当前课程知识点:大学化学 > 第二章 物质的聚集状态与溶液的性质 > 2.1 物质的聚集状态—等离子体 > Video
同学们好
下边我们开始
等离子体的学习
首先我们要了解
等离子体
是怎么样产生的
等离子体是由气态原子
在高温高压
或者电子轰击下
产生的电离
这个时候
外层的电子
会脱离原子核
而变为自由的电子
剩余的部分
会成为带电的离子
从图上我们可以看到
当电子在轰击
一个原子的时候
那么
原子会立刻
释放出自由电子
同时形成新的
带电的离子
那么失去电子的
带电离子
与成为自由电子的电子
共同构成了
等离子体
而等离子体整体对外
并不带电
等离子体
是自然界当中
非常普遍的
一种物质的形态
只是在我们地球上
比较少见
原因是
等离子体必须要处在
较低的气压下
才能够产生
而我们的地球
尤其在地面的附近
气压处在101.325kPa
这样的一个高压环境当中
所以等离子体
较难在我们的身边
直接形成
等离子体
由气态的离子
和自由电子组成
它的整体并不带电
理论上
我们所有的物质
在一定的条件下
都有可能变为等离子体
比如我们以水为例
正常的液态水
只存在于
0℃到100℃的
区间范围内
温度较低时
它会结冰
分子会被固定在
完整的晶格上
高于100℃的时候
就是我们前面介绍的沸腾
在这种条件下
水分子从液态当中
脱离出来
变为距离较远
彼此作用较弱的
气态的
水蒸气的分子
如果
我们把氢气的温度
加热到10万℃以上
在这样的高温下
氢气分子的
高速的碰撞
和剧烈的机械运动
会导致氢分子的电离
而产生出自由电子
和仅有质子的氢核
10万℃以上的氢气
就变成了等离子体
等离子体
它的外观
具有气体的特征
但是它和气体
又有本质的
性质的不同
首先
由于构成等离子体的
是自由电子
和带电的核
两者之间会形成
正离子和自由电子
相互的运动
所以
等离子体
是一种导电体
由于自由电子和核
它的带电特性
因而在电场的作用下
会受到库仑力的
相互的影响
同时
由于等离子体的
带电特性
在磁场的作用下
也容易形成
因磁场而引起的
会聚或分离
在自然界当中
太阳由于剧烈的核反应
而导致
稀薄的气氛的形成
极易形成太阳等离子体
太阳等离子体
以电子风的形式
或者是离子束的形式
向外输出着
它核反应的产物
当太阳风这些带电粒子
输入到地球的
大气层外延的时候
由于受地磁场的作用
这种太阳风
主要集中在地球的
地磁的两极的位置
进入地球的大气层
这也就是为什么
我们在两极地区
非常容易看到
这样发光的极光现象
更有趣的是
地球上看到的极光
通常都是绿色的
原因是
产生极光的低压气体
主要是氧
而氧在进行离子化
和复合的过程当中
由于电子的跃迁
所辐射的
可见光波段的波长
恰恰属于绿光的波段
所以大多数情况下
我们看到的等离子体
都是绿色的极光
产生的这样一个
宏观的现象
当然
由于等离子体产生的
气体的气源的不同
等离子的颜色
也会发生相应的改变
下边我们可以从
一个实验当中
可以进一步的观察
由氧离子产生的
等离子体的颜色
以及它的运动规律
这是一个
充满低压氩气的
等离子球
低压氩气
在高压
高频电源的作用下
会产生均匀的等离子放电
而产生红色的发光
当我们的手接触到
具有等电位的
等离子球的外壳时
手和地之间
就形成了
一个短路的过程
这时候等离子的发光
主要延着
这样一条通道在进行
自然界当中
等离子发光现象
非常常见
我们夏季
雷雨天气当中的闪电
就是典型的
等离子发光现象
闪电往往会击中
离云层最近的物体
原因就是
在这样的距离上
电阻最小
自然界当中的
等离子发光现象
往往会带给我们
感官的享受
有时甚至是灾难
正确的利用
等离子发光现象
确会为我们的
社会生活和研究
提供极大的方便
在我们了解了
等离子体的
发光原理以后
接下来我们再了解
等离子体的
应用方面的知识
为了表征等离子体的
物理特性
等离子体当中
由于带电状况的不同
而引起的
离子的热运动状态的差异
是它们的最明显的特征
所以为了描述这一特征
我们引入了
三个不同的物理参量
首先
我们有Te代表等离子体当中
电子的温度
用Ti代表离子的温度
而用Tg
代表中性粒子的温度
由于三种温度的不同
等离子体被分为
高温型和低温型
两种不同的类型
在高温型等离子体当中
Te和Ti
都处在103
到104量级的
高温状态
在自然界当中
太阳等离子体
就处于这样的一个
高温等离子状态
在生活当中
我们可以用
电子和离子
都处在高速
和高温状态的
这样的高温型
等离子体
来实现我们的
等离子体的焊接
和等离子体的熔炼
与此同时
如果在等离子体体系当中
电子的运动速度
远远高于
离子的运动速度
电子的温度
远远高于离子的温度
这时候
我们带电离子的温度
往往只有300到500K
这样的温度
虽然不能像
高温等离子那样
直接应用于
熔炼或焊接
但是
这样的低温等离子体
却可以为我们活化许多
需要常规条件下
利用催化剂
才能够活化的
化学反应
推动化学反应的进行
改变化学反应的动力状态
比如说我们的极光
就属于这样的
冷等离子体
它的发光颜色和光谱
决定于
产生极光等离子的
气体的种类
同时利用这样的等离子体
人们可以制造出
超大尺寸的
平面显示装置
这就是目前
世界上出现的
最大尺寸的
平面显示的
等离子平板电视
之所以把人作为参照物
放在旁边
是让大家看到
152英寸
是怎么样一个
超大尺寸的
这样一个水平
同时人们还可以利用
带电粒子处在一个
低温状态下
但是具有活化化学反应的
这样一个特性
我们就可以在室温附近
在较低的压力下
从甲烷的分解当中
获得碳源
直接沉积
我们在自然界当中
需要高温
和超高压的状况下
才能获得的
钻石或金刚石
有了低温等离子体
为我们新的电子技术
还有新的材料制备技术
提供了极大的方便
有关这部分的内容
我们在下边的章节当中
还会继续跟大家
进行细致的分享
-1.1 不一样的大学化学
--Video
-1.2 化学体系的建立
--Video
-1.3 应该了解的化学
--Video
-1.4 课程学习的必要准备
--Video
-第一章 绪论--第一章 习题
-2.1 物质的聚集状态—物质的相与相变
--Video
-2.1 物质的聚集状态—气体—理想气体与实际气体
--Video
-2.1 物质的聚集状态—气体—实际气体的状态方程
--Video
-2.1 物质的聚集状态—液体
--Video
-2.1 物质的聚集状态—固体—单晶多晶与非晶结构;晶体的宏观性质
--Video
-2.1 物质的聚集状态—固体—晶体的对称性
--Video
-2.1 物质的聚集状态—等离子体
--Video
-2.1 物质的聚集状态—液晶
--Video
-2.1 物质的聚集状态—等离子、液晶与平板显示技术
--Video
-2.2 溶液的性质—溶液的特点与分类
--Video
-2.2 溶液的性质—气体、液体和固体的溶解
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—饱和蒸气压降低
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—稀溶液的沸点升高
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—溶液的凝固点降低
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性— 溶液的渗透压
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—反渗透现象
--Video
-第二章 物质的聚集状态与溶液的性质--第二章习题
-3.1原子核外电子运动的描述-原子结构理论的发展
--Video
-3.1原子核外电子运动的描述-核外单电子运动的量子化模型
--Video
-3.1原子核外电子运动的描述-电子运动的特点
--Video
-3.2电子运动的波函数与原子轨道- 电子运动的波函数与原子轨道
--Video
-3.2电子运动的波函数与原子轨道-量子数的取值与原子轨道
--Video
-3.2电子运动的波函数与原子轨道-自旋量子数的取值原则
--Video
-3.3核外电子排布-多电子原子核外电子运动的描述
--Video
-3.3核外电子排布-基态原子核外电子的排布
--Video
-3.4元素周期律-元素周期律与元素周期表
--Video
-3.4 元素周期律-元素性质的周期性
--Video
-3.4元素周期律-电子结构与元素性质
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-第三章 原子结构与元素周期律--第三章 小论文
-第三章 原子结构与元素周期律--第三章 习题
-4.1 离子键理论—离子键理论
--Video
-4.1 离子键理论—离子键价键构型
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-4.1 离子键理论—离子半径与离子晶体的结构
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-4.2 共价键理论—经典路易斯理论
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-4.2 共价键理论—现代价键理论
--Video
-4.2 共价键理论—共价键的性质
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-4.3 杂化轨道理论—杂化轨道的理论要点
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-4.3 杂化轨道理论—杂化轨道类型(一)
--Video
-4.3 杂化轨道理论—杂化轨道类型(二)
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-4.3 杂化轨道理论—不等性杂化轨道理论
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-4.4 价层电子对互斥理论(VSEPR)I
--Video
-4.4 价层电子对互斥理论(VSEPR)II
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-4.5 分子轨道理论-分子轨道的建立
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-4.5 分子轨道理论-分子轨道能级图
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-4.5 分子轨道理论-异核双原子分子和离子
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-4.6 分子间作用力-分子的极性
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-4.6 分子间作用力-分子间作用力
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-4.7 氢键
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-第四章 分子结构与化学键理论--第四章 小论文
-第四章 分子结构与化学键理论--第四章 习题
-5.1 配合物的基本特征-配合物的形成
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-5.1 配合物的基本特征-配合物的命名规则
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-5.2 配合物的化学键理论-配位学说
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-5.2 配合物的化学键理论-配合物价键理论
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-5.2 配合物的化学键理论-晶体场理论
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-5.3 配合物化学键理论的应用-配合物的几何异构现象
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-5.3 配合物化学键理论的应用晶体场理论的应用(一)
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-5.3 配合物化学键理论的应用晶体场理论的应用(二)
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-第五章 配位化学概论--第五章 习题
-6.1化学反应中的能量变化-化学热力学基本概念(一)
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-6.1化学反应中的能量变化-化学热力学基本概念(二)
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-6.1化学反应中的能量变化-热力学第一定律
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-6.1化学反应中的能量变化-恒温与恒压热效应(一)
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-6.1化学反应中的能量变化-恒温与恒压热效应(二)
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-6.1化学反应中的能量变化-反应进度
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-6.1化学反应中的能量变化-热化学方程式与盖斯定律(一)
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-热化学方程式与盖斯定律(二)
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-6.1化学反应中的能量变化-标准摩尔反应热的计算(一)
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-6.1化学反应中的能量变化-标准摩尔反应热的计算(二)
--Video
-6.2 化学平衡-可逆反应与平衡常数
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-6.2 化学平衡-化学平衡的规则
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-第六章 化学反应中的能量变化与化学平衡--第六章 习题
-7.1 自发过程与自发反应(一)
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-7.1 自发过程与自发反应(二)
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-7.2 熵与热力学第二定律—熵
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-7.2 熵与热力学第二定律—熵与Entropy
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-7.2 熵与热力学第二定律—热力学第二定律
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-7.3 热力学第三定律与与孤立系统熵判据—热力学第三定律
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-7.3 热力学第三定律与与孤立系统熵判据—孤立系统熵判据
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-7.4 吉布斯自由能判据-吉布斯自由能(一)
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-7.4 吉布斯自由能判据-吉布斯自由能(二)
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-7.4 吉布斯自由能的判据—标准吉布斯自由能的计算
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-7.4 吉布斯自由能的判据—反应方向的标准吉布斯自由能判据
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-7.4 吉布斯自由能的判据—非标准状态下自发反应方向性的判据
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-7.4 吉布斯自由能判据—吉布斯-亥姆霍兹方程
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-7.5 化学反应方向的影响因素—勒夏特列原理与化学反应的方向(一)
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-7.5 化学反应方向的影响因素—勒夏特列原理与化学反应的方向(二)
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-7.5 化学反应方向的影响因素—温度、压力对化学反应方向的影响实例(一)
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-7.5 化学反应方向的影响因素—温度、压力对化学反应方向的影响实例(二)
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-第七章 化学反应的方向--第七章 小论文
-第七章 化学反应的方向--第七章 习题
-8.1 化学反应速率-化学反应的方向与反应速率
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-8.1 化学反应速率-化学反应速率的表示方式
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-8.2 化学反应的速率方程-化学反应的速率方程的建立(一)
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-8.2 化学反应的速率方程-化学反应的速率方程的建立(二)
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-8.2 化学反应的速率方程-化学反应级数与速率方程
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-8.2 化学反应的速率方程-化学反应级数与速率方程-一级反应速率方程
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-8.2 化学反应的速率方程-化学反应级数与速率方程-二级反应速率方程
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-温度对化学反应速率的影响
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-碰撞理论(一)
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-碰撞理论(二)
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-过渡态理论(一)
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-过渡态理论(二)
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-8.4 催化剂对化学反应速率的影响
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-第八章 化学动力学基础--第八章 习题
-9.1 酸碱平衡—酸碱定义(一)
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-9.1 酸碱平衡—酸碱定义(二)
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-9.1 酸碱平衡—水的解离平衡
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-9.1酸碱平衡—弱酸、弱碱的解离平衡(一)
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-9.1酸碱平衡—弱酸、弱碱的解离平衡(二)
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-9.1酸碱平衡—弱酸、弱碱的解离平衡(三)
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-9.1 酸碱平衡—同离子效应
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-9.1 酸碱平衡—缓冲溶液(一)
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-9.1 酸碱平衡—缓冲溶液(二)
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-9.1 酸碱平衡—缓冲溶液(三)
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-9.2 配位平衡—配合物的解离平衡
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-9.2 配位平衡—配合物解离平衡的移动
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-9.3 沉淀溶解平衡—溶度积常数
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-9.3 沉淀溶解平衡—溶度积规则(一)
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-9.3 沉淀溶解平衡—溶度积规则(二)
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-第九章 酸碱平衡与沉淀溶解平衡--第九章 习题
-10.1 氧化还原反应方程式配平
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-10.2 原电池与电极电势—原电池
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-10.2 原电池与电极电势—电极电势(一)
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-10.2 原电池与电极电势—电极电势(二)
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-10.3 影响电极电势的因数—能斯特方程—浓度或分压对电池电动势的影响(一)
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-10.3 影响电极电势的因数—能斯特方程—浓度或分压对电池电动势的影响(二)
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-10.3 影响电极电势的因数—能斯特方程—浓度或分压对电极电势的影响
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-10.4 电极电势的应用—判断氧化还原反应的方向性
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-10.4 电极电势的应用—判断元素的氧化还原能力
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-10.4 电极电势的应用—判断氧化还原反应进行的程度
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-10.4 电极电势的应用—元素电势图及其应用(一)
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-10.4 电极电势的应用—元素电势图及其应用(二)
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-10.4 电极电势的应用—金属的电化学腐蚀与防护
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-第十章 氧化还原反应与电化学基础--第十章 小论文
-第十章 氧化还原反应与电化学基础--第十章 习题
-无机元素化学-s区元素
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-无机元素化学-p区元素
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-无机元素化学-过渡元素
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-生命化学概论-生命有机化合物官能团
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-生命化学概论-生命元素-碳
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-生命化学概论-生命元素-氧
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-生命化学概论-蛋白质
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-生命化学概论-核酸
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-生命化学概论-糖
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-生命化学概论-金属酶与金属蛋白
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-生命化学概论-药物
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-第十一章 元素与生命化学概论--第十一章 习题
-纳米科学与化学-自然界中的纳米现象
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-纳米科学与化学-微观结构与仿生
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-纳米科学与化学-纳米结构的观察
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-纳米科学与化学-纳米结构与特殊浸润性
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-化学与材料-材料科学领域中的化学问题
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-化学与材料-正渗透与水处理技术
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-化学与材料-相变材料(一)
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-化学与材料-相变材料(二)
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-化学与材料-范德华力与二维材料
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-第十二章 化学与现代科学--第十二章 习题
-大学化学期末考试