具体描述
The essential introduction to the understanding of the structure of inorganic solids and materials. This revised and updated 2nd Edition looks at new developments and research results within Structural Inorganic Chemistry in a number of ways, special attention is paid to crystalline solids, elucidation and description of the spatial order of atoms within a chemical compound. Structural principles of inorganic molecules and solids are described through traditional concepts, modern bond-theoretical theories, as well as taking symmetry as a leading principle.
好的，这是一份关于《Inorganic Structural Chemistry》之外的，内容详实的图书简介，旨在涵盖无机化学的其他重要领域。 --- 《元素周期律与现代化学基础》：一部跨越经典与前沿的无机化学全景图 图书导言 本书旨在为学习者提供一个全面而深入的无机化学视角，重点聚焦于元素性质的系统性规律、经典理论的阐释，以及现代化学在材料科学、环境科学和生命科学等前沿领域的应用。不同于专注于特定结构与键合模型的书籍，《元素周期律与现代化学基础》致力于搭建起从原子结构到宏观物质性能之间的桥梁，强调化学反应的驱动力、平衡态的控制因素以及元素在自然界和工业中的角色。 第一部分：原子结构与元素周期性 本部分深入探讨了构成无机化学知识体系的基石——原子结构与元素周期性。我们将从量子力学的基本原理出发，详尽阐述电子排布的规则，重点解析角量子数、自旋量子数对原子能级结构的影响。 1.1 量子力学基础与原子结构 薛定谔方程与波函数： 简要回顾其在描述电子行为中的作用，引入轨道概念的物理意义。 电子构型与洪特规则、泡利不相容原理： 详细分析这些规则如何决定多电子原子的基态构型，以及基态构型如何直接影响元素的反应活性和物理性质。 原子光谱与能级图： 解释原子能级结构的实验证据，并将其与电子跃迁联系起来。 1.2 元素周期表的构建与性质演变 周期律的起源： 阐明周期性出现的根本原因在于外层电子排布的规律性重复。 原子半径与电离能： 系统分析原子半径（范德华半径、共价半径、金属半径）在周期表中的变化趋势，并深入探讨一级、二级电离能的数值特征及其意义，特别关注惰性气体和碱土金属的电离能反常。 电子亲和能与电负性： 阐述电子亲和能的定义及其在评估元素获得电子能力上的局限性，并详细介绍鲍林（Pauling）和马利肯（Mulliken）电负性标度的计算方法与应用。 1.3 氢元素：特殊地位与化学 详述氢的同位素（氕、氘、氚）的特性。 重点讨论氢键的形成条件、结构特征及其对水、蛋白质等体系性质的巨大影响。 分析金属氢化物、离子氢化物和共价氢化物的形成与性质。 第二部分：经典化学键理论与分子间作用力 本部分超越了结构化学中对特定晶格的依赖，着重于理解电子如何在原子间重新分配以形成稳定的化合物。 2.1 离子键与晶格能 离子键的形成机制： 讨论电负性差异、电离能、电子亲和能和晶格能之间的能量平衡。 晶格能的计算与影响： 详细介绍玻恩-哈伯循环的应用，解释晶格能对化合物熔点、硬度和溶解度的决定性作用。 晶体结构类型概述： 简要介绍如CsCl、NaCl、ZnS等常见简单离子晶体的几何构型，强调堆积效率和配位数。 2.2 共价键理论的扩展 价层电子对互斥理论（VSEPR）： 系统的指导性章节，用于预测简单分子和离子的几何构型，包括杂化轨道理论的基础应用。 分子轨道理论（MO Theory）： 采用线性组合原子轨道（LCAO）方法，分析双原子分子（如$ ext{O}_2, ext{N}_2, ext{F}_2$）的分子轨道图，解释键级、顺磁性和键的稳定性。 键合的极性与偶极矩： 定量分析分子中电荷分布，并讨论偶极矩对物质溶解性和相态的影响。 2.3 分子间作用力 范德华力（London色散力、偶极-偶极力）： 阐明这些弱相互作用力的来源及其对液化点和沸点的影响。 氢键的深化讨论： 进一步探讨强氢键（如$ ext{F}- ext{H}cdots ext{F}$）的特性，区别于其他分子间作用力。 第三部分：主族元素化学的系统性研究 本部分按照元素在周期表中的位置，系统性地回顾和总结了IA到VIIA族元素的关键化学特征、常见氧化态及其化合物的特性。 3.1 碱金属与碱土金属（IA族与IIA族） 反应活性与水合物： 比较$ ext{Li}$到$ ext{Cs}$的反应活性差异，讨论溶解度趋势（如$ ext{LiCl}$易溶于有机溶剂，而$ ext{CsCl}$溶解度更高）。 钙、锶、钡的特殊化学： 重点分析$ ext{Mg}$的轻质合金特性，$ ext{Ca}$在生物体中的作用，以及$ ext{Ba}$的沉淀反应（如硫酸钡的稳定性）。 异常现象解析： 解释第一元素（$ ext{Li}$和$ ext{Be}$）因高电荷密度导致的类铝特性。 3.2 硼、碳、硅与氮、磷、氧族元素（IIIA到VIA族） 硼的缺电子化学： 深入探讨硼烷（Boranes）的结构，如三中心二电子键的形成，以及其作为路易斯酸的应用。 碳族的对比： 区分碳（有机化学基础）、硅（硅酸盐化学、半导体材料）和锗/锡/铅的金属特性演变。 氮与磷的氧化态： 分析$ ext{N}_2$的惰性，以及硝酸、磷酸的强酸性与脱水性质。 氧族元素的过氧化物与超氧化物： 讨论$ ext{O}_2^-$和$ ext{O}_2^{2-}$的电子结构和反应活性，以及硫的氧化物和酸。 3.3 卤素化学（VIIA族） 反应性梯度： 从$ ext{F}_2$的极强氧化性到$ ext{I}_2$的弱氧化性，解释其背后的能量学基础。 卤素间化合物（互卤素）： 介绍$ ext{IF}_5, ext{BrF}_3$等具有奇异几何构型的分子。 卤化氢与氢卤酸： 比较热力学稳定性和酸性强弱。 第四部分：过渡金属化学基础与配位化合物 本部分聚焦于d区和f区元素的特性，它们是现代催化剂、磁性材料和功能染料的核心。 4.1 过渡金属的特性 可变的氧化态： 解释同一元素为何能稳定存在于多种氧化态，并讨论不同氧化态的相对稳定性（例如，$ ext{Mn}$的$ ext{+2}$到$ ext{+7}$）。 配位能力与成键： 过渡金属离子作为路易斯酸的特性。 颜色与磁性： 引入晶体场理论（CFT）和配位场理论（LFT），解释$d$轨道分裂如何导致化合物的颜色现象和磁矩。 4.2 配位化合物的结构与命名 配位化学基本术语： 配位体、中心原子、配位数、螯合物等。 异构现象： 详细分类并举例说明结构异构（电离异构、水合异构、配位多聚异构）和立体异构（几何异构、光学异构）。 系统命名法： 严格遵循IUPAC规则，对复杂配位化合物进行准确命名。 4.3 过渡金属的氧化还原化学 电极电位： 讨论标准电极电位图（如Latimer图）在预测水溶液中氧化还原反应方向中的应用。 重要催化剂实例： 简要概述过渡金属在均相催化（如哈伯法、费托合成的早期原理）中的作用机制。 第五部分：无机化学在现代科学中的应用前沿 本部分将理论知识应用于解决实际问题，展示无机化学的广阔前景。 5.1 固体化学导论 晶体缺陷与非化学计量： 介绍点缺陷（空位、间隙原子、取代原子）如何影响导电性、扩散和颜色。 固态材料的分类与功能： 简要介绍离子导体、电子导体（金属）和半导体（掺杂概念）。 5.2 环境无机化学 水处理中的无机过程： 混凝沉淀（如使用$ ext{Al}^{3+}$或$ ext{Fe}^{3+}$）、离子交换技术。 重金属污染与去除： 探讨重金属离子（如$ ext{Pb}, ext{Cd}, ext{As}$）在环境中的迁移形态，及其络合作用在生物毒性中的作用。 5.3 生物无机化学的初步接触 必需元素与非必需元素： 区分生命活动必需的无机离子（$ ext{Na}^+, ext{K}^+, ext{Ca}^{2+}$）和有毒元素。 金属酶与功能： 简要介绍血红蛋白中铁的携氧功能和维生素$ ext{B}_{12}$中钴的催化活性，强调金属离子在生物活性位点中的结构与功能关系。 结语 本书力求提供一个结构清晰、逻辑严谨的知识框架，使读者不仅掌握无机化合物的基本性质和反应规律，更能理解这些规律背后的微观原理，从而为深入学习固体物理化学、催化科学或材料科学打下坚实的基础。
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