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群论在无机化学中的应用、配位化合物、原子簇化合物、金属-金属多重键、金属有机化合物、典型固体的结构和性质、生物无机化学与超分子化学等。本书注重介绍无机化学的基本原理,同时也反映无机化学的新成就和新进展。本书可用做高年级本科生和硕士研究生学习高等无机化学课程的教材。每章都配以一定量的习题,供读者对该章节的内容进行复习、总结。书后附有近年来中国科学技术大学博士生入学考试高等无机化学试题,可供报考博士研究生的同学参考。
内容简介
共七章,主要内容包括:群论在无机化学中的应用、配位化合物、原子簇化合物、金属-金属多重键、金属有机化合物、典型固体的结构和性质、生物无机化学与超分子化学等。《高等无机化学》注重介绍无机化学的基本原理,同时也反映无机化学的新成就和新进展。《高等无机化学》可用做高年级本科生和硕士研究生学习高等无机化学课程的教材。每章都配以一定量的习题,供读者对该章节的内容进行复习、总结。书后附有近年来中国科学技术大学博士生入学考试高等无机化学试题,可供报考博士研究生的同学参考。
内页插图
目录
前言
第一章 分子的对称性和点群
第一节 对称操作与对称元素
第二节 分子点群
第三节 特征标表
第四节 对称性与群论在无机化学中的作用
习题
参考文献
第二章 配位化合物
第一节 配合物电子光谱
第二节 配合物反应机理和反应动力学
第三节 几种类型的配合物及其应用
第四节 功能配合物
习题
参考文献
第三章 原子簇化合物
第一节 非金属原子簇化合物
第二节 金属原子簇化合物
习题
参考文献
第四章 金属-金属多重键
第一节 金属-金属四重键
第二节 金属-金属三重键
第三节 金属-金属二重键
习题
参考文献
第五章 金属有机化合物
第一节 金属不饱和烃化合物
第二节 金属环多烯化合物
第三节 等叶片相似模型
第四节 主族金属有机化合物
第五节 稀土金属有机化合物
习题
参考文献
第六章 固体的结构和性质
第一节 固体分子轨道理论
第二节 固体的结构
第三节 有代表性的氧化物、氟化物和硫化物
习题
参考文献
第七章 生物无机化学和超分子化学
第一节 生物无机化学
第二节 超分子化学
习题
参考文献
附录一 主要分子点群及实例
附录二 若干重要点群的特征标表
附录三 指定点群的ABn型分子的中心原了的s,p,d轨道的对称性类型
附录四 指定点群的ABn型分子中周边原子轨道的线性组合
附录五 d2-d7的八面体配合物的Tanabe-Sugano图
附录六 元素周期表
附录七 中国科学技术大学博士生入学考试高等无机化学复习要点
附录八 中国科学技术大学博士生入学考试高等无机化学试题(2003-2005)
前言/序言
高等无机化学是大学基础无机化学的后续课程。随着科学技术的飞速进步,无机化学和有机化学、生物化学、材料科学等多种学科相互渗透,使无机化学的研究领域大大扩展。当代的无机化学已经发展成以配位化学、生物无机化学和固体材料化学三大分支为主要支撑点的内容极其丰富和广泛的学科领域。为了使学生在学习了基础无机化学、物理化学、有机化学等知识之后,能够更为概括地总结无机化学中的经典理论成果,又进一步扩展知识面,认识无机化学领域的新进展、新发现,在中国科学技术大学研究生院的大力支持下,我们编写了《高等无机化学》一书。
全书共分为七章,依次为:分子的对称性和点群,配位化合物,原子簇化合物,金属一金属多重键,金属有机化学,固体的结构和性质,生物无机化学与超分子化学。根据本校硕士研究生课程设置的特点,考虑到与其他课程的衔接,本书在每一章的具体内容上侧重点各有不同。群论是研究对称性的有力工具,在无机化学中有着重要的应用,因此被安排在第一章加以讨论;其他每个章节除了介绍该专题的基本内容之外,还尽可能地介绍近年来该研究领域的新成果、新发展,适当体现无机化学领域的前沿性和新颖性,使学生能够掌握现代无机化学的研究现状和发展趋势。每,章都附有一定量的习题,供读者对该章节的内容进行复习总结。书后附有;近年来中国科学技术大学博士生入学考试高等无机化学试题。
中国科学技术大学研究生教材:高等无机化学 概览 《中国科学技术大学研究生教材:高等无机化学》是一部旨在为化学及相关学科的研究生提供深入、系统的高等无机化学知识体系的权威著作。本书聚焦于现代无机化学的前沿理论、研究方法和应用领域,力求在继承传统无机化学经典内容的基础上,突出化学键理论、分子轨道理论、配位化学、固体化学、量子化学在无机化学中的应用,以及元素周期律的现代诠释等核心内容。本书以严谨的科学态度、清晰的逻辑结构、丰富的实例和前沿的研究动态,帮助读者建立扎实的理论基础,培养独立分析问题和解决问题的能力,为从事科学研究或高技术开发奠定坚实的基础。 内容深度与广度 本书在内容深度和广度上都力求达到研究生学习的先进水平。它不仅涵盖了本科阶段高等无机化学的升级和深化,更深入探讨了诸多现代无机化学研究中的热点和难点问题。 第一部分:现代无机化学的理论基石 化学键与分子结构:深入解析共价键、离子键、金属键的本质,重点阐述现代配位理论,如晶体场理论、配位场理论、分子轨道理论及其在解释配位化合物结构、光谱、磁性等性质中的应用。本书将通过大量实例,例如过渡金属配合物的电子结构分析,展示这些理论的强大解释力。同时,会引入更高级的键理论,如杂化轨道理论的拓展,以及对弱相互作用(如氢键、范德华力)在无机分子体系中的作用的探讨。 量子化学在无机化学中的应用:详细介绍量子化学基本原理(如薛定谔方程、原子轨道、分子轨道)如何被应用于理解无机化合物的电子结构、光谱性质、反应活性等。通过对简单无机分子(如H2O, NH3, CO2)和复杂金属配合物的量子化学计算结果的解读,使读者理解计算无机化学的意义和方法。本书将重点关注密度泛函理论(DFT)在研究无机体系中的应用,介绍其在预测分子结构、能量、反应路径等方面的优势。 元素周期律的现代诠释:在经典元素周期律的基础上,本书将从电子构型、原子半径、电离能、电子亲和能、电负性等量子力学参数出发,更深入地解释元素性质的周期性变化规律。重点分析了副族元素、稀土元素、锕系元素的特殊性质及其成因,探讨了重元素效应等现代研究关注的现象。 第二部分:无机化学的核心领域 配位化学:本书将配位化学作为核心内容之一,系统阐述了配位化合物的命名、异构、成键理论、光谱学(UV-Vis, IR, NMR, EPR)、磁性、动力学和热力学稳定性等。重点关注过渡金属配合物的多方面性质,包括但不限于氧化还原活性、催化性能、光学性质等。本书将深入探讨螯合物效应、同质异能和非同质异能,以及配位键的形成和断裂机理。此外,还将介绍超分子配位化学的概念及其在构建功能材料中的应用。 固体化学:深入介绍无机固体材料的结构、性质和制备。涵盖晶体结构(如立方、密排六方、金红石、钙钛矿等)的描述与分析,晶体缺陷(点缺陷、线缺陷、面缺陷)及其对材料宏观性质的影响。重点介绍固态相变、固态反应机理,以及固体的导电性、导热性、光学性质、磁性等。本书将着重介绍现代固体材料的研究前沿,如纳米晶体、多孔材料(如沸石、金属有机框架MOFs)、二维材料(如石墨烯、过渡金属二硫化物)等,并讨论它们的制备方法和应用前景。 酸碱理论:除了传统的阿伦尼乌斯、布朗斯特-劳里、刘易斯酸碱理论,本书还将引入更广泛的溶剂体系和非质子溶剂中的酸碱概念,如Hard-Soft Acid-Base (HSAB) 原理的现代应用。探讨路易斯酸碱相互作用在催化、自组装等过程中的重要作用,并介绍新的酸碱强度度量方法。 第三部分:现代无机化学的前沿与交叉 生物无机化学:探讨生命过程中金属离子和无机物的作用,包括金属酶的结构与功能、金属在生命体内的转运与储存、金属配合物的药物活性等。本书将介绍金属蛋白(如血红蛋白、叶绿素)的结构和功能,以及稀土元素在生物成像和治疗中的应用。 环境无机化学:研究环境中无机物的来源、迁移转化、归宿及其对生态环境的影响。关注重金属污染、温室气体(如CO2)的捕获与转化、水体净化等。介绍环境监测中常用的无机分析方法,以及绿色化学理念在无机化学中的实践。 材料无机化学:关注无机材料的设计、合成、表征和应用。涵盖半导体材料、催化材料、储能材料(如锂离子电池材料)、磁性材料、发光材料等。本书将介绍薄膜沉积、纳米材料合成、固相合成等制备技术,并讨论材料结构与性能之间的关系。 有机金属化学:作为无机化学与有机化学的交叉学科,本书将介绍有机金属化合物的合成、结构、反应性及其在有机合成、催化等领域的应用。重点关注金属-碳键的形成与断裂,以及在催化循环中的作用。 同位素化学与放射化学:介绍稳定同位素和放射性同位素在化学研究、环境监测、医学诊断与治疗等方面的应用。 教学特色与学习方法 本书的编写遵循“由浅入深,理论与实践相结合”的原则。每一章节都以清晰的理论讲解为基础,辅以大量的图示、表格和计算示例,帮助读者直观理解抽象概念。书中还引用了大量最新的科研文献和数据,展示了无机化学研究的活跃性和前沿性。 学习本书,建议读者: 1. 夯实基础:在学习本书之前,建议对大学阶段的基础无机化学、物理化学、量子化学有扎实的掌握。 2. 主动思考:本书提供的例题和习题,不仅是检验学习成果的方式,更是引导读者深入思考、解决问题的契机。 3. 关注前沿:鼓励读者主动查阅相关领域的最新文献,了解学科发展动态,将理论知识与实际研究相结合。 4. 跨学科视野:无机化学的研究已广泛渗透到物理、生物、材料、工程等多个领域,学习本书时,应保持跨学科的视野,体会无机化学的广泛应用。 本书的目标读者 本书主要面向中国科学技术大学及其他高校化学、化工、材料、环境、生物等相关专业的硕士研究生和博士研究生。同时也适合从事无机化学相关研究的科研人员和对高等无机化学感兴趣的高年级本科生作为参考。 结语 《中国科学技术大学研究生教材:高等无机化学》力求成为一部引导读者探索现代无机化学奥秘的得力助手。我们相信,通过本书的学习,读者将能够深刻理解无机化学的精髓,掌握前沿的研究方法,并为未来的学术或职业生涯打下坚实的基础。
对于像我这样对非金属无机化学有着浓厚兴趣的学生来说,这本书的价值简直无法估量。它不仅仅是关于元素的性质和化合物的简单罗列,而是深入剖析了非金属元素及其化合物的结构、性质、反应以及它们在现代科技中的应用。书中对元素周期律的精妙解读,以及对不同族元素独特化学行为的系统阐述,都让我受益匪浅。我尤其欣赏书中对硼、硅、磷、硫等元素的深入探讨,它们在材料科学、生命科学等领域的广泛应用,通过这本书得到了清晰的展示。例如,书中关于硅基材料的章节,详细介绍了氧化硅、硅化物、有机硅聚合物等的结构和性质,以及它们在半导体、陶瓷、涂层等方面的应用,这让我看到了无机化学的强大生命力。此外,书中对稀有气体化合物的研究也给我留下了深刻的印象,这些曾经被认为是惰性的元素,如今却能在特定条件下形成稳定的化合物,这充分展现了化学的神奇与奥秘。