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出版者:National Academies Press

作者:Committee on Revealing Chemistry through Advanced Chemical Imaging

出品人:

页数:222

译者:

出版时间:2006-6-1

价格:GBP 34.00

装帧:Paperback

isbn号码:9780309097222

丛书系列:

图书标签:

化学
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具体描述

Scientists and engineers have long relied on the power of imaging techniques to help see objects invisible to the naked eye, and thus, to advance scientific knowledge. These experts are constantly pushing the limits of technology in pursuit of chemical imaging, and the ability to visualize molecular structures and chemical composition in time and space as actual events unfold, and from the smallest dimension of a biological system to the widest expanse of a distant galaxy. Chemical imaging has a variety of applications for almost every facet of our daily lives, ranging from medical diagnosis and treatment to the study and design of material properties in new products. In addition to highlighting advances in chemical imaging that could have the greatest impact on critical problems in science and technology, "Visualizing Chemistry" reviews the current state of chemical imaging technology, identifies promising future developments and their applications, and suggests a research and educational agenda to enable breakthrough improvements.

好的，这是一份关于一本名为《光谱之舞：无机化学导论》的图书简介，内容详尽，不涉及《Visualizing Chemistry》中的任何知识点。图书简介：《光谱之舞：无机化学导论》导言：驾驭原子与分子的交响乐欢迎来到《光谱之舞：无机化学导论》的世界。本书旨在为初学者和有一定基础的化学学习者提供一个全面、深入且引人入胜的视角，探索无机化学这一基础科学领域。无机化学作为连接物质科学与生命科学的关键桥梁，其重要性不言而喻。它不仅是理解元素周期表中所有非碳基化合物性质的基础，更是现代材料科学、催化剂设计、能源存储乃至生物系统功能的核心理论支撑。本书的独到之处在于，它摒弃了传统教材的枯燥罗列，转而采用“光谱与结构互证”的叙事框架。我们相信，对无机物质的理解，必须深入到其电子结构和空间排布的层面。通过对前沿实验技术，特别是光谱学方法的细致解读，我们将带领读者穿越宏观现象的迷雾，直抵原子和分子层面的微观机理。第一部分：周期表的哲学与结构基础本书的基石建立在对元素周期表的深刻洞察之上。我们不会止步于对元素的简单分类，而是深入探讨其电子排布的演化规律，以及这种规律如何决定了元素的化学行为。第一章：周期表的深层逻辑本章将系统回顾量子力学原理在多电子原子中的应用，重点解析角量子数、磁量子数和自旋量子数如何塑造了s、p、d、f轨道。我们将详细讨论泡利不负责任原理和洪特规则的实际应用，并解析为什么某些元素的电子排布会“反常”（例如铜和铬族元素），这些反常并非随机，而是能量最小化原则的精妙体现。第二章：键的几何：从简单分子到配位化学的序曲分子几何构型是理解化学反应性的关键。本章将严格应用价层电子对互斥理论（VSEPR），并扩展至更精细的价键理论（VB）和分子轨道理论（MO）。我们不仅会分析经典分子（如水、氨气）的结构，还将引入交替键合模型，解释如硼烷簇和叠氮酸盐等特殊结构中的三中心两电子键。配位化学的初步概念——路易斯酸碱理论的扩展——也将在本章中奠定基础，为后续的过渡金属化学做好铺垫。第二部分：光谱学的探秘：结构与电子态的解码无机化学的许多秘密深藏于物质与电磁波的相互作用之中。本部分是本书的核心亮点，旨在培养读者“看”见分子的能力。第三章：电子跃迁的艺术：紫外-可见光谱学紫外-可见（UV-Vis）光谱是分析物质浓度和电子结构最直接的工具之一。本章将深入探讨朗德（d-d）跃迁的原理，特别是对于晶体场理论（CFT）和配位场理论（OFT）的细致剖析。我们将解析岩石图（Tanabe-Sugano Diagrams）的构建与应用，用以预测和解释过渡金属配合物在溶液中的颜色变化。重点案例分析将包括铁氰化物和铜氨配合物的颜色成因。第四章：振动的语言：红外与拉曼光谱分子内部的原子运动并非静止不变，而是以特定的频率振动。红外（IR）和拉曼光谱技术能够捕捉这些振动模式。本章将详细阐述偶极矩变化（IR活性）和极化率变化（拉曼活性）的物理基础。我们将教会读者如何利用特征吸收峰来确定官能团的存在，并讨论在固体晶格振动（声子模式）中的应用，这是理解晶体光学性质的关键。第五章：核的自旋与环境：核磁共振（NMR）的奥秘核磁共振（NMR）是确定复杂无机结构，特别是有机金属化合物和多核簇结构的“金标准”。本章将从核自旋、磁矩的基本概念出发，逐步深入到化学位移、自旋-自旋耦合（J耦合）的定量分析。我们将重点讲解二维NMR技术（如COSY、HSQC）在解析空间结构中的强大威力，使读者能够像“读懂”分子结构图一样“读懂”NMR谱图。第三部分：元素化学的深度探索在掌握了结构与光谱分析工具后，我们将聚焦于特定元素组的独特化学行为。第六章：主族元素的奇特世界本章考察了IA、IIA族碱金属和碱土金属的特殊化学。我们将从离子半径与极化能力的角度解释其在溶液中和固态下的行为差异。重点将放在稀土元素（镧系和锕系）的f轨道电子特性上，解释其为什么会表现出相似的化学性质，以及它们在磁性材料和核技术中的独特应用。第七章：过渡金属的配位与催化过渡金属（d区元素）的化学丰富多彩，其核心在于可变的氧化态和形成稳定配合物的能力。本章将深入讲解晶体场理论如何预测了磁性（高/低自旋）、几何结构（四面体、八面体、平面四边形）和反应惰性。我们将详细讨论18电子规则的局限性，并将其应用于理解有机金属催化，如烯烃聚合和氢化反应中的催化循环。第八章：高分子与固态无机材料无机化学的终极应用之一在于材料科学。本章将探讨晶体学基础，如何从X射线衍射数据中推断晶体结构，并介绍点阵缺陷对材料电学和机械性能的影响。我们将分析硅酸盐结构（如石英、云母）的连通性，以及金属氧化物（如钛酸钡、氧化铁）在铁电性、半导体性方面的设计原理。结语：面向未来的无机化学《光谱之舞：无机化学导论》旨在装备学习者一套分析和理解无机世界的科学工具。通过将实验光谱数据与理论化学模型紧密结合，我们希望读者不仅能记住化学反应，更能理解反应发生的根本原因。本书的视野将延伸至绿色化学、新能源技术（如燃料电池中的电催化剂）和新型生物无机材料的研发前沿，激励下一代化学家利用无机化学的智慧，解决全球面临的重大挑战。目标读者：化学、材料科学、化学工程等相关专业本科生及研究生；对无机化学基础理论和现代分析技术感兴趣的科研人员和工程师。本书特色：结构与光谱学的深度融合、丰富的案例解析、理论与实验数据的紧密结合。