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无机化学 原书第五版 米斯勒等著 宋友译 科学出版社 Inorganic Chemistry/Fifth Edition
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| 基本信息 |
| 图书名称： | 无机化学(原书第五版) |
| 作者： | [美] G.L.米斯勒，[美] P.J.费希尔，[美] D.A.塔尔 著 |
| 出版社定价： | 180元 |
| ISBN号： | 9787030747136 |
| 出版社： | 科学出版社 |
| 开本： | 16开 |
| 装帧： | 平装 |
| 编辑推荐 |
| 内容介绍 |
| 《无机化学：原书第五版》译自Miessler等编著的Inorganic Chemistry（Fifth Edition）。《无机化学：原书第五版》共15章，以原子结构、成键理论、对称性与群论、分子轨道理论、酸碱理论、配体场理论、角重叠模型、等瓣相似原理等理论为基础，利用晶态固体、主族元素化学、配位化学、金属有机化学等领域的示例对这些理论进行阐述，并通过主族化学和金属有机化学的类比、重要的物理性质等深入展开。除无机化学的传统知识外，《无机化学：原书第五版》还收录了以配合化学为主的当代无机化学前沿领域的*新成果，特别是增加了应用相关的热门主题，并以强化的视觉效果呈现给读者。 |
| 作者介绍 |
| 目录 |
| 目录 前言 译者的话 第1章 无机化学导论 1 1.1 什么是无机化学？ 1 1.2 与有机化学的对比 1 1.3 无机化学史 5 1.4 展望 8 参考文献 9 第2章 原子结构 11 2.1 原子理论发展史 11 2.1.1 元素周期表 12 2.1.2 亚原子粒子的发现和Bohr原子论 13 2.2 Schr*dinger方程 15 2.2.1 势箱中的粒子 17 2.2.2 量子数和原子波函数 19 2.2.3 构造原理 26 2.2.4 屏蔽效应 30 2.3 原子的周期性 37 2.3.1 电离能 37 2.3.2 电子亲和能 38 2.3.3 共价半径和离子半径 39 参考文献 41 习题 42 第3章 成键理论 46 3.1 Lewis电子结构式 46 3.1.1 共振结构式 47 3.1.2 更高的电子数 47 3.1.3 形式电荷 48 3.1.4 铍和硼化合物中的多重键 50 3.2 价层电子对互斥理论 52 3.2.1 孤对电子排斥作用 54 3.2.2 多重键 57 3.2.3 电负性与原子尺寸效应 58 3.2.4 配位原子密堆积模型 65 3.3 分子极性 67 3.4 氢键 68 参考文献 70 习题 72 第4章 对称性与群论 76 4.1 对称元素与对称操作 77 4.2 点群 82 4.2.1 高、低对称性点群 83 4.2.2 其他点群 85 4.3 群属性与群表示 90 4.3.1 矩阵 91 4.3.2 点群的表示 92 4.3.3 特征标表 94 4.4 对称性的实例与应用 99 4.4.1 手性 100 4.4.2 分子振动 101 参考文献 110 习题 110 第5章 分子轨道 117 5.1 原子轨道形成分子轨道 117 5.1.1 由s轨道形成分子轨道 118 5.1.2 由p轨道形成分子轨道 120 5.1.3 由d轨道形成分子轨道 121 5.1.4 非键轨道和其他因素 122 5.2 同核双原子分子 122 5.2.1 分子轨道 123 5.2.2 轨道混合 124 5.2.3 第一、二周期的双原子分子 125 5.2.4 光电子能谱 130 5.3 异核双原子分子 131 5.3.1 极性键 131 5.3.2 离子化合物和分子轨道 136 5.4 多原子分子轨道 137 5.4.1 FHF 138 5.4.2 CO2 140 5.4.3 H2O 145 5.4.4 NH3 149 5.4.5 从投影算符再现CO2 153 5.4.6 BF3 155 5.4.7 杂化轨道 157 参考文献 160 习题 161 第6章 酸碱和给体-受体化学 165 6.1 酸碱模型的演进 165 6.1.1 酸碱模型的发展史 165 6.2 Arrhenius学说 166 6.3 Br*nsted-Lowry理论 167 6.3.1 非水溶剂和酸碱强度 169 6.3.2 Br*nsted-Lowry超强酸 169 6.3.3 溶液中的热力学测量 171 6.3.4 气相中Br*nsted-Lowry酸度和碱度 173 6.3.5 Br*nsted-Lowry超强碱 175 6.3.6 Br*nsted-Lowry碱度的变化趋势 176 6.3.7 二元氢化物的Br*nsted-Lowry酸度 178 6.3.8 含氧酸的Br*nsted-Lowry酸度 179 6.3.9 水合阳离子的Br*nsted-Lowry酸度 180 6.4 Lewis酸碱理论与前线轨道 181 6.4.1 前线轨道与Lewis酸碱反应 182 6.4.2 前线轨道相互作用的光谱学证据 185 6.4.3 Lewis碱度的定量化 187 6.4.4 以BF3亲和能为指标的Lewis碱度 188 6.4.5 卤键 189 6.4.6 诱导效应对Lewis酸碱度的影响 190 6.4.7 空间位阻效应对Lewis酸碱度的影响 191 6.4.8 受阻Lewis酸碱对 192 6.5 分子间作用力 193 6.5.1 氢键 193 6.5.2 主客体相互作用 196 6.6 软硬酸碱 197 6.6.1 软硬酸碱理论 199 6.6.2 软硬酸碱的定量化测量 201 参考文献 205 习题 208 第7章 晶态固体 212 7.1 化学式与结构 212 7.1.1 简单结构 212 7.1.2 二元化合物的结构 218 7.1.3 复杂化合物 221 7.1.4 半径比 222 7.2 离子晶体的形成热力学 223 7.2.1 晶格能和Madelung常数 224 7.2.2 溶解度、离子大小和HSAB 225 7.3 分子轨道和能带结构 227 7.3.1 二极管、光伏效应以及发光二极管 231 7.3.2 量子点 232 7.4 超导 234 7.4.1 低温超导合金 235 7.4.2 超导性原理（Cooper对） 235 7.4.3 高温超导体：YBa2Cu3O7及相关化合物 236 7.5 离子晶体中的成键作用 237 7.6 晶体缺陷 237 7.7 硅酸盐 238 参考文献 241 习题 243 第8章 主族元素化学 246 8.1 主族化学的总体趋势 247 8.1.1 物理性质 247 8.1.2 电负性 249 8.1.3 电离能 250 8.1.4 化学性质 250 8.2 氢 254 8.2.1 化学性质 255 8.3 1族：碱金属 256 8.3.1 元素 256 8.3.2 化学性质 256 8.4 2族：碱土金属 260 8.4.1 元素 260 8.4.2 化学性质 261 8.5 13族 262 8.5.1 元素 262 8.5.2 13族元素的其他化学性质 266 8.6 14族 268 8.6.1 元素 268 8.6.2 化合物 276 8.7 15族 279 8.7.1 元素 280 8.7.2 化合物 282 8.8 16族 286 8.8.1 元素 286 8.9 17族：卤素 291 8.9.1 元素 291 8.10 18族：惰性气体 296 8.10.1 元素 296 8.10.2 18族元素的化学 297 参考文献 302 习题 306 第9章 配位化学Ⅰ：结构和异构体 311 9.1 历史背景 311 9.2 配合物命名 315 9.3 同分异构体 320 9.3.1 立体异构体 321 9.3.2 四配位化合物 321 9.3.3 手性 321 9.3.4 六配位化合物 322 9.3.5 螯合环的组合 326 9.3.6 配体环构象 327 9.3.7 构造异构体 329 9.3.8 异构体的分离和鉴定 332 9.4 配位数与结构 334 9.4.1 一、二、三配位 335 9.4.2 四配位 338 9.4.3 五配位 339 9.4.4 六配位 340 9.4.5 七配位 342 9.4.6 八配位 342 9.4.7 更高配位数 344 9.5 配位骨架 345 参考文献 349 习题 352 第10章 配位化学Ⅱ：成键 356 10.1 电子结构的证据 356 10.1.1 热力学数据 356 10.1.2 磁化率 358 10.1.3 电子光谱 361 10.1.4 配位数和分子构型 362 10.2 成键理论 362 10.2.1 晶体场理论 362 10.3 配体场理论 363 10.3.1 八面体配合物的分子轨道 364 10.3.2 轨道分裂和电子自旋 371 10.3.3 配体场稳定化能 373 10.3.4 平面四方型配合物 376 10.3.5 四面体配合物 380 10.4 角重叠模型 382 10.4.1 σ给体相互作用 382 10.4.2 π受体相互作用 385 10.4.3 π给体相互作用 387 10.4.4 光谱化学序列 388 10.4.5 eσ、eπ和Δ的大小 389 10.4.6 磁化学序列 392 10.5 Jahn-Teller效应 393 10.6 四/六配位的偏好 394 10.7 其他构型 396 参考文献 397 习题 399 第11章 配位化学Ⅲ：电子光谱 404 11.1 光的吸收 404 11.1.1 Beer-Lambert定律 405 11.2 多电子原子的量子数 406 11.2.1 自旋-轨道耦合 412 11.3 配合物的电子光谱 413 11.3.1 选择定则 414 11.3.2 能级相关图 415 11.3.3 Tanabe-Sugano图 417 11.3.4 Jahn-Teller畸变和光谱 422 11.3.5 Tanabe-Sugano能级图应用：根据光谱确定Δo 424 11.3.6 四面体配合物 428 11.3.7 电荷迁移光谱 429 11.3.8 电荷迁移和能源应用 430 参考文献 432 习题 433 第12章 配位化学Ⅳ：反应和机理 437 12.1 背景 437 12.2 配体取代反应 439 12.2.1 惰性和活性配合物 439 12.2.2 取代反应机理 441 12.3 不同反应路径的动力学结果 442 12.3.1 解离 442 12.3.2 交换 443 12.3.3 缔合 444 12.3.4 缔合物 444 12.4 八面体取代反应的实验证据 445 12.4.1 解离 445 12.4.2 线性自由能关系 447 12.4.3 缔合机理 449 12.4.4 共轭碱机理 450 12.4.5 动力学螯合效应 452 12.5 反应的立体化学 453 12.5.1 反式配合物的取代反应 454 12.5.2 顺式配合物的取代反应 456 12.5.3 螯合环的异构化 457 12.6 平面四方型配合物的取代反应 457 12.6.1 平面四方型配合物取代反应的动力学和立体化学 458 12.6.2 缔合反应的证据 458 12.7 反位效应 460 12.7.1 反位效应解释 462 12.8 氧化还原反应 463 12.8.1 内层反应和外层反应 463 12.8.2 高、低氧化数的稳定因素 467 12.9 配体 |
| 在线试读部分章节 |
| 第1章无机化学导论 1.1 什么是无机化学？ 如果有机化学被定义为碳氢化合物及其衍生物的化学，那么无机化学可以被广义地描述为“其他所有一切”的化学，包括元素周期表中所有剩余的元素，以及在无机化学中日趋重要的碳元素。金属有机化学领域宽广，其中金属-碳键化合物在有机、无机化学之间建立了桥梁，同时对许多有机反应有着催化作用。生物无机化学是生物化学和无机化学的纽带，且着重关注于医学应用方面。环境化学包括对无机化合物和有机化合物的研究。简而言之，无机化学王国是广阔的，为研究和潜在的实际应用提供了无限的场所。 1.2 与有机化学的对比 无机和有机化合物之间的一些对比有规可循，二者中皆发现有单、双和三重共价键（图1.1），对无机化合物而言，这些键包括直接的金属-金属键和金属-碳键。两个碳原子间*多有三个键，而许多化合物中金属原子之间存在四重键。除了有机化学中常见的σ键和π键外，在金属原子四重键中还包含一个δ键（图1.2），即由一个σ键、两个π键和一个δ键组成。形成δ键的这种情形完全是可能的，因为碳原子只有s和p轨道能量匹配用于成键，而金属原子的d轨道也可参与成键。 过渡金属原子之间包含“五个”键的化合物也有报道（图1.3），但随之引发了这些键是否为“五重”的争论。 在有机化合物中，氢几乎总是和单个碳原子相连；而在无机化合物中，氢常作为两个或多个其他原子之间的桥联原子。在金属簇合物中，氢原子在金属原子多面体的棱或面上成桥。烷基在无机化合物中也可以充当桥联基团，这种角色在有机化学中很少见，除非作为反应中间体。无机化合物中端配或桥联的氢原子和烷基示例见图1.4。 碳和许多其他元素在化学上*显著的区别在于配位数和几何构型。虽然碳的*大配位数通常限制为4（如CH4中，碳上*多连接4个原子），但许多无机化合物的中心原子配位数为5、6、7或更高。过渡金属*常见的配位构型是围绕中心原子形成的八面体，如（图1.5）。此外，无机化合物呈现出不同于碳的配位构型。例如，四配位碳几乎总是四面体型，但金属和非金属的四配位化合物均为四面体型和平面正方型。金属中心与阴离子或中性分子（配体）结合（通常通过N、O或S）形成的化合物，称为配位化合物；当直接与金属原子或离子结合的是碳原子时，它们也被归类为金属有机配合物。 通常在碳的四配位化合物中呈现的四面体构型，也以不同的形式出现在一些无机分子中。甲烷包含四个氢，它们环绕在碳周围并形成正四面体。单质磷是四原子四面体（P4），但无中心原子。其他元素也可以形成外部原子围绕中心空腔的分子，如硼，可以形成许多含有二十面体B12单元的结构。图1.5给出了一些无机化合物几何构型的示例。 芳香环在有机化学中很常见，而且芳基也能与金属形成σ键。然而，芳环也可以通过其π轨道以一种截然不同的方式与金属结合，如图1.6和本书的封面插图所示，其结果是一个金属原子结合在环的中心上方，几乎就像悬浮在空中一样。在许多情况下，金属原子夹在两个芳环之间，*为人知的是由金属和芳环组成的层状三明治结构。 碳在许多金属簇合物中扮演着不寻常的角色，在这些化合物中，单个碳原子位于金属原子的多面体中心。已发现五、六或更多金属原子围绕碳中心的团簇（图1.7），碳在这些团簇中的显著作用给理论无机化学家带来了挑战。 此外，自20世纪80年代中期以来，碳元素的化学蓬勃发展，这一现象始于富勒烯的发现，其中*著名的是C60簇，以建筑学上网格穹顶的开发者而得名为“buckminster”（富勒烯）。许多其他富勒烯（bucky球）现在已经为人所知，并作为核心发展出各种衍生物。此外，各种其他形式的碳（如碳纳米管、纳米带、石墨烯和碳导线）也引起了人们的兴趣，并在诸如纳米电子学、防弹衣和药物传输等领域显示出了应用潜力。图1.8给出了这些新形态碳的例子。 化学中各子领域之间泾渭分明的时代早已过去。本书中有许多内容，如酸碱化学和金属有机反应，是有机化学家非常感兴趣的。分析化学家对氧化还原反应、光谱以及溶解度关系等课题感兴趣。与结构测定、光谱、电导率及成键理论相关的学科对物理化学家很有吸引力。金属有机催化剂的使用为石油和聚合物化学提供了关联，配位化合物如血红蛋白和金属酶在生物化学中起着类似的纽带作用。许多无机化学家与其他领域的专业人员合作，将化学发现用于应对医学、能源、环境、材料科学和其他领域的现代挑战。简而言之，现代无机化学并不是一个零散的研究领域，而是与自然科学、医学、技术和其他学科有着千丝万缕的联系。 本章的其余部分将专门介绍无机化学起源的简史和对近期发展的展望，旨在将无机化学的某些方面置于更大的历史背景下，与过去的事件取得有意义的联系。在后面的章节中，简要的历史背景介绍都起这个作用。 1.3 无机化学史 在炼金术成为研究对象之前，许多化学反应及其产品已用于日常生活中。*早使用的金属可能是金和铜，它们在自然界中可以金属状态存在；孔雀石[碱式碳酸铜，Cu2(CO3)(OH)2]经炭火还原，也很容易生成铜。早在公元前3000年，银、锡、锑和铅就已为人类熟知；到公元前1500年，铁出现在古希腊和地中海周围的其他地区；大约同一时期，出现有色玻璃和陶瓷釉，这些釉主要由二氧化硅（SiO2，沙石的主要成分）和其他金属氧化物组成，它们被熔化并冷却成无定形固体。 公元一世纪初，炼金士活跃在中国、埃及和其他文明中心，尽管他们的大部分努力都是试图把“贱”金属“转化”成金，同时也描述了许多化学反应和操作，蒸馏、升华、结晶和其他技术被开发并用于他们的研究。由于当时的政治和社会变革，炼金术传入阿拉伯世界，大约公元1000～1500年重现欧洲。早在1150年火药就用于中国的烟花，炼金术在当时的中国和印度也很普遍。直到1600年，炼金士出现在艺术、文学和科学领域，化学便开始成为一门科学。Roger Bacon（1214—1294），公认的第一位伟大的实验科学家，也写了大量有关炼金术的内容。 到了17世纪，人们知道了常见的强酸—硝酸、硫酸和盐酸，对普通盐及其反应的系统描述也在不断积累。随着实验技术的进步，对化学反应和气体性质的定量研究变得越来越普遍，原子和分子的质量得到了更精确的测定，为后来的元素周期表奠定了基础。1869年，原子和分子的概念已确立，使得Mendeleev和Meyer提出不同形式的元素周期表成为可能。图1.9展示了Mendeleev初始的元素周期表。 自很早以来就存在的化学工业以提纯盐、冶炼和精炼金属的工厂形式出现，并随着制备相对纯净材料方法的普及而扩大。1896年，Becquerel发现了放射性，于是开辟了另一个研究领域。对亚原子粒子、光谱以及电的研究催生了1913年的Bohr原子理论，并很快在1926年和1927年被和Heisenberg的量子力学所修正。 无机化学作为一个研究领域，在早期矿产资源勘查开发中发挥了极其重要的作用。定性分析方法的开发有助于矿物鉴定，与定量方法相结合则可以评估其纯度和价值。随着工业革命的进行，化学工业也在发展；到20世纪初，大量生产氨、硝酸、硫酸、氢氧化钠和许多其他无机化学品的工厂已很普遍。 |
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