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出版者:Pearson Education (2003年8月1日)

作者:Gary L. Miessler

出品人:

页数:720

译者:

出版时间:2004-11-01

价格:200.0

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isbn号码:9780131201989

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• 无机化学
• 化学
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• 金属化学

《无机化学（第三版）》内容概要 本书是一本全面深入的无机化学教材，旨在为化学、化学工程、材料科学及相关领域的本科生和研究生提供坚实的理论基础和实验技能。全书内容涵盖了无机化学的核心概念、重要理论、前沿发展以及实际应用，力求将抽象的化学原理与生动的现实世界联系起来。 第一部分：基础概念与原子结构 本书的开篇，我们首先回顾并深化了化学键理论，包括离子键、共价键和金属键的形成机理、能量学以及影响因素。对各种成键模型，如价键理论（VB）和分子轨道理论（MO），进行了详尽的阐述，并辅以大量的实例，帮助读者理解分子的空间构型、极性以及反应活性。特别强调了共振结构在描述键合特性中的重要性。 原子结构部分，我们深入探讨了量子力学的基本原理及其在原子中的应用。玻尔模型、量子数、原子轨道（s、p、d、f）的形状和能量分布，以及电子排布规则（洪特规则、泡利不相容原理、能量最低原理）都进行了详细的解析。读者将了解到电子云模型如何比经典轨道模型更准确地描述电子在原子中的行为，以及不同原子轨道之间的能量差异如何影响元素的化学性质。此外，我们还探讨了周期性趋势的量子力学解释，如电离能、电子亲和能、原子半径和范德华半径的周期性变化，以及这些趋势如何指导我们预测元素的化学行为。 第二部分：主族元素化学 本部分系统性地介绍了元素周期表中主族元素（IA、IIA、IIIA、IVA、VA、VIA、VIIA、VIIIA族）的化学性质、化合物及其应用。 IA族（碱金属）与IIA族（碱土金属）: 深入分析了这些金属的低电负性、强还原性以及与水、酸、空气的反应。特别关注了它们在水溶液中的水合作用、配合物形成能力以及在生物体内的生理功能（如钠钾泵）。同时，详细阐述了它们的化合物，如氧化物、氢氧化物、碳酸盐、硫酸盐等，及其在工业生产中的应用，例如碳酸钠（纯碱）的索尔维法制备。 IIIA族（硼族）: 重点讲解了硼、铝及其化合物的特性。硼的特殊性，如三中心两电子键的形成，以及硼烷的多样性，将得到深入的阐述。铝的稳定氧化物和两性氢氧化物，以及其在合金中的广泛应用，也将被详细介绍。 IVA族（碳族）: 碳作为有机化学的基础，在本部分将从无机角度探讨其同素异形体（金刚石、石墨、富勒烯、石墨烯）的结构与性质。硅及其化合物，特别是硅酸盐的结构多样性，将与地质学和材料科学紧密联系。此外，锡和铅的常见化合物及其应用也将被提及。 VA族（氮族）: 氮和磷的化学性质与生物、农业息息相关。本书将详细介绍氮气的固定与转化（如哈伯法合成氨）、硝酸的制备与性质，以及磷的多种同素异形体和磷酸盐在化肥工业中的重要性。砷、锑、铋的化合物特性及其潜在的毒性与应用也将有所涉及。 VIA族（氧族）: 氧作为生命必需元素，其在自然界中的存在形式及其氧化还原性质将得到详尽的分析。硫的同素异形体、硫化物、硫酸盐以及二氧化硫、三氧化硫等化合物的制备与应用也将被详细讲解。硒、碲、钋的特性与应用也将有所提及。 VIIA族（卤素）: 卤素的高活性、氧化性以及形成的氢化物、氧化物、氧酸盐的性质将是重点。例如，氟的特殊高活性、氯的消毒作用、溴和碘的医药用途。卤素间的化合物（互卤化物）的形成与性质也将被探讨。 VIIIA族（稀有气体）: 尽管化学活性低，但稀有气体的发现、电子结构以及少量化合物的形成（如氙的氟化物）的意义与研究进展将得到介绍。 第三部分：过渡金属元素化学 本部分将深入探讨过渡金属元素的独特化学性质，重点包括： 电子结构与氧化态: 详细解析了过渡金属d轨道的填充特性，及其导致其具有多种可变氧化态的原因。这些可变氧化态直接影响了它们的化学反应性。 配位化学: 这是过渡金属化学的核心。本书将系统介绍配位化合物的基本概念，包括配位键、配体、中心离子、配位数、内界和外界。格氏理论（Crystal Field Theory, CFT）和配体场理论（Ligand Field Theory, LFT）将得到深入讲解，用以解释配合物的颜色、磁性、光谱性质以及稳定性。读者将学习如何预测配合物的几何构型（如正四面体、方形平面、八面体）以及它们如何影响配合物的反应性。 配合物的命名、异构现象与稳定性: 详细介绍配合物的IUPAC命名规则，以及几何异构、光学异构、键合异构、配位异构等多种类型的异构现象。配合物的稳定性，包括热力学稳定性和动力学稳定性，以及影响稳定性的因素（如螯合效应、大离域效应）也将被重点讨论。 重要的过渡金属元素及其化合物: 对d区和f区的重要过渡金属元素，如铁、铜、钴、镍、铂、金、银、铬、锰、钛、钒等，及其常见化合物的性质、制备和应用进行详细介绍。例如，铁的氧化还原性质在生物体内的重要性（血红蛋白），铜及其合金在工业中的应用，铂的催化作用，以及稀土元素的独特性质和应用。 过渡金属的催化作用: 过渡金属在均相和多相催化中的关键作用将得到专题讨论，例如，在石油化工、有机合成和环境保护等领域的应用实例。 第四部分：非典型金属、半金属与稀土元素 在主族元素和过渡金属之外，本书还将对其他重要元素进行探讨。 非典型金属: 讨论了第四周期的第一系列金属，如镓、锗、砷、硒、溴，以及更重的元素，它们在金属与非金属之间展现出一些独特的过渡性性质。 半金属: 重点关注硅、锗、砷、锑、硒、碲等具有半导体性质的元素，它们在电子工业和光电子领域扮演着至关重要的角色。我们将探讨其晶体结构、电子带隙以及导电性。 稀土元素: 详尽阐述了镧系和锕系元素的独特电子构型（f轨道填充），这导致了它们相似的化学性质，但细微的差异又赋予了它们广泛的应用，如荧光材料、激光技术、磁性材料和催化剂。 第五部分：固体化学与表面化学 本书将跨越分子层面，深入到固体的结构与性质。 晶体结构: 详细介绍晶体的基本概念，如晶格、晶胞、晶面、晶向。重点讲解常见的晶体结构类型，如离子晶体（NaCl型、CsCl型）、原子晶体（金刚石型）、分子晶体、金属晶体。X射线衍射（XRD）作为研究晶体结构的主要手段也将被提及。 晶体缺陷: 探讨了理想晶体与实际晶体之间的差异，重点分析点缺陷（空位、填隙原子、杂质原子）、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界）的存在及其对材料宏观性质（如力学性能、导电性、扩散速率）的影响。 固态反应: 介绍了固态反应的机理，包括扩散控制反应、界面反应等，以及它们在陶瓷烧结、合金形成等过程中的重要性。 表面化学: 简要介绍表面的概念，以及表面吸附（物理吸附与化学吸附）、催化以及表面张力等基本现象。 第六部分：无机反应与热力学动力学 本书将从反应的角度，结合热力学和动力学来理解无机化学。 酸碱理论: 全面介绍不同酸碱理论，包括阿伦尼乌斯酸碱理论、布朗斯特-劳里酸碱理论、路易斯酸碱理论，并讨论它们在理解无机反应中的适用范围和局限性。特别是路易斯酸碱理论在描述配位化合物形成和某些氧化还原反应中的应用。 氧化还原反应: 详细阐述氧化还原反应的平衡、标准电极电势、能斯特方程的应用，以及这些如何预测反应的自发性。电化学在无机化学中的应用，如电解、原电池等也将被提及。 反应速率与机理: 探讨了影响化学反应速率的因素，如浓度、温度、催化剂等。重点介绍一些典型的无机反应机理，如自由基反应、自由离子反应、催化反应等。 协同效应与软硬酸碱理论: 引入了软硬酸碱（HSAB）理论，用于解释化学键的形成和反应的趋势，尤其是在配位化学和氧化还原反应中。 第七部分：无机材料与应用 本书的最后部分，我们将关注无机化学在现代科技中的实际应用。 功能材料: 介绍了各种无机功能材料，如半导体材料（硅、锗）、超导体、磁性材料、光学材料（LED、激光器）、储能材料（电池）、催化剂等。 生物无机化学: 探讨了无机元素在生命过程中的作用，如金属离子在酶的活性中心、DNA结构、氧气运输和储存中的作用。 环境无机化学: 关注无机污染物（重金属、酸雨等）的迁移、转化和去除，以及无机化学在环境治理中的应用。 本书在内容组织上力求逻辑清晰，循序渐进，既有理论深度，又不乏实践指导。通过大量的图示、表格和实例，帮助读者更好地理解抽象的化学概念。每章后都附有习题，旨在巩固所学知识，提升分析和解决问题的能力。本书是深入理解无机化学世界的一本宝贵资源。

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这本书的语言风格极其严谨，但又巧妙地避免了学术性文字常有的晦涩难懂。它在保证科学准确性的前提下，采用了非常清晰、直白的陈述方式。例如，在讨论电化学性质时，作者总是先给出明确的定义，然后通过清晰的逻辑链条解释背后的微观机制，很少使用过于冗长复杂的从句。这种写作风格对于我这种需要将复杂概念转化为清晰表达的学生来说，帮助极大。我发现，当我尝试向同学解释一些复杂的化学键合模型时，可以直接引用书中的措辞和结构，因为它们本身就已经是一种高度优化的知识传递载体。书中对于非水溶剂体系的讨论，是我之前遇到的其他教材中处理得相对薄弱的部分，但这本书非常扎实地涵盖了液氨、熔盐等介质中的离子行为，这对于理解非常规条件下的化学反应至关重要。每一个段落的论述都仿佛经过了反复的推敲和打磨，信息的密度非常高，但阅读起来却不感到疲惫，这需要高超的文字驾驭能力。它给我的感觉是，作者对每一个字、每一个公式的选择都经过了深思熟虑，旨在提供最有效、最精确的知识传达。

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这本书的封面设计简直是教科书中的一股清流，那种沉稳的蓝调和清晰的字体排版，让人一眼就能感受到它深厚的学术底蕴。我刚拿到手的时候，就被它那种扎实的感觉所吸引。打开第一页，精美的插图和清晰的图表立刻抓住了我的眼球，这对于理解那些抽象的化学结构和反应机制来说，无疑是巨大的帮助。作者在概念的引入上非常巧妙，没有一上来就抛出复杂的公式，而是循序渐进地搭建知识的框架。比如，他们对晶体场理论的阐述，既有严谨的数学推导，又配有直观的能量图，让我这个初学者也能迅速把握核心要义。阅读过程中，我发现书中的例题设计得极其用心，它们不仅仅是简单的计算题，更是对理论知识的实际应用和深化理解的绝佳途径。很多题目的设置都巧妙地融合了实际工业应用或前沿研究的背景，让化学不再是枯燥的理论堆砌，而是充满了解决现实问题的力量。我尤其欣赏它在无机化学基础概念上的深入剖析，比如价键理论和分子轨道理论的比较与融合，作者没有偏袒任何一方，而是客观地展示了各自的优势和适用范围，这为我建立一个全面、不偏激的化学视角打下了坚实的基础。可以说，这本书的排版和视觉呈现，极大地提升了阅读体验，让我在漫长的学习过程中保持了极高的专注度和兴趣。

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这本书的章节逻辑组织得极其流畅和精妙，简直像是一部精心编排的交响乐。它没有采用那种零散的知识点堆砌方式，而是以一种高度系统化的方式，将无机化学的各个分支紧密地串联起来。从基础的原子结构和周期性，自然过渡到元素化学的宏大叙事，再到配位化合物中那些结构与性质的精妙平衡。最让我赞叹的是它对过渡金属化学的深入探讨，作者将配位场理论、强场理论与光化学、催化活性等前沿应用场景无缝对接。我记得在讲到π酸性配体时，书中对分子轨道图的绘制和解释达到了教科书级别的精确度，每一个分子轨道的能量和对称性都标注得清清楚楚，这使得我对金属羰基化合物的理解瞬间立体化了。更值得称道的是，它对主族元素和镧系、锕系元素的处理方式。通常，很多教材对后者的介绍流于表面，而这本书则用了相当大的篇幅，细致地梳理了它们在核化学和材料科学中的独特地位和应用，这对于拓宽我的知识边界非常有益。阅读这本书，感觉就像是跟随一位经验丰富、见识广博的向导，在无机化学的浩瀚领域中进行一次结构清晰、目标明确的探索之旅，每走一步都能踏实有力。

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作为一名需要经常查阅专业资料的研究生，我尤其看重教材的“工具书”属性，而这本教材在这方面的表现堪称典范。它的索引做得异常详尽和人性化，几乎所有重要的概念、化学物质名称和专业术语都能在第一时间通过索引定位到对应的页码，极大地提高了我的检索效率。此外，书中所包含的“实验设计与安全提示”部分，虽然不是核心的理论讲解，却体现了作者对化学实践的深刻理解和责任感。这些小插曲虽然篇幅不长，但信息密度极高，比如在处理某些高活泼性试剂时的注意事项，或是特定反应条件的精确控制建议，都显得非常实用和负责任。我特别喜欢书中穿插的“历史视角”小栏目，它们简要地介绍了关键概念的发现历程，比如费歇尔的硫脲合成，或者韦伯的元素命名，这不仅让知识点变得有血有肉，也让我对化学家的探索精神充满了敬意。它不仅仅是一本告诉你“是什么”的书，更是一本引导你思考“为什么是这样”的书，其严谨的考据和丰富的外延知识，使它在我的书架上占据了不可替代的位置，是那种会反复翻阅，而不是读完就束之高阁的类型。

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这本书在对最新研究成果的追踪和整合方面做得尤为出色，展现了其超越传统教材的生命力。虽然它是一本基础的“第三版”，但其中关于新型功能材料和环境化学中的无机化学原理的应用，其新颖度和前沿性令人印象深刻。特别是关于金属有机骨架材料（MOFs）的章节，它不仅详细介绍了其结构构建原理，还结合了最新的气体吸附和催化分离的实际案例，让我看到了无机化学在应对气候变化和能源挑战中的巨大潜力。它没有停留在静态的结构描述，而是着重于动态的反应活性和结构-性能之间的关系。这种对前沿知识的持续更新和深度整合，使得这本书不仅仅是回顾经典，更是在引领未来的学习方向。阅读这些章节时，我能明显感觉到自己正站在化学研究的前沿阵地，而不是仅仅停留在二十年前的知识体系中。对于那些希望将无机化学知识应用于创新领域的读者而言，这本书提供了坚实的理论基石和丰富的应用视野，它的价值远超一本普通的教材范畴，更像是一份富有前瞻性的专业指南。

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