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第一篇 基础 3

1章 原子结构 3

类氢原子的结构 6

1.1 光谱信息 7

1.2 量子力学的某些原理 8

1.3 原子轨道 9

多电子原子 15

1.4 钻穿和屏蔽 16

1.5 构造原理 18

1.6 元素的分类 20

1.7 原子性质 22

延伸阅读资料 31

练习题 32

辅导性作业 33

2章 分子结构和成键 34

Lewis结构 34

2.1 八隅律 34

2.2 共振 35

2.3 VSEPR模型 36

价键理论 39

2.4 氢分子 39

2.5 同核双原子分子 40

2.6 多原子分子 41

分子轨道理论 43

2.7 理论简介 43

2.8 同核双原子分子 45

2.9 异核双原子分子 49

2.10 键的性质 52

2.11 多原子分子 54

2.12 计算方法 59

结构和键的性质 60

2.13 键长 61

2.14 键强 62

2.15 电负性和键焓 63

2.16 氧化态 64

延伸阅读资料 65

练习题 65

辅导性作业 67

3章 简单固体的结构 69

固体结构描述 69

3.1 晶胞和晶体结构的描述 70

3.2 球的密堆积 73

3.3 密堆积结构中的空穴 76

金属和合金的结构 78

3.4 多型现象 79

3.5 非密堆积结构 79

3.6 金属的多晶现象 80

3.7 金属的原子半径 81

3.8 合金和填隙 82

离子性固体 86

3.9 离子性固体的特征结构 87

3.10 结构的合理化 95

离子性成键的能量关系 98

3.11 晶格焓和Born-Haber循环 99

3.12 晶格焓的计算 99

3.13 实验值和理论值的比较 102

3.14 Kapustinskii方程 103

3.15 晶格焓导致的结果 104

缺陷和非化学计量 107

3.16 缺陷的由来和类型 108

3.17 非化学计量化合物和固溶体 112

固体的电子结构 114

3.18 无机固体的电导率 114

3.19 由原子轨道重叠形成的能带 114

3.20 半导性 118

补充信息 Born-Mayer方程 120

延伸阅读资料 121

练习题 121

辅导性作业 123

4章 酸和碱 125

Brφnsted酸性 125

4.1 水中的质子转移平衡 126

Brφnsted酸的性质 132

4.2 水合酸强度的周期性变化趋势 133

4.3 简单氧合酸 134

4.4 无水氧化物 136

4.5 聚氧化合物的形成 138

Lewis酸性 139

4.6 Lewis酸碱实例 140

4.7 Lewis酸的族性质 141

Lewis酸碱的反应和性质 145

4.8 反应的基本类型 146

4.9 支配Lewis酸碱相互作用的因素 147

4.10 热力学酸性参数 150

非水溶剂 150

4.11 溶剂的拉平效应 151

4.12 酸碱的溶剂体系定义 152

4.13 酸碱溶剂 153

酸碱化学的应用 157

4.14 超强酸和超强碱 157

4.15 非均相酸碱反应 157

延伸阅读资料 158

练习题 159

辅导性作业 161

5章 氧化和还原 162

还原电位 163

5.1 氧化还原半反应 163

5.2 标准电位与反应自发性 164

5.3 标准电位的变化趋势 167

5.4 电化学序列 168

5.5 能斯特方程 169

氧化还原稳定性 171

5.6 pH的影响 171

5.7 与水的反应 171

5.8 被大气氧氧化 173

5.9 歧化和反歧化 174

5.10 络合作用的影响 175

5.11 溶解度与标准电位之间的关系 176

电位数据的图形表示 177

5.12 Latimer图 177

5.13 Frost图 179

5.14 Pourbaix图 183

5.15 环境化学中的应用：天然水体 183

元素的化学提取 185

5.16 化学还原 185

5.17 化学氧化 189

5.18 电化学提取 189

延伸阅读资料 190

练习题 191

辅导性作业 193

6章 分子的对称性 195

对称性分析导论 195

6.1 对称操作、对称元素和点群 195

6.2 特征标表 203

对称性的应用 205

6.3 极性分子 205

6.4 手性分子 206

6.5 分子的振动 207

分子轨道的对称性 211

6.6 对称性匹配的线性组合 211

6.7 构筑分子轨道 213

6.8 振动类似 215

表示方法 216

6.9 表示的约化 216

6.10 投影算符 217

延伸阅读资料 219

练习题 219

辅导性作业 219

7章 配位化合物导论 221

配位化学用语 222

7.1 代表性配体 222

7.2 命名法 225

组成方式和几何形状 227

7.3 低配位数 227

7.4 中间配位数 227

7.5 高配位数 230

7.6 多金属络合物 232

异构现象和手性 233

7.7 四方平面络合物 234

7.8 四面体络合物 235

7.9 三角双锥和四方锥络合物 236

7.10 八面体络合物 237

7.11 配体的手性 241

络合物形成的热力学 242

7.12 形成常数 242

7.13 逐级形成常数的变化趋势 244

7.14 螯合效应和大环效应 245

7.15 空间效应和电子离域 246

延伸阅读资料 248

练习题 249

辅导性作业 250

8章 研究无机化学的物理方法 252

衍射法 252

8.1 X射线衍射法 252

8.2 中子衍射法 256

吸收光谱法和发射光谱法 257

8.3 紫外-可见光谱法 258

8.4 荧光或发射光谱法 261

8.5 红外光谱法和Raman光谱法 262

共振法 266

8.6 核磁共振法 266

8.7 电子顺磁共振法 271

8.8 Mossbauer光谱法 275

基于电离作用的方法 276

8.9 光电子能谱法 276

8.10 X射线吸收光谱法 277

8.11 质谱分析法 279

化学分析法 281

8.12 原子吸收光谱法 281

8.13 CHN分析法 282

8.14 X射线荧光元素分析法 283

8.15 热分析法 283

磁量法和磁化率 285

电化学技术 286

显微技术 288

8.16 扫描探针显微术 288

8.17 电子显微镜术 289

延伸阅读资料 290

练习题 290

辅导性作业 292

第二篇 元素及其化合物 295

9章 周期性变化趋势 295

元素的周期性 295

9.1 价电子组态 295

9.2 原子参数 295

9.3 存在 301

9.4 金属性 302

9.5 氧化态 303

化合物的周期性 306

9.6 配位数 306

9.7 键焓 306

9.8 二元化合物 308

9.9 更广意义上的周期性变化趋势 311

9.10 各族首个元素的反常性质 314

延伸阅读资料 315

练习题 315

辅导性作业 316

10章 氢 317

A.基本面 317

10.1 元素 318

10.2 简单化合物 320

B.详述 323

10.3 核的性质 323

10.4 H2的生产 325

10.5 H2的反应 327

10.6 氢的化合物 329

10.7 合成二元氢化合物的一般方法 342

延伸阅读资料 343

练习题 344

辅导性作业 345

11章 第1族元素 346

A.基本面 346

11.1 元素 346

11.2 简单化合物 348

11.3 锂的不规则性质 349

B.详述 350

11.4 存在和提取 350

11.5 元素和化合物的用途 351

11.6 氢化物 353

11.7 卤化物 354

11.8 氧化物及相关化合物 356

11.9 硫化物、硒化物和碲化物 357

11.10 氢氧化物 358

11.11 氧合酸的化合物 358

11.12 氮化物和碳化物 360

11.13 溶解度和水合作用 361

11.14 液氨溶液 361

11.15 含碱金属的Zintl相 362

11.16 配位化合物 363

11.17 金属有机化合物 364

延伸阅读资料 365

练习题 365

辅导性作业 366

12章 第2族元素 367

A.基本面 367

12.1 元素 367

12.2 简单化合物 368

12.3 铍的反常性质 369

B.详述 370

12.4 存在和提取 370

12.5 元素和化合物的用途 371

12.6 氢化物 373

12.7 卤化物 374

12.8 氧化物、硫化物和氢氧化物 375

12.9 氮化物和碳化物 377

12.10 氧合酸的盐 378

12.11 溶解度、水合作用和铍酸盐 381

12.12 配位化合物 382

12.13 金属有机化合物 383

延伸阅读资料 384

练习题 385

辅导性作业 385

13章 第13族元素 387

A.基本面 387

13.1 元素 387

13.2 化合物 389

13.3 硼的簇化合物 391

B.详述 392

13.4 存在和提取 392

13.5 元素及其化合物的用途 393

13.6 硼的简单氢化物 394

13.7 三卤化硼 397

13.8 硼氧化合物 398

13.9 硼与氮形成的化合物 399

13.10 金属硼化物 401

13.11 相对分子质量更高的硼烷和硼氢化物 402

13.12 金属硼烷和碳硼烷 409

13.13 铝和镓的氢化物 411

13.14 铝、镓、铟、铊的三卤化物 412

13.15 铝、镓、铟、铊的低氧化态卤化物 413

13.16 铝、镓、铟、铊的氧化物 414

13.17 铝、镓、铟、铊的硫化物 414

13.18 与第15族元素形成的化合物 415

13.19 Zintl相 415

13.20 金属有机化合物 416

延伸阅读资料 417

练习题 417

辅导性作业 419

14章 第14族元素 420

A.基本面 420

14.1 元素 420

14.2 简单化合物 422

14.3 扩展的硅氧化合物 423

B.详述 424

14.4 存在和提取 424

14.5 金刚石和石墨 424

14.6 碳的其他形态 426

14.7 氢化物 430

14.8 与卤素形成的化合物 431

14.9 碳与氧、硫形成的化合物 434

14.10 硅与氧形成的简单化合物 438

14.11 锗、锡和铅的氧化物 439

14.12 与氮形成的化合物 440

14.13 碳化物 440

14.14 硅化物 443

14.15 扩展的硅氧化合物 443

14.16 有机硅和有机锗化合物 447

14.17 金属有机化合物 448

延伸阅读资料 449

练习题 449

辅导性作业 451

15章 第15族元素 452

A.基本面 452

15.1 元素 452

15.2 简单化合物 454

15.3 氮的氧化物和氧合阴离子 455

B.详述 456

15.4 存在和提取 456

15.5 用途 457

15.6 氮的活化 459

15.7 氮化物和叠氮化物 460

15.8 磷化物 461

15.9 砷化物、锑化物和铋化物 461

15.10 氢化物 462

15.11 卤化物 465

15.12 氧卤化物 466

15.13 氮的氧化物和含氧阴离子 467

15.14 磷、砷、锑和铋的氧化物 473

15.15 磷、砷、锑和铋的含氧阴离子 473

15.16 缩聚磷酸盐 475

15.17 磷氮烯 476

15.18 砷、锑和铋的金属有机化合物 477

延伸阅读资料 479

练习题 480

辅导性作业 481

16章 第16族元素 482

A.基本面 482

16.1 元素 482

16.2 简单化合物 484

16.3 环状化合物和簇化合物 486

B.详述 486

16.4 氧 486

16.5 氧的反应活性 489

16.6 硫 489

16.7 硒、碲和钋 490

16.8 氢化物 492

16.9 卤化物 495

16.10 金属氧化物 496

16.11 金属的硫化物、硒化物、碲化物和钋化物 496

16.12 氧化物 498

16.13 硫的氧合酸 501

16.14 硫、硒和碲的聚阴离子 505

16.15 硫、硒和碲的聚阳离子 505

16.16 硫氮化合物 506

延伸阅读资料 507

练习题 507

辅导性作业 508

17章 第17族元素 510

A.基本面 510

17.1 元素 510

17.2 简单化合物 511

17.3 卤素互化物 513

B.详述 515

17.4 存在、提取和用途 515

17.5 分子的结构和性质 518

17.6 反应活性变化趋势 520

17.7 拟卤素 521

17.8 氟化合物的特殊性质 522

17.9 卤化物的结构特征 523

17.10 卤素互化物 523

17.11 卤素氧化物 528

17.12 含氧酸和氧合阴离子 529

17.13 氧合阴离子氧化还原反应的热力学趋势 530

17.14 氧合阴离子氧化还原反应速率的变化趋势 531

17.15 各氧化态的氧化还原性质 532

17.16 氟碳化合物 534

延伸阅读资料 535

练习题 535

辅导性作业 537

18章 第18族元素 538

A.基本面 538

18.1 元素 538

18.2 简单化合物 539

B.详述 539

18.3 存在和提取 540

18.4 用途 540

18.5 氙的氟化物的合成和结构 541

18.6 氙的氟化物的反应 542

18.7 氙氧化合物 543

18.8 氙的插入化合物 544

18.9 有机氙化合物 544

18.10 配位化合物 545

18.11 稀有气体的其他化合物 546

延伸阅读资料 546

练习题 546

辅导性作业 547

19章 d区元素 548

A.基本面 548

19.1 存在和提取 548

19.2 化学和物理性质 549

B.详述 551

19.3 第3族：钪、钇、镧 551

19.4 第4族：钛、锆、铪 553

19.5 第5族：钒、铌、钽 555

19.6 第6族：铬、钼、钨 559

19.7 第7族：锰、锝、铼 565

19.8 第8族：铁、钌、锇 567

19.9 第9族：钴、铑、铱 569

19.10 第10族：镍、钯、铂 571

19.11 第11族：铜、银、金 572

19.12 第12族：锌、镉、汞 574

延伸阅读资料 578

练习题 578

辅导性作业 579

20章 d金属络合物：电子结构和性质 580

电子结构 580

20.1 晶体场理论 580

20.2 配位场理论 591

电子光谱 596

20.3 原子的电子光谱 596

20.4 络合物的电子光谱 601

20.5 电荷转移带 606

20.6 选律和谱带强度 609

20.7 发光现象 610

磁性 612

20.8 协同磁性 612

20.9 自旋交叉络合物 614

延伸阅读资料 615

练习题 615

辅导性作业 616

21章 配位化学：络合物的反应 618

配体取代反应 618

21.1 配体取代反应的速率 618

21.2 反应机理的分类 620

四方平面络合物的配体取代反应 623

21.3 进入基团的亲核性 623

21.4 过渡态的形状 625

八面体络合物的配体取代反应 628

21.5 速率方程及其解释 628

21.6 八面体络合物的活化 630

21.7 碱解 634

21.8 立体化学 635

21.9 异构化反应 636

氧化还原反应 637

21.10 氧化还原反应的分类 637

21.11 内层机理 637

21.12 外层机理 640

光化学反应 644

21.13 瞬发反应和缓发反应 644

21.14 d-d跃迁和荷移反应 645

21.15 金属-金属键体系的跃迁 646

延伸阅读资料 647

练习题 647

辅导性作业 649

22章 d区元素金属有机化学 651

成键 652

22.1 稳定的电子组态 652

22.2 电子计数的选择 654

22.3 电子计数和氧化态 655

22.4 命名法 657

配体 658

22.5 一氧化碳 658

22.6 膦 660

22.7 氢化物络合物和氢分子络合物 662

22.8 η1-烷基、η1-烯基、η1-炔基和η1-芳基配体 663

22.9 η2-烯烃和η2-炔烃配体 663

22.10 非共轭的二烯和多烯配体 664

22.11 丁二烯、环丁二烯和环辛四烯 665

22.12 苯和其他芳烯 667

22.13 烯丙基配体 668

22.14 环戊二烯和环庚三烯 670

22.15 卡宾 671

22.16 烷烃、抓氢和稀有气体 672

22.17 二氮和一氧化氮 673

化合物 673

22.18 d区金属羰基化合物 674

22.19 金属茂 681

22.20 金属间的成键作用和金属簇化合物 686

反应 690

22.21 配体取代反应 690

22.22 氧化加成和还原消除 693

22.23 σ键复分解 694

22.24 1，1-迁移插入反应 694

22.25 1，2-插入和β-H消除 696

22.26 α-，γ-δ-H消除和环金属化 696

延伸阅读资料 697

练习题 697

辅导性作业 699

23章 f区元素 701

元素 701

23.1 价轨道 701

23.2 存在和提取 702

23.3 物理性质和应用 704

镧系元素化学 704

23.4 一般变化趋势 705

23.5 电子性质、光学性质和磁性质 709

23.6 二元离子型化合物 713

23.7 三元氧化物和复杂氧化物 715

23.8 配位化合物 716

23.9 金属有机化合物 718

锕系元素化学 721

23.10 一般变化趋势 721

23.11 锕系元素的电子光谱 726

23.12 钍和铀 726

23.13 镎、钚和镅 728

延伸阅读资料 729

练习题 730

辅导性作业 730

第三篇 前沿 735

24章 材料化学和纳米材料 735

材料的合成 735

24.1 材料的形成 735

缺陷和离子迁移 738

24.2 扩展缺陷 738

24.3 原子和离子扩散 739

24.4 固体电解质 740

金属氧化物、氮化物及氟化物 745

24.5 3 d金属的一氧化物 745

24.6 高等氧化物和复合氧化物 747

24.7 氧化物玻璃 760

24.8 氮化物、氟化物和混合阴离子相 762

硫化物、嵌入化合物和富金属相 764

24.9 层状MS2化合物和嵌入 764

24.10 Chevrel相和硫属化物热电材料 768

框架结构 769

24.11 以四面体氧合阴离子为基础的结构 769

24.12 以连接起来的八面体和四面体中心为基础而形成的结构 773

氢化物和储氢材料 778

24.13 金属氢化物 778

24.14 其他无机储氢材料 780

无机材料的光学性质 781

24.15 有色固体 782

24.16 白色和黑色颜料 783

24.17 光催化剂 784

半导体化学 785

24.18 第14族半导体 785

24.19 与硅等电子的半导体体系 787

分子材料和富勒化物 787

24.20 富勒化物 788

24.21 分子材料化学 789

纳米材料 792

24.22 术语和历史 793

24.23 溶液法合成纳米粒子 793

24.24 经由溶液或固体的纳米粒子的气相合成 795

24.25 通过框架、载体和底物的纳米材料模板合成法 796

24.26 使用显微技术表征和形成纳米材料 797

纳米结构及其性质 798

24.27 一维控制：碳纳米管和无机纳米线 798

24.28 二维控制：石墨烯，量子阱，固态超晶格 800

24.29 三维控制：介孔材料和复合材料 803

24.30 纳米材料的特殊光学性质 807

延伸阅读资料 809

练习题 811

辅导性作业 812

25章 催化 814

一般原理 815

25.1 催化术语 815

25.2 均相催化剂和非均相催化剂 818

均相催化 818

25.3 烯烃复分解 819

25.4 烯烃加氢 820

25.5 氢甲酰化 822

25.6 Wacker法氧化烯烃 824

25.7 不对称氧化 825

25.8 钯催化的C—C键形成反应 826

25.9 甲醇羰基化：乙酸的合成 828

非均相催化 828

25.10 非均相催化剂的性质 829

25.11 加氢催化剂 834

25.12 合成氨 834

25.13 SO2的氧化 835

25.14 沸石催化芳香化合物的裂解和相互转化 835

25.15 Fischer-Tropsch合成 837

25.16 电催化和光催化 838

25.17 非均相催化剂研究的新动向 839

非均相化的均相与杂化催化 840

25.18 齐聚和多聚 840

25.19 被系留的催化剂 845

25.20 两相体系 845

延伸阅读资料 846

练习题 847

辅导性作业 848

26章 生物无机化学 849

细胞组织 849

26.1 细胞物质的结构 849

26.2 活体组织的无机成分 850

输送、转移和转录 859

26.3 钠和钾的输送 859

26.4 钙信号蛋白 861

26.5 转录作用中的锌 862

26.6 铁的选择输送和储存 863

26.7 氧的输送和储存 866

26.8 电子转移 870

催化过程 877

26.9 酸碱催化 877

26.10 涉及H2O2和O2的酶 882

26.11 含Co酶的反应 892

26.12 催化氧原子转移的钼酶和钨酶 895

生物循环 898

26.13 氮循环 898

26.14 氢循环 901

传感器 902

26.15 作为传感器的铁蛋白 902

26.16 感知Cu和Zn的蛋白 905

生物矿石 906

26.17 常见生物矿石实例 906

展望 907

26.18 各个元素的作用 907

26.19 未来方向 909

延伸阅读资料 910

练习题 911

辅导性作业 912

27章 药物无机化学 913

成药元素的化学 913

27.1 治疗癌症的无机络合物 914

27.2 治疗关节炎的药物 918

27.3 含铋药物用于治疗胃溃疡 919

27.4 锂用于治疗抑郁躁狂型抑郁症 920

27.5 用于治疗疟疾的金属有机药物 920

27.6 四氮杂环十四烷类化合物用做抗艾滋病病毒试剂 921

27.7 缓慢释放CO的无机药物：应对术后紧张感的药剂 922

27.8 螯合疗法 922

27.9 造影剂 924

27.10 展望 926

延伸阅读资料 926

练习题 927

辅导性作业 927

资源节 928

资源节1 离子半径选录 928

资源节2 元素的电子性质 931

资源节3 标准电位 933

资源节4 特征标表 946

资源节5 对称性匹配的轨道 951

资源节6 Tanabe-Sugano图 955

索引 958