The Chemical Bond in Inorganic Chemistry pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Oxford University Press, USA

作者:I. David Brown

出品人:

页数:292

译者:

出版时间:2006-07-13

价格:USD 85.00

装帧:Paperback

isbn号码:9780199298815

丛书系列:

图书标签:

• 化学键
• 无机化学
• 化学
• 化学键理论
• 配位化学
• 晶体结构
• 分子轨道理论
• 固体化学
• 光谱学
• 键合

跨越元素边界：现代无机化学键合原理深度探析 本书聚焦于揭示无机化学体系中原子间相互作用的本质规律，为读者构建一个从微观电子结构到宏观物质性质的完整认知框架。全书深入剖析了各类化学键的理论基础、形成机制及其在不同无机化合物中所展现出的多样性与复杂性。 第一部分：电子结构与基本键合模型的回顾与拓展 本部分首先对量子力学在描述原子和分子电子态中的基础作用进行了详尽回顾。我们不满足于经典的分子轨道理论（MO）的简单应用，而是深入探讨了更精确的计算方法，如Hartree-Fock方法及其后继的密度泛函理论（DFT）在预测无机化合物键长、键角和能隙方面的优势与局限性。 重点章节涵盖了价层电子对互斥理论（VSEPR）的深化应用，尤其是在解释具有复杂几何形状的过渡金属配合物中的构型稳定性和异构现象。在此基础上，我们引入了对称性原理作为理解分子轨道杂化的核心工具。通过群论的视角，系统推导了$s, p, d$轨道如何组合形成适用于各种点群的对称性轨道集，这对于理解诸如八面体、四面体及平面三角形等高对称性结构的电子离域性至关重要。 此外，本书对离子键的经典认知进行了修正。我们不仅仅讨论晶格能的Born-Haber循环，更引入了电荷转移效应和极化概念，利用Madelung常数的精确计算方法，解释了那些介于纯离子键与共价键之间的复杂氧化物和卤化物中，电荷分布的微妙变化如何影响其熔点和导电性。 第二部分：共价键的精细化描述与定向性 共价键是理解分子和网络固体结构的关键。本卷将共价键的描述提升到不仅限于简单的σ键和π键的层面。 杂化理论的进阶： 详细分析了d轨道参与杂化的复杂性，特别是对于第三周期及更重元素，如何利用$d$轨道参与形成超价分子（如$ ext{SF}_6$, $ ext{IF}_7$）的几何构型。我们运用Bent's Rule的现代解释，结合电负性差异对混合角（Mixing Angles）的影响，精确预测了复杂硼烷和硅烷簇的结构张力。 现代共价键理论： 对Walsh轨道图进行了详尽的应用案例分析，特别是在解释线性、角型、V形小分子（如$ ext{BeCl}_2$, $ ext{H}_2 ext{O}$）的振动态和电子跃迁行为时的有效性。对于描述大分子或聚合物的键合，我们引入了晶体场理论（CFT）和配位场理论（LFT）。CFT被用来解释简单八面体和四面体场下d电子的能级分裂，但其局限性促使我们转向更全面的LFT。 配位场理论（LFT）的深度解析： LFT通过引入π-供体和π-受体配体，构建了更符合实际的分子轨道图。书中详细讨论了σ-键合、π-键合（包括$dpi-ppi$和$dpi-dpi$）的相对贡献，并利用光谱图（Tanabe-Sugano Diagrams）精确解析了多种过渡金属配合物的d-d跃迁谱线，从而量化了晶体场分裂能 ($Delta_o$ 或 $Delta_t$) 和胡特定量（Racah Parameters），这些参数是理解配合物颜色、磁性和反应活性的核心指标。 第三部分：金属键合的特殊性与固态化学 金属键合是一种高度离域化的电子共享体系，具有独特的物理化学性质。本部分专门探讨了金属内部的电子行为。 自由电子模型的局限与Band Theory的兴起： 从经典的费米气体模型出发，逐步过渡到能带理论（Band Theory）。本书详细阐述了如何通过布洛赫定理（Bloch's Theorem）将原子轨道组合成周期性的能带结构，并清晰区分了价带、导带以及禁带的存在对金属导电性、半导体特性和绝缘性的决定性影响。 金属键的定向性与堆积结构： 探讨了金属晶体中密堆积结构（如FCC, BCC, HCP）的形成原因，强调了空间填充效率和电子均匀分布的平衡。对于过渡金属，我们结合了d轨道参与的键合轨道模型，解释了为什么某些金属（如$ ext{Cr}, ext{Mo}$）能形成具有高熔点和强度的六键体系，以及为什么内过渡金属（镧系和锕系）的键合特性更为复杂，呈现出高度的电子离域性。 特殊键合体系： 书中还独立分析了金属-金属键在低价团簇化合物（如Reines的多核羰基化合物）中的作用，利用对称性断裂模型和18电子规则的修正版来预测这些多核金属中心的稳定性。 第四部分：键合理论在现代材料科学中的应用 本部分将理论工具应用于理解和设计新型无机材料的性质。 固态结构中的键合缺陷： 深入分析了肖特基缺陷和范陵德缺陷对半导体掺杂和离子导电性的影响，并从电子键合角度解释了为什么某些化学计量比的偏差（如$ ext{Fe}_{1-x} ext{O}$）能够稳定存在。 笼状和层状化合物的键合： 重点研究了如拓扑绝缘体、二硫化钼 ($ ext{MoS}_2$) 等二维材料的特殊键合。通过分析其层间微弱的范德华力与层内强的共价/金属键的对比，解释了这些材料在机械强度和电子传输上的各向异性。对于沸石和金属有机框架（MOFs），则侧重于其孔道结构中酸性位点的电子密度分布，这直接决定了其催化活性和气体吸附能力。 结论： 本书力求为无机化学的学习者提供一个坚实的理论基础，使读者不仅能“知道”化合物的结构，更能“理解”支撑这些结构和性质的深层电子相互作用。通过对经典理论的批判性审视和对现代计算化学工具的引入，本书旨在培养读者运用键合原理解决复杂无机化学问题的能力。

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