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配位化学（双语版） - 李晖

上一篇 / 下一篇 2008-04-25 00:37:22

出版日期:2006年2月
前言

无机化学、有机化学、分析化学和物理化学等都是经典的化学学科分支。配位化学作为

无机化学和有机化学的交叉领域，迄今已有一百多年的历史。配位化学的兴起和迅速发

展不仅给古老的无机化学带来了生机，也为化学领域中其他分支学科的发展开辟了更广

阔的天地。20世纪80年代后期发展起来的超分子化学与配位化学之间更有着紧密的联系

，可以看成是广义的配位化学(游效曾院士在全国配位化学会议上的报告)。因此，配位

化学已经成为化学领域中的重要分支，是与材料科学、生命科学、物理学等众多学科相

互渗透、高度融会的重要学科领域。

目前，许多高等院校都为化学及相关专业的高年级本科生和研究生开设了配位化学课。

也有一些配位化学的专著出版，如游效曾院士的《配位化合物的结构和性质》等。但尚

未有合适的教材适应当前相关层次的教学。作者在多年配位化学的教学实践过程中，收

集了大量的资料，结合作者多年的国内外的科研经历，编撰了这本双语教材。

本教材有以下几个特点：

(1)英、中双语是本教材的首要特点。作为自然科学的学习，英语是一种非常重要的工具

，是我们了解国际最新发展动态的重要窗口，作为21世纪的大学生和研究生，对英语熟

练地听、说、读、写已是一项基本要求。教育部也大力提倡在高等教育中运用双语教学

。本教材正是为适应这一新的需求而编撰的。而且，本教材在北京理工大学的高年级本

科生和研究生教学中，深受学生欢迎，已取得了良好的教学效果。

(2)深入浅出，重点突出，是本教材的另一特点。配位化学是一相当成熟的学科，有着一

整套的新理论、新概念、新方法和新反应等。本教材以配位化学中最为重要的概念、理

论、方法和性质为主体，层次分明地展开叙述。对于涉及量子化学的内容，如分子的对

称性—群论、分子轨道理论和配位场理论等部分，只给出结论并注重这些结论在解决化

学问题中的应用，而不涉及量化计算。

(3)选材新颖，具有时代性是本教材的第三个特点。将配位化学一些新近发展的成果融入

到教材和整个教学实践中一直是作者努力的方向，但由于配位化学的发展非常迅速，所

以，也不太可能囊括所有的最新研究成果，只能适当地编入一些材料，以便读者进一步

跟踪有关发展动态。

本书在编撰过程中得到了多方的支持，尤其是我的硕士研究生——郭明、田红、何飞跃

，本科生白萌等为本书的中文输入和制图付出了辛勤的劳动，化学工业出版社的编辑在

本书的出版过程中提供了有益的建议和大量的帮助。在此作者谨向他们表示衷心的感谢

。

由于时间仓促及作者水平有限，书中不妥之处，敬请读者批评指正。

李晖

北京理工大学理学院化学系

2005年9月

配位化学（双语版）目录
Chapter 1Introduction to Coordination Chemistry1
11The History of Coordination Chemistry1
１１１The Early History of Coordination Chemistry1
112The Modern Coordination Chemistry——Werner Coordination Chemistry4
12The Key Features of Coordination Complex7
１２１Definitions7
122Classification of Ligand9
123Coordination Number and Coordination Geometry10
１24Determination of Coordination Number13
１25Coordinative Unsaturation13
１26Primary Coordination Sphere 14
１3Nomenclature of Coordination Complex14
１4Isomerism in Coordination Complex17
１41Definition of Isomers17
142The Classification of Isomers18
１４３Structural (or Constitutional) Isomers18
１４４Stereoisomers19
Chapter 2The Bonding Theories of Coordination Complex22
21Symmetry in Chemistry——Group Theory22
211Symmetry Operation22
212Symmetry Element23
213Determination of the Molecular Point Group23
214Character Tables28
215Categorization of Point Groups by Their Unit Cells28
22Valence Bond Theory and Hybrid Atomic Orbital29
221Valence Bond(VB)Theory30
222Hybridization of Atomic Orbitals30
223Molecular Shapes of Compounds33
224The Center Atom34
23Crystal Field Theory34
231CFT for Octahedral Geometry35
232CFT for Tetrahedral Geometry37
233CFT for Square Planar Geometry38
234Factors Influencing the Magnitude of Δ38
235Applications of CFT39
24Molecular Orbital Theory40
241Atomic Orbitals to Molecular Orbitals41
242Basic Rules of MO Theory43
243The Energy Level of Molecular Orbitals for the Secondary Period
Elements45
244Molecular Orbitals of Some Molecules with Resonance Structures48
245Molecular Orbitals for Some Selected Molecules48
Chapter 3Spectroscopy of Coordination Complex56
31Ultraviolet and Visible Absorption Spectroscopy(UVVis)56
311Electronic Transitions56
312Absorbing Species Containing π,σ,and n Electrons57
313Electronic Absorption Spectrum of Coordination Complex59
314Instrument61
32Infrared Spectroscopy62
321Several Types of Molecular Motion62
322Application of IR Spectroscopy64
33Raman Spectroscopy69
331The Raman Effect and Normal Raman Scattering69
332The Scattering Process70
333Vibrational Energies70
334Raman Selection Rules and Intensities71
335Polarization Effects71
336ResonanceEnhanced Raman Scattering72
337SurfaceEnhanced Raman Scattering72
34Photoelectron Spectroscopy73
341Physical Basis73
342Xray Photoelectron Spectroscopy(XPS)74
343SpinOrbit Splitting76
344Chemical Shifts77
345Angle Dependent Studies78
346Ultraviolet Photoelectron Spectroscopy(UPS)78
35Nuclear Magnetic Resonance(NMR)Spectroscopy79
351Nuclear Spin and the Splitting of Energy Levels in a Magnetic Field79
352The Absorption of Radiation by a Nucleus in a Magnetic Field80
353Chemical Shift81
354SpinSpin Coupling82
355Some Chemical Shifts in 1H and 13C NMR82
36Electron Paramagnetic Resonance(EPR)83
37Circular Dichroism(CD)84
Chapter 4The Structure and Physicochemical　Properties of Coordination
Complex8641The Structures of Several Kinds of Coordination Complexes86
411Organometallic Complex86
412Cluster90
413Macrocyclic Complex and Bioinorganic Complex91
414Supramolecular Assemblies Containing Transition Metal Ions(Polynuclear
Complex)96
42Thermodynamic Properties and Balances of Coordination Complex in Solution98
421Thermodynamic Stability98
422Stability of Complexes99
423Calculation of Species Concentrations100
43Molecular Electronic Devices——Redoxactive Coordination Complex100
431Concept of Molecular Electronics100
432Molecular Wires100
433Molecular Switching102
44Magnetic Properties of Coordination Complex103
441Magnetic States of Matter104
442Interaction with an External Magnetic Field105
443Diamagnetism107
444Paramagnetism107
445Ferromagnetism, Antiferromagnetism and Ferrimagnetism108
446Magnetic Behaviour of Variation with Temperature109
45Photochemical Properties of Coordination Complex110
451Fundamental Properties of a Photochemical Process110
452Artificial Photosynthesis111
Chapter 5Kinetics and Mechanisms of Coordination Reactions11551Introductory Survey 115
52Reaction Mechanisms of d Metal Complex 116
521Associative and Dissociative Reactions116
522Measurements of Rates117
523Typical Reaction Coordinates118
53Substitution Reactions of Coordination Complex119
531The Three Patterns of the Reaction Mechanisms119
532Substitution of Square Planar Metal Complex119
533Substitution of Octahedral Complex122
534Isomerization Reactions124
54Electron Transfer Reactions of Coordination Complex125
541Outer Sphere Electron Transfer125
542Inner Sphere Electron Transfer126
55Mechanisms of Organometallic Reactions127
551Introduction127
552Fundamental Reactions Types128
553Kinetic Rate Laws for Oxidative Addition Reaction130
554Mechanisms of Oxidative Addition Reaction131
555Migration Reaction(“Migratory Insertions”)134
56Elimination Reactions137
561Hydrogen Elimination Reaction137
562Reductive Hydrogen Elimination Reaction139
57Homogeneous Catalysis141
571Alkene Hydrogenation142
572Monsanto Acetic Acid Synthesis144
573Hydroformylation Reaction145目录
第1章配位化学简介149
11配位化学的历史149
111配位化学的早期历史149
112现代配位化学——沃纳配位理论151
12配位化合物的基本特征153
121一些定义153
122配体的分类155
123配位数与配位几何构型157
124配位数的确定159
125配位不饱和159
126第一配位层159
13配位化合物的命名法160
14配位化合物中的异构体162
141异构体的定义162
142异构体的分类162
143结构异构体163
144立体异构163
第2章配位化合物的化学键理论166
21化学中的对称性——群论166
２11对称操作166
212对称元素166
213分子点群的确定168
214特征标表170
215通过晶胞来分类的点群171
２2价键理论和杂化原子轨道172
２21价键理论172
２22原子轨道的杂化172
223化合物的分子形状175
224中心原子176
２3晶体场理论176
２31八面体构型的晶体场理论176
２32四面体构型的晶体场理论178
233平面正方形构型的晶体场理论178
２34影响晶体场分裂能(Δ）大小的因素178
２35晶体场理论的应用180
２4分子轨道理论181
241从原子轨道到分子轨道181
242分子轨道理论的基本原则183
243第二周期元素的分子轨道能级185
244一些具有共振结构的分子的分子轨道187
245几种分子的分子轨道187
第3章配位化合物的光谱学194
31紫外可见吸收光谱（UVVis）194
311电子跃迁194
312含n、σ、π电子的物质的吸收194
313配合物的电子吸收光谱196
３14仪器198
３2红外光谱198
321一般分子具有的几种振动类型198
322红外光谱的应用200
3３拉曼（Raman）光谱203
３31拉曼效应与拉曼散射203
332散射过程204
333振动能量204
334拉曼选律与强度205
335极化效应205
336共振增强拉曼散射205
337表面增强拉曼散射205
34光电子能谱206
341物理基础206
342X射线光电子能谱（XPS）207
343自旋轨道裂分208
344化学位移209
345角度分析209
346紫外光电子谱（UPS）210
35核磁共振波谱210
351磁场中的核自旋和能级裂分210
352磁场中原子核对辐射的吸收211
353化学位移212
354自旋自旋耦合212
355一些1H和13C NMR谱图中的化学位移213
36电子顺磁共振（EPR）213
37圆二色谱（CD）214
第４章配位化合物的结构及其物理化学性质216
４１几种类型配位化合物的结构216
411金属有机化合物216
412簇合物220
413大环配位化合物221
414含有过渡金属离子的超分子自组装（多核配合物）226
42配位化合物的热力学性质和在溶液中的平衡226
421热力学稳定性227
422配位化合物的稳定性227
423有关物种浓度的计算228
43分子电子器件——氧化还原活性配位化合物228
431分子电子器件的概念228
432分子导线229
433分子开关229
44配位化合物的磁学性质231
441物质的磁状态231
442与外磁场的相互作用232
443抗磁性233
444顺磁性234
445铁磁性，反铁磁性和亚铁磁性234
446随温度变化的磁行为235
45配位化合物的光化学性质236
451光化学过程的基本性质236
452人工光合作用236
第5章配位化合物反应的动力学和机理239
51简介239
52具有d电子金属的配合物的反应机理240
521缔合和离解反应241
522反应速率的测量241
523典型的配合反应241
53配位化合物的取代反应242
531反应机理的三种模式242
532平面正方形金属配合物的取代243
533八面体配合物的取代245
534异构化反应247
54配位化合物中的电子转移反应248
541外层电子转移248
542内层电子转移248
55金属有机反应的机理249
551简介249
552基本反应类型251
553氧化加成反应的动力学速率公式252
554氧化加成反应的机理252
555迁移反应（“迁移插入”） 255
56消去反应259
561氢的消去反应259
562还原脱氢反应260
57均相催化262
571烯烃加氢263
572Monsanto醋酸合成265
573酰氢化反应266
参考文献269

本书可作为高等院校化学及相关专业高年级本科生和研究生的教材,也可供化学教师及科研工作者参考。

配位化学（双语版）内容介绍:
本书是作者在多年的双语教学实践和思考的基础上编撰而成的，是一本适应当前国内高等院校化学专业的教学需要和21世纪人才培养的新需求的教科书。

全书共分五章，第一、二章简介了配位化学的发展、基本概念和基本理论，第三章为配合物结构的谱学研究方法，第四、五章为配合物的物理化学性质和反应性。

本书可作为高等院校化学及相关专业高年级本科生和研究生的教材,也可供化学教师及科研工作者参考。

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