无机化学实验 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:240

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出版时间:2009-4

价格:28.00元

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isbn号码:9787305058417

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• 无机化学
• 化学实验
• 大学教材
• 实验教学
• 高等教育
• 化学专业
• 实验指导
• 教学参考
• 分析化学
• 基础实验

《分子结构与键合：理论与计算化学导论》 本书导言 在现代化学研究的宏伟殿堂中，对物质微观层面——分子结构与化学键本质的深入理解，是所有化学分支发展的基石。《分子结构与键合：理论与计算化学导论》 正是为了弥补当前教学与研究前沿在这一基础性知识构建上的鸿沟而精心编撰的。本书并非传统意义上侧重于宏观现象描述或经典定性理论的教材，而是致力于构建一个从量子力学基本原理出发，通过计算模拟手段解析分子世界奥秘的知识体系。我们力求通过严谨的理论推导与直观的物理图像相结合的方式，引导读者跨越“看得到”的宏观化学世界，深入到“计算得出的”微观实在之中。 第一部分：量子化学的基石——从薛定谔方程到分子轨道 本书的第一部分是理论的奠基。我们首先回顾了量子力学在描述微观粒子运动中的核心地位，重点阐述了时间无关薛定谔方程在分子系统中的应用与挑战。不同于仅仅罗列公式，我们详尽讨论了定态薛定谔方程在处理多电子体系时所面临的“多体问题”。 原子结构与电子排布： 在此基础上，我们深入探讨了氢原子及其类氢离子的精确解，为理解更复杂的原子体系铺平道路。随后，本书将核心精力投向多电子原子，详细解析了屏蔽效应、有效核电荷（$Z_{eff}$） 的概念，并系统梳理了洪特规则、泡利不相容原理等构建基态电子排布的规则。这里，我们引入了更现代的视角，讨论了相对论效应（特别是对于重原子）对原子能级结构和轨道形状的微妙影响。 分子轨道理论（MO）： 分子轨道理论是连接原子结构与分子性质的桥梁。本书摒弃了早期经验性的MO图，转而采用线性组合原子轨道（LCAO） 方法作为核心工具。我们详细推导了不同原子轨道（s, p, d）组合成 $sigma, pi, delta$ 分子轨道的具体流程，并清晰地阐述了波恩-奥本海默（Born-Oppenheimer）近似在简化分子哈密顿量中的关键作用。对于双原子分子，如 $ ext{H}_2$, $ ext{N}_2$, $ ext{O}_2$，我们不仅绘制了其分子轨道能级图，更重要的是，通过分析轨道对称性和能级交错现象，解释了实验观测到的键级、磁性（顺磁性或抗磁性）的微观起源。对于更复杂的同核和异核双原子分子，如 $ ext{HF}$ 和 $ ext{CO}$，我们重点分析了电子云的极化和电负性对分子轨道能量和形状的深刻影响。 第二部分：化学键的本质——成键理论的深化与拓展 第二部分将理论的焦点从轨道转移到化学键的特性上。我们在此部分试图回答“键到底是什么”这一古老而深刻的问题。 价键理论（VB）的回归与深化： 尽管MO理论在描述离域和激发态方面表现卓越，但价键理论在描述局部成键方面仍具有极高的直观性。本书系统回顾了杂化轨道理论（$ ext{sp}, ext{sp}^2, ext{sp}^3$ 及其在 $ ext{Be}, ext{B}, ext{C}$ 族元素中的应用）。我们通过详尽的几何构型分析，解释了 $ ext{CH}_4, ext{NH}_3, ext{H}_2 ext{O}$ 等分子的实际键角与理想杂化角之间的偏差，并将这种偏差归因于空间位阻和孤对电子的排斥效应（VSEPR理论的量子力学基础）。 分子几何与构象分析： 理解分子在三维空间中的确切排布至关重要。本书专门开辟章节讨论了旋转异构体（如乙烷的抗式与云式）之间的能量差，并引入了扭转势能面（Torsional Potential Energy Surface） 的概念。对于环状分子，如环己烷，我们深入剖析了椅式、船式等构象的能量差异，并量化了轴向键与平伏键之间的张力。 键的进阶概念： 我们超越了基础的 $sigma$ 和 $pi$ 键描述，探讨了三中心四电子键（在硼烷簇中常见）和离域键（如苯分子中的 $pi$ 电子云）的本质。通过构建 $pi$ 体系的线性组合，我们展示了共振结构图示背后更简洁、更准确的分子轨道描述。 第三部分：计算化学的实践——从半经验到从头算 本书的第三部分是连接理论与计算实践的核心。现代化学实验往往需要计算工具来验证、预测或解释复杂的现象，本部分即为这一工具箱的构建。 计算方法的分类与选择： 我们清晰地区分了从头算（ab initio）、半经验法（Semi-empirical）和密度泛函理论（DFT） 三大类计算方法的原理、优缺点及适用范围。重点强调了基组（Basis Sets）的选择，从最小基组到 polarization functions, diffuse functions 的引入，如何影响计算的精度和计算成本。 Hartree-Fock（HF）方法详述： HF方法是几乎所有现代量子化学计算的起点。我们详细推导了福克方程（Fock Equation） 的自洽场（SCF）迭代过程，并清晰地解释了它无法处理电子间关联（Correlation Energy）的根本原因。 电子关联的引入： 为弥补HF方法的不足，我们介绍了处理电子关联的两种主要方法：微扰理论（如Møller-Plesset, MP2） 和组态相互作用（CI）。特别是，我们阐述了CI方法中截断级数（如CISD）的物理意义，以及它在处理激发态问题上的优势。 密度泛函理论（DFT）： DFT是当前计算化学中最主流的方法。本书侧重于解释其核心思想——电子密度决定一切，并详述了交换-关联泛函的演化历史（LDA, GGA, meta-GGA），以及如何根据问题类型（结构优化、频率计算、电子性质）选择合适的泛函。 第四部分：性质预测与光谱解释 本书最后一部分将理论和计算工具应用于实际的化学性质预测。 分子振动与红外光谱： 我们将分子结构的热力学稳定性与振动模式联系起来。通过计算分子的Hessian矩阵，我们能确定其能量极小点（稳定结构）并计算出其特征频率。这些频率直接对应于红外（IR）和拉曼光谱。本书详细解释了如何通过计算振动强度的分布，预测特定官能团的吸收峰归属，并区分实验中观察到的微小频率漂移的物理原因。 电子激发态与紫外-可见光谱： 电子从基态跃迁到激发态是光化学的基础。我们探讨了如何使用TD-DFT（时间依赖性密度泛函理论） 或 CI 方法来预测分子的电子吸收光谱（UV-Vis）。重点分析了 $pi ightarrow pi^$ 和 $n ightarrow pi^$ 跃迁的能量和选择定则，并结合分子轨道系数的分析，解释了共轭体系对光谱红移（Bathochromic Shift）的影响。 电荷分布与极性： 描述分子间的相互作用，电荷的分布至关重要。本书阐述了如何通过Mulliken布居分析或Hirshfeld面分析来量化原子上的净电荷，并将这些计算结果应用于解释分子偶极矩的实验值，以及预测分子间的静电相互作用强度。 结语 《分子结构与键合：理论与计算化学导论》旨在培养新一代化学家和材料科学家，使其不仅能“做”化学，更能“理解”化学计算语言背后的物理实在。本书内容深度覆盖了化学专业本科高年级及研究生阶段对量子化学和计算化学的系统要求，为后续的专业研究打下坚实而全面的理论基础。

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我不得不提一下这本书的案例分析部分。它提供了一些看似非常“高端”的案例，例如如何利用无机化学知识解决实际工业生产中的问题，或者如何合成具有特殊功能的新型无机材料。这确实让我对无机化学的实际应用产生了浓厚的兴趣，也看到了这个学科的广阔前景。然而，在仔细阅读这些案例之后，我发现它们更多的是一种“结果展示”，而缺乏对“过程”的深入剖析。书中仅仅罗列了最终的实验方案和成果，但对于在研究和开发过程中所遇到的技术难题、思维突破以及反复试错的过程，却几乎没有提及。这使得我难以从这些案例中获得可复制的经验，也无法真正理解这些“成功”背后的艰辛。我更希望书中能有一些“案例回溯”，分享研究人员是如何从最初的设想，一步步走到最终的成果，包括那些曾经的失败和教训。这样，我才能更深刻地理解科学研究的本质，并从中获得启发。

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这本书的图示部分，可以说是相当令人失望。我一直认为，在化学实验学习中，清晰直观的图示是至关重要的辅助工具。然而，这本书中的插图，很多都显得杂乱无章，难以理解。例如，在展示一个复杂的仪器装置时，图中常常充斥着各种箭头和标注，但这些标注却并没有明确的指向性，让人无法辨别它们各自代表的含义。更糟糕的是，一些重要的实验装置的剖视图，其细节模糊不清，甚至缺失了关键的连接部件，这使得我无法准确地理解整个装置的工作原理。我曾试图根据图示来组装一个简单的实验装置，但由于图示的误导性，我花费了大量的时间在反复尝试和调整上，最终却一无所获。而且，书中对于一些化学反应的机理示意图，也显得过于简化，省略了许多重要的中间步骤和过渡状态，这使得我对反应过程的理解停留在表面，无法深入探究其内在的规律。我不得不承认，如果这本书能有一套更加精良、更加清晰的图示，无疑会极大地提升学习效率和理解深度。

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我必须承认，这本书在理论部分的深度上确实给我留下了一些深刻的印象。它并没有止步于最基础的化学原理，而是深入探讨了一些更具挑战性的概念，例如配合物的稳定性常数是如何测定的，以及如何理解不同配体对中心金属离子的影响。作者引用了一些非常前沿的研究成果，这让我看到了无机化学领域鲜活的一面，而不仅仅是教科书中那些陈旧的知识点。然而，正是在理论的深度与实验的实践性之间，我发现了一些令人不安的脱节。书中所描述的实验步骤，有时感觉像是对某个特定仪器进行操作的说明书，而缺乏对这些操作背后原理的充分解释。例如，在测定摩尔质量的实验部分，虽然列出了详细的步骤，但对于为什么需要精确控制温度、为何要反复进行滴定等关键问题，并没有给出令人信服的解释，仅仅是一句“为了获得准确结果”。这让我产生了一种“知其然，不知其所以然”的困惑。我更希望看到的是，在介绍实验步骤的同时，能够穿插一些理论性的旁白，将理论与实践更紧密地联系起来，让我明白每一步操作的意义所在。否则，即便我能够按照书本的步骤完成实验，我也很难真正理解其科学内涵，更不用说举一反三、解决实验中可能出现的各种意外情况了。这种割裂感，让我在学习过程中感到有些沮丧。

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我必须坦白，这本书的参考文献列表，让我感到有些名不副实。虽然它列出了一些看似非常权威的学术期刊和著作，但当我尝试去查找其中的一些关键文献时，却发现它们要么难以获取，要么内容与书中阐述的观点关联不大。这让我不禁怀疑，作者在引用这些参考文献时，是否真正对其进行了深入的阅读和理解。更让我感到不解的是，书中对于一些重要实验方法的起源和发展，以及那些做出关键贡献的科学家，几乎没有提及。这使得我对这些实验的理解，总感觉缺少了一些历史的纵深感和人文的关怀。我希望能在一本教材中，不仅仅是学习知识本身，更能感受到知识的传承和科学精神的熏陶。

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这本书的语言风格，只能用“晦涩难懂”来形容。我不是一个化学领域的专家，我希望通过这本书来学习无机化学实验的基础知识，但它所使用的词汇和句式，很多时候都超出了我作为一名普通爱好者的理解范围。频繁出现的专业术语，即使在附录中有所解释，也往往只是一个简单的定义，而没有在上下文中有更深入的阐释，这让我难以真正掌握它们。有时候，我需要反复阅读同一个句子，甚至查阅其他的参考资料，才能勉强理解作者想要表达的意思。更令我感到挫败的是，书中对于一些关键概念的解释，常常显得含糊不清，模棱两可，缺乏那种一针见血的清晰度。这就像是在一个雾气缭绕的早晨开车，虽然知道目的地就在前方，但却看不清路，只能小心翼翼地摸索前进。我曾尝试向一些同学请教，但他们也和我一样，都被书中复杂的表述方式所困扰。我期待的是一本能够引导我逐步理解的教材，而不是一本需要我具备一定基础才能勉强读懂的“天书”。如果这本书的目标读者是初学者，那么它的语言设计无疑是失败的。我真的希望作者能够用更简洁、更直观的方式来传达知识，让学习的过程变得更加顺畅和愉悦。

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这本书的排版实在令人抓狂。我花了好几个小时试图在其中找到一些有用的信息，但每次打开，我都会被那密密麻麻、毫无章法的文字所淹没。字体大小不统一，段落之间没有足够的留白，重点内容更是被淹没在海量的信息洪流中，简直就像是在迷宫里寻宝，而且这个迷宫还是由一个对读者体验毫不在意的开发者设计的。我曾尝试用高亮笔标记，但很快发现，几乎所有的内容都需要标记，这显然违背了标记的初衷。更糟糕的是，书中的插图和图表，如果不能称之为“图”的话，其分辨率低得可怜，线条模糊不清，甚至有些地方的文字也因为压缩过度而变得难以辨认。这使得理解一些复杂的化学反应过程变得异常困难，我不得不花费额外的时间去网络上寻找更清晰的资料来佐证书中的内容。我理解化学实验需要严谨，但这种对读者视觉感受的全然忽视，无疑是将学习的门槛人为地抬高了。我真的希望未来的版本能有更人性化的设计，至少让我在翻阅这本书时，不会产生一种被惩罚的感觉。我至今仍记得，当我试图查找一个关于沉淀平衡的实验操作时，它被分散在好几个不相关的章节里，而且描述得含糊不清，完全无法让我直接上手操作。这种缺乏条理性的编排，让我怀疑作者在撰写过程中是否真正站在一个初学者的角度去思考。

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我始终认为，一本优秀的实验教材，应该能够激发读者的学习兴趣，而不是让他们感到枯燥乏味。然而，这本书在这方面做得非常不够。书中对于每一个实验的介绍，都仅仅停留在“做什么”和“怎么做”的层面，而缺乏对“为什么”的深入挖掘。例如，在描述一个关于制备沉淀的实验时，书中仅仅告知了需要混合哪些试剂，以及需要注意的反应条件，但却没有解释为什么选择这些特定的试剂，它们在反应中起到了什么作用，以及其他可能的替代方案。这种程式化的描述，很容易让读者将学习变成一种机械的模仿，而无法真正理解实验的科学原理。我更希望看到一些能够引发思考的问题，一些能够引导我探索实验背后奥秘的线索，而不是仅仅被动地接受信息。

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这本书的组织结构，给我的阅读体验带来了不少障碍。作者似乎将不同主题的内容随意地穿插在一起，导致知识点之间缺乏清晰的逻辑联系。例如，在介绍某个金属元素的化学性质时，突然插入了关于光谱分析方法的详细说明，而这些内容似乎与前面讨论的金属性质并没有直接的关联。这种跳跃式的叙述方式，使得我在尝试构建一个完整的知识体系时感到非常困难。我更希望能够看到一个层层递进、由浅入深的学习路径，让每一个知识点都能在前面内容的基础上得到自然的延伸。此外，书中对于一些实验的介绍，也显得支离破碎，似乎是简单地将一些零散的步骤拼凑在一起，而没有将它们整合成一个完整的实验流程。

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这本书的课后习题设计，同样让我感到有些难以接受。虽然题目种类繁多，涵盖了理论计算、实验设计、数据分析等多个方面，但我发现这些题目很多都过于偏重理论记忆和公式套用，而很少涉及到对实验现象的深入理解和实际操作的灵活运用。例如，有些题目仅仅要求计算某个反应的平衡常数，或者预测某个沉淀的生成情况，这些虽然是基础知识，但却忽略了学生在实际实验中可能会遇到的各种复杂情况。我更希望能够看到一些题目，能够引导我思考如何在实验中优化条件，如何解释实验结果的偏差，甚至如何设计一个新的实验来解决某个实际问题。此外，书中习题的答案解析部分，也显得过于简略，往往只给出了最终的答案，而没有详细的解题思路和过程，这让我即使能够核对答案，也无法从中学习到解题的技巧和方法。

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我在尝试进行一些基础的物质性质测定实验时，遇到了巨大的困难。书中提供的实验方法，似乎都建立在非常完善的实验室设备和成熟的操作规范之上，这对于许多条件有限的学生来说，几乎是无法实现的。例如，在测定固体化合物的晶体结构时，书中详细描述了X射线衍射法的操作流程，但对于如何准备合格的样品，如何调整衍射仪，以及如何解读衍射图谱，都没有给出足够详尽的指导。我只能从一些零散的信息中推测，很多关键步骤是缺失的。更让我感到困惑的是，书中对于实验过程中可能出现的各种误差来源，以及如何进行误差分析和减免，几乎只字未提。我曾遇到过实验结果与理论值相去甚远的情况，但翻遍全书，也找不到任何关于如何排查问题、改进方法的线索。这种“高高在上”的实验指导，让我觉得作者似乎忘记了，很多读者是在有限的资源和条件下进行学习的。我渴望的是能够提供一些“接地气”的建议，比如在没有精密电子天平时，如何选择合适的替代品；在没有专业气氛保护设备时，如何尽量避免样品氧化。

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