新编无机化学（原著第二版）

译者前言
本书是美国大学近年来广泛使用的无机化学教材之一。全书分为原子和分子结构、凝聚态、酸碱和溶剂、元素化学、配位化合物化学五大部分，在内容选择和编排方面有自己的特色，与传统的无机化学教材，尤其是国内针对低年级大学生的教材相比，有一些明显不同。例如，对化学热力学和化学动力学原理并没有用专门的章节来讲述，但其应用的相关内容却广泛分布于全书；溶液中的所谓四大化学平衡及其计算方面的内容更是着墨极少。全书明显偏重对结构与微观和宏观性质之间奥秘的解读，并且用了相当大的篇幅介绍了比较前沿的与无机化学研究相关的知识，包括群论和休克尔计算（第5章）、无机固体中的反应及其动力学过程（第8章）、无机非水溶剂中的无机化合物（包括超强酸）性质（第10章）、金属有机化学（第12章、第21章）、金属-金属键和簇合物（第21章）、生物无机化学（第23章）等。本书作者写作水平较高，呈现给读者的是比较 “纯粹”的无机化学，但又并不枯燥，深入浅出，与时俱进，反映了无机化学和其他学科交叉渗透而显现出来的多种特色。书中每一章后面都列出了一些可供学生进一步自学的阅读材料，还安排了大量的习题，这些都有利于读者的进一步学习提高。作者观察到使用本书的学生在研究生的入学考试中表现很好，这与作者在写作时的匠心独运是分不开的。
本书英文原版书中有一些文字、公式、图片存在着疏漏或错误，译者在与作者沟通后进行了修正，文中就不一一指出了。瑕不掩瑜，这些均不妨碍本书的可读性和高质量。
本书由郑盛润博士主译第1～8章，区泳聪博士主译第9～15章，吴建中博士主译第16～23章和前言等，由吴建中负责统校。译者努力做到尽信尽达尽雅，但是囿于学识与时间之限，仍难避免存在不妥，诚祈读者见谅并指正。

吴建中  郑盛润  区泳聪
于羊城

第二版前言
无机化学在以令人惊讶的速度持续发展，相关期刊中发表的论文数每年都在增加。自从本书第一版出版以来，无机化学在很多方面都已经取得了令人鼓舞的成就，无机化合物在医药学中的应用表现得尤其显著。
修订的这一版继续保持第一版的形式，依然由五大部分组成，分别是原子和分子结构、凝聚态、酸碱和溶剂、元素化学、配位化合物化学。不过，虽然书的结构没有变化，但是里面的内容有一些显著的修改。第一，第10章中超强酸的内容得到了扩展，以反映超强酸在无机化学中日益增长的应用。第二，新增加了生物无机化学这一章，采用了很多源自近期文献的插图来描述金属配合物在医药方面的应用。第三，配合物催化的内容增加了与机理有关的新材料。第四，对整体书稿进行了编辑，使得内容呈现更为清晰。适当地使用彩色插图也是这个版本的新特点。最后，每章结尾都增加了许多习题。
本版覆盖范围与第一版相比有了很大变化，但相关内容编排的灵活性依然保留。在用几章的篇幅介绍了原子结构和分子结构之后，接着描述无机凝聚态，这样可以对这些材料的性质有更好的理解。第8章介绍了无机固体中的动力学过程，因为它对很多工业生产是很重要的。
无机化合物的行为表现有些现在还是无法解释的。全书始终是以一些例子来说明科学中的未解之谜，希望可以使读者产生进一步从事无机化学研究的兴趣。
笔者在这里要感谢阅读过本书第一版并指出错误的所有学生，他们对第二版的准备工作做出了很大的贡献。笔者还想感谢夫人凯思琳（Kathleen），感谢她对本书写作的一贯支持。

詹姆斯·E. 豪斯

第一版前言
没有哪一册单卷本，当然包括教科书，能够非常接近于涵盖无机化学的所有重要论题。无机化学的范围简直太广了，而且还在以很快的速度不断扩大。在编写无机化学教材时，作者必须做大量的工作来确定包含哪些内容，不考虑哪些内容。化学教科书的作者会在书中体现出他们的研究兴趣、读过的学校和个人的性格。写作时，作者实际上是在说 “我所看到的这个领域就是这样的”。就这点来说，这本书和其他书是相似的。
在教授无机化学课程时，某些核心论题总是少不了的。在此之外，很多内容在有些学校会教，有些则不会，这取决于授课教师的兴趣和专长。课程内容甚至在不同学期都会有变化。如果在核心论题之外还包括范围广泛的选读材料的话，会使得供一学期使用的教科书厚达1000页。即使是一本 “简明的”无机化学书也可能接近这么厚。本书不是文献综述，也不是研究专著，而是一本教科书，旨在向读者提供必需的基础知识，以帮助他们进一步学习那些专业性更强的材料。
我努力将本书写成一本简明的教科书，以实现几个目标。第一，选择的论题可以提供无机化学主要领域的基本知识 （分子结构、酸碱化学、配位化学、配体场理论、固体化学等）。这些论题构成无机化学的基础，并且适用于大部分院校所教的一学期课程。
在墙上刷漆时，将滚筒从不同方向刷过同一片区域可以达到更好的覆盖效果。笔者认为这个 “技术”可以很好地应用在化学教学中。因此，本书的第二个目标是在几个不同论题的讨论中都要强调基本原理。例如，软硬作用原理在酸碱化学、配合物稳定性、溶解性和反应产物的预测等有关讨论中都用到了。第三，描述各个论题时尽力做到言简意赅，从而使本书易于携带，方便读者阅读。本书旨在以简便方式介绍阅读量适当的无机化学基础知识，既可以作为一学期课程或高年级课程的教科书，也可以作为自学指导用书。它是一本教科书，而不是文献综述或者研究专著，因此很少引用原始文献，而是引用了很多专业性更强的书籍和专著。
虽然这本书中的材料按循序渐进的方式编排，但是在讲授顺序上可以灵活处理。对于那些已经很好地掌握量子力学和原子结构的学生来说，第1章和第2章可以粗读，不用作为课程必需内容。这两章提供回顾历史和自学的资料。第4章先概述了结构化学，使读者能在学习对称性或特定元素的知识之前熟悉多种类型的无机结构。无机固体的结构在第7章中讨论，但其中知识点放在第5章或第6章之前学习也是容易的。第6章讲述了分子间力和分子的极性，因为这些论题对于解释物质的性质和化学行为是很重要的。考虑到固体无机化合物反应速率过程的重要性，尤其是在工业化学中的重要性，本书包含了这方面的内容 （第8章）。该章首先回顾了固体反应的一些重要方面，然后再考虑相转变和固体配合物的反应。
无法用单卷本描述所有元素的性质，这是一个公认的事实。能做到这点的都是一些体量巨大的多卷本。本书中，对描述性元素化学的介绍是简短的，重点放在概述很多化合物行为的反应类型和结构上。这种尝试旨在概述描述性化学的全貌，展示重要类型的化合物和它们的反应，而不是只着力于其中的细节。很多学校提供中等程度的描述性无机化学课程，覆盖大量的元素化学内容。提供这样一门课程的部分理由是高年级课程通常更多地集中在无机化学原理方面。现在越来越多的学生在学习高年级无机化学课程之前，已经学习过主要涉及描述性化学的课程，因此本书在第12～15章简要概述描述性化学的同时也致力于介绍无机化学原理。第16章及随后的第17～23章考察的是配位化合物化学，涉及配位化合物的结构、成键、光谱和反应。其中的内容为成功学习很多特别论题提供了基础。
毫无疑问，无机化学的授课教师在上课时会讲到一些最新的或者是个人感兴趣的论题和例子，而且这些内容在任何一本教科书上都找不到。我上课时就一直是这种情况，这提供了一个机会来展示有关研究领域是如何发展和关联的。
大多数教材是作者多年教学经验的结晶。在前言中，作者应当向读者说明他 （或她）的书在撰写时依据的教育理念。不可避免的是，不同的教师其教学的理念和方法多少有些不同。因此，没有一本书可以完全适用于所有教师的授课。教师在为他 （或她）的课程编写课本时，应当能在书中找到所有必需的论题。然而，其他作者写的书可能不总是以你认为恰当的方式来讲述恰当的论题。
笔者已经在伊利诺伊州立大学、伊利诺伊卫斯理大学、伊利诺伊大学和西肯塔基大学的无机化学课程中用本书陈述的内容和方法教授了几百位学生。这些学生当中有很多去考研究生，这些去考研的学生在一些最有名望的研究机构的无机化学入学考试中都表现得不错（ 很多表现得很好）。虽然不可能列出所有那些学生的名字，但是他们的表现令人鼓舞，希望本书完成后，也能给其他大学的学生学习无机化学提供帮助。感谢德里克·科尔曼（ Derek Coleman）在本书写作时给予我的鼓励和关心。最后，我还想谢谢我的夫人凯思琳，她阅读了大部分手稿，并给出了很多有益的建议，她的不断鼓励和支持在我写作过程中起到重要的作用。

詹姆斯·E. 豪斯

《新编无机化学》是美国大学近年来广泛使用的无机化学教材之一。全书分为原子和分子结构、凝聚态、酸碱和溶剂、元素化学、配位化合物化学五大部分。在结构及其与性质之间的关系方面着墨较多，并介绍了比较前沿的无机化学相关研究的基础知识及化学原理的应用。呈现给读者比较“纯粹”而又不断发展的无机化学，反映了无机化学和其他学科交叉渗透而显现出来的多种特色。本书适合作为高校无机化学或普通化学课程的教科书或参考书，也可作为相关领域教学和科研人员的参考读物。

无

第一部分 原子和分子的结构
第1章 光、电子与原子核 001
1.1 一些早期的原子物理学实验 001
1.2 光的本质 004
1.3 玻尔模型 006
1.4 波粒二象性 008
1.5 原子的电子性质 009
1.6 核结合能 013
1.7 核稳定性 014
1.8 核衰变的类型 016
1.9 衰变模型的预测 018
拓展学习的参考文献 019
习题 020

第2章 基础量子力学与原子结构 022
2.1 基本假设 022
2.2 氢原子 027
2.3 氦原子 031
2.4 斯莱特波函数 032
2.5 电子构型 033
2.6 光谱态 037
拓展学习的参考文献 039
习题 040

第3章 双原子分子的共价键 041
3.1 分子轨道方法的基本观点 041
3.2 H2 和H2分子 046
3.3 第二周期双原子分子 047
3.4 光电子能谱 052
3.5 异核双原子分子 053
3.6 电负性 055
3.7 分子的光谱态 057
拓展学习的参考文献 058
习题 059

第4章 无机结构与键的概述 061
4.1 含有单键的分子的结构 061
4.2 共振和形式电荷 069
4.3 复杂结构：未来魅力一瞥 078
4.4 缺电子分子 083
4.5 含有不饱和环的结构 085
4.6 键能 086
拓展学习的参考文献 088
习题 088

第5章 对称性和分子轨道 091
5.1 对称元素 091
5.2 轨道对称性 097
5.3 群论简介 098
5.4 分子轨道的构建 101
5.5 轨道和角度 104
5.6 使用休克尔方法的简单计算 106
拓展学习的参考文献 114
习题 114

第二部分 凝聚态
第6章 偶极矩和分子间作用力 116
6.1 偶极矩 116
6.2 偶极-偶极力 120
6.3 偶极–诱导偶极力 121
6.4 伦敦（色散）力 122
6.5 范德华方程 124
6.6 氢键 126
6.7 内聚能和溶度参数 132
6.8 溶剂化显色 134
拓展学习的参考文献 135
习题 136

第7章 离子键和固体结构 138
7.1 晶体形成的能量 138
7.2 马德隆常数 141
7.3 卡普斯钦斯基方程 143
7.4 离子尺寸与晶体环境 144
7.5 晶体结构 147
7.6 离子化合物的溶解度 151
7.7 质子和电子亲和能 154
7.8 金属结构 156
7.9 晶体缺陷 158
7.10 固体中的相转化 161
7.11 热容 162
7.12 固体的硬度 164
拓展学习的参考文献 166
习题 167

第8章 无机固体中的动力学过程 169
8.1 固态反应的特点 169
8.2 固态反应中的动力学模型 171
8.2.1 一级反应 171
8.2.2 抛物线速率方程 171
8.2.3 收缩体积速率方程 172
8.2.4 成核过程的速率方程 173
8.2.5 两个固体间的反应 176
8.3 热分析方法 176
8.4 压力的影响 177
8.5 一些固体无机化合物中的反应 178
8.6 相转化 180
8.7 界面反应 182
8.8 固体中的扩散 183
8.9 烧结 184
8.10 漂移和导电性 186
拓展学习的参考文献 186
习题 187

第三部分 酸碱和溶剂
第9章 酸碱化学 189
9.1 阿伦尼乌斯理论 189
9.2 布朗斯特-罗瑞理论 191
9.3 影响酸碱强度的因素 193
9.4 氧化物的酸碱性质 196
9.5 质子亲和能 198
9.6 路易斯理论 199
9.7 酸碱催化行为 202
9.8 软硬作用原理 204
9.8.1 氢键 206
9.8.2 键合异构体 206
9.8.3 溶解度 207
9.8.4 反应位点倾向 208
9.8.5 晶格的形成 209
9.9 电子极化率 211
9.10 德拉格四参数方程 212
拓展学习的参考文献 213
习题 214

第10章 非水溶剂化学 217
10.1 一些常见的非水溶剂 217
10.2 溶剂概念 218
10.3 两性表现 219
10.4 配位模式 220
10.5 液氨中的化学 221
10.5.1 氨合反应 221
10.5.2 氨解反应 221
10.5.3 复分解反应 222
10.5.4 酸碱反应 222
10.5.5 金属-液氨 223
10.6 液态氟化氢 224
10.7 液态二氧化硫 226
10.8 超强酸 228
拓展学习的参考文献 230
习题 230

第四部分 元素化学
第11章 金属元素化学 233
11.1 金属元素 233
11.2 能带理论 234
11.3 第ⅠA 族和第ⅡA 族金属 236
11.3.1 通性 236
11.3.2 负离子 237
11.3.3 氢化物 238
11.3.4 氧化物和氢氧化物 238
11.3.5 卤化物 239
11.3.6 硫化物、氮化物、碳化物和磷化物 239
11.3.7 碳酸盐、硝酸盐、硫酸盐和磷酸盐 241
11.4 津特尔相 241
11.5 铝和铍 243
11.6 第一过渡系金属 244
11.7 第二和第三过渡系金属 246
11.8 合金 247
11.9 过渡金属化学 249
11.9.1 过渡金属氧化物和相关化合物 249
11.9.2 卤化物和卤氧化物 252
11.10 镧系金属 254
拓展学习的参考文献 256
习题 257

第12章 主族元素的有机金属化合物 260
12.1 有机金属化合物的制备 260
12.1.1 金属与烷基卤化物的反应 261
12.1.2 烷基转移反应 261
12.1.3 格氏试剂与金属卤化物的反应 262
12.1.4 烯烃和氢气与金属反应 262
12.2 第ⅠA 族金属的有机金属化合物 262
12.3 第ⅡA 族金属的有机金属化合物 263
12.4 第ⅢA 族金属的有机金属化合物 265
12.5 第ⅣA 族金属的有机金属化合物 268
12.6 第ⅤA 族元素的有机金属化合物 269
12.7 Zn、Cd 和Hg 的有机金属化合物 269
拓展学习的参考文献 270
习题 271

第13章 非金属元素化学Ⅰ——氢、硼、氧和碳 273
13.1 氢 273
13.1.1 氢气的制备 274
13.1.2 氢化物 275
13.2 硼 278
13.2.1 单质硼 278
13.2.2 硼化合物中的键 279
13.2.3 硼化物 279
13.2.4 卤化硼 279
13.2.5 氢化硼 280
13.2.6 多面体硼烷 281
13.2.7 氮化硼 284
13.3 氧 286
13.3.1 单质氧 286
13.3.2 臭氧 287
13.3.3 氧气的制备 288
13.3.4 氧的二元化合物 289
13.3.5 共价氧化物 290
13.3.6 两性氧化物 291
13.3.7 过氧化物 291
13.3.8 氧正离子 292
13.4 碳 292
13.4.1 单质 293
13.4.2 工业碳 295
13.4.3 单质碳的化学性质 296
13.4.4 碳化物 296
13.4.5 一氧化碳 297
13.4.6 二氧化碳和碳酸盐 298
13.4.7 二氧化三碳 300
13.4.8 卤化碳 300
13.4.9 氮化碳 301
13.4.10 硫化碳 302
拓展学习的参考文献 303
习题 304

第14章 非金属元素化学Ⅱ——第ⅣA、第ⅤA 族 306
14.1 第ⅣA 族元素 306
14.1.1 第ⅣA 族元素的氢化物 307
14.1.2 第ⅣA 族元素的氧化物 308
14.1.3 玻璃 309
14.1.4 硅酸盐 310
14.1.5 沸石 312
14.1.6 第ⅣA 族元素的卤化物 313
14.1.7 有机化合物 315
14.1.8 其他化合物 316
14.2 氮 318
14.2.1 氮元素 318
14.2.2 氮化物 318
14.2.3 氨和水的化合物 319
14.2.4 氢化合物 319
14.2.5 卤化氮 322
14.2.6 卤氧化物 323
14.2.7 氧化氮 323
14.2.8 氮的含氧酸 326
14.3 磷、砷、锑和铋 328
14.3.1 存在 328
14.3.2 单质的制备和性质 329
14.3.3 氢化物 329
14.3.4 氧化物 331
14.3.5 硫化物 332
14.3.6 卤化物 333
14.3.7 膦嗪化合物 337
14.3.8 酸和盐 339
14.3.9 磷酸和磷酸盐 341
14.3.10 肥料生产 343
拓展学习的参考文献 344
习题 345

第15章 非金属元素化学Ⅲ——第ⅥA 到第ⅧA 族 348
15.1 硫、硒和碲 348
15.1.1 元素的存在形式 348
15.1.2 硫、硒和碲单质 349
15.1.3 氢化合物 350
15.1.4 多原子物质 351
15.1.5 硫、硒和碲的氧化物 352
15.1.6 卤化物 353
15.1.7 硫和硒的卤氧化物 355
15.1.8 氮化合物 357
15.1.9 硫的含氧酸 359
15.1.10 亚硫酸和亚硫酸盐 359
15.1.11 连二亚硫酸和连二亚硫酸盐 360
15.1.12 连二硫酸和连二硫酸盐 360
15.1.13 过氧二硫酸和过氧单硫酸 361
15.1.14 硒和碲的含氧酸 361
15.1.15 硫酸 362
15.2 卤素 364
15.2.1 存在 364
15.2.2 单质 364
15.2.3 卤间化合物分子和离子 365
15.2.4 卤化氢 371
15.2.5 卤素氧化物 372
15.2.6 卤氧化物 374
15.2.7 次卤酸和次卤酸盐 374
15.2.8 亚卤酸和亚卤酸盐 375
15.2.9 卤酸和卤酸盐 375
15.2.10 高卤酸和高卤酸盐 375
15.3 稀有气体 377
15.3.1 单质 377
15.3.2 氟化氙 378
15.3.3 氟化氙和氟氧化物的反应 380
拓展学习的参考文献 383
习题 383

第五部分 配位化合物化学
第16章 配位化学导论 386
16.1 配位化合物的结构 386
16.2 金属-配体键 389
16.3 配合物的命名 391
16.4 异构现象 392
16.4.1 几何异构 392
16.4.2 旋光异构 393
16.4.3 键合异构 396
16.4.4 电离异构 397
16.4.5 配位异构 397
16.4.6 水合异构 397
16.4.7 聚合异构