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《无机化学原理及应用》 内容简介 本书系统阐述了无机化学领域的核心概念、基本原理及其在现代工业、材料科学、环境科学等领域的广泛应用。全书结构严谨，逻辑清晰，力求在理论深度与工程应用之间架起坚实的桥梁，旨在为化学、化工、材料、环境等专业本科生及研究生提供一套全面而深入的学习资源。 第一部分：原子结构与周期性 本书伊始，深入探讨了原子的量子力学模型，详细介绍了电子的能级、轨道形状及填充规则（如洪特规则、泡利不相容原理）。重点分析了不同原子轨道（s, p, d, f）的杂化理论及其对分子几何构型的影响，并结合价层电子对互斥理论（VSEPR）预测了复杂分子的空间排布。 随后，内容聚焦于元素周期性规律的微观解释。系统分析了原子半径、电离能、电子亲和能和电负性等关键参数的周期性变化趋势，并从电子结构的角度深入剖析了这些性质如何决定元素的化学反应活性和成键倾向。这一部分为理解后续的化学键合和晶体结构奠定了坚实的理论基础。 第二部分：化学键合与分子间作用力 本章是全书的理论核心之一。详细阐述了离子键、共价键、金属键的形成机制、能量学特征及其宏观表现。在共价键部分，深入讲解了分子轨道理论（MO理论），包括对称性分析、成键与反键轨道、键级概念。通过对双原子和多原子分子（如$ ext{O}_2, ext{N}_2, ext{CO}_2$）的分子轨道图解析，揭示了化学键的本质。 此外，本书对半共价键（配位键）的形成和结构特点进行了详尽的描述，特别是在过渡金属络合物化学中的应用。同时，对范德华力、氢键等分子间作用力进行了量化分析，解释了它们在决定物质聚集态（熔点、沸点、溶解性）中的关键作用。 第三部分：固体化学与晶体结构 本部分将理论化学与固体物理知识相结合。首先介绍了晶体结构的基础概念，如晶胞、晶格、布拉维点阵。重点分析了常见的晶体结构类型，包括简单立方、面心立方、体心立方以及六方紧密堆积结构，并详细推导了它们对应的堆积密度和配位数。 通过对布拉格定律的深入应用，讲解了X射线衍射（XRD）技术在确定晶体结构、晶粒尺寸和缺陷分析中的原理和实践。内容还涵盖了晶体缺陷（点缺陷、线缺陷和面缺陷）对材料宏观性质（如导电性、机械强度）的影响，特别是在半导体材料和陶瓷材料中的体现。 第四部分：酸碱理论与氧化还原平衡 本书采用现代观点，全面梳理了酸碱理论的发展脉络，从阿伦尼乌斯到布朗斯特-洛瑞酸碱理论，并重点阐述了路易斯酸碱理论的普适性。通过精确计算溶液中不同酸碱体系的$ ext{pH}$值、缓冲溶液的缓冲能力以及多酸多碱的滴定曲线，强调了酸碱平衡在化学分析和过程控制中的重要性。 氧化还原反应部分，详细讲解了电极电势、能斯特方程的推导与应用。内容不仅包括对常见氧化还原反应的定量分析，还扩展到电化学基础——原电池和电解池的工作原理。对电化学在金属防腐、电池储能技术（如锂离子电池的充放电机制）中的工程应用进行了深入探讨。 第五部分：热力学与化学平衡 本章严格基于热力学三大定律，构建了化学平衡的理论框架。详细阐述了焓变($Delta H$)、熵变($Delta S$)和吉布斯自由能($Delta G$)的概念及其相互关系。重点分析了$Delta G$与平衡常数($K$)之间的定量联系，并讨论了温度、压力对平衡位置（勒夏特列原理）的影响。 内容中包含了对相平衡（如单组分、双组分体系的相图分析，重点是水的相图和共熔点现象）和化学反应速率的初步介绍，为后续的反应工程学习提供了必要的热力学基础。 第六部分：溶液化学与配位化学 溶液部分，着重于非电解质和电解质溶液的性质。详细解释了依数性、拉乌尔定律、依文霍夫定律，并引入了离子强度和平均活度系数的概念来修正理想溶液模型，以更好地描述真实溶液的行为。 配位化学是本章的重点。系统介绍了配位化合物的命名法、异构现象（几何异构、光学异构）。利用晶体场理论（CFT）和配位场理论（LFT）深入解释了过渡金属配合物的颜色、磁性（低旋与高旋）以及稳定性顺序。最后，讨论了配位化合物在催化、分离和生物体内的重要功能。 总结特色 本书的显著特点在于其内容的前沿性和知识的系统性。它不局限于传统无机化学的知识点，而是将重点放在理解“为什么”和“如何应用”上。每章节后均配有大量的计算题和概念辨析题，并设置了“工程视角”专栏，将无机化学原理与现代工业过程（如催化剂的制备、新型储能材料的开发、环境污染物的化学转化）紧密结合，旨在培养读者将基础理论应用于复杂工程问题的能力。本书的语言力求精确而流畅，避免了过于刻板的术语堆砌，确保学习过程既严谨又富于启发性。
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