化学奥林匹克实验教程 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:湖南师范大学

作者:

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页数:257

译者:

出版时间:2003-1

价格:19.00元

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isbn号码:9787810813105

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深入探索高阶无机化学原理与应用：面向精英学子的深度指南 本书旨在为那些对无机化学领域抱有浓厚兴趣并渴望在未来科学研究中有所建树的优秀学生提供一套全面、深入且极具挑战性的学习资料。它侧重于超越基础化学课程所涵盖的知识范围，深入探讨现代无机化学的理论基石、关键反应机制、前沿材料科学中的应用，以及与物理化学、固体物理和量子化学的交叉领域。 本书结构严谨，内容涵盖了当代无机化学领域中的核心与热点议题，其深度与广度远超普通本科教材，旨在培养读者严谨的科学思维和解决复杂化学问题的能力。 --- 第一部分：对称性、群论与分子轨道理论的深化应用 本部分是理解现代无机化学光谱和结构的基础。我们不再将群论视为纯粹的数学工具，而是将其作为理解分子对称性如何决定其电子结构、振动模式乃至反应选择性的关键。 1.1 群论在分子结构解析中的精确应用： 详细阐述点群的构建、不可约表示的物理意义，并着重讲解如何利用群论原理预测分子振动光谱（红外与拉曼）的活性模式。探讨伪手性概念及其在复杂配位化合物中的体现。 1.2 从Hückel到全从头算：无机分子轨道理论的精细化： 深入剖析分子轨道理论（MOT）的构建过程，重点分析如何将群论的对称适应性基组（SABs）代入薛定谔方程的求解中。详述配位化合物中电子组态的复杂性，包括Jahn-Teller效应的动态与静态表现，以及对$d$系和$f$系金属离子的轨道降阶。特别讨论配体场理论（LFT）和分子轨道理论（MOT）如何在高自旋、低自旋体系中互补解释磁性与光谱。 1.3 电子态的解析与光谱解读： 详细讲解Tanabe-Sugano图的构建逻辑，并将其应用于分析过渡金属配合物的电子跃迁。深入探讨电荷转移（CT）跃迁的机理（MLCT, LMCT, TTCT），并教授如何利用电化学数据（如氧化还原电位）结合光谱数据，构建更完善的电子结构模型。 --- 第二部分：主族元素化学的“非常规”领域 本部分着重探讨主族元素中那些违反经典八隅体规则、表现出金属特性的非金属，以及它们在新型合成方法中的应用。 2.1 贫电子化学与超价化合物： 系统梳理硼、硅、铝等元素形成的缺电子团簇（如硼烷、芳基硼酸酯）的成键模式，特别是Wade-Mingos规则的现代扩展。深入研究高价态硫、碘、氙的化学，包括超价卤素试剂（如$ ext{PhI}( ext{OAc})_2$）的反应活性中心及其机理。 2.2 惰性气体化合物的突破： 不仅限于已知的氙化合物，还将探讨在极端条件下（高压、低温或特殊基质中）稳定化的稀有气体复合物（如Ar-CO、KrF$_2$）。讨论这些化合物的电子结构与可预测性，挑战传统“惰性”观念。 2.3 硅、锗、锡的有机金属化学： 详述$ ext{Si-Si}$键、$ ext{Si-N}$键的合成方法与稳定性。对比有机锂/格氏试剂与有机硅烷/锡烷的反应差异，突出$ ext{Si}$在催化循环中的“隐形”作用。 --- 第三部分：过渡金属与镧系/锕系元素的机制与催化 这部分是现代无机化学的核心，专注于金属有机化学、均相催化和锕系化学的深度剖析。 3.1 有机金属反应机理的精细控制： 深入讲解金属有机反应中的关键步骤：氧化加成、还原消除、插入反应（或称迁移插入）和转金属化。重点分析这些步骤的能垒、过渡态几何形状以及溶剂效应的影响。对比$ ext{Pd}$、$ ext{Rh} $、$ ext{Ru} $催化剂在不同反应类型中的活性差异。 3.2 不饱和键的活化与转化： 详细探讨烯烃、炔烃、$ ext{C-H}$键的活化策略。着重分析钳形配体（Pincer Ligands）和N-杂环卡宾（NHC）在稳定高活性中间体中的作用。引入非经典C-H键活化（如$ ext{C-H/C-H}$偶联）的前沿进展。 3.3 镧系与锕系元素的电子结构与磁性： 区别于$d$区元素，深入分析$f$区元素的强自旋轨道耦合效应。阐述镧系化合物在单分子磁体（SMM）中的应用，以及锕系元素（如$ ext{U}$、$ ext{Np}$）在低氧化态下的不寻常键合模式，探讨其在核燃料循环中的化学基础。 --- 第四部分：固体无机化学与材料前体 本部分将视角从分子扩展到晶体，关注如何通过精确控制合成条件来设计具有特定物理性质的无机固体材料。 4.1 晶体场理论的局限与拓展： 在回顾晶体场理论的基础上，引入配位场理论（CPT）的概念，解释如何更准确地描述金属-配体之间的共价键合程度。讨论共价效应对材料电子结构（如导电性、磁有序）的影响。 4.2 结构化学与拓扑化学： 介绍如何利用拓扑学原理来理解和预测多孔材料（如MOFs、沸石）的结构骨架。重点讨论MOFs中金属节点的几何限制如何影响气体吸附的选择性与容量，并解析金属簇合物作为MOF构筑单元的化学设计原则。 4.3 低维和纳米无机材料的构筑： 探讨溶剂热/水热合成法在高压下精确控制晶相和形貌的原理。分析量子点（QDs）的表面化学修饰如何影响其光物理性质，以及层状材料（如过渡金属硫族化合物$ ext{TMDs}$）的层间相互作用及其在光电转换中的潜力。 --- 附录：高级技术与计算化学简介 为配合实验和理论学习，附录将简要介绍无机化学前沿研究中常用的先进技术及其核心原理，帮助读者理解现代文献的报道方法： 高分辨质谱（HRMS）在团簇化学中的应用。 固态核磁共振（Solid-State NMR）对非晶态材料和表面的结构解析。 X射线吸收精细结构（XAFS）对局部结构和价态的无损探测。 密度泛函理论（DFT）在预测反应活化能和电子结构中的基础流程概述。 本书适合对象： 参与国际或国内化学奥林匹克竞赛的顶尖学生、高年级本科生、以及致力于深入研究无机化学、材料科学或应用化学方向的研究生。它要求读者具备扎实的化学基础，并愿意投入大量时间钻研复杂的理论模型与精妙的合成策略。

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这本书的插图和图表设计，我个人觉得是教科书级别的典范。它极大地弥补了纯文字描述在复杂仪器结构和反应机理展现上的不足。例如，在介绍气相色谱仪的原理时，不仅有清晰的结构剖面图，还配有不同温度梯度下色谱峰分离情况的模拟图，这些视觉辅助材料使得抽象的物理化学过程变得具体可感。再比如，那些复杂的有机合成反应路径图，用不同的颜色和箭头清晰地标示了每一步的试剂加入顺序、反应条件控制点以及可能的副反应方向，这对于记忆和理解多步反应至关重要。我发现，许多其他教材中需要花费大量篇幅来解释的概念，通过这本书中的一个精心制作的示意图，就能瞬间领悟。这说明作者在内容组织和视觉传达上投入了大量心血，确保读者能够高效、准确地吸收信息，而不是被冗余的文字所淹没。

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如果用一个词来形容这本书的阅读体验，那一定是“严苛但公平”。它毫不留情地暴露了你在基础知识上的任何薄弱环节。我必须承认，刚开始阅读的时候，有些章节的数学推导和化学计量学的复杂结合让我一度感到挫败。例如，在涉及溶液平衡和沉淀控制的章节中，那些涉及到多个平衡常数联立求解的题目，着实考验了读者的数学功底。然而，正是这种难度，迫使我必须回溯到中学和大学初期的基础知识点进行查漏补缺。这本书的价值就在于，它将不同学科的知识点无缝地整合在一起，让你明白化学的各个分支并非孤立存在。它不只是教你“怎么做实验”，更重要的是教你“为什么这样做是最佳方案”。读完一个章节，我不仅掌握了一个新的实验技能，还重新巩固了一套严密的逻辑推理框架。对于那些渴望在专业领域打下坚实基础的学生而言，这本书提供了一个极佳的自测和提升平台。

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这本教材的深度和广度令人印象深刻，它显然是为那些真正热爱化学、渴望挑战自我的学生量身打造的。我特别欣赏作者在理论基础搭建上的严谨态度，每一个实验设计都紧密围绕着核心的化学原理展开，没有流于表面的操作演示。比如，在涉及热力学和动力学部分，书中不仅详细介绍了如何精确测量反应速率，还巧妙地融入了对活化能概念的深入探讨，这远超出了普通高中化学课程的要求。读完相关的章节后，我感觉自己对化学反应的微观本质有了更深刻的理解，不再是死记硬背公式，而是能够从能量角度去预测和解释现象。尤其是关于电化学那一块，作者用了相当大的篇幅来解析能斯特方程的实际应用，并提供了几个高难度的电池设计案例，这对于准备参加更高级别竞赛的学生来说，无疑是宝贵的资源。整本书的结构清晰，从基础的无机和有机合成，到复杂的分析化学技术，层层递进，如同攀登一座知识的高峰，每一步都有清晰的指引，让人既感到挑战性，又充满成就感。

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翻开这本书，我立刻被它那股扑面而来的“实战”气息所吸引。这绝对不是那种只停留在纸上谈兵的理论堆砌，而是真正融入了高水平化学竞赛的精髓。书中对实验安全和仪器的精确使用有着近乎苛刻的要求，比如在处理挥发性有机物或进行高温反应时，细致到连通风橱的开启角度都有所说明，这体现了作者对实际操作经验的重视。更值得称赞的是，很多实验的“优化”部分，作者没有给出标准答案，而是引导读者去思考：如果试剂浓度改变、温度波动或者催化剂选择发生变化时，预期的产率和纯度会受到怎样的影响？这种探究式的学习方式，极大地锻炼了独立解决问题的能力。我尝试了其中一个关于产物分离与提纯的实验，书中提到的精馏塔操作细节，比我在大学基础实验课上学到的还要详尽，最终我成功地分离出了高纯度的目标产物，那种喜悦感是单纯背诵知识点无法比拟的。这本书，更像一位经验丰富的老教授，在耳边手把手地教你如何成为一个优秀的化学实践者。

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这本书的视野非常开阔，它不仅仅局限于传统的无机、有机、物化这三大块，还巧妙地引入了现代化学的前沿领域，这才是真正体现其“奥林匹克教程”水准的地方。我惊喜地发现其中专门开辟了一章来介绍材料化学的基础知识，比如导电聚合物的合成尝试和半导体材料的初步概念，这些内容在大多数传统竞赛教材中是极为罕见的。此外，对于计算化学的入门介绍也十分到位，它引导学生使用基础的软件工具来模拟分子结构和能量分布，这为读者打开了通往计算化学和药物设计的大门。这种前瞻性的内容设置，让读者在为短期竞赛做准备的同时，也对未来化学研究的方向有了一个初步的了解和向往。它培养的不是一个只会解题的“应试机器”，而是一个具有广阔视野和创新思维的未来化学家。这本书的价值，已经超出了工具书的范畴，更像是一份指引职业发展方向的路线图。

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