基礎有機化學 McMurry 9/e pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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陳誌欣

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基礎無機化學：探索物質世界的基石 作者： [此處可填入假設的作者姓名，例如：王立民 教授] 齣版社： [此處可填入假設的齣版社名稱，例如：科學技術齣版社] --- 前言：無機化學的魅力與基石地位 無機化學，作為化學科學的核心分支之一，其研究範疇涵蓋瞭周期錶中除碳氫化閤物之外所有元素的性質、結構、反應及其應用。它不僅是理解物質世界宏觀現象的微觀基礎，更是連接基礎化學理論與材料科學、環境科學、生命科學等前沿領域的橋梁。 本書《基礎無機化學》旨在為化學、化工、材料科學、地球科學等相關專業的學生提供一套全麵、深入且富有啓發性的無機化學知識體係。我們深知，紮實的無機化學基礎對於未來科學傢和工程師的成長至關重要。因此，本書在內容組織上力求邏輯嚴謹，深入淺齣，注重理論與實驗的結閤，並緊密貼閤現代科學研究的前沿動態。 本書摒棄瞭傳統教材中可能存在的知識點堆砌現象，而是強調對核心概念的深刻理解，培養讀者運用化學原理解決實際問題的能力。我們相信，通過係統學習本書內容，讀者將能夠構建起對元素世界——從原子結構到晶體結構，從酸堿鹽反應到配位化學——的全麵認知。 --- 第一部分：無機化學的基石——原子結構與周期性 本部分聚焦於構建理解無機化學所需的微觀視角。我們將從量子力學的基本原理齣發，構建起對原子和分子的認識框架。 第一章：原子結構與電子排布 本章首先迴顧玻爾模型及其局限性，隨後引入量子力學在原子結構描述中的核心作用。重點闡述薛定諤方程的意義，以及軌道、電子雲的概念。詳細討論瞭四大量子數（主量子數 $n$、角量子數 $l$、磁量子數 $m_l$、自鏇量子數 $m_s$）如何決定電子的能量和空間分布。深入剖析洪特規則、泡利不相容原理和能量最低原理在電子排布中的應用，並以此解釋元素周期錶的結構成因。 第二章：元素周期性與化學鍵基礎 基於電子排布，本章係統闡述瞭周期性規律的本質——原子半徑、電離能、電子親和能和電負性等關鍵參數的周期性變化趨勢及其內在原因。 隨後，我們轉嚮化學鍵的形成。詳細討論離子鍵的本質，晶格能的計算與影響因素；共價鍵的形成，包括價鍵理論（VBT）中對成鍵的描述，雜化軌道的概念及其在分子幾何構型中的決定作用。同時，引入分子軌道理論（MOT），特彆是對雙原子分子（如 $ ext{O}_2, ext{N}_2, ext{HF}$）分子軌道的分析，強調其在解釋鍵級和磁性方麵的優越性。 第三章：分子間作用力與物質聚集態 本章探討原子間相互作用的另一重要方麵——分子間作用力，包括範德華力（倫敦色散力、偶極-偶極力）和氫鍵。詳細分析這些作用力如何決定物質的熔點、沸點、溶解性和聚集態結構。 在固態化學方麵，本章引入晶體結構的基礎知識，區分晶體與非晶體。重點介紹密堆積原理，以及離子晶體（如 $ ext{NaCl}$ 結構）、共價晶體（如金剛石）和金屬晶體的基本結構類型。對晶體的結構缺陷及其對宏觀性質（如導電性、半導體特性）的影響進行初步探討。 --- 第二部分：反應的引擎——酸堿理論、氧化還原與溶液化學 本部分將理論知識應用於化學反應的實際描述中，側重於酸堿、氧化還原和溶液中的平衡。 第四章：酸堿理論的拓展 本書不再局限於傳統的阿倫尼烏斯或布朗斯特-洛文斯特理論。本章係統闡述路易斯酸堿理論，並著重介紹布朗斯特-洛文斯特（Brønsted-Lowry）理論在非水溶劑中的應用。詳細分析水閤焓、水解平衡和緩衝溶液的原理與計算。此外，引入超酸和超堿的概念，以及它們的特性和在有機閤成中的潛在應用。 第五章：氧化還原反應與電化學基礎 氧化還原反應是無機化學中應用最為廣泛的反應類型之一。本章係統介紹氧化數的確定方法，並深入探討涉及多電子轉移的復雜氧化還原反應的配平。 電化學部分作為氧化還原反應的宏觀錶現，是本章的重點。詳細講解標準電極電勢的測定和應用，能斯特方程在非標準條件下的應用，並區分原電池與電解池的工作原理。討論電化學在腐蝕、電池技術和電解精煉中的實際意義。 第六章：溶液中的化學平衡 本章關注離子在溶液中的行為。係統梳理溶解度、溶解度積常數（$K_{sp}$）及其在沉澱與反沉澱中的應用。詳細分析沉澱的形成條件，特彆是同離子效應和絡閤效應對沉澱平衡的調節作用。同時，對溶液中復雜離子的絡閤平衡進行初步介紹，為後續的配位化學打下基礎。 --- 第三部分：元素的特性與配閤物化學 本部分將研究焦點從通論轉嚮對具體元素性質的深入探究，特彆是過渡金屬的奇妙世界。 第七章：s區和p區元素的通性與特例 本章按照周期錶的布局，係統迴顧s區（堿金屬和堿土金屬）和p區元素（主族元素）的化學性質。強調這些元素在自然界中的豐度、常見礦物、提取方法以及它們的結構類型和反應活性。例如，堿金屬的異常還原性、鎂鋁的鈍化現象，以及氧、硫、鹵素的常見化閤物及其工業用途。本章特彆關注硼、矽、磷、氮等元素形成的獨特分子結構和聚閤物。 第八章：d區和f區元素——過渡金屬化學 過渡金屬是無機化學中最富有趣味性的領域。本章係統介紹d區元素（如 $ ext{Fe}, ext{Cu}, ext{Zn}, ext{Ti}$）的共同特徵，包括形成穩定且具有多種氧化態的化閤物、形成有色離子以及錶現齣順磁性。 第九章：配位化學的精要 本章是深入理解過渡金屬化學的核心。詳細定義配位化閤物的組成（中心原子、配體、配位數）。係統闡述路易斯酸堿理論在配位化學中的應用。重點闡述晶體場理論（CFT），用於解釋配閤物的顔色、磁性以及對配體場強弱的敏感性（$ ext{d}$ 軌道分裂能 $Delta_o$）。引入價鍵理論（VB）對配位數的解釋，並初步對比 $ ext{CFT}$ 和 $ ext{MOT}$ 在配位化學中的互補性。 第十章：f區元素與稀土化閤物 簡要介紹鑭係和錒係元素的特性，包括“鑭係收縮”現象及其對元素性質的影響。重點討論f區元素由於$4f$軌道電子在化學反應中不直接參與成鍵，但會影響其獨特的磁學和光學性質（如發光材料）。 --- 第四部分：高級主題與前沿應用 本部分將視野擴展到更復雜的結構和現代化學前沿。 第十一章：金屬有機化學簡介 本章引入金屬與有機分子形成的化學鍵。介紹金屬羰基化閤物的結構特點和閤成方法，特彆是18電子規則在穩定金屬羰基中的應用。初步探討茂金屬等重要的有機金屬試劑，及其在催化反應中的基礎原理。 第十二章：無機聚閤物與固體材料 本章關注無機化閤物在材料科學中的應用。探討矽酸鹽化學的基本結構單元和聚閤方式，以及由此衍生齣的玻璃、陶瓷等材料。討論固態反應的原理，例如從前驅體製備具有特定晶體結構的氧化物和硫化物。最後，引入無機-有機雜化材料的概念，展望其在能源和傳感器技術中的潛力。 --- 本書特色 1. 強調計算與實驗結閤： 每章都包含適量的計算練習，要求讀者應用平衡常數、電勢和軌道理論進行定量分析。同時，提供瞭若乾“實驗啓發”欄目，將理論與基礎的無機化學實驗操作和現象聯係起來。 2. 麵嚮應用： 穿插“化學前沿”小節，討論無機化學在催化劑設計、環境修復（如重金屬絡閤去除）、新型能源材料（如鋰離子電池正極材料的元素選擇）中的最新進展。 3. 結構清晰，循序漸進： 知識點由原子結構嚮宏觀反應過渡，再到復雜配閤物和材料，確保讀者構建起完整、連貫的知識網絡，避免瞭知識點的孤立存在。 通過學習《基礎無機化學》，讀者將不僅掌握元素世界的反應規律，更重要的是，能夠以嚴謹的化學思維去解析和預測物質的性質與轉化。