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