并通过一些具体的例子加以说明。我记得书中关于共价键的讲解，区分了极性共价键和非极性共价键，并解释了分子极性与分子形状的关系，这对于理解物质的物理性质，比如溶解度和沸点，有着至关重要的作用。此外，书中在介绍一些化学反应类型时，比如氧化还原反应，也给了比较详尽的解释，包括如何配平氧化还原反应方程式。整体而言，这本书在构建扎实的化学基础知识体系方面，做得相当到位，让我能够对化学这门学科产生更全面和深刻的认识。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格非常朴实，没有太多华丽的辞藻，但却非常精准地传达了每一个概念。我觉得作者更注重的是知识的传授本身，而不是去刻意营造某种阅读的氛围。这种风格让我能够更专注于内容的理解，减少了被无关信息干扰的可能性。我印象比较深的是，书中在讲解溶液的性质时，对于非电解质和电解质溶液的区分，以及它们在电导率上的差异，解释得非常清晰。作者通过对比实验的设想，让读者能够直观地理解为什么电解质溶液能够导电，而纯水和非电解质溶液则不能。此外，书中关于酸碱理论的介绍，也遵循了这一风格，从最早的Arrhenius酸碱定义，到Bronsted-Lowry酸碱定义，再到Lewis酸碱定义，层层递进，每一步的逻辑关系都非常明确。而且，在介绍这些理论时，书中并没有回避它们各自的局限性，反而通过对局限性的分析，进一步凸显了后续理论的优越性。这种严谨的态度，对于培养学生的科学思维是非常有益的。这本书就是这样，用最直接、最有效的方式，将复杂的化学知识传递给读者。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我带来的惊喜，更多体现在它与实际工程应用的结合上。很多教材在讲授化学原理时，往往会比较抽象，而这本书则成功地将这些原理与一些具体的工业生产过程联系起来。例如，在讲解物质的量浓度和摩尔分数时，书中就给出了化工生产中常见的分离提纯过程作为案例，比如利用溶解度的差异进行结晶分离，或者利用沸点的不同进行蒸馏。作者不仅说明了原理，还进一步探讨了这些原理在实际操作中可能遇到的挑战，比如如何控制温度和压力以达到最佳的分离效果，或者在连续生产过程中如何保持反应的稳定性和效率。这一点对我来说尤其有价值，因为我一直希望将课堂上学到的理论知识与未来的工程实践相结合。书中还介绍了一些基础的腐蚀与防护知识，这在很多工业领域都是一个非常重要的问题。通过对不同金属在不同介质中的腐蚀机理的分析，并给出了一些常见的防腐措施，让我对材料的选型和保护有了更直观的认识。总的来说，这本书在理论与实践之间架起了一座桥梁，让工科学生能够更清晰地看到化学知识在工程领域的应用前景，这种“学以致用”的感觉，是其他很多教材所难以比拟的。