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好的，以下是一本不包含《Organic Chemistry with Cd》内容的图书简介，旨在提供详尽且具有专业深度的化学学习资源概述： --- 《现代无机化学原理与应用》 作者： 罗伯特·A·汉森，玛丽·L·陈 ISBN： 978-1-23456-789-0 出版社： 环球科学出版社 定价： 人民币 480.00 元 开本： 16开 页数： 1250页 --- 内容概述：深入探索物质世界的基石 《现代无机化学原理与应用》是一部面向高年级本科生、研究生以及专业研究人员的综合性教材与参考手册。本书旨在系统、深入地阐述无机化学的核心理论、关键概念及其在尖端科技领域的广泛应用。我们完全聚焦于无机物——元素及其化合物的结构、性质、反应机理以及在材料科学、催化、能源和环境化学中的前沿角色。本书的撰写严格遵循化学科学的最新进展，确保内容的时效性和学术前沿性。 本书的核心价值在于其对“从原子到宏观功能”的完整逻辑链条的构建。 我们摒弃了对有机化学任何内容的讨论，将全部篇幅集中于非碳骨架化学的丰富与复杂性。 第一部分：无机化学基础与结构（第1章 – 第5章） 本部分为理解复杂无机体系奠定坚实的理论基础。 第1章：原子结构与周期性原理的深化 详细回顾了量子力学在描述原子轨道（s, p, d, f）中的应用，重点讨论了相对论效应对重元素电子结构的影响，特别是镧系和锕系元素的电子排布异常。引入了更精确的原子半径模型（如共价半径、范德华半径与离子半径的区分和测量方法），并探讨了这些结构参数如何预测元素周期表中难以预料的性质趋势。 第2章：化学键的精细描述 超越传统的路易斯结构和VSEPR理论，本章深入探讨了使用分子轨道理论（MO）来解释复杂分子，尤其是过渡金属配合物的键合。内容涵盖了晶体场理论（CFT）和配位场理论（LFT），详细分析了高低自旋态、电子跃迁（d-d 跃迁和电荷转移带）以及磁性的定量解释。对于共价化合物，引入了骨架电子对理论（SET）来预测硼烷和金属氢化物簇的几何构型。 第3章：固体结构化学 本章是材料科学的基石。详细介绍了晶体学基础，包括布拉维点阵、空间群以及X射线衍射（XRD）的数据解析方法。重点剖析了离子晶体结构（如CsCl, ZnS, CaF2等）的稳定性（晶格能计算，采用Born-Haber循环），并扩展到更复杂的堆积结构，如钙钛矿结构（Perovskites）的几何容忍因子，以及层状结构（如石墨烯和二硫化钼）的层间相互作用。 第4章：酸碱理论的拓宽 在阿伦尼乌斯和布朗斯台德-洛里理论的基础上，本书全面介绍了路易斯酸碱理论的量化模型。核心内容包括：Hard and Soft Acids and Bases (HSAB) 原则的现代应用，特别是对软酸（如$ ext{Ag}^+, ext{Pt}^{2+} $) 和软碱（如$ ext{I}^-, ext{CO} $) 亲和力的解释。此外，还深入探讨了乔皮理论（Chalkopyrite Theory） 在半导体材料中的酸碱性描述，以及超强酸体系的溶剂化效应。 第5章：对称性与光谱学基础 系统性地引入群论工具来描述分子的对称性，这是理解分子振动、电子态和选择定则的关键。重点分析了点群的应用，并将其直接关联到红外光谱（IR）和拉曼光谱的选择性。对核磁共振（NMR）在无机配合物（尤其是顺磁性配合物）中的特定信号位移和弛豫时间的解释，提供了结构解析的强有力工具。 第二部分：元素化学的深度探索（第6章 – 第10章） 本部分以元素周期表为蓝图，系统回顾和深入分析了s区、p区、d区（过渡金属）以及f区（稀土与锕系）元素的关键化合物及其独特性质。 第6章：s区元素与主族的高效能应用 聚焦碱金属和碱土金属的非经典化学行为。讨论了锂离子在非水溶剂中的溶剂化模型，以及固态电解质（如$ ext{Li}_3 ext{N} $）的离子导电性机制。对于$ ext{Mg} $和$ ext{Ca} $，重点分析了其在生物无机化学（如酶活中心）中的作用，以及在水泥水化反应中的化学过程。 第7章：p区元素的结构多样性 深入解析了硼、硅、氮、磷等元素形成的复杂网络结构和多聚物。对硼烷（如$ ext{B}_{12} ext{H}_{12}^{2-} $）的nido, arachno, closo 结构的电子数规则进行了详尽的解释。硅化学部分着重于硅酸盐玻璃的结构建模和水解动力学，以及硅烷在半导体薄膜沉积（CVD）中的反应路径。 第8章：d区过渡金属化学I：配位化学的精粹 这是本书的重点之一。详细分类并解析了第一、第二、第三过渡系的特点，特别是第三排金属（如$ ext{Rh}, ext{Ir}, ext{Pt}, ext{Au} $) 倾向于高配位数的哲学。深入探讨了金属-金属键（Metal-Metal Bonds）的阶数判断与电子计数规则，并分析了羰基、烯烃和炔烃等$ pi $-受体配体如何稳定低氧化态金属。 第9章：d区过渡金属化学II：氧化还原与催化 本章将结构知识转化为反应活性。详细阐述了氧化还原电位（E°）与配体场参数之间的关系，以及如何利用这些参数设计选择性氧化或还原催化剂。重点分析了著名的偶联反应（如Heck, Suzuki, Negishi），从催化循环（如氧化加成、还原消除）的机理上剖析了钯和镍催化剂的关键步骤。 第10章：f区元素：稀土与锕系化合物的挑战 系统介绍镧系元素（稀土）的镧系收缩效应及其对稳定性的影响，重点关注其在磁性材料（如永磁体）和发光材料（如$ ext{Eu}^{3+}, ext{Tb}^{3+} $）中的应用。对于锕系元素，本书强调了其多样的氧化态和高配位数，并介绍了锕系元素在核燃料循环中的溶剂萃取分离技术。 第三部分：现代无机化学的前沿应用（第11章 – 第15章） 本部分展示了无机化学如何驱动现代技术革新。 第11章：无机生物与医学化学 探讨金属离子在生命系统中的关键角色。分析了血红蛋白中铁原子的协同结合机制，以及金属酶（如固氮酶中的钼铁簇）的电子转移路径。在医学应用方面，详细阐述了铂基抗癌药物（如顺铂）的作用靶点和抗药性机制，并介绍了基于钆（Gd）的MRI造影剂的配位化学设计原理。 第12章：能源化学与电化学 聚焦于可持续能源转化中的无机材料。深入分析了锂离子电池（LIBs）正极材料（如$ ext{LiCoO}_2, ext{LiFePO}_4 $) 的结构稳定性与离子扩散机制。讨论了水分解（HER/OER）的非贵金属催化剂（如钴、镍、铁的氧化物和硫化物）的电荷转移动力学。 第13章：催化反应的现代视角 本章从分子层面剖析了均相和非均相催化的区别。对于非均相催化，重点分析了金属氧化物表面（如$ ext{V}_2 ext{O}_5 $在硫酸生产中的作用）的酸性位点和活性中心。对于均相催化，引入了模型反应来解释“不上催化剂，不反应” 的基本原理，并详细分析了不对称氢化反应中手性配体的设计哲学。 第14章：磁性与光学材料 探讨了如何通过结构工程来调控材料的电子和光物理性质。详细解释了分子磁体（如单分子磁体 SMMs）的磁各向异性来源，以及基于稀土和过渡金属的荧光团在固态照明和生物成像中的应用机理。 第15章：环境无机化学与化学传感器 关注无机化合物在污染控制中的作用。讨论了沸石分子筛在气体吸附和分离中的应用，重点是它们对$ ext{CO}_2 $捕获的选择性。此外，详细分析了基于金属有机框架（MOFs）的化学传感器，如何通过孔道结构对特定挥发性有机物或有毒气体进行高灵敏度检测。 特色与优势 1. 概念的深度整合： 本书将量子化学计算（DFT方法的应用）的结果直接融入到对实验现象（如键长、光谱吸收）的解释中，使理论与实践紧密结合。 2. 丰富的案例研究： 每个章节后附有详细的“前沿研究案例”，例如对MOF的合成与功能化、或对新型固态电池电解质的电化学性能评估。 3. 数据驱动的讲解： 大量引用了最新的晶体结构数据、热力学参数表，帮助读者进行定量分析和预测。 4. 严格的聚焦： 内容完全专注于无机化学领域，确保了知识的纯粹性和体系的完整性，为读者提供了最权威、最聚焦的无机化学学习资源。 适合人群： 化学、材料科学、化学工程、物理学等相关专业的高年级本科生、研究生以及从事无机合成、催化、能源存储研究的科研人员。
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