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出版者:World Scientific Pub Co Inc

作者:Kung-Tu Chou

出品人:

页数:483

译者:Wei Chen

出版时间:1993-9

价格:USD 71.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9789810213350

丛书系列:

图书标签:

• 44
• Structural Chemistry
• Chemical Bonding
• Molecular Structure
• Quantum Chemistry
• Spectroscopy
• Crystallography
• Organic Chemistry
• Inorganic Chemistry
• Physical Chemistry
• Chemical Principles

《高级无机合成与结构表征》 书籍简介 本书旨在为化学、材料科学及相关领域的研究生和高级本科生提供一个全面且深入的视角，探讨现代无机化学领域中，尤其是复杂固体材料和功能性配位化合物的合成策略、晶体生长技术以及尖端结构表征手段。本书的侧重点在于超越基础化学键合理论，深入到实际实验操作的复杂性、设计导向的合成路径选择，以及如何通过多维度的结构信息来预测和调控材料的功能。 全书共分为六个主要部分，涵盖了从基础方法论到前沿应用研究的完整体系。 --- 第一部分：新颖前驱体与合成环境的构建 本部分着重于讨论如何选择和制备具有高反应活性或特定形貌的前驱体，并详细阐述了不同合成环境对最终产物结构和纯度的决定性影响。 第一章：高纯度金属有机物前驱体的制备与活化 本章深入探讨了用于原子层沉积（ALD）和化学气相沉积（CVD）的金属有机物（MOCs）的合成优化。重点介绍了如何通过精细控制配体交换反应、氧化态调整以及溶剂工程来提高前驱体的热稳定性和气化效率。内容包括新型镧系和过渡金属环戊二烯基配合物的制备实例，并详细分析了残留杂质（如氯化物或烷基残留物）对薄膜生长的负面影响及相应的提纯技术，如升华法和区域熔融法。 第二章：高温固态反应动力学与相图的解读 固态化学合成是制备许多高性能陶瓷和氧化物的基石。本章不仅回顾了布朗运动和扩散机制在高温反应中的作用，更引入了高级的热力学工具来预测多组分体系的相平衡。特别关注了氧气分压、气氛控制（如惰性气氛或还原气氛）对最终晶相选择的严格要求。我们通过实例解析了复杂钛酸盐和锆酸盐体系的相图，演示了如何通过精确控制烧结温度和时间窗口，避免形成非期望的中间相。 第三章：溶剂热与水热合成的参数调控 本章聚焦于利用高压液体环境进行晶体生长。不同于传统的化学方法，溶剂热法提供了在常规大气压下难以达到的溶解度和反应活性。详细讨论了温度梯度、反应釜内衬材料（如特氟龙与钽）的选择对产物酸碱性及形貌的控制。高级话题包括微波辅助溶剂热法在加速成核过程中的应用，以及种子晶体在定向生长中的作用。 --- 第二部分：配位化学与超分子组装 本部分转向分子层面，关注配位聚合物（CPs）和金属-有机骨架（MOFs）的设计与构建，强调结构导向的合成原则。 第四章：多位点配体的选择与拓扑化学 本章详细剖析了如何根据预期骨架的维度（一维链、二维层、三维网络）来选择合适的有机连接体。关键在于理解连接体的几何形状（角、线性、扭曲）如何直接决定金属节点的配位环境和最终的晶体拓扑结构。实例分析集中于亚胺基、羧酸盐和膦酸盐类多齿配体在构建具有特定孔径和拓扑特征的MOFs中的应用。 第五章：结构导向剂（SDA）的作用机制 在沸石和某些MOFs的合成中，有机结构导向剂扮演了“分子模板”的角色。本章深入研究了SDA与无机单元之间的非共价相互作用（如氢键、π-π堆积、静电作用），以及这些相互作用如何引导无序的初级结构向有序的晶体结构演化。讨论了如何通过改变SDA的大小、极性和浓度来诱导同一种组分形成不同的拓扑结构（多晶型现象）。 第六章：动态共价化学与自修复材料 本章探讨了利用可逆共价键（如亚胺、硼酸酯键）构建具有动态特性的超分子体系。重点在于如何利用溶剂、pH值或温度的变化来驱动键的断裂与重组，从而实现材料的自修复能力、形状记忆或可逆组装。这为设计环境响应型功能材料提供了理论基础。 --- 第三部分：先进结构表征技术 本部分是全书的核心，详细介绍了用于解析复杂无机结构和识别缺陷的实验技术。 第七章：单晶X射线衍射（SC-XRD）的高级解析 本章假定读者已掌握基础衍射原理，转而关注复杂问题的解决。内容包括对高对称性结构中孪晶现象的识别与处理、对缺陷和无序结构的精修（如采用Jahn-Teller畸变模型、分数占有率模型），以及在低温下进行高精度数据采集以确定氢原子位置的应用。 第八章：粉末X射线衍射（PXRD）与晶体结构精修 对于大量合成的粉末样品，PXRD是至关重要的。本章重点讲解了Rietveld精修方法，包括如何准确处理背景、峰形函数（如Pearson-VII、Pseudo-Voigt）以及如何精细区分微晶效应、应变和仪器展宽对衍射峰的影响。对混合物相定量的实践操作进行了详细指导。 第九章：高分辨率透射电子显{微}镜（HR-TEM）与谱学耦合 电子显微镜是解析纳米材料和薄膜微观结构的终极工具。本章深入探讨了球差校正TEM在原子尺度成像中的优势，以及如何利用高角度环形暗场（HAADF-STEM）成像来区分不同原子序数的元素。重点阐述了能量分散X射线谱（EDX）和电子能量损失谱（EELS）如何与成像结合，实现亚纳米尺度的元素分布和化学态分析。 第十章：固态核磁共振波谱学（SSNMR）的应用 对于无法获得单晶的非晶态或微晶材料，SSNMR提供了关键的局部结构信息。本章介绍了魔角旋转（MAS）技术，并重点讨论了$^{17} ext{O}$, $^{29} ext{Si}$, 和$^{27} ext{Al}$等低灵敏度或四极矩核的实验优化。通过解析化学位移的各向异性、偶极耦合和四极耦合，读者可以确定近邻环境和键角分布。 --- 第四部分：缺陷化学与非化学计量学 本部分深入研究了实际材料中不可避免的缺陷（空位、间隙原子、反位点）如何支配材料的电学和光学性质。 第十一章：点缺陷的热力学与载流子浓度 基于Kröger-Vink表示法，本章详细推导了在不同氧压和温度下，金属氧化物中阴离子空位和阳离子间隙原子的形成能和浓度平衡。这些缺陷如何充当掺杂剂或载流子源，直接影响材料的电导率和催化活性。 第十二章：结构畸变与电荷转移的相互作用 讨论了强电子关联体系中，轨道杂化和结构畸变（如磁性有序转变引发的结构变化）之间的反馈机制。以锰酸盐（Perovskites）为例，分析了轨道有序如何导致电荷分离和电子输运的阻碍。 --- 第五部分：功能化薄膜的生长与界面工程 本部分关注如何利用气相或液相方法制备具有特定厚度和界面特性的多层结构。 第十三章：界面控制的原子层沉积（ALD） ALD因其优异的厚度控制和保形性而被广泛应用。本章深入研究了ALD反应的表面化学过程，包括吸附、反应和脱附的机理。讨论了“扼杀”反应（Poisoning）的预防，以及如何通过脉冲序列的调整来精确控制界面处的反应活性，以实现异质结的无缺陷堆叠。 第十四章：异质结的应变工程与能带匹配 在多层薄膜系统中，晶格失配导致的弹性应变是影响电子结构的关键因素。本章阐述了如何通过选择具有匹配晶格常数的衬底或缓冲层来诱导或缓解薄膜的应变状态。利用第一性原理计算对界面能带偏移和电荷转移的预测，指导功能界面的设计。 --- 第六部分：前沿案例研究 第十五章：高熵陶瓷（HECs）的合成与构效关系 本章以复杂多主元体系为例，探讨了如何通过随机合金效应和高混合熵来稳定具有独特结构和高稳定性的材料。重点分析了五种或更多金属阳离子在晶格中的局域有序/无序分布对机械性能和热力学稳定性的影响。 第十六章：光催化剂的表面结构优化 聚焦于如何通过表面改性（如选择性刻蚀、表面配体钝化）来暴露具有高催化活性的晶面。通过原位光谱技术（如表面增强拉曼散射，SERS）监测反应活性位点的电子状态和反应中间体的吸附行为，实现对光生电荷分离效率的提升。 --- 全书的叙事风格严谨、注重实验细节的精确性，并大量引用了近期的高水平科研文献，旨在培养读者从“合成”到“结构解析”再到“功能验证”的完整科研思维链条。每一章后均附有高级习题，要求读者进行数据分析、结构推导或实验方案设计。

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我迫不及待地翻到了关于“化学键”的章节。从范德华力到共价键，从离子键到金属键，这本书对各种化学键的成因、性质以及在分子中的作用进行了详尽的阐述。它不仅仅是列举了概念，更重要的是，它通过大量的实例和图示，将抽象的理论具象化。我尤其喜欢它对轨道杂化理论的解释，那些sp、sp2、sp3杂化的生动描述，让我对碳原子如何形成各种复杂的有机分子有了更清晰的认识。书中对于键长、键角、键能这些基本概念的讨论，也为理解分子的三维结构打下了坚实的基础。

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这本书对晶体结构基础的讲解，更是让我大开眼界。我一直对固体世界充满好奇，而晶体结构就是这个世界的骨架。从简单的立方晶系到更复杂的六方晶系，它不仅描述了各种晶胞的形状和原子排列，还详细解释了密堆积、空隙以及缺陷等概念。理解这些，就好像为我打开了一扇通往金属、陶瓷、盐类等固体物质微观世界的大门，让我明白它们的强度、硬度、延展性等特性，都源于其内部精妙的晶体结构。

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总的来说，《Fundamentals of Structural Chemistry》是一本我强烈推荐给任何对物质世界本质感到好奇的人的书。它不仅仅是一本教科书，更像是一本引人入胜的科学故事集，它用最严谨的科学语言，讲述了原子如何组合，分子如何构筑，以及这些结构如何决定了我们所见所感的整个世界。无论你是初学者，还是有一定基础的学生，亦或是对化学充满热情的业余爱好者，我相信你都能在这本书中找到属于你的那份知识的喜悦和探索的动力。

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我特别喜欢书中关于“共振结构”和“离域π电子”的章节。这些概念对于理解许多有机分子的稳定性和反应性至关重要，但往往在初学时容易混淆。这本书通过清晰的图示和严谨的逻辑，将这些抽象的概念解释得透彻易懂，让我明白了电子是如何在多个原子之间分布的，以及这种分布对分子整体能量和化学行为的影响。它也让我看到了结构化学中蕴含的美学，那些交错的单双键，那些飘动的电子，构成了一幅幅精妙的微观图景。

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《Fundamentals of Structural Chemistry》在解释“手性”和“对映异构体”的部分，可谓是点睛之笔。我一直对那些“镜像对称”的分子感到着迷，它们在生命科学和药物化学中扮演着至关重要的角色。这本书通过生动的例子，比如我们的双手，来阐述手性概念，并且详细解释了如何判断一个分子是否具有手性，以及对映异构体在性质上的细微差别。理解这些，对于我认识生物体内许多生化反应的特异性，以及药物的有效性和安全性，都有了更深层次的认识。

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这本书，哦，《Fundamentals of Structural Chemistry》，光是拿到手，那厚重感就让人肃然起敬。封面上烫金的“Fundamentals”字样，透着一种历经沉淀的智慧，而“Structural Chemistry”则直接点出了它的核心——结构的奥秘。我一直以来对化学的兴趣，很多时候都源于对物质背后微观结构的探求，那种原子如何排列，分子如何折叠，以及这些结构如何决定了宏观性质的神奇之处。所以，当我看到这本书时，我内心的期待值瞬间飙升。我迫不及待地想要翻开它，看看它会如何为我揭示这些隐藏在寻常物质背后的精妙构造。

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对于光谱学在结构解析中的应用，这本书的处理方式非常有启发性。它并没有简单地介绍各种光谱技术，比如红外光谱、核磁共振谱、质谱等，而是着重讲解了这些技术如何“读懂”分子的语言。通过分析吸收峰、信号裂分、质荷比等等，我们究竟能获得哪些关于分子键长、键角、官能团甚至立体化学的信息，这本书都给出了清晰的解释，并且配以大量的实际谱图分析案例，这对于我日后进行实验数据解读非常有帮助。

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翻开扉页，印刷的清晰度和纸张的质感就给我留下了深刻的第一印象。不是那种廉价的纸张，摸上去有细微的纹理，油墨也饱和而不晕染。我喜欢这种能够带来良好阅读体验的细节，它暗示着编者和出版方在内容呈现上也同样用心。我开始浏览目录，每一个章节的标题都充满了吸引力：《原子轨道与化学键》、《分子几何与极性》、《晶体结构基础》、《光谱学与结构解析》……这些都是我一直渴望深入了解的领域。我尤其期待的是关于“光谱学与结构解析”的部分，因为我总觉得，要真正理解一个分子的结构，离不开那些巧妙的实验技术，它们就像是解开分子之谜的钥匙。

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《Fundamentals of Structural Chemistry》在解释分子几何和极性方面，简直是教科书级别的。它没有停留在简单的VSEPR理论，而是深入探讨了电子排斥力如何影响原子排列，以及这种排列如何形成独特的分子形状，比如直线形、平面三角形、四面体等等。更让我印象深刻的是，它将分子极性与这种几何形状紧密联系起来，解释了为什么有些分子虽然含有极性键，但整体上却是非极性的。这对于我理解许多物质的物理性质，比如溶解度、沸点等，提供了至关重要的理论支撑。

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我非常欣赏这本书在讲解过程中所采用的循序渐进的教学方法。它不会一开始就抛出过于复杂的概念，而是从最基本的原子模型、电子排布开始，逐步深入到分子轨道理论、量子化学计算等更高级的主题。每一次概念的引入，都与之前的知识点紧密相连，形成一个有机的整体。这种严谨的逻辑性和系统性，让我能够一步一个脚印地掌握结构化学的核心要义，而不会感到不知所措。

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