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1 群论与分子的对称性 1

1.1 群论 1

1.1.1 群的定义 1

1.1.2 群的例子 2

1.1.3 群的性质 4

1.2 对称操作与对称操作群 10

1.2.1 对称操作与对称元素 11

1.2.2 对称操作群 12

1.2.3 点群的分类及确定 13

1.3 群的表示 17

1.3.1 矩阵的基本知识 17

1.3.2 对称操作的矩阵表示 18

1.3.3 可约表示与不可约表示 20

1.4 对称性与群论在无机化学中的应用 27

1.4.1 分子的对称性与偶极矩 27

1.4.2 分子的对称性与旋光性 27

1.4.3 在ABn型分子中中心原子A的s、p和d轨道的对称性 28

1.4.4 分子轨道的构建 29

1.4.5 杂化轨道的构建 35

1.4.6 杂化轨道理论与分子的几何结构 41

1.4.7 分子的振动 47

1.4.8 分子的结构 52

1.5 通过群论方法推求杂化轨道 54

1.5.1 方法理论 54

1.5.2 推求事例 55

1.6 红外光谱的群论表示 58

1.6.1 分子的简正振动及其分类 59

1.6.2 分子的简正振动数目 60

1.6.3 简正振动的对称性分类 60

1.6.4 简正振动位移图形的决定 61

1.6.5 红外光谱选择定则的群论表述 62

1.7 群论在无机化学中的应用实例 63

1.7.1 ABn型分子的σ杂化轨道 63

1.7.2 正八面体配合物的分子轨道 64

1.8 应用群论分析甲烷的红外和拉曼光谱特征 66

1.8.1 构造简正坐标分量 66

1.8.2 组合CH4分子的9个简正振动模式 67

1.8.3 利用群论分析CH4的光谱特征 68

习题 68

2 配位化合物 69

2.1 配合物电子光谱 69

2.1.1 原子和自由电子的微观态和光谱项 70

2.1.2 光谱项图 73

2.1.3 电子跃迁 80

2.1.4 电荷迁移光谱 84

2.2 配合物反应机理和反应动力学 86

2.2.1 反应机理和研究目的 86

2.2.2 配合物的反应类型 87

2.3 几种类型的配合物及其应用 101

2.3.1 Schiff碱配合物 101

2.3.2 大环配合物 104

2.4 功能配合物 108

2.4.1 导电配合物 108

2.4.2 自旋交叉磁性配合物 110

2.4.3 光致和电致发光配合物 112

2.4.4 医用配合物 116

习题 120

3 原子簇化合物 121

3.1 硼原子簇化学 121

3.1.1 制备、命名及性质 122

3.1.2 硼烷的结构 124

3.1.3 硼的化学键 126

3.2 硼烷的衍生物 128

3.2.1 碳硼烷 128

3.2.2 金属碳硼烷（metallocarborane）和金属硼烷（metalloborane） 129

3.3 碳的原子簇 131

3.3.1 分类 131

3.3.2 碳原子簇的结构 132

3.3.3 多面体碳烷的结构规则和应用 132

3.3.4 碳原子簇例子之一：富勒烯 135

3.3.5 碳原子簇例子之二：碳纳米管 140

3.4 其他非金属原子簇化合物 142

3.5 金属原子簇化合物 143

3.5.1 金属—金属键 143

3.5.2 金属簇合物的命名 145

3.5.3 常见的金属原子簇化合物及其衍生物 145

3.5.4 金属-羰基原子簇的合成 147

3.5.5 金属-羰基原子簇的反应 149

3.5.6 金属-卤素原子簇化合物 151

3.5.7 金属-异腈原子簇化合物 152

3.5.8 金属-硫原子簇化合物 153

3.5.9 无配体金属原子簇化合物 154

3.5.10 金属原子簇的结构规则 155

3.5.11 过渡金属原子簇成键能力规则及Wade-Mingos-Lauher规则 159

习题 164

4 金属—金属多重键 165

4.1 金属—金属四重键 165

4.1.1 金属—金属四重键的形成 165

4.1.2 典型的金属—金属四重键化合物 167

4.2 金属—金属三重键 172

4.2.1 σ2π4构型的化合物 173

4.2.2 σ2π4δ2δ＊2构型的化合物 174

4.3 金属—金属二重键 175

习题 176

5 金属有机化合物 177

5.1 研究历史及分类 177

5.2 金属不饱和烃化合物 179

5.2.1 乙烯-过渡金属配合物 179

5.2.2 炔烃-过渡金属的配合物 181

5.3 金属环多烯化合物 182

5.3.1 环戊二烯配合物的立体结构 183

5.3.2 环戊二烯配合物中的电子结构和化学键 186

5.3.3 环戊二烯配合物的制备 187

5.4 等叶片相似模型 188

5.4.1 分子片 188

5.4.2 等叶片相似 190

5.5 主族金属有机化合物 193

5.5.1 主族金属有机化合物的结构和成键作用 193

5.5.2 主族金属有机化合物的稳定性 196

5.5.3 主族金属有机化合物的合成 196

5.5.4 主族金属有机化合物的化学性质 197

5.5.5 几种重要的主族金属有机化合物 198

5.5.6 主族金属有机化合物在化学气相沉积制备薄膜材料中的应用 214

5.6 稀土金属有机化合物 216

5.6.1 概述 216

5.6.2 稀土金属有机化合物的合成 217

习题 220

6 固体的结构和性质 221

6.1 固体分子轨道理论 221

6.1.1 分子轨道能带 221

6.1.2 态密度 224

6.1.3 绝缘体、半导体、导体、超导性 224

6.2 固体的结构 227

6.2.1 固体的缺陷 227

6.2.2 固体中的扩散 232

6.3 有代表性的氧化物、氟化物和硫化物 236

6.3.1 高氧化态的氧化物 236

6.3.2 复合氧化物 238

6.3.3 有代表性的硫化物及相关化合物 241

习题 243

7 生物无机化学与超分子化学 245

7.1 生物无机化学 245

7.1.1 金属离子在生命体中的作用 245

7.1.2 金属中毒与解毒 255

7.1.3 生物固氮 258

7.2 超分子化学 260

7.2.1 超分子化学的理论基础 260

7.2.2 超分子化合物的分类 261

7.2.3 分子识别 262

7.2.4 分子组装 266

7.2.5 分子器件 270

7.2.6 超分子与配位聚合物 271

7.2.7 超分子化学的应用 271

习题 273

参考文献 274