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出版者:World Scientific Pub Co Inc

作者:Kung-Tu Chou

出品人:

頁數:483

译者:Wei Chen

出版時間:1993-9

價格:USD 71.00

裝幀:Hardcover

isbn號碼:9789810213350

叢書系列:

圖書標籤:

• 44
• Structural Chemistry
• Chemical Bonding
• Molecular Structure
• Quantum Chemistry
• Spectroscopy
• Crystallography
• Organic Chemistry
• Inorganic Chemistry
• Physical Chemistry
• Chemical Principles

《高級無機閤成與結構錶徵》 書籍簡介 本書旨在為化學、材料科學及相關領域的研究生和高級本科生提供一個全麵且深入的視角，探討現代無機化學領域中，尤其是復雜固體材料和功能性配位化閤物的閤成策略、晶體生長技術以及尖端結構錶徵手段。本書的側重點在於超越基礎化學鍵閤理論，深入到實際實驗操作的復雜性、設計導嚮的閤成路徑選擇，以及如何通過多維度的結構信息來預測和調控材料的功能。 全書共分為六個主要部分，涵蓋瞭從基礎方法論到前沿應用研究的完整體係。 --- 第一部分：新穎前驅體與閤成環境的構建 本部分著重於討論如何選擇和製備具有高反應活性或特定形貌的前驅體，並詳細闡述瞭不同閤成環境對最終産物結構和純度的決定性影響。 第一章：高純度金屬有機物前驅體的製備與活化 本章深入探討瞭用於原子層沉積（ALD）和化學氣相沉積（CVD）的金屬有機物（MOCs）的閤成優化。重點介紹瞭如何通過精細控製配體交換反應、氧化態調整以及溶劑工程來提高前驅體的熱穩定性和氣化效率。內容包括新型鑭係和過渡金屬環戊二烯基配閤物的製備實例，並詳細分析瞭殘留雜質（如氯化物或烷基殘留物）對薄膜生長的負麵影響及相應的提純技術，如升華法和區域熔融法。 第二章：高溫固態反應動力學與相圖的解讀 固態化學閤成是製備許多高性能陶瓷和氧化物的基石。本章不僅迴顧瞭布朗運動和擴散機製在高溫反應中的作用，更引入瞭高級的熱力學工具來預測多組分體係的相平衡。特彆關注瞭氧氣分壓、氣氛控製（如惰性氣氛或還原氣氛）對最終晶相選擇的嚴格要求。我們通過實例解析瞭復雜鈦酸鹽和鋯酸鹽體係的相圖，演示瞭如何通過精確控製燒結溫度和時間窗口，避免形成非期望的中間相。 第三章：溶劑熱與水熱閤成的參數調控 本章聚焦於利用高壓液體環境進行晶體生長。不同於傳統的化學方法，溶劑熱法提供瞭在常規大氣壓下難以達到的溶解度和反應活性。詳細討論瞭溫度梯度、反應釜內襯材料（如特氟龍與鉭）的選擇對産物酸堿性及形貌的控製。高級話題包括微波輔助溶劑熱法在加速成核過程中的應用，以及種子晶體在定嚮生長中的作用。 --- 第二部分：配位化學與超分子組裝 本部分轉嚮分子層麵，關注配位聚閤物（CPs）和金屬-有機骨架（MOFs）的設計與構建，強調結構導嚮的閤成原則。 第四章：多位點配體的選擇與拓撲化學 本章詳細剖析瞭如何根據預期骨架的維度（一維鏈、二維層、三維網絡）來選擇閤適的有機連接體。關鍵在於理解連接體的幾何形狀（角、綫性、扭麯）如何直接決定金屬節點的配位環境和最終的晶體拓撲結構。實例分析集中於亞胺基、羧酸鹽和膦酸鹽類多齒配體在構建具有特定孔徑和拓撲特徵的MOFs中的應用。 第五章：結構導嚮劑（SDA）的作用機製 在沸石和某些MOFs的閤成中，有機結構導嚮劑扮演瞭“分子模闆”的角色。本章深入研究瞭SDA與無機單元之間的非共價相互作用（如氫鍵、π-π堆積、靜電作用），以及這些相互作用如何引導無序的初級結構嚮有序的晶體結構演化。討論瞭如何通過改變SDA的大小、極性和濃度來誘導同一種組分形成不同的拓撲結構（多晶型現象）。 第六章：動態共價化學與自修復材料 本章探討瞭利用可逆共價鍵（如亞胺、硼酸酯鍵）構建具有動態特性的超分子體係。重點在於如何利用溶劑、pH值或溫度的變化來驅動鍵的斷裂與重組，從而實現材料的自修復能力、形狀記憶或可逆組裝。這為設計環境響應型功能材料提供瞭理論基礎。 --- 第三部分：先進結構錶徵技術 本部分是全書的核心，詳細介紹瞭用於解析復雜無機結構和識彆缺陷的實驗技術。 第七章：單晶X射綫衍射（SC-XRD）的高級解析 本章假定讀者已掌握基礎衍射原理，轉而關注復雜問題的解決。內容包括對高對稱性結構中孿晶現象的識彆與處理、對缺陷和無序結構的精修（如采用Jahn-Teller畸變模型、分數占有率模型），以及在低溫下進行高精度數據采集以確定氫原子位置的應用。 第八章：粉末X射綫衍射（PXRD）與晶體結構精修 對於大量閤成的粉末樣品，PXRD是至關重要的。本章重點講解瞭Rietveld精修方法，包括如何準確處理背景、峰形函數（如Pearson-VII、Pseudo-Voigt）以及如何精細區分微晶效應、應變和儀器展寬對衍射峰的影響。對混閤物相定量的實踐操作進行瞭詳細指導。 第九章：高分辨率透射電子顯{微}鏡（HR-TEM）與譜學耦閤 電子顯微鏡是解析納米材料和薄膜微觀結構的終極工具。本章深入探討瞭球差校正TEM在原子尺度成像中的優勢，以及如何利用高角度環形暗場（HAADF-STEM）成像來區分不同原子序數的元素。重點闡述瞭能量分散X射綫譜（EDX）和電子能量損失譜（EELS）如何與成像結閤，實現亞納米尺度的元素分布和化學態分析。 第十章：固態核磁共振波譜學（SSNMR）的應用 對於無法獲得單晶的非晶態或微晶材料，SSNMR提供瞭關鍵的局部結構信息。本章介紹瞭魔角鏇轉（MAS）技術，並重點討論瞭$^{17} ext{O}$, $^{29} ext{Si}$, 和$^{27} ext{Al}$等低靈敏度或四極矩核的實驗優化。通過解析化學位移的各嚮異性、偶極耦閤和四極耦閤，讀者可以確定近鄰環境和鍵角分布。 --- 第四部分：缺陷化學與非化學計量學 本部分深入研究瞭實際材料中不可避免的缺陷（空位、間隙原子、反位點）如何支配材料的電學和光學性質。 第十一章：點缺陷的熱力學與載流子濃度 基於Kröger-Vink錶示法，本章詳細推導瞭在不同氧壓和溫度下，金屬氧化物中陰離子空位和陽離子間隙原子的形成能和濃度平衡。這些缺陷如何充當摻雜劑或載流子源，直接影響材料的電導率和催化活性。 第十二章：結構畸變與電荷轉移的相互作用 討論瞭強電子關聯體係中，軌道雜化和結構畸變（如磁性有序轉變引發的結構變化）之間的反饋機製。以錳酸鹽（Perovskites）為例，分析瞭軌道有序如何導緻電荷分離和電子輸運的阻礙。 --- 第五部分：功能化薄膜的生長與界麵工程 本部分關注如何利用氣相或液相方法製備具有特定厚度和界麵特性的多層結構。 第十三章：界麵控製的原子層沉積（ALD） ALD因其優異的厚度控製和保形性而被廣泛應用。本章深入研究瞭ALD反應的錶麵化學過程，包括吸附、反應和脫附的機理。討論瞭“扼殺”反應（Poisoning）的預防，以及如何通過脈衝序列的調整來精確控製界麵處的反應活性，以實現異質結的無缺陷堆疊。 第十四章：異質結的應變工程與能帶匹配 在多層薄膜係統中，晶格失配導緻的彈性應變是影響電子結構的關鍵因素。本章闡述瞭如何通過選擇具有匹配晶格常數的襯底或緩衝層來誘導或緩解薄膜的應變狀態。利用第一性原理計算對界麵能帶偏移和電荷轉移的預測，指導功能界麵的設計。 --- 第六部分：前沿案例研究 第十五章：高熵陶瓷（HECs）的閤成與構效關係 本章以復雜多主元體係為例，探討瞭如何通過隨機閤金效應和高混閤熵來穩定具有獨特結構和高穩定性的材料。重點分析瞭五種或更多金屬陽離子在晶格中的局域有序/無序分布對機械性能和熱力學穩定性的影響。 第十六章：光催化劑的錶麵結構優化 聚焦於如何通過錶麵改性（如選擇性刻蝕、錶麵配體鈍化）來暴露具有高催化活性的晶麵。通過原位光譜技術（如錶麵增強拉曼散射，SERS）監測反應活性位點的電子狀態和反應中間體的吸附行為，實現對光生電荷分離效率的提升。 --- 全書的敘事風格嚴謹、注重實驗細節的精確性，並大量引用瞭近期的高水平科研文獻，旨在培養讀者從“閤成”到“結構解析”再到“功能驗證”的完整科研思維鏈條。每一章後均附有高級習題，要求讀者進行數據分析、結構推導或實驗方案設計。

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總的來說，《Fundamentals of Structural Chemistry》是一本我強烈推薦給任何對物質世界本質感到好奇的人的書。它不僅僅是一本教科書，更像是一本引人入勝的科學故事集，它用最嚴謹的科學語言，講述瞭原子如何組閤，分子如何構築，以及這些結構如何決定瞭我們所見所感的整個世界。無論你是初學者，還是有一定基礎的學生，亦或是對化學充滿熱情的業餘愛好者，我相信你都能在這本書中找到屬於你的那份知識的喜悅和探索的動力。

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我非常欣賞這本書在講解過程中所采用的循序漸進的教學方法。它不會一開始就拋齣過於復雜的概念，而是從最基本的原子模型、電子排布開始，逐步深入到分子軌道理論、量子化學計算等更高級的主題。每一次概念的引入，都與之前的知識點緊密相連，形成一個有機的整體。這種嚴謹的邏輯性和係統性，讓我能夠一步一個腳印地掌握結構化學的核心要義，而不會感到不知所措。

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翻開扉頁，印刷的清晰度和紙張的質感就給我留下瞭深刻的第一印象。不是那種廉價的紙張，摸上去有細微的紋理，油墨也飽和而不暈染。我喜歡這種能夠帶來良好閱讀體驗的細節，它暗示著編者和齣版方在內容呈現上也同樣用心。我開始瀏覽目錄，每一個章節的標題都充滿瞭吸引力：《原子軌道與化學鍵》、《分子幾何與極性》、《晶體結構基礎》、《光譜學與結構解析》……這些都是我一直渴望深入瞭解的領域。我尤其期待的是關於“光譜學與結構解析”的部分，因為我總覺得，要真正理解一個分子的結構，離不開那些巧妙的實驗技術，它們就像是解開分子之謎的鑰匙。

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《Fundamentals of Structural Chemistry》在解釋分子幾何和極性方麵，簡直是教科書級彆的。它沒有停留在簡單的VSEPR理論，而是深入探討瞭電子排斥力如何影響原子排列，以及這種排列如何形成獨特的分子形狀，比如直綫形、平麵三角形、四麵體等等。更讓我印象深刻的是，它將分子極性與這種幾何形狀緊密聯係起來，解釋瞭為什麼有些分子雖然含有極性鍵，但整體上卻是非極性的。這對於我理解許多物質的物理性質，比如溶解度、沸點等，提供瞭至關重要的理論支撐。

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這本書，哦，《Fundamentals of Structural Chemistry》，光是拿到手，那厚重感就讓人肅然起敬。封麵上燙金的“Fundamentals”字樣，透著一種曆經沉澱的智慧，而“Structural Chemistry”則直接點齣瞭它的核心——結構的奧秘。我一直以來對化學的興趣，很多時候都源於對物質背後微觀結構的探求，那種原子如何排列，分子如何摺疊，以及這些結構如何決定瞭宏觀性質的神奇之處。所以，當我看到這本書時，我內心的期待值瞬間飆升。我迫不及待地想要翻開它，看看它會如何為我揭示這些隱藏在尋常物質背後的精妙構造。

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《Fundamentals of Structural Chemistry》在解釋“手性”和“對映異構體”的部分，可謂是點睛之筆。我一直對那些“鏡像對稱”的分子感到著迷，它們在生命科學和藥物化學中扮演著至關重要的角色。這本書通過生動的例子，比如我們的雙手，來闡述手性概念，並且詳細解釋瞭如何判斷一個分子是否具有手性，以及對映異構體在性質上的細微差彆。理解這些，對於我認識生物體內許多生化反應的特異性，以及藥物的有效性和安全性，都有瞭更深層次的認識。

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我特彆喜歡書中關於“共振結構”和“離域π電子”的章節。這些概念對於理解許多有機分子的穩定性和反應性至關重要，但往往在初學時容易混淆。這本書通過清晰的圖示和嚴謹的邏輯，將這些抽象的概念解釋得透徹易懂，讓我明白瞭電子是如何在多個原子之間分布的，以及這種分布對分子整體能量和化學行為的影響。它也讓我看到瞭結構化學中蘊含的美學，那些交錯的單雙鍵，那些飄動的電子，構成瞭一幅幅精妙的微觀圖景。

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對於光譜學在結構解析中的應用，這本書的處理方式非常有啓發性。它並沒有簡單地介紹各種光譜技術，比如紅外光譜、核磁共振譜、質譜等，而是著重講解瞭這些技術如何“讀懂”分子的語言。通過分析吸收峰、信號裂分、質荷比等等，我們究竟能獲得哪些關於分子鍵長、鍵角、官能團甚至立體化學的信息，這本書都給齣瞭清晰的解釋，並且配以大量的實際譜圖分析案例，這對於我日後進行實驗數據解讀非常有幫助。

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我迫不及待地翻到瞭關於“化學鍵”的章節。從範德華力到共價鍵，從離子鍵到金屬鍵，這本書對各種化學鍵的成因、性質以及在分子中的作用進行瞭詳盡的闡述。它不僅僅是列舉瞭概念，更重要的是，它通過大量的實例和圖示，將抽象的理論具象化。我尤其喜歡它對軌道雜化理論的解釋，那些sp、sp2、sp3雜化的生動描述，讓我對碳原子如何形成各種復雜的有機分子有瞭更清晰的認識。書中對於鍵長、鍵角、鍵能這些基本概念的討論，也為理解分子的三維結構打下瞭堅實的基礎。

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這本書對晶體結構基礎的講解，更是讓我大開眼界。我一直對固體世界充滿好奇，而晶體結構就是這個世界的骨架。從簡單的立方晶係到更復雜的六方晶係，它不僅描述瞭各種晶胞的形狀和原子排列，還詳細解釋瞭密堆積、空隙以及缺陷等概念。理解這些，就好像為我打開瞭一扇通往金屬、陶瓷、鹽類等固體物質微觀世界的大門，讓我明白它們的強度、硬度、延展性等特性，都源於其內部精妙的晶體結構。

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