The Nature of the Hydrogen Bond pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Oxford University Press, USA

作者:Gastone Gilli

出品人:

页数:304

译者:

出版时间:2009-8-25

价格:USD 130.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780199558964

丛书系列:

图书标签:

氢键
化学键
分子间作用力
物理化学
氢键理论
化学结构
分子物理
光谱学
晶体结构
溶液化学

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具体描述

Hydrogen bond (H-bond) effects are known: it makes sea water liquid, joins cellulose microfibrils in trees, shapes DNA into genes and polypeptide chains into wool, hair, muscles or enzymes. Its true nature is less known and we may still wonder why O-H...O bond energies range from less than 1 to more than 30 kcal/mol without apparent reason. This H-bond puzzle is re-examined here from its very beginning and presented as an inclusive compilation of experimental H-bond energies and geometries. New concepts emerge from this analysis: new classes of systematically strong H-bonds (CAHBs and RAHBs: charge- and resonance-assisted H-bonds); full H-bond classification in six classes (the six chemical leitmotifs); and assessment of the covalent nature of strong H-bonds. This leads to three distinct but inter-consistent models able to rationalize the H-bond and predict its strength, based on classical VB theory, matching of donor-acceptor acid-base parameters (PA or pKa), or shape of the H-bond proton-transfer pathway. Applications survey a number of systems where strong H-bonds play an important functional role, namely drug-receptor binding, enzymatic catalysis, ion-transport through cell membranes, crystal design and molecular mechanisms of functional materials.

物理世界的基石：元素周期表的奥秘与物质构成的探索在广袤无垠的宇宙中，物质是构成一切的基石。而理解物质的本质，离不开对构成它的最基本单元——元素的深刻认知。本书将带领读者踏上一段探索元素周期表奥秘的旅程，深入解析元素之间的内在联系，揭示它们如何通过不同的组合方式，构筑出我们所见所感的一切物质世界。第一部分：元素周期表的宏伟蓝图元素周期表，宛如一张绘制宇宙物质分布的藏宝图，它不仅仅是简单地罗列元素，更是科学智慧的结晶，蕴含着深刻的规律和预测能力。我们将从这张图的诞生和演进开始，回顾门捷列夫等先驱们如何凭借敏锐的洞察力，将杂乱无章的元素信息梳理成有条理的体系。从朴素到有序：周期表的诞生与发展早期元素分类的尝试：古代四大元素说、炼金术士的探索、道尔顿的原子论、道布雷纳尔三元素组、纽兰兹的八音律……这些零散的尝试，都为周期表的最终形成奠定了思想基础。我们将审视这些早期理论的贡献与局限。门捷列夫的伟大飞跃：深入剖析门捷列夫建立周期表的关键思想，包括原子量的排序、元素的相似性分组，以及他大胆预测未知元素的智慧。理解门捷列夫为何能超越前人，将元素周期表推向一个全新的高度。现代周期表的完善：原子序数的引入如何修正了门捷列夫体系中的一些不足？核外电子排布的发现如何更深刻地解释了元素的周期性？我们将探讨量子力学对周期表理解的革命性影响，以及它如何成为描述元素性质的金科玉律。周期律的密码：元素性质的规律性解读原子结构与电子排布：深入讲解原子核、质子、中子、电子的概念，以及电子在原子轨道上的排布规律（基态电子构型）。理解第一、第二、第三等电子层以及s、p、d、f亚层的概念，是理解元素性质的关键。电离能与电子亲和能：解析这两个核心的能量参数如何反映原子失去或获得电子的难易程度。它们与原子半径、核电荷的关系，以及在周期表中的变化趋势。原子半径与离子半径：阐释原子半径在周期表中的变化规律，以及影响半径大小的因素。理解离子半径如何受电荷和电子排布的影响，对预测化合物的结构至关重要。电负性：深入探讨电负性这一概念，它反映了原子在化学键中吸引电子的能力。我们将分析电负性的周期性变化，以及它在判断化学键类型（离子键、共价键）中的核心作用。金属与非金属：根据元素在周期表中的位置，系统性地介绍金属、非金属以及稀有气体的基本性质。理解它们的物理性质（导电性、延展性、光泽等）和化学性质（氧化性、还原性等）的差异，以及界线元素的特殊性。从宏观到微观：周期表与物质世界的联系单质的形态与性质：分析同族、同周期元素在形成单质时表现出的显著差异。例如，卤素单质从气态到固态的转变，碱金属的活泼性，以及碳元素的多种同素异形体。化合物的构建：元素如何通过化学反应形成化合物？我们将从最基础的化合价概念出发，解释不同元素如何根据其电子结构和性质，结合形成各种化合物。周期表在化学中的应用：除了基础理论，周期表在实际化学研究和工业生产中的重要作用。例如，在新材料的开发、催化剂的设计、环境监测等方面，对元素的深刻理解都是不可或缺的。第二部分：物质构成的微观视角理解了元素的特性，我们便能进一步深入到物质构成的微观层面，探究原子之间如何相互作用，形成种类繁多的物质。本部分将聚焦于化学键的本质，以及不同类型的化学键如何决定物质的宏观性质。化学键的舞蹈：原子间相互作用的机制离子键：详尽解释离子键的形成过程，即原子之间通过得失电子形成带相反电荷的离子，然后通过静电吸引力结合。我们将分析形成离子键的条件，以及离子化合物的典型性质，如高熔点、高沸点、导电性（熔融或溶解状态）等。共价键：深入阐述共价键的形成，即原子之间通过共用电子对形成稳定的化学结构。我们将区分单键、双键、三键，以及极性共价键和非极性共价键。理解共价键的形成与原子轨道杂化、分子几何构型之间的关系，是理解共价化合物性质的关键。配位键：介绍配位键作为一种特殊的共价键，其电子对由一方提供。我们将讨论配位键在配合物中的作用，以及它如何丰富了物质的多样性。金属键：解释金属键的独特之处，即金属原子中的价电子高度离域化，形成“电子海”，金属离子则被电子海包围。理解金属键如何赋予金属优良的导电性、导热性、延展性和光泽。从分子到晶体：物质结构的层层解读分子结构与性质：通过价层电子对互斥理论（VSEPR）和价键理论（VB）的视角，解析不同分子的三维空间构型。理解分子形状如何影响分子的极性、沸点、溶解度等物理性质，以及其在化学反应中的活性。分子间作用力：除了化学键，分子之间的相互作用力也至关重要。我们将详细介绍范德华力（包括伦敦色散力、偶极-偶极作用）和氢键，并分析它们在宏观性质（如物质的熔沸点、溶解度、表面张力等）中的作用。晶体结构：介绍晶体与非晶体的区别，以及晶体的主要类型，包括离子晶体、原子晶体、分子晶体和金属晶体。深入探讨每种晶体结构的特点、成键方式，以及它们所对应的宏观物理和化学性质。例如，金刚石的硬度与其原子晶体结构密切相关，食盐的易溶性与其离子晶体结构有关。固体的性质：结合化学键和晶体结构，系统性地分析固体的硬度、熔点、导电性、溶解度等宏观性质。理解这些性质是如何由其微观结构和成键方式决定的。物质的多样性：元素组合的无限可能同分异构体：介绍同分异构体这一概念，即分子式相同但结构式不同的化合物，它们可能具有截然不同的性质。我们将举例说明不同类型的同分异构体，以及它们在有机化学中的重要性。同素异形体：回顾同素异形体，即同一种元素形成的不同单质，它们在结构和性质上存在显著差异。例如，氧气和臭氧，金刚石和石墨。高分子化合物：初步介绍高分子化合物的基本概念，理解它们是由大量重复的基本单元通过化学键连接而成，并探讨其结构与性能的关系。通过对元素周期表奥秘的深入探索，以及对物质微观构成的细致剖析，本书旨在为读者构建一个关于物质世界的完整认知框架。从最基本的原子构成，到复杂的分子结构，再到宏观物质的各种性质，本书力求以清晰易懂的语言，揭示物理世界中那些看似神秘却又井然有序的规律，激发读者对科学探索的无限热情。