具体描述
本书融合了无机化学、分析化学、有机化学和物理化学等实验中的基本内容，突破了原有实验体系，在总结多年实验教学改革经验的基础上，编者从已有的实验内容及近年开发的新实验中，精心选择了74个实验，主要介绍化学基本操作实验、常数测定实验、含量测定实验、物质性质实验及纯化与制备实验等五个组成部分。实验内容包括实验目的、基本原理、仪器与药品、实验步骤、结果与讨论、注意事项、思考题、参考文献等八个栏目。为帮助学生自学，拓宽学生的知识面，部分实验还设有e网连接栏目，学生可通过互联网查阅与本实验相关的内容。本书可用作综合性大学和高等师范院校化学专业、化工专业、生化专业、医学专业等学生的基础实验教材，亦可供其他大专院校从事化学实验工作的有关人员参考。
《高等无机化学导论》 面向未来的无机化学探索：从基础原理到前沿应用 本书旨在为化学、材料科学、物理学以及相关工程领域的高年级本科生和研究生提供一套全面而深入的高等无机化学知识体系。我们摒弃了基础无机化学中侧重于定性描述和简单平衡的传统模式，而是聚焦于理论深度、结构-性质关系以及现代化学研究的前沿课题。本书的结构设计严谨，内容涵盖了从原子结构到复杂固体材料的构建，力求在培养学生扎实理论功底的同时，激发他们对无机化学在能源、环境和信息技术领域中巨大潜力的认识。 第一部分：量子力学基础与原子结构深化 本部分作为全书的理论基石，着重于将量子力学原理应用于复杂原子和分子的描述中。我们不仅仅复习了薛定谔方程的基础解法，而是深入探讨了相对论效应在重元素化学中的影响，例如镧系和锕系元素的电子排布异常及其对氧化态稳定性的制约。 核心内容包括： 1. 角动量理论的深入应用： 详细阐述了轨道角动量和自旋角动量的耦合（LS耦合和JJ耦合），这对于理解多电子原子光谱和磁性至关重要。我们提供了大量的例子，说明如何利用对称性（群论基础）来预测分子轨道和能级分裂。 2. 分子轨道理论的精细化： 超越简单的Hückel理论，本书全面介绍了从头算（ab initio）方法和密度泛函理论（DFT）在无机分子基态和激发态性质预测中的应用。重点讨论了如何选择合适的基组和泛函来准确模拟过渡金属配合物的电子结构，特别是对d-d跃迁和电荷转移跃迁的能量计算。 3. 配位场理论的扩展： 除了标准的晶体场理论（CFT），本书详细阐述了配位场理论（LFT），强调了配体场参数（如10Dq、B、C）的实验确定方法及其与分子轨道计算结果的关联。此外，我们引入了Jahn-Teller效应在低对称性环境中的具体表现及其对结构弛豫的影响。 第二部分：主族元素化学与超价化合物 本部分聚焦于周期表中主族元素在极端价态和特殊几何构型下的化学行为。我们强调从电负性、尺寸效应和轨道杂化的角度解释反常的反应活性和结构形成。 关键章节探讨： 1. 高氧化态的稳定化机制： 深入分析了如何通过强π-受体配体（如CO、CN⁻、O²⁻）或笼状结构来稳定原本不稳定的主族元素高价态（如Bi(V)、Te(VI)）。 2. 类惰性气体效应与低价态化学： 详尽解析了重主族元素（如Tl, Pb, Bi）中s轨道收缩导致的惰性电子对效应，并将其与固态材料中的导电性联系起来。讨论了通过氧化还原反应制备的低价团簇化合物，例如亚铊（Tl(I)）盐的结构多样性。 3. 硼、硅、磷的骨架化学： 详细介绍了硼烷、硅烷、磷杂环的合成、反应性和骨架重排机制。重点讲解了Wade规则在预测簇状氢化物和碳硼烷拓扑结构中的应用，以及如何利用这些结构作为合成新型纳米材料的“分子前体”。 第三部分：过渡金属与后过渡金属化学的结构与反应性 这是本书的核心部分，旨在解析过渡金属配合物在催化、磁性材料和生物无机化学中的关键作用。我们侧重于反应机理和选择性控制。 内容覆盖： 1. 烯烃、炔烃和碳氢化合物的活化： 详细分析了茂金属催化剂（如Ziegler-Natta聚合）的机理，包括插入反应、β-氢消除和链转移过程。对于C-H键活化，本书着重介绍了定向金属化策略和氧化加成/还原消除的周期性规律。 2. 金属-金属键与多核簇合物： 深入探讨了低价态金属形成金属-金属单键、双键甚至更高阶的多重键的理论基础（如Wade-Mingos规则的现代修正）。研究了由羰基或硫化物桥联的多金属氧酸盐（POMs）和金属有机框架（MOFs）中电子离域现象。 3. 3d、4d、5d金属的差异性： 比较了不同周期过渡金属在自旋状态、轨道参与度上的显著差异。例如，解释了为什么5d金属更倾向于形成低自旋和强烈的自旋轨道耦合（SOC）效应，这直接影响了其磁学性质（如磁阻效应）和光物理性质。 第四部分：固体无机化学与功能材料 本部分将无机化学的原理直接应用于宏观功能材料的设计与合成。我们强调晶体化学、缺陷工程与电子输运性质之间的内在联系。 聚焦于： 1. 晶体生长与缺陷化学： 详细介绍相图分析在高温固态合成中的指导作用，以及点缺陷（空位、间隙原子、取代杂质）如何决定半导体、离子导体和铁电材料的性能。讨论了施主-受主平衡在材料掺杂中的调控作用。 2. 氧化物半导体与钙钛矿结构： 深入分析ABO₃型钙钛矿结构的几何容忍因子（Tolerances Factor）对稳定性和相变的影响。重点探讨了钛酸钡（BaTiO₃）和锆酸铅钛酸盐（PZT）的介电响应机理，并引入了高熵氧化物的概念。 3. 能源相关材料： 讨论了锂离子电池正极材料（如层状氧化物、尖晶石结构）的嵌入/脱出机制，以及电催化剂（如金属氧化物和硫化物）表面的活性位点和表面重构现象。 --- 本书特色： 问题驱动的深度学习： 每章末尾设置了具有挑战性的“高级研讨题”，要求学生运用计算工具或查阅最新文献来解决复杂问题。 计算化学集成： 穿插了多个“计算视角”模块，引导学生使用常见的DFT软件（如Gaussian/VASP基础操作）来验证课堂理论，拉近理论与前沿模拟的距离。 强调对称性与结构： 贯穿全书，利用群论工具来系统地分类和预测分子的几何形状、光谱特性和晶体堆积方式。 本书不仅是一本教科书，更是一份面向未来化学研究的路线图，旨在培养出能够独立设计、合成并理解新型无机功能材料的下一代科学家。
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