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出版者:

作者:Jim Hebden

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页数:0

译者:

出版时间:1997

价格:0

装帧:Hardcover

isbn号码:9780968206904

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《高等无机化学原理与应用》 内容提要 本书旨在为化学、材料科学、化学工程等领域的本科生及研究生提供一套全面、深入的现代无机化学教材。本书着重于从量子力学和热力学的基本原理出发，系统阐述无机化合物的结构、键合、性质、反应性及其在现代科技中的前沿应用。全书内容覆盖了从基础理论到尖端研究的广阔范围，旨在培养读者严谨的科学思维和解决复杂化学问题的能力。 第一部分：无机化学的理论基础 第一章：原子结构与周期性 本章深入探讨原子结构模型，从早期的玻尔模型过渡到现代的薛定谔方程和量子数概念。详细解析了s、p、d、f轨道的形状、能量及电子排布规则，重点讨论了洪特规则和泡利不相容原理在多电子原子中的应用。通过对电子构型与原子性质（如电离能、电子亲和能、电负性）之间关系的深入分析，系统阐述了元素周期性的内在物理化学根源。本章还引入了相对论效应在重元素原子结构中的体现。 第二章：化学键合的现代理论 本章是全书的核心理论基石之一。首先回顾并拓展了路易斯结构理论，随后全面转向现代的量子化学描述。详细讲解了价键理论（VB），包括杂化轨道理论在解释分子几何构型中的局限性与突破。在此基础上，系统阐述了分子轨道理论（MO），包括双原子分子（如$ ext{O}_2$, $ ext{N}_2$, $ ext{HF}$）和复杂多原子分子的MO图构建方法。深入讨论了键级、键能、键长与轨道重叠积分的关系。此外，本章还覆盖了分子间作用力，如范德华力、氢键的微观机制，并探讨了固态化学中的能带理论基础。 第三章：晶体结构与固态化学 本章侧重于描述和理解无机固体材料的结构。首先介绍了晶体学基础，包括点群、空间群、布拉维点阵的概念。详细解析了密堆积结构（$ ext{FCC}$, $ ext{HCP}$）及其衍生的重要晶体结构类型，如离子化合物（$ ext{NaCl}$, $ ext{CsCl}$, 闪锌矿，萤石）和共价网络结构。通过对$ ext{AB}$, $ ext{AB}_2$, $ ext{AB}_3$型化合物的结构分析，讲解了半径比规则和电荷平衡原理的实际应用。此外，本章还引入了非化学计量比化合物、缺陷化学（如施托依基和反施托依基缺陷）及其对材料电学性质的影响。 第四章：热力学与动力学在无机反应中的应用 本章将热力学和动力学工具应用于无机体系。热力学部分着重于吉布斯自由能、焓变和熵变在判断无机反应自发性中的作用，特别关注标准生成焓、晶格能的计算方法（如玻恩-哈伯循环）。动力学部分则探讨反应速率、活化能（阿伦尼乌斯方程）以及反应机理的推断。重点讲解了配位化合物的形成热力学（稳定度常数）和反应动力学（取代反应机理），对比了惰性与活泼配合物的区别。 第二部分：主族元素化学 本部分按照元素周期表分组，系统回顾了主族元素（$ ext{s}$区和$ ext{p}$区）的特殊性质、关键化合物的结构、合成方法及重要应用。 第五章：碱金属与碱土金属 ($ ext{s}$区) 讨论了$ ext{Li}$, $ ext{Na}$, $ ext{K}$, $ ext{Mg}$, $ ext{Ca}$等元素在水溶液中的行为、它们离子半径和极化力的差异如何影响其化合物的结构和溶解度。深入分析了冠醚和穴状配体对$ ext{s}$区阳离子的选择性络合作用及其在分离科学中的应用。重点介绍$ ext{Mg}$和$ ext{Ca}$的生物化学重要性。 第六章：硼、碳、硅、锗族元素 重点关注它们的共价成键特性。硼化学中，系统阐述了硼烷（如$ ext{B}_2 ext{H}_6$）的电子亏损结构和Wade规则的原理。碳化学部分，超越有机化学范畴，深入研究了富勒烯、碳纳米管和石墨烯等新型碳材料的结构、合成和电子性质。硅化学部分，详述了硅酸盐、硅氧烷骨架的聚合机制及其在陶瓷和高分子材料中的作用。 第七章：氮、磷、氧族元素 氮的固定与转化是本章的重点，包括哈伯法合成$ ext{NH}_3$的催化机制及新型固氮方法的探索。磷的氧化物（如多聚磷酸盐）和含磷酸的结构化学至关重要。氧族元素中，重点分析了不同价态氧的稳定性，如过氧化物、超氧化物和臭氧的化学性质。 第八章：卤素与稀有气体 卤素的氧化态变化及其强氧化性是核心。详细讨论了互卤化物和多卤素阴离子的结构与键合。对于稀有气体，探讨了它们的惰性（高电离能）如何被克服，特别是在形成$ ext{Xe}$化合物（如$ ext{XeF}_2$, $ ext{XeO}_3$）时的键合性质和结构特点，以及这些化合物的合成挑战。 第三部分：过渡金属化学与配位化合物 本部分是现代无机化学的另一核心领域，聚焦于$ ext{d}$区和$ ext{f}$区元素的特征。 第九章：过渡金属的结构与电子结构 全面介绍过渡金属的电子排布特性（未成对电子、变价能力、形成有色化合物）。重点深入讲解了晶体场理论（CFT）和配位场理论（LFT），用于解释八面体、四面体和平面四边形场中$ ext{d}$轨道的分裂能级。详细分析了中心金属离子的氧化态稳定性、磁矩与电子构型的关系。 第十章：配位化合物的键合、光谱与磁性 本书将分子轨道理论应用于配位化合物的分析。通过$ ext{MLCT}$（金属到配体电荷转移）和$ ext{LMCT}$（配体到金属电荷转移）跃迁，解释了配合物颜色的来源。详细讨论了$ ext{Jahn-Teller}$效应的结构影响。磁性部分，对比分析了顺磁性、抗磁性以及铁磁性材料，并引入了自旋交叉现象。 第十一章：过渡金属反应动力学与机理 详述了配位化合物在溶液中的取代反应机理，包括$ ext{d}^n$体系的活泼性差异（如$ ext{d}^6$低自旋体系的亲核取代$ ext{I}_a$和$ ext{D}_a$机理）。讲解了配体交换反应、氧化还原反应（基于$ ext{Marcus}$理论的电子转移）及其在电化学中的应用。 第十二章：金属有机化学与催化 系统介绍σ键、π键和三中心二电子键在金属有机化合物中的应用。重点讨论了茂金属、烯烃和炔烃配合物（如威特里克-纳什配合物）的结构和键合。深入探讨了均相催化中的关键反应，如$ ext{Ziegler-Natta}$聚合、$ ext{Heck}$偶联、$ ext{Suzuki}$偶联反应的催化循环，解析了催化剂的设计原理。 第四部分：$ ext{f}$区元素与前沿应用 第十三章：镧系与锕系元素化学 对比分析了镧系（$ ext{f}^0$至$ ext{f}^{14}$）和锕系元素（$ ext{5f}$轨道参与键合的复杂性）。重点讨论了镧系元素在配位化学中的高配位数、配位场不敏感性及其在发光材料（如$ ext{LED}$中的敏化剂）中的应用。锕系化学则聚焦于核燃料循环、氧化态的广泛性以及超重元素的合成与初步化学研究。 第十四章：无机化学的前沿与交叉学科 本章面向现代研究热点。内容包括： 1. 生物无机化学：金属离子在生命体系中的作用，如血红蛋白（氧气运输）、金属酶（氧化还原催化中心）。 2. 磁性材料：分子磁体、单分子磁体（$ ext{SMM}$）的设计与自旋弛豫机理。 3. 新型储能材料：固态电解质、锂离子电池中的正负极材料的结构稳定性分析。 4. 无机化学在新材料中的地位：从溶胶-凝胶法合成纳米材料到金属有机框架材料（$ ext{MOF}$）的多孔结构与气体吸附性能。 附录 包括常用物理化学常数、晶体结构数据表、配位场理论中的$ ext{d}$轨道能级图及拉乌尔图的详细解释。 本书结构严谨，理论与实践并重，配有大量例题和思考题，旨在成为化学专业学生深入理解无机世界复杂性和美妙之处的必备参考书。

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从实战应用的视角来看，这本书的价值定位显得有些微妙。它在理论深度上的挖掘是毋庸置疑的，构建的化学世界的坚固基石非常扎实，对于理解基础原理，它绝对是顶级的参考书。然而，如果期待它能直接对接现代实验技术或者工业应用中的最新进展，可能会感到略微的脱节。比如，对于一些新兴的计算化学方法或者绿色化学的最新实践案例，书中的描述显得有些保守和滞后，更像是对经典化学体系的一次全面总结和升华，而不是对未来趋势的积极展望。这并非是说它过时了，而是说，如果你需要一本紧跟时代脉搏、强调前沿技术的教材，这本书的“保质期”或许不如那些专门聚焦于某一特定新兴领域的专著。它更适合作为奠定学术基石的“内功心法”，帮助你形成扎实的理论功底，至于“招式”的演变，则需要读者自己去课后补充和跟进最新的科研动态。所以，它是一本优秀的理论基石，但不是一本全面的应用指南。

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说实话，这本书的阅读体验，怎么讲呢，就像是在一场精心准备的宴会上，菜式非常多，每道菜的摆盘都很讲究，但口味嘛，就得看你个人的偏好了。它的结构非常清晰，章节之间的逻辑衔接做得很流畅，你很少会因为迷失方向而感到焦虑。作者在构建知识体系时，似乎非常注重“循序渐进”，从最容易消化的部分开始，一步步引导读者进入更难啃的骨头。我花了好大力气才啃完了关于热力学的那几章，那里的数学推导部分，简直就是一场智力的马拉松。我得承认，作者在数学工具的使用上非常熟练，公式的推导过程展示得一清二楚，对于那些习惯了“只给结论不给过程”的教材来说，这简直是福音。但问题也出在这里——对于基础相对薄弱的读者来说，这种密集的公式和严密的逻辑链条，可能会造成瞬间的认知过载。我常常需要在读完一页后，停下来，在草稿纸上重新画图、验算一遍，才能真正理解作者的意图。这本书无疑是为那些已经有了一定基础，渴望系统化提升的读者量身定做的“硬菜”。

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我对这本书的整体评价是：它像一位经验丰富但脾气有点古怪的导师。他知识渊博，能跟你聊上天南海北，但他的讲课节奏和偏重点，完全由他自己说了算。比如，在某些他认为“至关重要”的主题上，他可以花上好几十页篇幅进行地毯式的扫射和深入挖掘，恨不得把所有已知的理论都掰开了揉碎了给你看；可到了另一些同样重要的分支领域，他可能只是寥寥数语带过，留给读者的空白和思考空间就非常大了。这种极端的差异性，使得学习路径变得不太线性。我不得不承认，这种“导师风格”在激发我对某些特定领域的兴趣方面起到了关键作用，我因此对某个原本不感兴趣的反应类型产生了浓厚的探究欲。但同时，这也意味着这本书的“补习”功能相对较弱，如果你是想专门针对某个知识盲区进行快速高效的填补，它可能不是最高效的选择，因为它总是倾向于将你拉入它预设好的、更宏大的叙事框架之中去学习。

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这本书，嗯，我得说，拿到手上的时候，感觉就像是翻开了一扇通往一个既熟悉又充满未知的领域的大门。封面设计得相当简约，但内页的排版和字体选择却透露出一种严谨的学术气息。内容上，它试图构建一个宏大的化学图景，从基础概念的梳理到更深层次的理论探讨，可以说是覆盖面很广。我特别欣赏作者在处理一些复杂概念时所采取的类比和实例，那些生活化的例子确实能让人茅塞顿开，比如解释分子间作用力时，它不是干巴巴地罗列公式，而是描绘了一幅生动的“分子社交”场景。不过，也正因为试图涵盖得太全面，有时会觉得有些地方的论述略显仓促，像是急着赶场子一样，特别是涉及到一些前沿的研究方向时，深度上稍稍欠缺了一点点火候，让人读完后总觉得意犹未尽，希望能有更深入的剖析。整体而言，它更像是一份详尽的导览图，指引你了解这个学科的全貌，但要真正深入某个角落，可能还需要借助其他的工具书。它的价值在于构建认知框架，而非提供解决所有难题的终极答案。

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这本书的装帧和纸张质量，是让我非常惊喜的一个方面。通常这种厚重的学术著作，为了控制成本，纸张手感总是不太理想，要么反光严重，要么油墨印得不够均匀。但拿到这本，纸张的质地相当不错，哑光处理，阅读起来非常舒适，长时间盯着看也不会觉得眼睛特别疲劳。更值得称赞的是它的图示和插画部分。很多化学概念，特别是那些关于三维结构和反应机理的描述，仅靠文字是很难想象的。这本书在这方面的投入显然是巨大的，彩图的印刷色彩饱满，细节清晰可见，很多复杂的晶体结构图和反应过渡态的描绘，简直是艺术品。它们不仅仅是用来辅助理解的配图，本身就具有很强的解释力。我个人认为，对于视觉学习者来说，这本书的图文结合达到了一个非常高的水准。如果说有什么可以挑剔的，可能就是索引做得不够细致，查找特定的小概念时，不如一些专注于检索的工具书来得方便快捷。

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