平面多配位碳化合物理论研究 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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郭谨昌 著

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• 有机化学
• 配位化学
• 碳化学
• 理论化学
• 平面多配位
• 碳化合物
• 分子结构
• 计算化学
• 化学键
• 电子结构

出版社： 化学工业出版社

ISBN：9787122309372

版次：1

商品编码：12283774

包装：平装

开本：16开

出版时间：2017-12-01

用纸：胶版纸

页数：164

字数：184000

正文语种：中文

编辑推荐

适读人群 ：本书可供高等院校及科研院所计算化学、无机化学等专业的本科生、研究生和相关领域科研工作者参考。
随着理论方法和计算资源的快速发展，理论化学以其独特的优势受到研究者青睐，成为新型化合物和材料发现和设计的重要推手。长期以来，碳化学由四面体配位碳、平面三配位碳、直线二配位碳主导，富勒烯、碳纳米管、石墨烯的发现使得碳化学“风景这边独好”，1970年诺贝尔奖得主霍夫曼提出平面多配位碳概念，可谓“于无声处听惊雷”，开启了碳化学的又一次革命。
该书主要介绍了平面多配位碳化合物的概念、发展、稳定策略及应用策略预测的平面多配位碳化合物结构和性质等，重点总结了作者围绕平面多配位碳化合物理论研究方面独立（及参与）取得的系列成果，主要包括金属烃平面多配位碳、平面多配位碳过渡金属夹心化合物、平面多配位碳金属链夹心化合物、平面多配位碳金属层夹心化合物、平面多配位碳超碱金属化合物、平面多配位其它原子化合物等。这些理论预测的平面多配位碳化合物结构新颖、成键独特，对于推动化学键理论及平面多配位碳化合物研究有着重要意义。

内容简介

本书综述了四十多年来国际和国内在平面多配位碳化合物研究领域的研究进展，重点介绍了作者十多年来在平面多配位碳化合物理论研究方面开展和参与的系列工作。主要内容：平面多配位碳化合物概述、理论和研究方法、金属(卤)烃平面多配位碳化合物、平面多配位碳金属夹心化合物、平面多配位碳过渡金属层夹心化合物、平面多配位碳超碱金属化合物、其它平面多配位原子化合物的结构、成键、热力学和动力学稳定性研究。
本书可供高等院校及科研院所计算化学、无机纳米团簇等专业的本科生、研究生和相关领域科研工作者参考。

作者简介

郭谨昌，忻州师范学院，一直从事物理化学、计算化学、材料化学方面的研究，主要集中于平面配位碳及其过渡金属夹心化合物、硼氧及碳氧化合物、平面多配位原子超碱金属化合物等领域。

内页插图

目录

第1章 绪论 1
1.1 平面四配位碳稳定策略 2
1.2 一些代表性平面多配位碳化合物 3
1.2.1 首例理论预测的平面四配位碳分子C3H4Li2 3
1.2.2 首例实验合成的平面四配位碳配合物 4
1.2.3 首例气相合成的五原子平面四配位碳团簇CAl4- 5
1.2.4 首例平面五、六配位碳全局极小D5h CAl5+和D3h CO3Li3+ 6
1.2.5 首例平面四配位、五配位、六配位碳二维平面材料 7
参考文献 9
第2章 理论基础与研究方法 10
2.1 理论基础 11
2.1.1 分子轨道理论 11
2.1.2 从头算方法 12
2.1.3 密度泛函理论 12
2.1.4 微扰理论 13
2.2 研究方法 13
2.2.1 程序简介 13
2.2.2 结构优化和频率计算 14
2.2.3 异构体全局搜索 14
2.2.4 自然键轨道（NBO）分析 15
2.2.5 分子轨道分析 15
2.2.6 适应性自然密度划分 16
2.3 本书所用方法和基组 16
参考文献 17
第3章 过渡金属（卤）烃平面四配位碳、硅、锗化合物 18
3.1 过渡金属烃平面四配位碳化合物CM4H4（M=Ni, Pd, Pt） 18
3.1.1 完美的平面方形结构 19
3.1.2 M-C共价作用及M-H-M三中心键 20
3.1.3 分子轨道（MO）及AdNDP分析 21
3.2 红外光谱模拟 22
3.3 含多个平面四配位碳的过渡金属烃化合物 23
3.3.1 拓展策略 24
3.3.2 一维拓展化合物CnM2n+2H2n+2（M=Ni, Pd, Pt） 25
3.3.3 二维拓展 28
3.4 过渡金属卤烃四配位碳、硅、锗化合物 30
3.4.1 包容性更强的过渡金属卤烃 31
3.4.2 M-X共价作用及M-Cl-M三中心键 34
3.4.3 分子轨道（MO）分析 34
3.4.4 红外光谱模拟 35
3.4.5 热力学稳定性 35
3.5 含多个平面四配位硅、锗的过渡金属卤烃化合物 37
3.5.1 一维拓展化合物XnNi2n+2Cl2n+2（X=Si, Ge; n=2～8） 37
3.5.2 二维拓展 41
参考文献 42
第4章 平面多配位碳超碱金属化合物 43
4.1 桥氢稳定的平面五配位碳化合物CBe5Hnn?4（n=2～5） 43
4.1.1 理论设计及表征 44
4.1.2 良好的热力学和新颖的动力学稳定性 48
4.1.3 准平面五配位碳拟碱金属阳离子CBe5H5+ 49
4.2 星状结构的平面五配位碳超碱金属阳离子 50
4.2.1 设计策略 51
4.2.2 星状结构的平面五配位碳化合物 52
4.2.3 成键特征 53
4.2.4 6σ+2π双重芳香性 55
4.2.5 热力学和动力学稳定性 56
4.2.6 超碱金属性 56
4.3 平面五配位碳化合物CBe5Aun n-4（n=2～5）、CBe5Cu5+和CBe5Ag5+ 59
4.3.1 完美的平面星状结构 60
4.3.2 成键特征 63
4.3.3 动力学稳定性 66
4.3.4 超碱金属性 67
4.4 含三个平面四配位碳、硅、锗的超碱金属阳离子 67
4.4.1 最小的星状结构 67
4.4.2 成键特征 69
4.4.3 良好的热力学和动力学稳定性 71
4.4.4 超碱金属性 71
参考文献 72
第5章 含平面多配位碳配体的过渡金属夹心化合物 74
5.1 B6C2-为配体的平面六配位碳过渡金属夹心化合物 74
5.1.1 完美的夹心结构 74
5.1.2 自然键轨道（NBO）及分子轨道（MO）分析 77
5.1.3 配体取代反应及反离子效应 78
5.2 含B6C2-的三层及四层过渡金属夹心化合物 79
5.2.1 三层夹心结构 79
5.2.2 自然键轨道（NBO）及分子轨道（MO）分析 82
5.2.3 红外光谱模拟 83
5.3 C6Li6为配体的平面四配位碳过渡金属夹心化合物 84
5.3.1 完全交错的夹心结构 85
5.3.2 自然键轨道（NBO）及分子轨道（MO）分析 86
5.3.3 芳香性及稳定性 87
5.3.4 红外光谱模拟 88
5.4 C5Li5-为配体的锌-锌金属链夹心化合物 89
5.4.1 含锌-锌金属链的夹心结构 89
5.4.2 自然键轨道（NBO）及分子轨道分析 90
5.4.3 芳香性及稳定性 92
参考文献 93
第6章 平面多配位碳过渡金属层夹心化合物 95
6.1 C8H82-及C9H9-稳定的平面四配位碳过渡金属层夹心化合物 95
6.1.1 平面四配位碳过渡金属层夹心结构 96
6.1.2 分子轨道（MO）分析 98
6.1.3 芳香性及热力学稳定性 98
6.1.4 红外光谱模拟 99
6.2 无机配体B4N4H8-稳定的平面四配位碳过渡金属层夹心化合物 101
6.2.1 B4N4H8-稳定的平面四配位碳过渡金属层夹心结构 101
6.2.2 自然键轨道（NBO）及分子轨道（MO）分析 103
6.2.3 热力学稳定性 105
6.2.4 红外光谱模拟 105
6.3 平面五配位碳、磷过渡金属层夹心化合物 106
6.3.1 完美的D5h [(CCu5)(C10H10)2]-及[(PCu5)(C10H10)2] 107
6.3.2 自然键轨道（NBO）和分子轨道（MO）分析 108
6.3.3 红外光谱模拟 109
参考文献 111
第7章 硼环稳定的平面多配位原子化合物 112
7.1 平面多配位硅统一结构模式 112
7.1.1 BnE2Si(CH)n（E=CH, BH, Si; n =2～5）的结构及成键 112
7.1.2 BnSi2Si（n=2～5）、BnSi2C-/0（n=2～3）的结构及成键 114
7.1.3 BnB2H2Si、BnCBH2Si及BnC2H2Si（n=2～4）的结构及成键 114
7.2 含两个平面多配位硅的S形及环形化合物 117
7.2.1 S形及环形结构 118
7.2.2 成键特征 120
7.3 平面八、九配位Al和Ga化合物 121
7.3.1 完美的轮状结构 121
7.3.2 自然键轨道（NBO）分析 122
7.3.3 分子轨道（MO）及芳香性分析 123
7.4 平面九、十配位重金属原子化合物 124
7.4.1 几何结构 124
7.4.2 分子轨道（MO）分析 125
7.4.3 自然键轨道（NBO）分析 126
参考文献 128
附录 129

前言/序言

随着理论方法和计算资源的快速发展，理论化学以其独特的优势受到研究者青睐，成为新型化合物及材料发现和设计的重要推手。长期以来，碳化学由四面体四配位碳、平面三配位碳、直线二配位碳主导，富勒烯、碳纳米管、石墨烯的发现使得碳化学“风景这边独好”，1970年诺贝尔奖得主Roald Hoffmann提出平面多配位碳概念，可谓“于声处听惊雷”，开启了碳化学的又一次革命。
本书主要介绍了平面多配位碳化合物的概念、发展、稳定策略及应用策略预测的平面多配位碳化合物结构和性质等，重点总结了本人近十余年来围绕平面多配位碳化合物理论研究方面独立（及参与）取得的系列成果，主要包括金属烃平面多配位碳、平面多配位碳过渡金属夹心化合物、平面多配位碳金属链夹心化合物、平面多配位碳金属层夹心化合物、平面多配位碳超碱金属化合物、平面多配位其它原子化合物等。这些理论预测的平面多配位碳化合物结构新颖、成键独特，对于推动化学键理论及平面多配位碳化合物研究有着重要意义。
这些研究成果凝结了很多人的辛劳，非常感谢我的硕士及博士生导师山西大学李思殿教授、翟华金教授、吴艳波教授及忻州师范学院任光明教授、苗常青副教授多年来的支持和帮助。全书的策划和内容编排得到我博士后合作导师董川教授的精心指导，在此表示感谢。感谢山西省1331工程重点学科建设计划、山西省高等学校科技创新项目（2017170）及中国博士后科学基金第61批面上项目（2017M611193）对本书研究工作的大力支持和经费资助。
本书出版得到了化学工业出版社的大力支持，借此机会表示诚挚的谢意。
平面多配位碳化合物研究领域相当宽泛，新的理论和实验成果层出不穷，本书仅介绍了其中部分内容，可谓“管中窥豹，略见一斑”。由于作者水平和时间所限，书中不妥及疏漏之处，敬请专家、学术同行和读者朋友不吝指正。

郭谨昌
2017年10月
于忻州师范学院

《动态化学反应动力学导论》 图书简介 本书旨在为化学、物理学以及相关工程领域的研究者、研究生和高年级本科生提供一个全面而深入的视角，理解和掌握化学反应的动态过程。不同于传统侧重于热力学平衡的教材，《动态化学反应动力学导论》的核心在于揭示反应物如何转化为产物，以及影响这一转化速率的关键微观机制。全书内容翔实，逻辑严谨，从基础理论出发，逐步深入到前沿的研究方法与应用。 第一部分：反应速率的微观基础 本部分首先回顾了碰撞理论（Collision Theory）的经典框架，详细阐述了反应截面、平均碰撞频率等概念，并引入了活化能（Activation Energy）的物理意义。重点讨论了反应物分子内能量的重新分布，即能量如何集中到反应位点，从而克服能垒。 随后，本书将介绍过渡态理论（Transition State Theory, TST）。TST是现代化学动力学的基石之一。我们将详细推导TST的基本方程，探讨热力学量（如吉布斯自由能、焓和熵）与反应速率常数之间的定量关系。特别地，本书会深入分析如何从量子力学计算中提取反应物的构型信息和过渡态的结构参数，以精确预测宏观反应速率。此外，对准平衡近似（Quasi-Equilibrium Approximation）的合理性及其局限性进行了审视。 第二部分：溶液中反应的特殊性 溶液相反应由于溶剂分子的存在，其动力学行为远比气相复杂。本章将专门探讨溶剂效应。 我们首先引入经典的反应坐标（Reaction Coordinate）概念，并详细讨论溶剂笼效应（Solvent Cage Effect），即溶剂分子如何限制反应物的扩散与碰撞频率，从而影响反应速率。针对快速反应，本书将深入讲解扩散控制反应（Diffusion-Controlled Reactions）和活化控制反应（Activation-Controlled Reactions）的判据及速率常数的确定方法。 接着，重点介绍介电弛豫（Dielectric Relaxation）与离子反应动力学。对于带电反应物之间的反应，静电相互作用和溶剂的极化效应至关重要。本书将应用 Debye-Smoluchowski 方程的修正形式，结合布朗运动理论（Brownian Motion Theory），定量描述电荷转移反应的速率常数如何依赖于溶剂的粘度和介电常数。 此外，对酸碱催化反应的动力学机制进行了细致的剖析。不仅包括简单的质子转移反应，还涵盖了更复杂的通用酸碱催化（General Acid-Base Catalysis），阐述了催化剂通过稳定过渡态或反应中间体来降低反应活化能的具体微观过程。 第三部分：复杂反应网络的动力学描述 在实际化学体系中，绝大多数反应并非简单的单步反应，而是涉及一系列连续或平行的多步反应。本部分致力于提供描述这些复杂体系的数学工具和近似方法。 稳态近似法（Steady-State Approximation, SSA）的原理、建立条件和应用范围被详尽阐述，并将其应用于酶促反应（如Michaelis-Menten动力学）和自由基链式反应的分析中。 对于涉及多个相互关联步骤的反应，我们将引入平衡近似法（Equilibrium Approximation），并讨论其与SSA的异同。对于快速、可逆的步骤，利用平衡假设可以大大简化复杂的微分方程组。 本书特别关注化学振荡现象和分支链反应（Branching Chain Reactions）的动力学。通过分析自催化反应的非线性特征，解释了如何从动力学方程中导出振荡解，并详细讨论了燃烧和爆炸过程中链式反应的起爆与终止机制。 第四部分：现代实验技术与动力学研究 动力学研究的进步离不开先进的实验技术。本部分聚焦于现代瞬态光谱学和激光诱导技术在反应动力学研究中的应用。 首先，对弛豫法（Relaxation Methods）进行了系统介绍，包括温度、压力和声波弛豫技术，它们能有效地探测快速反应，尤其是那些发生在微秒到纳秒时间尺度上的过程。 其次，重点阐述瞬态吸收光谱（Transient Absorption Spectroscopy）和飞秒/皮秒激光技术。本书详细解释了如何利用超快激光脉冲来“冻结”反应过程，实时观测反应中间体（如激发态分子、自由基）的产生和衰减过程，从而直接获得单步反应的速率常数和寿命。 此外，本书还涵盖了自由基反应动力学的研究方法，包括光解诱导技术和化学气相沉积（CVD）中的表面反应动力学，强调了如何通过控制反应条件（如温度梯度、气体组分）来解析复杂表面的活化能和吸附/脱附过程。 第五部分：从分子到宏观：反应速率的量子效应 在反应速率的微观层面，量子力学效应不可忽视。本书最后一部分将探讨对传统过渡态理论的修正。 量子效应修正： 详细讨论了零点能（Zero-Point Energy, ZPE）对活化能的影响，特别是在涉及到氢原子或重原子转移的反应中。引入量子隧道效应（Quantum Tunneling Effect），阐述在低温下，反应物分子穿过能垒而非翻越能垒的可能性，并提供计算隧道因子（Tunneling Factor）的实际方法。 势能面（Potential Energy Surface, PES）的构建与应用： 强调了理论化学计算（如密度泛函理论 DFT）在精确绘制PES上的关键作用。PES的不对称性和鞍点（Saddle Point）的精确识别是计算准确速率常数的前提。本书将探讨如何利用计算化学结果来校正或替代实验确定的动力学参数。 通过对这些先进主题的探讨，《动态化学反应动力学导论》旨在为读者构建一个坚实的、面向前沿的反应动力学知识体系，使他们能够从分子层面理解化学变化的本质，并具备设计和解释复杂化学过程的能力。

评分☆☆☆☆☆

这本书的标题《平面多配位碳化合物理论研究》本身就给我一种扑面而来的学术气息，让人对接下来的阅读充满期待。作为一个对化学领域，尤其是前沿理论探索充满好奇的读者，我首先被这个“平面多配位”的概念所吸引。它暗示了突破常规的碳原子成键方式，超越了我们熟知的sp, sp², sp³杂化，进入了一个可能更为奇特、更具挑战性的领域。我猜想书中一定会深入探讨这些新型碳化合物的电子结构、几何构型以及它们在理论上的可行性。我特别期待能够理解“多配位”究竟是如何实现的，碳原子是否能够同时与多个其他原子形成键，并且这些键的分布又如何保持在同一个平面上，这其中的能量学和动力学考量一定非常复杂。 书中对“理论研究”的强调，也让我预感到这不会是一本充斥着实验数据和具体合成路线的读物。相反，它更像是一次智力上的冒险，带领读者遨游在分子世界的抽象概念和计算模拟之中。我希望作者能够用清晰的语言，将那些高度抽象的理论模型和复杂的数学公式解释得通俗易懂，即使是对理论化学不是特别精通的读者，也能窥见其精髓。我想象中，书中可能会引入量子化学计算、密度泛函理论等先进的计算方法，来预测和分析这些碳化合物的稳定性、反应活性以及可能的光谱性质。理解这些理论的逻辑推演过程，本身就是一种学习和提升。

评分☆☆☆☆☆

看到《平面多配位碳化合物理论研究》这个书名，我脑海中立刻闪过无数科学猜想。首先，“平面”这个词，就勾起了我对二维世界的联想，诸如石墨烯等令人惊叹的材料。然而，“多配位碳”的出现，则将我的思绪引向了更深邃的未知领域。我无法想象，碳原子是如何能够突破固有的成键模式，以“多配位”的方式与其他原子结合，并且这一切又能奇迹般地维持在一个平面上。这其中的电子排布、轨道杂化以及能量稳定性，必定是极其复杂的理论难题，也正是这些难题，才让本书的“理论研究”显得尤为重要。 我个人非常期待能够在这本书中，找到对这些“平面多配位”碳化合物的形成机理的深入阐述。这可能涉及到一些前沿的量子化学计算方法，用以模拟和预测这些奇异结构的电子云分布、键能以及可能的反应路径。我希望作者能够以一种清晰且逻辑严谨的方式，引领读者穿越复杂的理论迷宫，去理解这些新型碳结构存在的理论基础。这本书的“理论研究”属性，意味着它将是一场智力的挑战，一次对碳化学极限的探索。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本书，我的第一反应是它的封面设计。它给我一种简洁而又不失深度的视觉感受，仿佛一眼就能洞察到核心内容。虽然我还没有深入阅读，但仅仅是书名《平面多配位碳化合物理论研究》中的几个关键词，就足以引发我强烈的求知欲。《平面》这个词，让我联想到二维材料，比如石墨烯，但“多配位碳”又似乎比石墨烯更为复杂，它可能涉及的是一种全新的、尚未被广泛认识的碳物质形态。我对“多配位”的构想尤为感兴趣，这是否意味着碳原子能够打破“八隅体规则”的束缚，形成更奇特、更丰富的化学键合模式？这是否会开启全新的材料设计思路，例如在催化、储能、或者信息存储等领域？ 我脑海中浮现的，是一幅幅精密的分子结构图，它们在三维空间中以一种意想不到的方式排列，而又巧妙地被限制在一个平面上。这本书的“理论研究”部分，我想象中会充斥着严谨的数学推导和精密的物理模型。我期待作者能够带领我，一步步地揭示这些新型碳化合物的形成机理，它们的电子云分布，以及它们为何能够稳定存在。我希望书中能够提供一些具体的理论模型，来解释这些“平面多配位”结构的能量学优势，以及它们在热力学和动力学上的稳定性。即使我对具体的计算方法不甚了解，我也希望能通过作者的解读，理解其中的基本原理和逻辑。

评分☆☆☆☆☆

《平面多配位碳化合物理论研究》这个书名，给我一种非常“硬核”的科学探索感。它不像那些容易理解的科普读物，而是直指化学研究的深处。我立刻被“平面”和“多配位”这两个关键词所吸引。“平面”这个概念，很容易让人联想到石墨烯之类的二维材料，它们在电子学和材料科学领域有着革命性的应用。但是，“多配位碳”的加入，则让我对其产生了更大的好奇。我设想，这本书会探讨一些打破常规碳化学理论的结构，碳原子可能不再是简单的四配位，而是能够以更复杂的键合方式，并且这些结构又被限制在二维平面上，这其中的化学原理一定非常有趣。 我猜想，书中会对这些新型碳结构进行深入的理论分析，可能涉及量子化学计算、分子轨道理论等等。我希望作者能够以一种循序渐进的方式，解释清楚这些理论的推导过程，以及它们如何被用来预测和理解这些“平面多配位”碳化合物的性质。我期待能够了解到，是什么样的能量学和电子结构上的因素，使得这些“非传统”的碳结构能够稳定存在。这本书的“理论研究”导向，让我对它充满了期待，我认为它将为我打开一扇了解前沿化学理论研究的大门。

评分☆☆☆☆☆

单凭《平面多配位碳化合物理论研究》这个书名，就足以让我在众多化学书籍中注意到它。它的标题本身就仿佛一把钥匙，开启了通往未知的化学疆域的大门。“平面”这个词，让人立刻联想到二维世界的精妙，但“多配位碳”则在这一基础上加入了颠覆性的元素。我猜想，书中会探讨那些打破常规，突破现有碳化学认知的分子结构。我对“多配位”的理解，可能意味着碳原子不再局限于经典的四配位，而是能够以一种更灵活、更丰富的形式与其他原子形成键。而将这一切限定在“平面”上，则进一步增加了其独特性和研究价值。 我期待书中能够深入剖析这些新型碳化合物的电子结构，是如何在平面上实现多配位的。这其中一定涉及到一些精妙的轨道杂化理论，或者是全新的成键模型。我想象中，作者会运用严谨的理论推导，计算这些结构的能量，预测它们的稳定性，以及分析它们可能具备的独特物理化学性质。这本书的“理论研究”性质，让我预感到它将是一次思维的挑战，带领我深入理解原子和分子的微观世界，去探索那些尚未被发现的化学可能性。我希望通过阅读，能够拓宽我对于碳化学的认知边界。