Structural Crystallography of Inorganic Oxysalts pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:Krivovichev, Sergey V.

出品人:

页数:328

译者:

出版时间:2009-3

价格:$ 163.85

装帧:

isbn号码:9780199213207

丛书系列:

图书标签:

Structural Crystallography
Inorganic Chemistry
Oxysalts
Crystal Structure
X-ray Diffraction
Materials Science
Solid State Chemistry
Chemical Structure
Crystallography
Inorganic Materials

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具体描述

This book is the first book dealing with structural crystallography of inorganic oxysalts in general. A special emphasis is placed upon structural topology and methods of its description. The latter include graph theory, nets, 2-D and 3-D tilings, polyhedra, etc. The structures considered range from minerals to organically templated oxysalts, for all of which this book provides a unified approach to structure interpretation and classification. Most of the structures have been analysed from the proposed viewpoint for the first time and it has been shown that they possess the same topological genealogy and relationships, sometimes despite their obvious chemical differences. In order to expand the range of oxysalts considered, the book offers not only traditional schemes but also alternative approaches such as anion topologis, anion-centered polyhedra and cation arrays. As such, this book can be considered as a comprehensive introduction into the amazingly complex and diverse world of inorganic oxysalts.

晶体学领域新探索：无机氧盐的结构奥秘本书旨在深入探讨无机氧盐的晶体结构，为您揭示这类化合物在物质科学中的重要性及其独特的结构特征。无机氧盐，作为一类结构多样、性质广泛的化合物，在众多领域扮演着不可或缺的角色，从地质科学中的矿物组成，到材料科学中的功能性晶体，再到生物化学中酶促反应的辅因子，它们的身影无处不在。本书将以严谨的学术视角，结合最新的研究成果，带领读者走进无机氧盐的微观世界，理解其原子排列的精妙，探索结构与性质之间的深刻联系。第一章：无机氧盐的定义与分类无机氧盐是由金属阳离子（或铵根离子）和多原子阴离子（主要指含有氧原子的酸根离子）组成的化合物。这类化合物的骨架结构往往由氧原子与中心原子（如S, P, C, N, B, Si等）形成的共价键构成，而金属阳离子则通过离子键与这些氧原子或整个氧原子团簇相连。根据阴离子的结构特征，无机氧盐可以被广泛地分类。一种常见的分类方式是基于阴离子的聚合程度和连接方式。例如：孤立氧盐阴离子（Mononuclear Anions）: 如硫酸根（SO₄²⁻）、硝酸根（NO₃⁻）、碳酸根（CO₃²⁻）、磷酸根（PO₄³⁻）等。这些阴离子通常是离散的结构单元，其内部的原子通过共价键连接。聚合氧盐阴离子（Polynuclear Anions）: 链状聚合 (Chains): 如多磷酸根（[PO₃⁻]n）、多硅酸根（[SiO₃²⁻]n）等，阴离子单元通过共用氧原子形成一维链状结构。环状聚合 (Rings): 如环状硅酸盐（[SiO₃²⁻]n，n≥3）等，阴离子单元形成二维环状结构。层状聚合 (Layers): 如云母类矿物中的硅酸盐层，阴离子单元通过共用氧原子形成二维层状结构。三维网状聚合 (3D Networks): 如沸石、石英等，阴离子单元通过共用氧原子形成三维网状骨架结构。此外，还可以根据阴离子中氧原子的比例、中心原子的种类、金属阳离子的价态和配位数等因素进行更细致的划分。例如，硫酸盐、硝酸盐、碳酸盐、磷酸盐、硅酸盐、硼酸盐、钨酸盐、钼酸盐等都是常见的无机氧盐家族。第二章：晶体结构描述的基本概念理解无机氧盐的晶体结构，需要掌握一系列晶体学基本概念。晶格 (Lattice): 晶格是三维空间中周期性排列的点的集合，用来描述晶体的宏观对称性和周期性。晶胞 (Unit Cell): 晶胞是描述晶体结构基本重复单元的最小平行六面体。通过沿三个轴向的平移，可以构建出整个晶体。晶轴与晶角 (Crystal Axes and Interaxial Angles): 晶胞的三个互相独立的矢量定义了晶轴（a, b, c），它们之间的夹角定义了晶角（α, β, γ）。晶系与晶带 (Crystal Systems and Crystal Classes): 根据晶轴长度和晶角的关系，晶体被分为七个晶系。每个晶系还可以进一步划分为不同的晶带，反映了其对称性。空间群 (Space Group): 空间群是描述晶体结构全部对称操作（包括平移、旋转、反射、反演、滑移等）的集合，是晶体结构分类的最终依据。无机氧盐的结构多样性，也体现在其可以属于几乎所有已知空间群。原子坐标 (Atomic Coordinates): 在晶胞内，描述每个原子位置的参数，通常用分数坐标（x, y, z）表示，即原子位置相对于晶胞基矢的比例。配位数 (Coordination Number): 中心原子周围相邻的原子数量，尤其在氧盐中，金属阳离子与氧原子的配位数是决定结构骨架和性质的重要因素。晶体结构图 (Crystal Structure Representations): 空间填充模型、球棍模型、多面体模型（如金属氧多面体）等，是可视化晶体结构的常用方法。第三章：无机氧盐结构分析的技术方法科学地解析无机氧盐的晶体结构，离不开一系列先进的实验技术。 X射线衍射 (X-ray Diffraction, XRD): 这是解析晶体结构最核心、最常用的技术。通过测量晶体对X射线的衍射图谱，可以推断出晶体结构中的原子排列信息。单晶X射线衍射 (Single-Crystal XRD): 适用于生长出高质量单晶的样品，能够提供最精确的原子坐标和结构参数。粉末X射线衍射 (Powder XRD): 适用于粉末样品，可以用于物相鉴定、晶格参数测定、相变研究等。中子衍射 (Neutron Diffraction): 中子与原子核相互作用，对于轻元素的探测（如氢）以及区分原子序数相近的元素具有独特优势。电子衍射 (Electron Diffraction): 在透射电子显微镜 (TEM) 中进行的电子衍射，适用于微小晶体或纳米材料的结构分析。光谱学技术: 红外光谱 (IR) 和拉曼光谱 (Raman Spectroscopy): 可以提供关于阴离子基团振动模式的信息，有助于识别和表征氧盐的阴离子结构。核磁共振谱 (NMR Spectroscopy): 特别是²⁹Si NMR, ³¹P NMR等，可以用于研究硅酸盐、磷酸盐等氧盐中阴离子的聚合状态和连接方式。 X射线光电子能谱 (XPS): 提供元素的价态和化学环境信息。同步辐射技术: 利用同步辐射源产生的强、准单色X射线，可以进行高分辨率的衍射、吸收光谱等研究，对于复杂结构的解析和精细结构研究尤为重要。理论计算方法: 密度泛函理论 (DFT): 用于计算材料的电子结构、能量、力学性能等，可以与实验结果相互印证，并预测新的结构和性质。分子动力学模拟 (Molecular Dynamics, MD): 用于研究材料在不同温度、压力下的动态行为，以及相变过程。第四章：典型无机氧盐的结构与性质本书将重点介绍几类结构特征显著且应用广泛的无机氧盐，深入分析其结构与性质的关系。硅酸盐 (Silicates): 作为地壳中最主要的矿物成分，硅酸盐的结构极富多样性。从孤立的硅氧四面体（如橄榄石）到复杂的二维层状（如云母）和三维骨架（如长石、沸石），硅氧四面体的聚合方式是决定硅酸盐结构和性质的关键。我们将探讨不同聚合结构硅酸盐的分类（原硅酸盐、二硅酸盐、链状硅酸盐、层状硅酸盐、架状硅酸盐），以及它们在矿物学、陶瓷、玻璃等领域的应用。磷酸盐 (Phosphates): 磷酸根（PO₄³⁻）是另一类重要的阴离子。磷酸盐的结构同样呈现出从孤立四面体到复杂聚合物的演变。例如，磷灰石（Ca₅(PO₄)₃(F,Cl,OH)）是重要的生物矿物质，其层状结构与生物相容性密切相关。我们将研究不同聚合程度的磷酸盐，如正磷酸盐、焦磷酸盐、多磷酸盐，以及它们在肥料、阻燃剂、药物输送等领域的应用。硫酸盐 (Sulfates): 硫酸根（SO₄²⁻）通常以孤立阴离子的形式存在，常见的硫酸盐如石膏（CaSO₄·2H₂O）、重晶石（BaSO₄）等。我们将讨论金属阳离子与硫酸根之间的配位模式，以及它们在颜料、催化剂、医学造影剂等方面的应用。钨酸盐与钼酸盐 (Tungstates and Molybdates): 这类化合物的阴离子（WO₄²⁻, MoO₄²⁻）通常以孤立四面体或通过共用氧原子形成多核簇（如多聚钨酸盐，POMs）。POMs具有独特的分子结构、酸碱性、氧化还原性和光电性质，使其在催化、分离、传感和材料科学领域展现出巨大的潜力。我们将深入研究POMs的结构多样性，以及它们在多相催化、分子识别等方面的应用。其他重要氧盐: 此外，本书还将涵盖碳酸盐、硝酸盐、硼酸盐、钒酸盐等重要无机氧盐家族，介绍它们的典型结构和应用。第五章：结构-性质关系分析无机氧盐的宏观性质，如硬度、熔点、溶解度、光学性质、电学性质、催化活性等，都与其微观的晶体结构密切相关。金属阳离子与氧原子团簇的相互作用: 离子键的强度、金属阳离子的电荷和半径、配位数等，直接影响着化合物的稳定性和熔点。阴离子骨架的结构特点: 阴离子的聚合程度、维度（一维、二维、三维）以及孔道结构，决定了材料的机械强度、比表面积、离子交换能力和吸附性能。例如，沸石的三维骨架结构使其成为优良的催化剂和吸附剂。缺陷与掺杂: 晶体中的点缺陷（如空位、填隙原子、取代原子）和线缺陷（如位错）对材料的电学、光学和催化性质有显著影响。掺杂不同阳离子或阴离子，可以调控材料的电子结构和反应活性。相变与晶型: 在温度、压力等外部条件下，无机氧盐可能发生相变，形成不同的晶型，从而改变其物理化学性质。理解相变机制对于材料的设计和应用至关重要。第六章：无机氧盐在现代科学技术中的应用无机氧盐的结构多样性和性质可调性，使其在众多现代科技领域具有广泛的应用。地质科学与矿物学: 大量的矿物都是无机氧盐，其结构研究是理解地球组成和演化的基础。材料科学: 功能材料: 压电陶瓷、铁电材料、热电材料、发光材料、磁性材料等，很多都基于特定的无机氧盐结构。催化剂: 沸石、杂多酸盐等作为多相催化剂，在石油化工、环境保护等领域发挥着关键作用。吸附剂: 沸石、层状硅酸盐等因其独特的孔道结构，被广泛应用于气体分离、水处理等领域。储能材料: 锂离子电池正负极材料、超级电容器材料等，都可能涉及无机氧盐的结构设计。生物材料: 磷灰石等生物相容性材料在骨修复、药物输送等方面有重要应用。能源科学: 固态电解质、燃料电池材料等。环境科学: 废水处理、废气净化、污染物吸附等。生命科学: 某些氧盐是生物体必需的矿物质，参与重要的生理过程。结论本书系统性地梳理了无机氧盐的晶体结构、分析技术、典型结构类型及其在现代科学技术中的应用。通过对无机氧盐结构奥秘的深入探究，我们不仅能更好地理解物质世界的构成规律，更能为设计和开发具有特定功能的新材料提供理论指导和技术支持。本书适合从事晶体学、无机化学、材料科学、矿物学等领域的研究人员、研究生以及对相关领域感兴趣的工程师和技术人员阅读。它将为读者打开一扇通往无机氧盐奇妙世界的大门，激发更深入的研究兴趣和创新灵感。