具体描述
《无机化学丛书 第七卷 钪、稀土元素》内容概要 本书聚焦于周期表中极具研究价值和工业应用潜力的元素——钪（Sc）及其所属的镧系元素（通常简称“稀土元素”，即La至Lu，以及钇Y）。作为《无机化学丛书》的第七卷，本书系统、深入地阐述了这些元素的基础化学特性、结构、反应活性、分离提纯技术及其在现代高新技术领域中的关键应用。全书内容严谨，数据翔实，旨在为从事相关领域研究的学者、工程师以及高年级本科生和研究生提供一本全面且深入的参考手册。 --- 第一部分 元素基础与电子结构 第一章 钪元素的特性与地位 本章首先回顾了钪元素（Sc）在周期表中的独特位置，作为第4周期首个d区元素，其化学性质兼具过渡金属与类稀土元素的特点。详细介绍了钪的物理性质，如熔点、密度、晶体结构等。重点讨论了钪的电子结构，尤其是其+3氧化态的稳定性及其孤立的3d¹构型对反应性的影响。概述了钪的天然储量分布、主要矿物（如独居石、磷灰石）及其初步的提取历史。 第二章 稀土元素概述与电子结构 本章对整个镧系元素族进行了宏观介绍。解释了镧（La）与镥（Lu）的电子结构差异，以及镧系元素与其他族元素（如碱土金属、d区过渡金属）的显著区别。核心内容聚焦于4f电子层的特性：屏蔽效应、轨道收缩（镧系收缩）、光谱学特征以及磁性表现。详细阐述了镧系元素氧化态的统一性（+3态为主）及其氧化态的变化趋势，并对比了Ce、Eu、Yb等少数具有稳定低氧化态或高氧化态的特殊案例。 第三章 镧系收缩与原子/离子半径变化 本章是理解镧系化学统一性的关键。通过量子力学模型和实验数据，深入分析了镧系收缩的成因——4f电子对核电荷的有效屏蔽能力弱于5s/5p电子。量化地展示了原子半径和离子半径随原子序数的系统性减小，并阐述了这一收缩对相邻的镵系元素（如Hf、Ta）化学性质的深远影响。 --- 第二部分 配合物化学与光谱特性 第四章 钪的配位化学 本章专门讨论钪（III）的配位行为。由于其较小的离子半径和高的电荷密度，$ ext{Sc}^{3+}$倾向于形成高配位数的配合物。详细分析了常见配体（如卤素、氧、氮供体）与钪形成的结构类型，包括四面体、八面体及更高配位数的络合物。探讨了钪配合物在催化反应中的潜在应用。 第五章 镧系离子的配位模式与结构 本章系统梳理了镧系离子在溶液和固态下的配位化学。由于4f轨道的空间弥散性，镧系离子表现出极高的配位灵活性，常见配位数为8到12。本章详细介绍了九配位和十二配位的几何结构（如双三棱柱、十二面体），并讨论了配位环境对手性识别和分离过程的影响。 第六章 镧系配合物的光学与磁学性质 这是本书中理论性较强的部分。详尽阐述了晶体场理论（CF）和配位场理论（LF）如何应用于解释镧系离子的特征锐利发射光谱。解释了J-J偶合在确定能级和光谱跃迁中的关键作用。对比了d区和f区金属的光谱差异，重点讨论了敏化效应（天线效应）在有机配体与镧系离子形成的配合物中如何增强其荧光性能，以及其在发光材料中的应用基础。 --- 第三部分 氧化物、卤化物及有机金属化学 第七章 钪和稀土元素的主要无机化合物 本章涵盖了这些元素关键的二元和三元化合物： 氧化物： 重点研究 $ ext{Sc}_2 ext{O}_3$（高熔点材料）以及镧系氧化物（如 $ ext{La}_2 ext{O}_3$, $ ext{Nd}_2 ext{O}_3$）的晶体结构（多晶型现象），及其作为特种陶瓷和催化剂载体的性质。 卤化物： 分析了 $ ext{Sc} ext{X}_3$ 和 $ ext{Ln} ext{X}_3$ 在不同氧化态下的结构差异，特别是水合卤化物和无水卤化物（如 $ ext{Ln} ext{Cl}_3$ 的晶体结构）。 氢化物与硫化物： 简要介绍了这些化合物在储氢材料和半导体领域的初步研究。 第八章 钪和稀土的有机金属化学 本章聚焦于$ ext{M-C}$键的形成与反应性。详细介绍了钪和稀土元素在环戊二烯基配合物（如$ ext{Sc}( ext{Cp})_3$）和双环辛四烯基配合物（如$ ext{Ln}( ext{COT})_2$）中的化学。阐述了这些化合物作为高效、高选择性聚合反应催化剂（特别是烯烃聚合）的作用机理，对比了它们与钛、锆催化剂的性能差异。 --- 第四部分 分离、提纯与工业应用 第九章 钪与稀土元素的分离技术 由于钪与稀土元素化学性质的极端相似性，分离提纯是工业应用中的核心挑战。本章详细介绍了现代工业分离方法： 1. 溶剂萃取法： 阐述了磷酸酯类（如$ ext{D}_2 ext{EHPA}$）和胺类萃取剂在选择性萃取不同镧系元素中的机理和优化参数。 2. 离子交换法： 分析了树脂的选择性、淋洗液的配方，以及如何利用微小的离子半径差异实现高纯度分离。 3. 金属还原法： 讨论了将高纯度氯化物还原为金属单质的冶金过程。 第十章 钪的应用 本章独立探讨钪的工业用途：高强度铝锂合金中的强化剂、燃料电池电解质组分、以及作为特定有机合成反应中的路易斯酸催化剂。 第十一章 稀土元素在高新技术中的关键应用 本章全面覆盖了镧系元素在现代科技中的不可替代性： 永磁材料： 重点分析 $ ext{Nd}_2 ext{Fe}_{14} ext{B}$ 磁体的结构、高矫顽力的来源以及镝（Dy）在高温磁体中的添加作用。 荧光与发光材料： 阐述了铕（Eu）用于红色磷光、铽（Tb）用于绿色磷光，以及铈（Ce）作为高效上转换材料的原理，及其在显示屏和固态照明中的应用。 催化剂与抛光剂： 讨论了铈（Ce）作为催化转化器中的氧存储剂，以及氧化铈在精密光学元件抛光中的独特作用。 核工业应用： 提及了钆（Gd）作为热中子吸收剂在核反应堆控制棒中的应用。 --- 附录： 提供了钪和全部15种稀土元素（镧至镥）的关键物理常数、氧化还原电位表以及标准晶体结构数据。全书贯穿大量的结构图、能级图和实验数据表，确保了作为参考工具书的严谨性和实用性。
作者简介
目录信息
读后感
评分
评分
评分
评分
评分
用户评价
评分
评分
评分
评分
评分
相关图书
本站所有内容均为互联网搜索引擎提供的公开搜索信息，本站不存储任何数据与内容，任何内容与数据均与本站无关，如有需要请联系相关搜索引擎包括但不限于百度，google,bing,sogou 等
© 2026 qciss.net All Rights Reserved. 小哈图书下载中心 版权所有