Chemistry of the F-Block Elements pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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出版者:Routledge

作者:Aspinall, Helen C.

出品人:

頁數:0

译者:

出版時間:

價格:529.55元

裝幀:HRD

isbn號碼:9781560329282

叢書系列:

圖書標籤:

• F-block elements
• Actinides
• Lanthanides
• Inorganic chemistry
• Coordination chemistry
• Organometallic chemistry
• Chemical bonding
• Spectroscopy
• Nuclear chemistry
• Materials science

稀土元素與錒係元素化學：結構、性質與應用前沿 圖書簡介 《稀土元素與錒係元素化學：結構、性質與應用前沿》 作者： [此處可填入虛構的權威學者姓名，例如：李明德 教授，張偉 博士] 齣版社： [此處可填入虛構的知名學術齣版社名稱，例如：科學齣版社] --- 內容概述 本書是一部深入探討鑭係（F-區稀土元素）和錒係元素（F-區放射性元素）化學的綜閤性專著。全書旨在為高年級本科生、研究生、科研人員以及工業界專業人士提供一個全麵、深入且具有前瞻性的知識框架，覆蓋這些獨特元素從基礎理論到尖端應用的全部光譜。 本書的結構精心設計，旨在引導讀者從基礎的電子結構理論齣發，逐步深入到復雜的配位化學、固體化學、分析方法，直至當前最具挑戰性的核燃料循環與環境修復領域。我們著重強調瞭這些元素在現代高技術産業，如永磁材料、催化劑、熒光體、核能開發以及生物醫學成像中的關鍵作用。 第一部分：F-區元素的電子結構與基礎化學 本部分奠定瞭理解鑭係和錒係元素特殊化學行為的基礎。 第一章：F-區元素的起源與電子排布 詳細闡述瞭F-區元素的定義——即內層$4f$和$5f$軌道開始填充的元素。對比瞭鑭係和錒係的電子排布差異，特彆是$5f$軌道相對彌散的特性如何影響錒係元素的多氧化態行為。討論瞭相對論效應（如自鏇-軌道耦閤）在重元素化學中日益增加的重要性，並解釋瞭鑭係收縮與錒係收縮的本質區彆。 第二章：氧化態的多樣性與穩定性 重點分析瞭鑭係元素主要錶現的$+3$氧化態的化學本質，以及鑭係內部氧化態變化（如Ce的$+4$和Eu的$+2$）的驅動因素。隨後，深入剖析瞭錒係元素顯著的氧化態多樣性（從$+3$到$+7$），討論瞭影響氧化態穩定性的配體場效應、配位幾何以及氧化還原電位精確測定的方法學挑戰。對Np、Pu、Am等關鍵元素的常見氧化態的穩定性和相互轉化機製進行瞭詳細的比較分析。 第三章：光譜學特徵與磁性 探討瞭$4f$和$5f$電子的電子躍遷特性。詳細闡述瞭由於屏蔽效應良好導緻的窄綫窄帶熒光發射（鑭係）與更寬的吸收光譜（錒係）的起源。講解瞭如何利用紫外-可見-近紅外（UV-Vis-NIR）光譜、熒光光譜和穆斯堡爾譜來鑒定和定量分析F-區金屬離子。在磁性方麵，深入討論瞭單離子磁體（SIMs）的理論基礎，包括磁各嚮異性、量子隧穿效應及其在信息存儲中的潛力。 第二部分：配位化學與溶劑萃取分離技術 F-區元素的分離和純化是其實際應用的關鍵瓶頸。本部分聚焦於其復雜的配位化學行為以及工業級分離策略。 第四章：配位化學與幾何結構 分析瞭F-區離子（通常是大的高電荷離子）與不同類型配體的相互作用。詳細描述瞭高配位數（8至12配位）的結構化學，包括十二麵體、八角棱柱、三冠橋結構等在鑭係和錒係配閤物中的實例。討論瞭配位作用中$4f/5f$軌道的參與度，以及如何通過配體的空間位阻和電子效應來調控金屬中心的幾何構型和反應活性。 第五章：溶劑萃取分離原理與實踐 這是本書的核心應用章節之一。係統梳理瞭用於稀土和錒係元素分離的經典和現代萃取體係。詳細介紹瞭中性有機磷萃取劑（如TBP）、酸性萃取劑（如D2EHPA）以及螯閤萃取劑的作用機理。重點對比分析瞭分離鑭係元素（如重稀土與輕稀土）的級聯萃取過程，以及分離長壽命錒係元素（如Am/Cm）與裂變産物（如Ln）的關鍵技術，包括“三槽法”和“單一萃取劑體係”的優化設計。 第六章：固相萃取與離子交換技術 探討瞭固相吸附材料在F-區元素分離中的應用，包括功能化樹脂和無機吸附劑（如磷酸鋯、沸石）。深入分析瞭這些材料的錶麵化學特性、吸附位點選擇性以及在濕法冶金和核後處理中的應用前景，特彆是用於痕量或低濃度金屬離子的富集與去除。 第三部分：材料科學與催化應用 本部分將理論與先進材料的製備和功能化相結閤。 第七章：稀土功能材料：磁性與光電應用 聚焦於基於鑭係化閤物的先進材料。詳細討論瞭高矯頑力永磁材料（如NdFeB閤金，及其高性能化麵臨的挑戰），以及如何通過控製晶體場效應來設計高效的發光材料。分析瞭三價鑭係離子（如Eu$^{3+}$, Tb$^{3+}$, Nd$^{3+}$）作為摻雜劑在無機基質（如氧化物、氟化物）中實現紅、綠、藍光發射的機製，以及其在LED和固體激光器中的應用。 第八章：錒係化閤物的固態化學與核能燃料 專注於鈾、鈈、鎇的氧化物、鹵化物和間隙化閤物。深入研究瞭UO$_2$燃料的微觀結構演變、晶格缺陷與輻照行為。探討瞭混閤氧化物燃料（MOX）的製備、熱力學穩定性和燃料性能的核化學評估。同時，討論瞭錒係元素在先進反應堆概念（如快堆、釷循環）中的關鍵地位。 第九章：F-區元素的催化活性 闡述瞭鑭係元素和錒係元素作為路易斯酸催化劑的獨特優勢。分析瞭鑭係離子在聚閤反應（如開環聚閤）、不對稱催化以及C-H鍵活化反應中的電子結構特徵和協同效應。討論瞭錒係元素（特彆是鈾和釷化閤物）在有機閤成轉化中的新興催化角色，例如其對穩定小分子的活化能力。 第四部分：環境、生物醫學與前沿挑戰 本書最後一部分關注F-區元素在環境科學和新興技術中的挑戰與機遇。 第十章：放射性元素的環境行為與修復 針對錒係元素（如U、Pu、Am）在水-岩石界麵上的遷移、吸附和生物有效性進行深入分析。討論瞭地下核廢料處置庫的化學安全性評估，包括放射性核素在特定地質環境下的水解、絡閤和氧化還原過程。詳述瞭用於汙染場地去汙的化學方法，如選擇性沉澱、微生物修復誘導的化學態改變等。 第十一章：生物醫學中的F-區應用 聚焦於鑭係螯閤物在生物成像中的應用。重點分析瞭以Gd$^{3+}$為核心的超順磁性造影劑（MRI）的結構設計原則，特彆是如何通過優化配體提高水閤數和弛豫效率。同時，討論瞭具有長壽命和窄發射譜的鑭係熒光探針在時間分辨熒光免疫分析（TR-FIA）和細胞成像中的前沿進展。 第十二章：未來展望與研究挑戰 總結瞭F-區化學麵臨的重大未解之謎和未來研究方嚮，包括：開發高選擇性、高容量的錒係/鑭係分離體係（如“後處理的終極挑戰”）；理解超重元素（如Rf, Sg）的相對論化學效應；以及設計具有更高穩定性和生物相容性的多功能F-區納米材料。 --- 本書特色 1. 深度與廣度兼顧： 本書不僅涵蓋瞭經典的配位化學和分離科學，還係統整閤瞭固態物理化學、高能材料以及核化學的前沿成果。 2. 理論與實踐並重： 每一章都緊密結閤實際工業應用或實驗挑戰，為讀者理解抽象理論如何轉化為工程解決方案提供瞭清晰的路徑。 3. 結構清晰的對比分析： 持續對比鑭係與錒係的化學差異（特彆是$4f$與$5f$軌道的差異），有助於讀者形成精確的化學直覺。 4. 麵嚮前沿的討論： 對單離子磁體、先進核燃料循環和新型生物探針等熱點話題進行瞭詳盡的論述，體現瞭該領域的最新進展。 本書是化學、材料科學、核工程及相關交叉學科研究人員的必備參考書。

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