具體描述
內容簡介
《無機化學叢書 第八捲 鈦分族釩分族鉻分族》是《無機化學叢書》第八捲,叢書第23,24,25專題,分彆敘述瞭鈦分族、釩分族、鉻分族的無機化學,係統地介紹瞭這些元素的存在形式、製備、物理和化學性質、分析方法,並分彆討論廣它們的化閤物的性質、用途及閤成方法。 目錄
目錄
《無機化學叢書》序
前言
23. 鈦分族
23.1 鈦 3
1.1 元素和單質金屬 3
1.1.1 概述 3
1.1.2 發現史 3
1.1.3 存在和資源分布 3
1.1.4 冶金化學和工藝 5
1.1.5 電子結構和價鍵特徵 9
1.1.6 鈦的核性質 11
1.1.7 金屬鈦的物理和化學性質 12
1.1.8 分析化學 14
1.2 鈦的化閤物 15
1.2.1 閤金 15
1.2.2 氫化物 15
1.2.3 鹵化物和鹵氧化物 16
1.2.4 氧化物 26
1.2.5 鈦氧基化閤物 32
1.2.6 過氧化物 33
1.2.7 鈦酸鹽 33
1.2.8 硫化物、硒化物和碲化物 34
1.2.9 氮化物、疊氮化物、磷化物、砷化物和銻化物 36
1.2.10 碳化物、矽化物和硼化物 37
1.2.11 烷氧化閤物 39
1.2.12 配位化閤物 43
1.2.13 鈦有機化閤物 58
參考文獻 66
23.2 鋯和鉿 67
2.1 元素和單質金屬 67
2.1.1 概述 67
2.1.2 發現及發展曆史 67
2.1.3 存在和資源分布 67
2.1.4 冶金化學和工藝 68
2.1.5 電子結構和價鍵特徵 72
2.1.6 鍺和鉿的核性質 72
2.1.7 金屬的物理性質和化學性質 73
2.1.8 分析化學 75
2.2 鋯和鉿的化閤物 76
2.2.1 閤金 76
2.2.2 氫化物 76
2.2.3 氧化物 77
2.2.4 錯酸鹽和鉿酸鹽 79
2.2.5 硫化物、硒化物和碲化物 79
2.2.6 氮化物、磷化物和砷化物 80
2.2.7 碳化物、矽化物和鍺化物 81
2.2.8 硼化物 82
2.2.9 鹵化物和鹵氧化物 82
2.2.10 含氫氧根、氧和過氧的物種 94
2.2.11 碳酸鹽 98
2.2.12 矽酸鹽 98
2.2.13 硝酸鹽、磷酸鹽和砷酸鹽 99
2.2.14 硫酸鹽、硒酸鹽、碲酸鹽、鉻酸鹽、鉬酸鹽、鎢酸鹽、鹵酸鹽和高鹵酸鹽 101
2.2.15 羧酸鹽 103
2.2.16 二酮鹽 106
2.2.17 炕氧化物、硫醇鹽和二硫代氨基甲酸鹽 109
2.2.18 氨化物、烷基氨化物、三氮烯化物、酞菁閤物和聯吡啶閤物 112
2.2.19 金屬有機化閤物 115
2.2.20 氫基和硼氖基化閤物 117
2.2.21 鋯和鉿化閤物的立體化學 121
2.2.22 低氧化態化閤物 124
參考文獻 126
24.釩分族
24.1 緒論 129
參考文獻 131
24.2 釩 132
2.1 金屬釩 132
2.1.1 發現史 132
2.1.2 釩的同位素 132
2.1.3 存在和分布 133
2.1.4 冶煉簡介 133
2.1.5 金屬釩的物理性質和化學性質 135
2.2 釩的氫化物 137
2.3 釩與IIIA-VIA族元素的二元化閤物 138
2.3.1 釩的硼化物 138
2.3.2 釩的碳化物 139
2.3.3 釩的矽化物 141
2.3.4 釩的氮化物 142
2.3.5 釩的磷、砷、銻、鉍化閤物 142
2.3.6 釩的硫、硒、碲化閤物 143
2.4 含有釩-鹵素鍵的化閤物 144
2.4.1 二鹵化釩 147
2.4.2 釩(II)的配閤物 118
2.4.3 三鹵化釩 151
2.4.4 釩(III)的配閤物 154
2.4.5 四鹵化釩和二崗氧化釩 159
2.4.6 VF4和VC14的加閤物 161
2.4.7 五氟化釩及釩(V)的鹵氧化物 163
2.4.8 釩(V)的配閤物 166
2.5 含有釩 氧鍵的化閤物 168
2.5.1 飢氧體係 168
2.5.2 低價釩的氧化物 170
2.5.3 五氧化二釩 175
2.5.4 釩氧類的水溶液化學 179
2.5.5 釩(V)酸鹽 185
2.5.6 飢的同多酸和雜多酸鹽 192
2.5.7 釩(V)的過氯化物 194
2.5.8 V02+類化閤物 196
2.6 釩的金屬有機化閤物 203
2.6.1 二茂釩及其衍生物 203
2.6.2 六羰基釩及其衍生物 206
2.6.3 四羰基釩及其衍牛物 209
2.6.4 和 211
參考文獻 212
24.3 鈮和鉭 214
3.1 金屬鈮和金屬鉭 214
3.1.1 發現史 214
3.1.2 鈮和鉭的同位素 214
3.1.3 存在和分布 216
3.1.4 冶煉簡介 217
3.1.5 金屬鈮的物理性質和化學性質 218
3.1.6 金屬鉭的物理性質和化學性質 219
3.2鈮和鉭的氫化物 221
3.2.1 Nb-H體係和Ta-H體係 221
3.2.2 氫化鈮 222
3.2.3 二氫化鈮 224
3.2.4 鉭的氫化物 224
3.3 鈮和鉭與IIIA-VIA族元素的二元化閤物 224
3.3.1 鈮和鉭的硼化物 224
3.3.2 鈮和鉭的碳化物 227
3.3.3 鈮和鉭的矽化物 229
3.3.4 鋸和鉭的氮化物 232
3.3.5 鈮和鉭與磷、砷、銻、鉍的化閤物 233
3.3.6 鈮和鉭的硫、硒、碲化閤物 234
3.4 鈮和鉭含有金屬一鹵素鍵的化閤物 237
3.4.1 鈮和鉭的原子簇化閤物 238
3.4.2 鈮(III)和鉭(III)的鹵化物相 242
3 4.3 鈮(IV)和鉭(IV)的鹵化物及鹵氧化物 245
3.4.4 鈮(V)和鉭(V)的鹵化物及鹵氧化物 250
3.4.5 鈮(V)和鉭(V)的鹵配閤物 262
3.5 鈮和鉭含有金屬 氧鍵的化閤物 268
3.5.1 鈮和鉭的氧化物及鈮酸鹽和鉭酸鹽 268
3.5.2 鈮和鉭的羥基酸衍生物 280
3.5.3 鈮和鉭的二醇類配閤物 281
3.5.4 鈮和鉭的醇鹽 283
3.5.5 鈮和鉭的過氧化物 284
3.6 鈮和鉭的金屬有機化閤物 285
3.6.1 鈮和鉭的烷基化閤物 285
3.6.2 鈮和鉭的次烷基化閤物 288
3.6.3 鈮和鉭的環戊二烯衍生物 290
3.6.4 鈮和鉭的羰基衍生物 294
參考文獻 296
25. 鉻分族
25.1 鉻 301
1.1 元素 301
1.1.1 發現和曆史 301
1.1.2 存在和分布 301
1.1.3 生産和工業用途 302
1.1.4 純鉻的製備 303
1.1.5 同素異形體 303
1.1.6 同位素 304
1.1.7 物理性質 305
1.1.8 鉻的化學與化學性質 307
1.1.9 鉻的牛物活性 309
1.1.10 分析化學 310
1.2 二元鉻閤金中的金屬間充相 311
1.3 銘與非金屬的二元化閤物(除氧以外) 312
1.4 π酸配體的鉻化閤物 314
1.4.1 羰基鉻 315
1.4.2 羰基鉻的衍生物 315
1.4.3 其他π酸配位體配閤物 315
1.5 鉻的金屬有機化閤物 317
1.6 氧化態為II的化閤物 319
1.6.1 無水二價鉻鹵化物 319
1.6.2 二價鉻的鹵閤配閤物 320
1.6.3 二價鉻鹽和配閤物 320
1.6.4 二價鉻氧化物和氫氧化物 321
1.6.5 電子轉移反應 321
1.7 氧化態為III的化閤物 323
1.7.1 無水三價鉻鹵化物 323
1.7.2 三價鉻的鹵素配閤物和鹵氧化物 324
1.7.3 三價鉻的氧化物和氫氧化物 324
1.7.4 三價鉻的配位化學 325
1.8 氧化態為Ⅳ的化閤物 337
1.8.1 無水的網價鉻鹵化物和鹵閤配閤物 337
1.8.2 四價鉻的含氧酸鹽 337
1.8.3 四價鉻的氧化物 337
1.8.4 網價鉻的烷氧基化閤物 338
1.9 氧化態為v的化閤物 338
1.9.1 無水的五價鉻鹵素化閤物 338
1.9.2 五價格的含氧化閤物 338
1.10 氧化態為VI的化閤物 339
1.10.1 六價鉻的氟化物 339
1.10.2 六價鉻的含氧化閤物 339
1.10.3 六價鉻與氧化還原反應 341
1.11 鉻的過氧化閤物 343
25.2 鉬 345
2.1 發現史 345
2.2 存在與分布 316
2.3 金屬的冶煉、製備及應用 347
2.4 銅的核性質 348
2.5 金屬鉬的性質 350
2.5.1 物理性質 350
2.5.2 化學性質 351
2.6 生物活性 351
2.7 鉬的重要化閤物 352
2.7.1 二元鉬閤金 352
2.7.2 鉬與非金屬的二元化閤物 353
2.7.3 π酸配體的鉬化閤物 354
2.7.4 鉬的金屬有機配閤物 355
2.7.5 鉬(VI)的化閤物 356
2.7.6 鉬的過氧化物 368
2.7.7 鉬(V)的化閤物 369
2.7.8 鉬(IV)的化閤物 378
2.7.9 鉬(III)的化閤物 380
2.7.10 鉬(II)的化閤物 383
25.3 鎢 387
3.1 前言 387
3.1.1 鎢的發現、命名、存在分布及應用展望 388
3.1.2 鎢的同位素 391
3.1.3 鎢的冶煉 392
3.1.4 鎢的生物化學 399
3.2 鎢的化閤物 401
3.2.1 鎢的二元化閤物(B,C,Si,N,P的二元化閤物) 102
3.2.2 具有各個價數鎢的整比化閤物 402
3.2.3 鎢的六價化閤物 407
3.2.4 鎢的五價化閤物 411
3.2.5 鎢的四價化閤物 414
3.2.6 鎢的三價化閤物 416
3.2.7 鎢的二價化閤物 420
3.3 鎢化閤物的特殊類型 422
3.3.1 分子中具有兩個價數的鎢化閤物 422
3.3.2 分子中鎢以外其他副族元素的雜人 122
3.3.3 有機小分子作為配位體的鎢化閤物 423
3.4 鎢的多酸 425
3.4.1 鎢的同多酸(鹽) 425
3.4.2 鎢的雜多酸(鹽) 430
3.5 鎢的過氧化閤物 438
3.5.1 過鎢酸鹽 438
3.5.2 鎢的過氧配閤物 440
3.6 鎢的簇閤物 440
3.6.1 鎢的雙核簇閤物 441
3.6.2 鎢的子核簇閤物 443
3.6.3 鎢的四核簇閤物 445
3.6.4 鎢的六核簇閤物 445
3.7 鎢的π酸配體化閤物 447
3.8 鎢的金屬有機化閤物 119
1995年標準原子 前言/序言
《無機化學叢書》其他捲次內容簡介(推測) 《無機化學叢書》作為一個係統的化學知識體係,其內容必然涵蓋瞭元素周期錶中的主要元素及其化閤物的化學性質、結構、製備方法、應用等多個方麵。基於該叢書的第八捲聚焦於鈦、釩、鉻這三個過渡金屬族元素(即第IVB、VB、VIB族元素),我們可以推斷齣該叢書的其他捲次必然分彆或組閤地闡述瞭周期錶中其他族群的無機化學內容。 以下是對該叢書其他捲次可能涵蓋內容的詳細推測和綜述,旨在構建一個完整的無機化學知識框架。 --- 第一捲:基礎理論與主族元素概論(可能涉及的範圍) 第一捲通常作為整個叢書的基石,為後續深入探討特定元素打下理論基礎。 核心內容推測: 1. 無機化學基本概念迴顧與深化: 介紹化學鍵理論(離子鍵、共價鍵、金屬鍵的深化討論),分子軌道理論(MOT)在無機分子中的應用,晶體場理論(CFT)與配位場理論(0L)的基礎介紹,酸堿理論(如布朗斯特-洛裏、路易斯酸堿理論在非水溶劑中的應用)。 2. 元素周期律的精細解讀: 對原子半徑、電負性、電離能、電子親和能等周期性變化的深入分析,以及它們如何指導元素的化學行為預測。 3. 主族元素(s區與p區元素部分): 重點討論堿金屬(IA族)、堿土金屬(IIA族)的特性。包括它們的水閤作用、溶液化學、氫化物、氧化物和鹵化物等基本化閤物的製備與性質。對於硼、碳、矽、氮、氧、硫等輕元素,可能會有更側重於結構和功能性材料的介紹,例如矽酸鹽化學、氮的固定與轉化、氧氣與臭氧的化學。 推測的側重點: 建立理解過渡金屬化學所需的量子力學和結構化學的工具箱。 --- 第二捲:稀有氣體、鹵素與氧族元素(VIIA族與VIA族) 本捲可能集中探討電負性極高的非金屬元素及其反應活性極強的化閤物。 核心內容推測: 1. 鹵素化學(VIIA族): 氟、氯、溴、碘的特殊性對比。重點研究鹵素單質的強氧化性、互鹵化物(如ClF3, BrF5)的閤成與結構(著重於價層電子對互斥理論VSEPR的應用)、鹵化氫的酸性、以及含氧酸(如高氯酸、次氯酸)的穩定性和氧化性。 2. 氧族元素(VIA族): 硫、硒、碲的化學。硫的多種同素異形體、硫的氧化態變化(如硫酸、硫代硫酸鹽)、硫的循環。氧在有機物中的重要性以及過氧化物的反應性。氧族元素氫化物的穩定性下降趨勢。 3. 稀有氣體(0族): 盡管惰性較高,但會討論其獨特的籠形化閤物、氟化物(如XeF2, XeF4)的結構(VSEPR進一步應用)以及這些化閤物作為選擇性氟化劑的工業用途。 --- 第三捲:第一過渡係元素 I:早期過渡金屬(Sc, Ti, V的兄弟族,可能包含早期IB, IIB元素) 鑒於第八捲是Ti、V、Cr,第三捲很可能聚焦於更早的過渡金屬,特彆是那些在催化和材料科學中占據重要地位的元素。 核心內容推測: 1. 鈧(Scandium)與鑭係元素的初步介紹: 鈧的化學性質與鑭係元素的相似性,其主要的+3氧化態。 2. 早期過渡金屬的共性: 強調高配位數、強烈的配位能力、以及高價氧化態的穩定性。 3. 早期過渡金屬的化閤物: 可能涉及早期過渡金屬的氧化物(如早期過渡金屬的耐高溫、高硬度陶瓷特性)、氮化物和碳化物的製備與晶體結構(如岩鹽結構、鈣鈦礦結構基礎)。 --- 第四捲:第一過渡係元素 II:鐵係元素(Fe, Co, Ni)及相關金屬 鐵係元素是工業應用最廣泛的過渡金屬之一,它們通常需要單獨成捲深入探討。 核心內容推測: 1. 鐵(Fe)的化學: 鐵的常見氧化態(+2和+3),配閤物的結構和磁性(高自鏇/低自鏇的判斷),鐵的生物化學(血紅蛋白中的鐵中心),以及大規模的冶金過程和腐蝕化學。 2. 鈷(Co)與鎳(Ni)的化學: 它們在催化反應(如費托閤成的基礎)中的作用,配閤物的幾何異構現象(順/反、麵/對角),以及它們在電池技術中的應用。 3. 磁性材料: 討論鐵氧體、永磁材料的無機化學基礎。 --- 第五捲:第一過渡係元素 III:銅、鋅、銀、鎘、金、汞(IB族與IIB族) 這些元素(特彆是銅、銀、金)具有更傾嚮於形成共價鍵的特性,且在溶液化學中錶現齣獨特的行為。 核心內容推測: 1. 銅化學: 銅(I)和銅(II)的電子構型差異導緻的化學行為差異(如喬斯特效應Jahn-Teller效應的深入分析),銅在生物體中的功能,以及電鍍和催化中的應用。 2. 鋅與鎘: 它們作為d10構型金屬的特性,主要是+2氧化態,與主族元素(如Mg, Ca)的相似性,以及它們在配位聚閤物中的應用。 3. 貴金屬化學(Ag, Au): 它們在惰性環境下的反應性,以及在催化劑(尤其是異相催化)中的應用,金和銀的配閤物化學,特彆是氰絡閤物的形成與分解。 4. 汞化學: 汞的獨特鍵閤特性(Hg2²⁺的直接鍵閤),汞的毒性和環境化學。 --- 第六捲:第二過渡係元素(Y, Zr, Nb, Mo, Ru, Rh, Pd, Hf, Ta, W, Os, Ir, Pt) 第二過渡係元素通常具有更高的密度,更穩定的高價態,以及在催化領域不可替代的地位。 核心內容推測: 1. 周期性差異: 強調第二、三過渡係元素與第一過渡係元素在半徑和電負性上的收縮效應(鑭係收縮)如何影響它們的化學性質(如Ta, W, Re的高價態穩定性)。 2. 鈮(Nb)和鉭(Ta)化學: 它們在高熔點材料和超導材料中的應用,特彆是鉭在電容器中的作用。 3. 貴金屬催化劑: 深入探討釕(Ru)、銠(Rh)、鈀(Pd)、鉑(Pt)的均相催化機製。例如,鈀在交叉偶聯反應(Suzuki, Heck等)中的氧化加成/還原消除循環的詳細機理分析。 4. 高價態氧化物: 鉬(Mo)和鎢(W)的雜多酸化學(Polyoxometalates, POMs)的結構與功能。 --- 第七捲:第三過渡係元素(Scandium族嚮下延伸,可能包括錒係元素的初步介紹) 考慮到第八捲是Ti、V、Cr族,第七捲可能包含對應的第三係元素(Nb, Ta, W的下一行)或為第九、十捲做鋪墊。如果嚴格按照元素族劃分,第七捲可能涵蓋第IB、IIB、IIIB族的第三行元素。 核心內容推測(基於更常見的劃分方式): 若第七捲是過渡金屬的收尾部分,它可能聚焦於: 1. 錸(Re)和鍀(Tc)的化學: 鍀的放射性及其在示蹤劑中的潛在應用。錸的復雜氧化態(如Re2(CO)10的閤成)。 2. 鉿(Hf)和鋯(Zr)化學: 它們與鈧的相似性,以及在核工業(鋯的低中子吸收截麵)和高性能陶瓷中的應用。 --- 第九捲:鑭係元素(內過渡金屬 I) 該捲將係統闡述稀土元素的化學特性。 核心內容推測: 1. 鑭係收縮的後果: 解釋鑭係元素原子半徑的相似性及其對化學性質的影響。 2. 電子結構與磁性: f電子的屏蔽效應導緻的化學性質高度相似性,但其化閤物的磁學和光譜性質的巨大差異。 3. 分離技術: 討論液-液萃取和離子交換法在分離和純化鑭係元素中的應用原理。 4. 應用化學: 熒光材料(如Eu³⁺, Tb³⁺的發光機理)、儲氫材料(如儲氫閤金)和磁性材料中的應用。 --- 第十捲:錒係元素(內過渡金屬 II)與超鈾元素 本捲聚焦於放射性元素及其核化學。 核心內容推測: 1. 錒係元素的特性: 錒係元素(Th, Pa, U, Np...)與鑭係元素的對比,特彆是5f電子參與成鍵的可能性,導緻更高的氧化態和更復雜的配位化學。 2. 鈾(U)的化學: 鈾酰離子(UO₂²⁺)的結構、氧化還原行為。鈾的化閤物(如UF6)在核燃料循環中的應用。 3. 超鈾元素(Transuranics): 閤成方法、短半衰期元素的化學研究限製,以及核廢料處理的化學挑戰。 4. 配位化學進階: 錒係元素與大環配體、哢賓配閤物的研究。 --- 總結 《無機化學叢書》通過前後捲次的遞進,實現瞭從基礎理論到s/p區主族元素,再到3d、4d、5d過渡金屬,最終擴展至內過渡金屬(鑭係和錒係)的完整覆蓋。第八捲的定位(Ti、V、Cr)是連接早期過渡金屬與核心工業金屬的關鍵樞紐,而其他捲次則分彆負責係統性地填充元素周期錶中的空白區域,確保瞭該叢書在無機化學領域的全麵性與深度。