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出版者:

作者:Gardner, Robert/ Tocci, Salvatore/ Rainis, Kenneth G.

出品人:

页数:112

译者:

出版时间:2009-6

价格:$ 36.08

装帧:

isbn号码:9780766032279

丛书系列:

图书标签:

• 化学
• 科学项目
• 实验
• 青少年
• STEM
• 学习
• 教育
• 指导
• 技巧
• 成功

探索微观世界的奇妙旅程：《无机化学基础与应用》 一部深入浅出、全面覆盖现代无机化学核心概念与前沿应用的权威著作 本书简介： 在化学的宏大叙事中，无机化学占据着基石般的地位。它不仅是理解元素周期律、探究物质结构与性质的基础，更是驱动现代材料科学、催化技术、能源转化乃至生命起源等诸多领域发展的核心动力。《无机化学基础与应用》正是这样一部旨在为化学学习者、研究人员乃至对自然科学充满好奇的读者，构建坚实无机化学知识体系的综合性教材与参考手册。 本书摒弃了传统教材中对基础概念的简单罗列，而是以一种更加强调结构、功能和实际应用相结合的视角，系统地梳理了无机化学的理论框架和最新进展。全书内容结构严谨，逻辑清晰，旨在帮助读者从原子和分子层面深刻理解物质世界的构建逻辑。 第一部分：理论基石——从原子到周期性的深刻洞察 本部分着重于打下坚实的理论基础，确保读者对无机化学的基本原理有准确而深刻的把握。 原子结构与电子排布的精细描绘： 我们从量子力学的基本概念出发，深入探讨了电子在原子轨道中的分布规律，特别是对于过渡金属和内过渡金属的复杂电子结构的分析。详细阐述了洪特规则、泡利不相容原理以及晶体场理论（CFT）和配位场理论（LFT）在解释离子能级分裂、颜色和磁性等性质中的关键作用。书中包含了大量实际案例分析，展示了如何利用这些理论工具预测和解释化合物的宏观性质。 周期性的深层含义： 元素周期表绝非仅仅是一张分类图谱，它是元素性质变化的规律性体现。本书深入剖析了周期性变化的内在原因，包括有效核电荷、离子半径、电负性以及电离能等趋势的精确量化模型。我们特别关注了p区和d区元素性质的巨大差异，以及镧系和锕系元素的特殊化学行为，为后续的配位化学和固体化学打下理论基础。 键合理论的拓展与深化： 除了经典的价键理论（VB）和分子轨道理论（MO），本书还引入了更先进的键合模型，如集合价键理论（VSIP）和密度泛函理论（DFT）在无机结构预测中的应用概述。重点讨论了离子键、共价键的极性与非极性界限，以及金属键的特殊性，并引入了对多中心键和三中心四电子键的讨论，以解释硼烷和碳硼烷等特殊簇合物的稳定性。 第二部分：核心领域——配位化学的精妙世界 配位化学是无机化学中最具活力和应用潜力的分支之一。本书用近三分之一的篇幅，全面覆盖了配位化合物的合成、结构、反应活性和应用。 配位化合物的结构与构象： 系统介绍了配位数的概念，以及异构现象（几何异构、光学异构）的分类与鉴定方法。详细解析了韦纳（Werner）理论的局限性及其被现代理论取代的过程。对配位场理论的进一步应用，精确解释了高自旋态与低自旋态的转换、乔泰勒（Jahn-Teller）效应在结构畸变中的作用，以及配体场分裂能（Δo和Δt）与电子转移光谱的关系。 配位反应动力学与机理： 深入探讨了配位化合物的取代反应类型，包括惰性与活泼性的本质区别。着重分析了亲核取代（SN1/SN2类型）和光化学反应的机理，并结合实例说明了在均相催化中，反应速率的控制因素（如几何位阻和电子效应）。 生物无机化学导论： 这一章节将理论与生命现象紧密联系。探讨了血红蛋白和肌红蛋白中铁的配位环境及其氧气输送功能，维生素B12中的钴化学，以及金属酶如碳酸酐酶和超氧化物歧化酶中活性位点的结构与催化机制。 第三部分：材料与应用——无机化学的前沿脉搏 本部分聚焦于无机化学如何塑造和革新现代技术，展示了从宏观晶体到纳米尺度材料的广泛应用。 固体化学与晶体结构： 深入解析了离子晶体（如卤化钠结构、钙钛矿结构）和共价网络固体（如硅酸盐、碳化物）的形成原理和稳定性判据。重点介绍了点缺陷、线缺陷和面缺陷对材料电学、力学和光学性质的影响，这是理解半导体掺杂和陶瓷性能的关键。 有机金属化学： 现代有机金属化学是催化领域的核心。本书详尽讨论了σ-供体和π-受体配体的概念，特别是茂金属和半三明治配合物的独特结构与电子特性。详细阐述了烯烃、炔烃和单/双键活化的反应机理，这些是齐格勒-纳塔催化剂和申波（Sheppard）催化等重要工业过程的基础。 能源与环境中的无机化学： 探讨了无机材料在可持续发展中的作用。包括锂离子电池中电极材料（如层状氧化物、磷酸盐）的结构稳定性与充放电机制；光催化剂（如TiO2及其改性）在水分解和污染物降解中的应用；以及金属有机框架（MOFs）作为高效吸附剂和分离介质的前景。 第四部分：特殊元素化学的精要 为确保内容全面性，本书特设章节对一些具有特殊化学性质的元素族群进行了深入剖析。 稀有气体化学的突破： 尽管传统观点认为稀有气体惰性，但本书展示了近年来合成出的稳定氙、氪化合物的结构特点，以及这些高价化合物的反应性，拓宽了对化学键本质的理解。 硼、硅、磷的奇特化学： 集中讨论了硼烷、碳硼烷的封闭式、部分封闭式和开放式结构，以及其独特的缺电子性。同时，深入分析了硅氧烷和硅酸盐在聚合化学中的多样性，以及磷化学中从单质到复杂含磷酸（如多聚磷酸）的转化规律。 结论： 《无机化学基础与应用》不仅仅是一本描述“是什么”的书籍，更是一本引导读者理解“为什么”的探究之作。通过严谨的理论推导、丰富的实例分析以及对前沿应用的紧密跟踪，本书旨在培养读者运用系统化学思维解决复杂科学问题的能力，为未来在化学及相关交叉学科领域的发展打下坚不可摧的专业基础。无论您是初入大学课堂的学生，还是寻求知识更新的研究者，本书都将是您探索无机世界、发掘物质奥秘的理想伙伴。

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翻阅这本厚厚的书册，我感受到的不是一本“如何快速取得好成绩”的秘籍，而是一部关于“如何构建一个严谨的科学论证体系”的工具书。它的排版和配图都非常简洁，几乎没有花哨的色彩或引人注目的插画，一切都围绕着清晰的逻辑链条展开。我特别留意了它在“文献回顾”部分的处理方式，它没有直接推荐哪些论文是必读的，而是教导读者如何去识别一篇科学论文的“弱点”和“强项”，如何通过比较不同来源的资料来建立自己观点的权威性。这种“批判性阅读”的训练，对于一个科学项目来说至关重要。我之前总觉得只要引用几个大牛的结论就行了，但这本书让我明白，真正的挑战在于如何“挑战”这些既有结论，或者至少，如何在这些结论的框架内找到自己的创新点。它更像是一本给研究生的“项目启动指南”，对于渴望深度探索的学生来说，它的价值是无可替代的。

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与其他市面上那种充斥着“神奇配方”和“一分钟见效”的辅导材料相比，这本书简直是清流中的一股冷泉。它没有给我任何关于如何让我的火山模型喷得更高、颜色更鲜艳的建议。相反，它把焦点放在了“项目的科学有效性”上。我最喜欢的一点是，它对“变量控制”的执着程度令人印象深刻。书中有一个案例分析，详细剖析了一个关于植物生长的项目是如何因为没有充分控制光照强度和土壤湿度这两个间接变量，导致最终结论完全不可信。这本书的作者似乎在用一种近乎苛刻的标准要求读者，任何一个被忽略的小细节都可能导致整个项目的崩塌。它教会我的，与其花时间去追求一个看起来很酷但逻辑有漏洞的项目，不如做一个看似平淡无奇，但每一步都经得起推敲的扎实研究。读完后，我决定放弃我那个原本计划中的“自制空气净化器”项目，转而投入到一个更具挑战性的、关于催化剂效率的微观研究中，因为这本书让我对“深度”有了全新的认识。

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这本书的阅读体验，可以形容为“醍醐灌顶，但过程略显艰涩”。我发现它在处理复杂化学概念如何转化为可操作的实验步骤这一环上，做得极其细腻。举个例子，书中关于“误差分析”的讲解，简直是把我之前所有粗心大意的问题都揪了出来。它不是简单地告诉你“测量有误差”，而是详细区分了系统误差和随机误差，并提供了一套量化它们影响的方法。我记得有一段关于“溶液配制精度”的讨论，作者用了足足十页篇幅来分析不同移液管的微小差异如何累计放大最终结果的偏差。这已经超出了高中化学项目的范畴，更像是在准备大学实验室的基础技能训练。我尝试按照书中建议的方法重新设计了我上学期的一个空气污染监测项目，光是确定合适的采样频率和校准仪器，就花了我好几天时间，但这带来的结果是，我的数据可靠性比上次提升了至少一个数量级。这本书的缺点可能在于，对于初学者来说，它显得有些“过于深入”，很多基础概念需要读者自己去查阅补充材料，它假设你已经掌握了化学的基础知识。

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这本关于化学科学项目的书绝对是教科书级别的存在，它没有直接告诉你“你应该怎么做”，而是巧妙地引导你去思考，去探索。我记得我当时在学校做一个关于酸碱平衡的实验，思路一直很模糊，手里拿着好几本其他参考书，都写得太理论化了。翻开这本书的时候，我发现它特别注重“过程”而非“结果”。比如，书中花了大量的篇幅去讲解如何设计一个可重复验证的实验，如何设置对照组，以及最重要的——如何从失败中学习。它不是那种直接给你一个标准答案的工具书，更像是一位经验丰富、不苟言笑的导师，在你面前铺开一张复杂的地图，然后告诉你：“看，挑战就在那里，你自己决定路线。” 书中关于数据采集和图表绘制的章节尤其出色，它用非常直观的案例展示了如何将枯燥的数字转化为有说服力的证据链。我个人最欣赏的是它对于“科学诚信”的强调，作者反复提到，无论你的项目结果如何，诚实地记录和分析你的发现才是科学精神的核心。这本书没有给我一个现成的项目，但它给了我一套解决任何化学项目难题的底层逻辑框架，那种收获感，远超于完成一个高分作业的满足。

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说实话，我一开始对这本书抱有很高的期望，毕竟名字听起来就很有针对性，希望能一举拿下我们科学展上的“最佳创新奖”。然而，读完之后我才意识到，这本书的价值在于“打地基”，而不是“盖别墅”。它几乎没有提供任何具体的、热门的实验点子，比如什么“自制电池”或者“水晶生长”，你别指望能直接从中抄袭出什么惊艳的选题。它的重点完全放在了“科学方法论”上。书中有一章专门讨论了“假设的构建与检验”，用了很多历史上的化学发现案例来佐证观点，比如居里夫人早期的放射性研究是如何一步步排除干扰因素的。这种宏大的叙事风格，对我这种习惯了“步骤一、步骤二”的读者来说，一开始有点挑战，读起来需要放慢节奏，时不时地停下来在笔记本上画思维导图。这本书的语言风格非常学术，但逻辑性极强，它更像是为那些已经有一定基础，但想把自己的研究提升到“准专业”水平的学生准备的。它教会了我如何像一个化学家一样提问，而不是像一个学生一样回答问题。

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