配位化學：原理與套用

《配位化學：原理與套用》是2009年化學工業出版社出版的圖書，作者是章慧。

基本介紹

• 書名：配位化學:原理與套用
• 作者：章慧 等
• 出版社：化學工業出版社
• 出版時間：2009年1月1日
• 頁數：450 頁
• 開本：16 開
• ISBN：9787122027900
• 類型：科學與自然
• 語種：簡體中文

內容簡介

《配位化學:原理與套用》全面、系統、有特色地闡述配位化學的發展簡史、基本原理、重要成果及其相關套用。全書分為8章，循序漸進地介紹了配合物的基礎知識、化學鍵理論、電子光譜、圓二色光譜和磁學性質，取代反應和電子轉移反應機理研究以及合成化學。《配位化學:原理與套用》還首次介紹了金屬苯合成的知識，在有關章節對手性金屬配合物的命名、結構和表征(特別是圓二色和旋光色散光譜表征)以及合成與拆分做了較詳細介紹，這是《配位化學:原理與套用》的顯著特色之一。

《配位化學:原理與套用》尤其注重用配位化學的語言從結構和成鍵的微觀角度去理解並認識配合物的巨觀特徵和性質，使得基礎理論和現代化學實驗之間有較密切的結合。《配位化學:原理與套用》各章均附有參考文獻以及習題和思考題，書末附有部分習題和思考題的參考答案以及關鍵字索引，可作為化學、化工及相關專業的研究生和高年級本科生研習配位化學的教材或參考用書，還可供化學教師和相關學科的研究人員閱讀和參考。

圖書目錄

第1章 配位化學發展簡史及基本概念

1.1 配位化學及其研究內容

1.1.1 配位化學和配位化合物的定義

1.1.2 配位化學——眾多學科的交叉點

1.1.3 配位化學的研究內容

1.2 近代無機化學的發展與無機化學的復興

1.3 維爾納配位理論

1.3.1 配位化學的早期歷史

1.3.2 維爾納配位理論

1.3.3 確定六配位配合物的八面體結構——Werner對立體化學的貢獻

1.3.4 Jrgensen對配位化學理論創立的貢獻

1.4 配合物化學鍵理論的發展和價鍵理論

1.4.1 配合物化學鍵理論的發展

1.4.2 價鍵理論

1.5 20世紀以來配位化學的貢獻

1.6 配位化合物與金屬有機化合物的聯繫和區別

1.7 配合物的命名

1.7.1 配離子

1.7.2 含配陰離子的配合物

1.7.3 含配陽離子的配合物

1.7.4 中性配合物（無外界）

1.7.5 配體的次序

1.7.6 複雜配合物

1.7.7 簡名和俗名

1.7.8 配體名稱的縮寫

1.7.9 幾何異構體的命名

1.7.10 含有橋聯基團(或原子)雙核配合物的命名

1.8 配體的類型與螯合物

1.8.1 按中心金屬與配體相互作用成鍵的性質分類

1.8.2 根據配位點的數目分類

參考文獻

習題和思考題

第2章 配合物的立體結構和異構現象

2.1 配位數和配合物的立體結構

2.1.1 配位數1和2

2.1.2 配位數3

2.1.3 配位數4

2.1.4 配位數5

2.1.5 配位數6

2.1.6 配位數7

2.1.7 配位數8

2.1.8 配位數9

2.1.9 配位數10

2.1.10 更高配位數

2.2 配合物的異構現象

2.2.1 化學結構異構

2.2.2 立體異構

2.3 配合物幾何異構體的鑑別方法

2.3.1偶極矩法

2.3.2 X射線衍射法

2.3.3 紫外可見吸收光譜法

2.3.4 化學方法

2.3.5 拆分法

2.3.6 紅外光譜法

2.3.7 核磁共振波譜法

2.3.8 其它方法

參考文獻

習題和思考題

第3章 軌道、譜項和群論初步

3.1 過渡金屬原子(離子)的電子結構

3.1.1 多電子原子的中心力場模型和原子軌道(函)

3.1.2 原子軌道(函)和原子軌道(函)能

3.1.3 波函式Ψ、原子軌道(函)ψ 及有關的能量概念

3.2 自由原子(或離子)譜項

3.2.1 基本概念

3.2.2 總角動量

3.2.3 組態的能級分裂

3.2.4 譜項的能量和拉卡參數

3.3 群的表示

3.3.1 矩陣初步

3.3.2 線性變換

3.3.3 變換矩陣、群的表示、特徵標

3.3.4 將原子軌道作為表示的基

3.3.5 相似變換、群元素的類、不可約表示和特徵標表

3.3.6 一般表示的約化公式

3.4 軌道和譜項的變換性質

3.4.1 原子軌道的變換性質

3.4.2 譜項的變換性質

3.5 直積和軌道相互作用的條件

3.5.1直積

3.5.2 軌道相互作用的條件

3.5.3 兩組簡併波函式的直接乘積

參考文獻

習題和思考題

第4章 配合物的化學鍵理論

4.1 晶體場理論

4.1.1 晶體場中d軌道能級的分裂

4.1.2 電子成對能和高、低自旋配合物

4.1.3 影響Δ值的因素

4.1.4 晶體場穩定化能

4.1.5 Δ值的經驗公式

4.2 修正的晶體場理論——配體場理論

4.2.1 靜電晶體場理論的缺陷

4.2.2 配體場理論

4.2.3 d軌道在配體場中分裂的結構效應

4.2.4 配體場分裂的熱力學效應

4.3 配合物的分子軌道理論簡介

4.3.1 過渡金屬配合物的分子軌道描述

4.3.2 過渡金屬配合物的分子軌道能級圖

4.3.3 反饋π鍵的形成

4.3.4 以正八面體配合物為例說明CFT與MOT的區別

4.3.5 分子軌道理論和18電子規則

4.4 角重疊模型原理及其套用

4.4.1 AOM的基本原理

4.4.2 d軌道的能量和d電子的排列

4.4.3 角重疊模型穩定化能AOMSE的計算

4.4.4 角重疊模型在預測配合物結構上的套用

4.4.5 四方變形八面體和平面正方形配合物中的ds混雜問題

4.4.6 AOM與CFT、LFT和MOT的比較

4.4 節參考文獻

參考文獻

習題和思考題

第5章 配合物的電子光譜和磁學性質

5.1 配合物的dd躍遷電子光譜

5.1.1 配合物的顏色及其深淺不同的由來

5.1.2 配合物電子光譜的一般形式和選律

5.1.3 在配合物電子光譜研究中套用群論方法

5.1.4 d1體系的電子光譜

5.1.5 自由離子譜項在配體場中的分裂

5.1.6 dd躍遷譜帶數目

5.1.7 配體場譜項的相互作用

5.1.8 能級圖

5.1.9 低對稱性配位場光譜項

5.1.10 偏振作用分析和二色性

5.1.11 群論方法、能級圖綜合套用解釋配合物dd躍遷電子光譜

5.2 配合物的荷移光譜

5.2.1 荷移躍遷的類型和特點

5.2.2 L→M荷移光譜

5.2.3 M→L荷移光譜

5.2.4 [Fe(CN)6]n-配合物的荷移光譜

5.2.5 配位數和立體化學對荷移躍遷的影響

5.2.6 對荷移躍遷譜帶位置的定量預測和光學電負性

5.2.7 混合價光譜簡介

5.2.8 荷移光譜的套用實例

5.3 配合物的磁性

5.3.1 磁性基本概念

5.3.2 抗磁性

5.3.3 順磁性

5.3.4 范弗列克(van Vleck)方程和磁化率

5.3.5 鐵磁性

5.3.6 反鐵磁性與亞鐵磁性

5.3.7 自旋傾斜和弱鐵磁性

5.3.8 與場有關的磁現象：自旋翻轉、場致有序和變磁性

5.3.9 零場分裂

5.3.10 磁耦合及其理論模型

5.3.11 近年來配合物磁性研究的熱點

5.3.12 磁測量技術

5.3節參考文獻

參考文獻

習題和思考題

第6章 配合物的旋光色散和圓二色光譜

6.1 旋光色散和圓二色光譜技術的發展

6.2 偏振光的基礎知識

6.2.1 自然光和偏振光

6.2.2 圓偏振光及橢圓偏振光

6.3 旋光色散、圓二色性和Cotton效應

6.3.1 旋光性

6.3.2 圓二色性(CD)

6.3.3 ORD與CD的關係及Cotton效應

6.3.4 旋轉強度和各向異性因子

6.4 手性配合物絕對構型的測定

6.4.1 確定手性有機化合物絕對構型的方法

6.4.2 配合物的手性來源以及手性光學方法所研究的電子躍遷類型

6.4.3 測定手性配合物絕對構型的兩種主要方法

6.4.4 基於dd躍遷的ORD和CD關聯法在確定手性配合物絕對構型中的套用

6.4.5 激子手性方法(excition chirality method)及其套用

6.4.6 正確選擇配合物絕對構型的關聯方法

6.5 CD光譜的其它套用

6.5.1 確定羥基酸和胺基酸絕對構型的方法——有機酸現場配位CD光譜法

6.5.2 採用各向異性g因子判斷手性配合物的電子躍遷類型

6.5.3 CD光譜法用於分析配合物電子躍遷的能級細節

6.6 手性配合物的固體CD光譜

6.6.1 固體CD光譜研究簡介

6.6.2 單晶CD光譜測試

6.6.3 固體(粉末)CD光譜測試

6.6.4 手性配合物的固體CD光譜研究

參考文獻

習題和思考題

第7章 配合物反應的動力學與機理研究

7.1 基本原理

7.1.1 反應機理和研究目的

7.1.2 配合物的反應類型

7.1.3 前線軌道對稱性規則

7.1.4 活性(labile)配合物和惰性(inert)配合物

7.1.5 活性、惰性與穩定、不穩定

7.1.6 動力學研究方法

7.2 配體取代反應

7.2.1 八面體配合物的取代反應

7.2.2 配體場理論在取代反應機理研究中的套用

7.2.3 水合離子的水交換和由水合離子生成配合物

7.2.4 水解反應

7.2.5 四面體配合物的取代反應

7.2.6 平面正方形配合物的取代反應

7.3 電子轉移反應

7.3.1 電子轉移反應的基本知識

7.3.2 外界電子轉移反應

7.3.3 內界電子轉移反應

7.3.4 配合物的立體選擇性電子轉移反應

參考文獻

習題和思考題

第8章 配合物的合成化學

8.1 配合物的合成

8.1.1 利用取代反應製備配合物

8.1.2 氧化還原反應

8.1.3 幾何異構體的定向合成

8.1.4 配位模板效應和大環配體的合成

8.1.5 手性配合物合成方法簡介

8.1節參考文獻

8.2 金屬苯的合成

8.2.1 金屬苯簡介

8.2.2 金屬苯合成方法

8.2.3 金屬苯研究的未來展望

8.2 節參考文獻

習題和思考題

綜合習題和思考題

附錄

附錄1 點群的特徵標表

附錄2 點群的對稱性相關表

附錄3 由dn組態產生的譜項的分裂

附錄4 Tanabe和Sugano能級圖

部分習題和思考題參考答案

主要參考文獻

序言

自1981年恩師徐志固先生引我入配位化學之門以來，我始終工作於配位化學及其相關研究和教學領域。自1997年留英歸國後，我先後在廈門大學化學係為本科生和研究生講授配位化學、中級無機化學、配位化學選讀，以及與配位化學密切相關的綜合化學實驗等理論和實驗課程。雖然苦於配位化學方面教科書的匱乏，但深知自己功底尚淺，我未敢萌生編寫教材的念頭。直到2004年4月在長沙參加中國化學會第24屆年會時，我遇見了化學工業出版社的編輯和數所高校講授配位化學課程的同仁們，才發現大家都迫切需要一部合適的教材，以滿足當前配位化學的教學需要。在同仁們的鼓勵下，編寫教材的任務提上了議事日程。但真的要接受大家的囑託、編寫這么一部重要的化學學科基礎教材，我依然難以下定決心。當徐志固先生得悉我的顧慮後，他激勵我“一輩子要做成一件有益的事情”！在徐志固先生的激勵下和化學工業出版社的支持下，我終於開始了長達三年的編寫工作。近年來，我國無機化學家取得了一系列突出的創新成就，無機化學已成為化學學科中發展最快的二級學科之一。配位化學堪稱無機化學中最活躍的一個重要分支，這裡既有德高望重、功底深厚的老一輩無機化學家的領航引路，又有風華正茂、才華橫溢的中青年學者的勇於探索；更讓人欣慰的是一批又一批朝氣蓬勃、勤奮好學的青年學子正在茁壯成長。在這樣的形勢下，當我將要把這本教材呈獻於我的老師、同行和學生們面前時，內心依然誠惶誠恐……。本教材力求繼承國內外配位化學領域已有教材、專著和重要研究論文的精華，試圖融入作者本人對配位化學的理解，嘗試使教材內容能夠深入淺出、通俗易懂、流暢可讀，以適用於具備了大學化學基礎知識，特別是掌握了結構化學和群論基本原理的化學專業高年級本科生和研究生。本教材若能有助於青年學生對配位化學基本原理和主要內容的了解，也就實現了作者拋磚引玉的初衷，作者內心的惶恐不安將稍稍釋然。本教材主要由章慧編寫。第5章中“配合物的磁性”一節由北京大學嚴純華教授、白士強博士、房晨婕博士和岳衍峰博士編寫，第8章中“金屬苯的合成”一節由廈門大學張弘博士、溫庭斌教授和夏海平教授編寫。全書由章慧負責統稿，福州大學陳耐生教授主審了全稿。教材的第1、2、4、5和7章為配位化學基本原理，第3章主要涉及結構化學和群論的基礎知識，第8章為配合物(也包括金屬苯和手性配合物)合成化學。為加深讀者對各章節內容的理解，每一章都附有習題、思考題及部分參考答案，其中不少習題選自國內外名著，部分綜合練習題為自編。鑒於近年來手性金屬配合物在手性技術發展中的重要作用，在相關章節中分別對手性金屬配合物的命名、結構、表征(特別是圓二色和旋光色散光譜表征)做出較詳細介紹，這也是本教材的特色之一。在本教材出版之際，作者首先要向參與和協助出版本教材的老師和同事們表示深深的謝意。福州大學陳耐生教授全面指導了本教材的編寫工作，謹向陳耐生教授獻上最誠摯的謝意；廈門大學王銀桂教授對涉及結構化學和群論部分的內容給予了技術把關；山西大學楊頻教授對生物無機化學部分的內容提出了有益建議；山西大學王越奎教授仔細審閱了第5章中配合物的電子光譜和第5章中圓二色光譜的內容並提出了寶貴意見；廈門大學化學系方雪明實驗師對本書的部分研究工作以及在書稿的錄入方面給予了協助；作者本人研究課題組的歷屆研究生朱彩飛、陳洪斌、黃永清、鄒威、李麗、王憲營、郝洪慶、王芳、陳淵川、宣為民、鄒方、黃小青、陳雷奇、丁雷等的出色研究工作構成了本書的部分素材。還要藉此機會對曾經培育我學習成長的所有前輩、師長，對與我一道學習、工作和交流過的所有同學、同事、同行，以及為本教材部分內容提供了幫助的廈門大學化學系的學生們一併表示衷心感謝。與此同時，還要感謝廈門大學化學化工學院、化學系領導，以及福建省化學會和本系無機化學專業的同事們對配位化學教育始終如一的支持。總之，謹將此書獻給迄今以來培育、幫助、支持、鼓勵和關愛我的所有恩師和摯友們。特別要感謝德高望重的徐光憲院士，感謝他在本書脫稿之際認真閱讀書稿、欣然為本書作序，感謝他對作者本人的關懷和鼓勵。作者及參與寫作的同事們在編寫中廣泛參閱並引用了國內外有關教材、專著和研究論文。在此，特別對上述所有被引用的作者表示最衷心的感謝，正是他們的累累碩果構成了本書豐富的寫作素材。本教材所涉及的研究先後得到國家自然科學基金、教育部高等學校骨幹教師資助計畫、福建省和廈門市自然科學基金重大和重點項目、英國文化委員會研究獎助金、南京大學配位化學國家重點實驗室開放研究基金、廈門大學科技創新工程基金(系列2)等的大力資助，作者及參與寫作的同事們願借本書出版之際對所有的資助機構和部門深表謝意。還要感謝我的至愛親人們，正是有了他們的理解、支持，有了他們的關懷和照顧，才使我完成了編寫任務。由於作者本人才疏學淺，本教材難免有疏漏和偏頗之處，在此先表歉意，敬請各位讀者不吝賜教。