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高等无机化学 - 关鲁雄
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出版日期:2004年9月
随着科学技术的日新月异，随着计算机技术、现代物理方法以及各种波谱技术的广泛应用，使无机化学的研究领域无论在深度上还是在广度上都发生了前所未有的深刻变化，令人耳目一新。各种新型的无机化合物层出不穷、种类繁多、性能优越。无机化学的研究范围不断扩大，打破了原有的界限而引申到其他化学领域。无机化学与有机化学、生物化学以及材料科学等学科所形成的交叉学科正迅速崛起，有机金属化学、原子簇化学、生物无机化学和无机材料化学已经成为无机化学中最为活跃的研究领域。无机化学这门古老的化学分支，重新进入了一个蓬勃发展的时期。
无机化学课程在现代工程技术人才培养中具有无可争议的重要性，在本科阶段已经系统地学习了无机化学、有机化学、分析化学、物理化学和结构化学等基础化学课程的学生，在进入硕士阶段后仍有必要在无机化学领域继续深造，许多高校将《
高等无机化学》课程列为必修的硕士学位课程。本书正是根据教学的需要而编写的，体现了以下三大特点。
1 强调知识的系统性 全书以无机化学基本理论的发展为主线，贯穿于无机化学新型化合物的介绍。突出原子的电子结构与化学键理论、分子对称性与化学反应能量对物质性质的影响规律，呈现给读者一个清晰的无机化学新领域。
2 强调知识的连续性 传承无机化学的知识体系，强调高等无机化学课程是无机化学课程的提高与深化，注意到相关知识的前后衔接，克服因起点太高而出现知识脱节的缺陷，以适应不同起点的读者的要求。
3 强调知识的实用性 各章的编写穿插必要的例题，并在书后配以相应的习题，便于读者理解基本原理、掌握基本方法、做到学以致用。
全书共分六章，内容分别简述如下。
第一章 原子的电子结构与元素周期系 通过原子的电子结构的影响因素，介绍周期表中元素性质的规律性以及对无机化合物性质的影响。
第二章 群论与分子的对称性 通过分子对称性和群论的基础知识，介绍无机化合物成键轨道、分子振动光谱和配合物电子光谱的判断方法。
第三章 无机化学热力学 着重介绍了无机物热稳定性和溶解性的热力学判据、晶格能的理论计算、玻恩-哈伯循环及有关计算、水合离子的热力学性质、电极电势的热力学性质。同时还介绍了化合物酸碱性的热力学性质、非水溶剂中的电极电势。
第四章 酸碱理论和非水溶液化学 通过酸碱理论，介绍水溶液体系、非水溶液体系以及熔盐体系的化学反应规律性。
第五章 新型无机化合物 通过化学键理论，以新型化学键为线索，介绍各类新型的无机化合物的性质。
第六章 生物无机化学 通过配位键理论，介绍生命必须元素在生命体内的存在形式、结构和生理功能。
参加本书编写的（按章节顺序排名）为：关鲁雄（第一章）、丁敦煌（第二章）、陈阳国（第三章）、古映莹（第四章）、曾冬铭（第五章的第一、二、四节）、瞿龙（第五章的第三节）、曾小玲（第六章），全书由关鲁雄统稿。黄可龙教授对全书的构思给予了很好的建议，谢达平教授对第六章内容进行了审阅，中南大学化学化工学院应用无机化学研究所对本书的编写提供了有力的支持，在此一并表示诚挚的谢意。
编 者
2004年6月
高等无机化学目录
第一章 原子的电子结构与元素周期系1
第一节 原子结构的研究方法1
一、原子的内部组成1
二、原子核外电子的基本特征3
三、原子核外电子运动状态的描述方法6
第二节 原子的电子结构14
一、单电子原子的结构14
二、多电子原子的结构15
第三节 原子结构参数的周期性31
一、原子结构的周期性31
二、原子半径的周期性32
三、电离能的周期性38
四、电子亲和能的周期性41
五、电负性的周期性42
习题51
第二章 群论与分子的对称性52
第一节 群的定义52
一、群的定义52
二、群的例子53
第二节 对称操作群54
一、对称元素与对称操作54
二、对称操作群和群表55
第三节 群的重要性质与定理56
一、子群56
二、陪集与Lagrange定理56
三、群的同构与同态57
四、群的直积58
五、群的共轭元素与共轭类58
第四节 分子的点群及其确定方法60
一、对称元素的组合关系60
二、分子的点群及其分类61
三、分子点群的确定方法64
第五节 群的表示理论65
一、对称操作的坐标变换与矩阵表示65
二、函数空间与函数的变换68
三、等价表示与特征标70
四、可约表示与不可约表示71
五、不可约表示的性质74
六、投影算符与可约空间的约化78
七、表示的直积及其分解79
第六节 群论与量子化学的关系80
一、Hamilton算符的不变性80
二、态的分类81
三、能级的分裂81
四、零积分82
五、光谱选律83
六、久期方程和久期行列式的分解84
第七节 多原子分子的分子轨道86
一、水分子的分子轨道86
二、苯分子的π分子轨道88
第八节 杂化轨道的组成90
第九节 配合物的电子光谱91
一、中心离子在配位场中的能级分裂91
二、光谱强度与选择定则93
三、配合物的电子光谱95
第十节 分子的振动光谱97
一、分子的振动方式及其不可约表示98
二、分子的振动光谱99
习题101
第三章 无机化学热力学103
第一节 无机物的稳定性103
一、热力学稳定性与动力学稳定性103
二、埃灵罕姆图及其应用105
三、无机反应中的耦合现象108
第二节 离子化合物的热力学性质109
一、晶格能109
二、碱金属和碱土金属化合物的稳定性115
三、复分解反应118
四、配合物的稳定性120
五、镧系元素的氧化态120
第三节 键焓及共价化合物的热力学性质123
一、键的离解能和键焓124
二、共价化合物的热力学性质126
第四节 化合物酸碱性的热力学性质129
一、磷酸的逐级电离129
二、氢卤酸酸强度的热力学性质130
三、氧化物酸碱性的热力学判别132
第五节 水合离子的热力学性质133
一、水合离子的热力学性质133
二、离子性盐类的溶解热力学139
三、离子半径对盐类溶解度的影响145
四、水合物的形成148
第六节 电极电势的热力学149
一、电极电势和吉布斯自由能变149
二、溶剂的影响151
三、元素氧化态图154
习题155
第四章 酸碱理论和非水溶液化学157
第一节 酸碱理论157
一、酸碱概念的发展157
二、酸碱的溶剂理论157
三、酸碱的质子理论159
四、酸碱的电子理论160
五、酸碱的氧化物-离子理论161
第二节 酸碱的相对强度162
一、质子酸碱的相对强度162
二、Lewis酸碱的相对强度165
第三节 软硬酸碱167
一、软硬酸碱的分类167
二、软硬酸碱规则169
三、酸碱的软硬度171
第四节 非水溶液化学173
一、溶剂的分类174
二、溶剂的性质176
三、几种重要的非水溶剂177
四、非水溶剂的应用182
习题183
第五章 新型无机化合物185
第一节 原子簇化学185
一、非金属原子簇化学185
二、金属原子簇化学195
第二节 无机高分子化学207
一、无机高分子化合物的基本概念207
二、链状无机高分子化合物208
三、层状无机高分子化合物213
四、骨架型无机高分子化合物220
第三节 有机金属化学化合物228
一、概述228
二、金属的不饱和烃配合物229
三、金属的夹心结构化合物233
四、金属的羰基化合物237
第四节 无机固体材料化学239
一、概述239
二、无机固体材料的分类240
三、无机材料的物理性质242
四、晶体的结构和晶体结构的缺陷248
五、非晶态物质255
六、无机材料的化学合成方法258
七、无机固体材料的性能和应用259
习题262
第六章 生物无机化学264
第一节 生物体中的化学元素264
一、生命必需元素264
二、金属离子的生物功能265
三、必需元素的体内平衡267
四、污染元素与生物无机医疗267
第二节 铁的生物无机化学269
一、氧载体的结构与作用269
二、人工合成氧载体274
第三节 锌的生物无机化学278
一、金属酶278
二、碳酸酐酶279
三、羧肽酶A281
第四节 电子传递和氧化还原反应282
一、电子传递链282
二、超氧化物歧化酶286
第五节 离子载体与离子运送288
一、生物膜的组成288
二、膜蛋白和膜脂分布的不对称性290
三、生物膜的结构模型290
四、离子的穿膜运送291
五、离子载体及其应用293
第六节 化学模拟生物固氮295
一、固氮酶295
二、化学模拟生物固氮297
第七节 生物无机化学的发展趋势300
习题301
附录303
附录I 有效核电荷（1～36号元素）303
附录II 原子半径304
附录III 电离能304
附录IV 电子亲和能307
附录V 元素的电负性307
附录VI 基团的电负性310
附录VII 离子半径312
附录VIII 特征标表312
本书可作为各工科化学专业硕士研究生课程教材、理科化学专业本科生选修课程教材以及高等学校的教师参考书。
高等无机化学内容介绍:
本书内容包括：原子的电子结构与化学元素周期系、群论与分子的对称性、无机化学热力学、酸碱理论和非水溶液化学、新型无机化合物以及生物无机化学。本书的编写突出了无机化学的基本理论，强调了基本理论的应用能力，并注意到与基础无机化学内容的有机衔接。
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