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出版者:

作者:Broekmann, Peter (EDT)/ D攖z, Karl-heinz (EDT)/ Schalley, Christoph A. (EDT)/ Aguilar-Sanchez, R. (CO

出品人:

页数:260

译者:

出版时间:

价格:2308.00 元

装帧:

isbn号码:9783540896913

丛书系列:

图书标签:

• 化学模板
• 化学反应
• 分子设计
• 结构化学
• 有机化学
• 计算化学
• 药物设计
• 材料科学
• 化学信息学
• 理论化学

好的，这是一本名为《无机化学核心概念解析》的图书简介，严格遵循您的要求，不提及《Templates in Chemistry》的内容，详细、自然，字数控制在1500字左右。 --- 《无机化学核心概念解析》图书简介 探寻物质世界的底层逻辑与宏大叙事 （Paperback / Hardcover / Ebook） ISBN: 978-1-987654-32-1 导言：超越公式的化学直觉 在纷繁复杂的化学世界中，无机化学构成了物质科学的基石。它不仅研究元素周期表上的每一个角落，更深入探究原子、分子和晶体如何在自然界中组织自身，以及人类如何利用这些规律来创造新材料和新技术。然而，对于许多学习者而言，无机化学往往被视为一组孤立的理论、冗杂的例外和难以记忆的结构。 《无机化学核心概念解析》正是为打破这种隔阂而诞生的。本书并非简单地罗列事实，而是致力于构建一个连贯、深刻且具有高度预测性的理论框架。我们相信，一旦掌握了驱动无机化学反应和结构形成的核心原理，那些看似随机的现象便会展现出清晰的逻辑。 本书的目标是培养读者“无机化学直觉”——一种能够迅速评估反应可行性、预测材料性能、并理解复杂体系内在关联的能力。我们通过聚焦于物理化学基础、对称性、配位化学的电子结构以及固态化学的晶体物理，将无机化学从知识的堆砌提升为一门具有强大解释力的学科。 第一部分：基石——物理化学视角下的原子与键合 本部分将引导读者从量子力学的角度重新审视原子结构和化学键的本质。我们避免了过于繁复的数学推导，而是着重于概念的物理图像及其化学意义。 第一章：量子力学基础的回顾与化学应用 本章首先回顾薛定谔方程在多电子原子中的应用，重点阐释角量子数和磁量子数如何决定电子的轨道形状与空间排布。核心内容包括： 有效核电荷模型（Zeff）： 如何用一个简化的概念解释周期性趋势（如原子半径、电离能的周期性变化），并讨论屏蔽效应的动态本质。 光谱与电子态： 介绍最简化的原子光谱理论，理解$L-S$耦合对多电子原子能级的精细划分，以及跃迁选择定则在确定元素特征谱线中的作用。 第二章：化学键的能量学与几何学 我们深入探讨离子键、共价键的形成机制，并引入现代的键合理论。 晶格能与离子化合物： 详细分析Born-Haber循环的构建与应用，强调热力学驱动力在离子化合物形成中的决定性作用。本章将对比不同晶格类型（如CsCl, NaCl, ZnS）对离子半径比的敏感性。 分子轨道理论（MOT）的系统化应用： 从双原子分子过渡到复杂多原子体系。重点在于理解如何利用对称性原理简化轨道组合，并系统性地构建从$s, p, d$轨道出发的分子轨道图。我们尤其关注HOMO-LUMO间隙在预测反应活性中的决定性作用。 超价电子与“非经典”键： 探讨了三中心四电子键、过渡金属簇中的多中心键合，以及σ-骨架与π-芳香性的交叉概念。 第二部分：配位化学——电子、几何与反应性 配位化学是无机化学的核心支柱，本部分将重点剖析过渡金属配合物的电子结构、几何构型以及它们在催化和生物体系中的功能。 第三章：晶体场理论（CFT）与配位场理论（LFT） 本章是理解过渡金属复杂性的关键。 几何构型与d轨道分裂： 详细分析八面体、四面体、平面四边形场下d轨道的能量图谱，并精确计算晶体场分裂能 ($Delta_o, Delta_t$)。 光谱与磁性： 如何利用Tanabe-Sugano图解释配合物的d-d跃迁光谱（拉莫特定律的有效性），以及磁矩测量如何直接反映配位数的电子排布（高/低自旋态的选择性）。 配体场理论（LFT）的引入： 从更真实的 σ-键合和 π-反馈机制解释配体强度序列（谱化学序列），并阐述如何通过配体间的相互作用（如反键 π 轨道的占据）来调节金属中心的氧化态稳定性。 第四章：配位化合物的反应动力学与机理 理解“为什么反应会发生”之后，本章探讨“反应如何发生”以及“反应速率”。 取代反应机制： 重点区分六配位（$d^6$体系，如Co(III), Pt(II)）的亲核取代机理（$I_a, I_d, D$），并讨论酸催化和光化学取代的特殊性。 氧化还原反应与电子转移： 引入Marcus理论的简化概念，探讨单电子转移（SET）和双电子转移在活化惰性键中的角色。 第三部分：固态化学——周期性与宏观性能 无机材料的宏观性能（如导电性、硬度、光学特性）源于其内部原子排列的周期性。本部分将重点讲解晶体结构、缺陷化学与电子性质的关联。 第五章：晶体结构与堆积的几何学 本章超越了基础的密堆积模型，深入到晶体化学的数学描述。 布拉维点阵与空间群： 介绍如何利用米勒指数来描述晶面，以及空间群如何穷尽性地描述所有可能的对称操作组合。 离子固体的稳定性判据： 重新审视Radius Ratio Rule的局限性，重点阐释对“局部电荷平衡”的几何要求，并介绍结构导向剂在合成新晶体结构中的作用。 结构弛豫与缺陷化学： 晶体并非完美。详细分析点缺陷（空位、间隙原子、施主/受主缺陷）的形成能，以及它们如何决定半导体材料的导电类型（n型/p型）和离子导体的迁移率。 第六章：固体的电子结构与能带理论 从分子轨道理论的扩展到周期性固体中的能带概念。 能带的形成与分类： 阐述如何将原子轨道组合成晶体中的能带，区分价带、导带和费米能级的位置。 从结构到性能的映射： 解释为什么某些材料是导体、半导体或绝缘体。深入探讨掺杂对费米能级的精确调控，以及狄拉克锥（如在拓扑材料中）的物理意义。 晶体结构与光学性质： 探讨晶格振动（声子）如何影响材料的热容量（德拜模型），以及光吸收/发射过程如何与能带结构直接关联。 总结与展望：无机化学的交叉前沿 《无机化学核心概念解析》的收尾部分，将内容提升到跨学科应用的层面。我们将探讨： 1. 生物无机化学的整合： 如何利用配位化学知识解释血红素中铁的氧化还原循环，以及金属酶活性中心的几何约束。 2. 能源化学的挑战： 从电化学角度审视锂离子电池正极材料的结构稳定性，以及光催化剂的能带匹配问题。 3. 新颖材料的设计： 介绍金属-有机骨架（MOFs）和共价有机框架（COFs）的“自下而上”设计原则，展示如何通过精确控制键合和拓扑结构来实现气体吸附、分离或催化的特定功能。 本书旨在为本科生、研究生以及在材料、能源和生命科学领域工作的研究人员提供一套坚实的理论武器，使他们能够以一种系统化、预测性的方式应对无机化学领域不断涌现的复杂问题。通过本书，读者将不再是知识的被动接收者，而是化学规律的主动探索者。

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