配位化合物的结构和性质PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 配位化合物的结构和成键理论的发展简史 1

1.2 配位化学的研究内容 4

1.2.1 新型配位化合物的合成 4

1.2.2 配位化合物在溶液中的平衡和反应性能 5

1.2.3 生物无机化学 6

1.2.4 功能配位化合物及其材料的研究 7

1.2.5 配位化合物的结构和成键 8

1.3 小结和进展——配位化学和超分子化学 9

1.3.1 超分子化学 11

1.3.2 配位化学和超分子化学的关联 13

参考文献 18

第2章 配位化合物的电子结构理论 20

2.1 引言 20

2.2 原子结构概述 24

2.2.1 氢原子的解 24

2.2.2 多电子原子 27

2.2.3 原子光谱项及其能量 30

2.3 群论基础知识 38

2.3.1 群操作和点群 38

2.3.2 群表示和特征标 40

2.3.3 旋转群和基函数 44

2.3.4 投影算符 45

2.4 配位场理论 47

2.4.1 配位场势能的形式 49

2.4.2 d1组态的能级分裂 51

2.4.3 弱场方案 54

2.4.4 强场方案 59

2.4.5 低对称性配位场 63

2.4.6 自旋-轨道偶合和双值群 65

2.4.7 配位化合物的分子轨道理论 68

2.5 分子轨道理论 72

2.5.1 Hartree-Fock-Roothaan方程 73

2.5.2 全略微分重叠法 75

2.5.3 推广的Hūckel法 78

2.5.4 分子轨道系数和布居数分析 85

2.5.5 多重散射Xα方法 87

2.6 角重叠模型 91

2.6.1 原子轨道间的重叠积分 92

2.6.2 角重叠模型的基本原理 95

2.6.3 能级图的推导 99

2.6.4 配位化合物结构的阐明 106

2.7 价键理论 110

2.7.1 电子配对理论 110

2.7.2 过渡金属配位化合物的价键理论 113

2.7.3 杂化轨道方案 115

2.7.4 杂化和定域轨道 120

2.8 低维晶体的能带理论 122

2.8.1 Bloch理论 122

2.8.2 一维晶体的Hūckel解 123

2.8.3 一维晶体的能带结构 127

2.8.4 Peierls效应 130

2.9 小结和进展——密度泛函理论 133

2.9.1 分子的电子结构计算进展 133

2.9.2 密度泛函理论 136

2.9.3 不同计算方法的比较 138

参考文献 140

第3章 配位化合物结构研究的谱学方法 144

3.1 电子光谱 144

3.1.1 时间相关微扰和跃迁的一般理论 144

3.1.2 谱线强度和选择规则 147

3.1.3 配位化合物的电子吸收光谱 150

3.1.4 光谱参数和成键性质 154

3.1.5 配位化合物的发射光谱 156

3.2 圆二色谱 160

3.2.1 一般概念 160

3.2.2 光和光学活性分子的相互作用 164

3.2.3 量子力学理论 166

3.2.4 配位化合物的光学活性测定 168

3.2.5 配位化合物的绝对构型 173

3.2.6 旋光色散和Pfeiffer效应 176

3.2.7 磁圆二色谱 179

3.3 光电子能谱 181

3.3.1 化学位移及其经验规律 183

3.3.2 光电子能谱的理论分析 185

3.3.3 光电子能谱的精细分裂 189

3.3.4 在结构分析中的一些应用 191

3.4 振动光谱 196

3.4.1 简正坐标和简正振动 197

3.4.2 简正振动的数目 202

3.4.3 基频振动跃迁的选择规则 204

3.4.4 简正坐标分析实例 206

3.4.5 成键性质的研究 210

3.4.6 配位化合物结构的阐明 214

3.5 核磁共振谱 218

3.5.1 核磁共振参数的分子轨道理论 221

3.5.2 核磁共振参数的理论计算 225

3.5.3 反磁性配位化合物的核磁共振 228

3.5.4 顺磁性配位化合物的化学位移本性 233

3.5.5 顺磁性配位化合物的核磁共振 237

3.6 顺磁共振谱 242

3.6.1 顺磁分子中的相互作用 243

3.6.2 自旋Hamilton参数的计算 247

3.6.3 配位化合物的ESR谱特征 252

3.6.4 不同状态的ESR谱 254

3.6.5 ESR分析示例 259

3.7 M？ssbauer谱 263

3.7.1 M？ssbauer效应 263

3.7.2 超精细作用 267

3.7.3 化学位移和成键 273

3.7.4 分子对称性和结构研究 276

3.8 小结和进展——和时间分辨相关的谱学研究 279

3.8.1 物理测量方法的时间标度 280

3.8.2 时间分辨红外光谱 282

3.8.3 电溅射质谱 283

3.8.4 激发态分子内质子转移（ESIPT）三重态研究 285

参考文献 286

第4章 配位化合物的结构和成键 291

4.1 简单配位化合物的几何构型 291

4.1.1 价电子对互斥理论 291

4.1.2 价电子对互斥理论的进一步讨论 296

4.1.3 配位化合物的异构体 299

4.1.4 构象分析 304

4.2 有机金属化合物 307

4.2.1 有效原子序数规则 309

4.2.2 羰基配位化合物的结构和成键 313

4.2.3 环茂二烯配位化合物的结构和成键 316

4.2.4 立体化学非刚性 319

4.3 大环配位化合物 322

4.3.1 大环配位体 323

4.3.2 卟啉类配位化合物 325

4.3.3 大环配位化合物的分子加合物 330

4.3.4 大环醚配位化合物 336

4.4 生物分子配位化合物 344

4.4.1 生物分子配位体 345

4.4.2 金属离子和蛋白质间的作用 352

4.4.3 铜蛋白的结构特性 355

4.4.4 生物分子中的电子转移 360

4.4.5 稀土离子探针 364

4.4.6 二维NMR及其在生物分子结构研究中的应用 371

4.5 多核配位化合物 375

4.5.1 多核配位体及其配位化合物 376

4.5.2 双核配位化合物中的磁交换作用 379

4.5.3 磁交换偶合的顺磁共振研究 385

4.5.4 混合价配位化合物和Robin-Day模型 387

4.6 簇状化合物 397

4.6.1 典型的簇合物结构 398

4.6.2 金属-金属成键的判据 403

4.6.3 溶液中簇合物的结构 407

4.6.4 多面体骨架电子对理论 410

4.6.5 簇合物的结构规则 416

4.7 无机化学和有机化学的桥梁——等瓣相似理论 420

4.7.1 分子片的分子轨道理论 420

4.7.2 等瓣相似理论 422

4.7.3 等瓣相似概念的推广 424

4.7.4 无机化学和有机化学的连接 426

4.8 小结和进展——配位化合物中的组装和晶体设计 430

4.8.1 模板的自组装方法 430

4.8.2 配位化合物的晶体设计 433

4.8.3 DNA和基因中的分子组装 437

参考文献 440

第5章 配位化合物的物理化学性质 444

5.1 溶液热力学和平衡 444

5.1.1 配位化合物在溶液中的稳定性 444

5.1.2 配位化合物生成的基本过程 447

5.1.3 配位热力学函数的意义 451

5.1.4 形成内界和外界配位化合物的热力学判据 453

5.1.5 热力学配位场稳定性 455

5.1.6 影响配位化合物稳定性的因素 459

5.1.7 配价键的给予-接受作用及其强度 463

5.2 溶液电化学性质 469

5.2.1 电位-pH图及其应用 469

5.2.2 配位化合物的氧化还原稳定性 475

5.2.3 伏安法的基本原理 479

5.2.4 配位化合物的溶液电化学 483

5.2.5 化学修饰电极 487

5.3 磁化学性质 493

5.3.1 基本概念 493

5.3.2 磁性的半经典理论 500

5.3.3 磁性的量子理论 504

5.3.4 过渡金属离子的磁化率 506

5.3.5 自旋交叉配位化合物 513

5.3.6 自旋交叉体系的物理化学性质 520

5.4 光化学性质 526

5.4.1 光化学原理 526

5.4.2 光化学反应机理 529

5.4.3 光取代反应 531

5.4.4 电荷转移和光氧化还原反应 535

5.4.5 光解反应 539

5.5 配位化合物的光电功能 542

5.5.1 固体配位化合物的导电特性 543

5.5.2 固体配位化合物的光物理效应 547

5.5.3 分子电子器件 551

5.6 小结和进展——功能配位化合物的分子工程和分子器件 561

5.6.1 分子铁电体 561

5.6.2 纳米单分子磁体 565

5.6.3 分子和超分子器件 567

参考文献 570

第6章 配位化合物的反应动力学和机理 573

6.1 概述 573

6.1.1 化学动力学 573

6.1.2 反应势能面 579

6.2 Jahn-Teller效应 581

6.2.1 基本原理 582

6.2.2 一级Jahn-Teller效应的应用 584

6.2.3 二级Jahn-Teller效应的应用 589

6.3 反应中的对称性规则 592

6.3.1 绝热相关规则 593

6.3.2 电环合反应 596

6.3.3 环加成反应 605

6.3.4 σ键迁移反应 613

6.4 配位化合物的取代反应 616

6.4.1 八面体配位化合物的取代机理 619

6.4.2 中心原子的电子结构影响 621

6.4.3 平面配位化合物的取代反应 625

6.4.4 反位效应理论 628

6.5 配位化合物的氧化还原反应 632

6.5.1 电子转移的外界机理 633

6.5.2 电子转移的内界机理 638

6.5.3 电子转移的分子轨道理论 642

6.5.4 外界反应机理的推广 649

6.6 均相配位催化 650

6.6.1 配位催化中的基本反应 653

6.6.2 配位体效应和配位体的反应性 659

6.6.3 配位催化中的相互作用 665

6.6.4 轨道相互作用和催化活性 668

6.6.5 簇合物的催化作用 672

6.7 小结和进展——固-液界面的光催化反应和太阳能源 677

6.7.1 激发态的光电化学 677

6.7.2 光能储存的光反应 680

6.7.3 光电转换的光反应——光敏纳米太阳能电池 682

参考文献 683

附录Ⅰ 一些常见配位体的缩写符号和化学式 686

附录Ⅱ 重要点群的特征标及Oh群分解表 689

附录Ⅲ 八面体对称场中d2～d8组态的能级图 694

附录Ⅳ 定态微扰理论 696

附录Ⅴ 向量符号及其运算 699

内容索引 701