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非金属元素同素异形体综论 高胜利著

非金属元素同素异形体综论 高胜利著
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作者:
出版社: 科学出版社
2023-02
版次: 1
ISBN: 9787030736758
定价: 160.00
装帧: 平装
开本: 16开
纸张: 胶版纸
页数: 360页
字数: 478.000千字
分类: 自然科学
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  • 本书为基础无机化学教学的辅助用书，其宗旨是以利于促进学生科学素养发展为出发点，突出创新思维和科学研究方法，以教师好使用、学生好自学为努力方向，以提高教学质量、促进人才培养为目标。全书共11章，第0章绪论包括“元素同素异形体之新定义”和“元素同素异形体研究发展之原因”两节，其余10章分述非金属元素氢、硼、碳、硅、氮、磷、砷、氧、硫和硒的同素异形体研究发展状况，包括它们的分类、组成、性质、结构、制备和应用。撰写中力图体现内容紧跟科学前沿发展，突出文献使用，图文并茂，章末附有学习思考题。 目录

    第0章　绪论　1

    0.1　元素同素异形体之新定义　1

    0.1.1　元素同素异形体概念的演变　1

    0.1.2　对概念的一般理解　2

    0.1.3　严格定义的探讨　3

    0.1.4　同素异形体与原子电子层结构的关系　3

    0.1.5　同素异形体的稳定性判断　4

    0.2　元素同素异形体研究发展之原因　5

    0.2.1　背景分析　5

    0.2.2　元素同素异形体快速研究发展之条件　7

    0.3　教学提示　19

    学习思考题　20

    参考文献　21

    第1章　氢元素单质的同素异形体　25

    1.1　氢的一般介绍　25

    1.1.1　氢的一般性质　25

    1.1.2　氢在自然界的存在　26

    1.1.3　氢的发现和命名　26

    1.1.4　氢的成键特征　27

    1.2　原子氢　28

    1.3　氢气　29

    1.3.1　氢气的制备　30

    1.3.2　氢气的用途　35

    1.4　三原子氢　38

    1.5　金属氢　39

    1.5.1　金属氢的发现史　39

    1.5.2　金属氢的应用　43

    1.6　反氢原子　45

    1.6.1　反氢原子的定义和结构　45

    1.6.2　反氢原子的研究发展史　45

    1.7　教学提示　48

    学习思考题　49

    参考文献　49

    第2章　硼元素单质的同素异形体　52

    2.1　硼的一般介绍　52

    2.1.1　硼的一般性质　52

    2.1.2　硼在自然界的存在　53

    2.1.3　硼的发现和命名　53

    2.1.4　硼的成键特征　54

    2.2　硼的同素异形体简介　55

    2.3　无定形硼　55

    2.4　晶态硼　56

    2.4.1　α-菱形硼　56

    2.4.2　β-菱形硼　57

    2.4.3　四方相硼　57

    2.4.4　正交相γ-B28　58

    2.5　硼团簇是寻找硼富勒烯的基础　59

    2.6　硼富勒烯及内嵌硼富勒烯　61

    2.6.1　B80　61

    2.6.2　B40　62

    2.6.3　硼富勒烯固体相　64

    2.7　硼纳米管　65

    2.8　硼纳米线和纳米带　66

    2.9　新型硼单层平面结构研究　67

    2.10　硼烯（硼墨烯）　69

    2.10.1　硼烯的发现及其结构　69

    2.10.2　硼烯的应用　73

    2.11　硼量子点　75

    2.12　教学提示　76

    学习思考题　77

    参考文献　78

    第3章　碳元素单质的同素异形体　82

    3.1　碳的一般介绍　82

    3.1.1　碳的一般性质　82

    3.1.2　碳在自然界中的存在　83

    3.1.3　碳的发现和命名　83

    3.1.4　碳的成键特征　85

    3.2　石墨　86

    3.2.1　一般介绍　86

    3.2.2　结构　87

    3.2.3　无定形碳　87

    3.2.4　制备　88

    3.2.5　柔性石墨　88

    3.3　金刚石类　88

    3.3.1　一般介绍　88

    3.3.2　结构　89

    3.3.3　金刚石的人工合成　90

    3.4　富勒烯碳原子簇　93

    3.4.1　一般介绍　93

    3.4.2　碳富勒烯　93

    3.4.3　碳纳米材料　98

    3.4.4　石墨烯　101

    3.4.5　碳纳米纤维　106

    3.4.6　石墨炔　106

    3.4.7　从富勒烯碳原子簇到金刚石的转变　109

    3.5　卡宾碳　109

    3.5.1　漫长的研究史　110

    3.5.2　结构　111

    3.5.3　制备　112

    3.5.4　应用　113

    3.6　教学提示　113

    学习思考题　114

    参考文献　115

    第4章　硅元素单质的同素异形体　123

    4.1　硅的一般介绍　123

    4.1.1　硅的一般性质　123

    4.1.2　硅在自然界的存在　124

    4.1.3　硅的成键特性　124

    4.1.4　硅的发现和命名　124

    4.2　硅纳米晶的不同物相类　125

    4.2.1　一般介绍　125

    4.2.2　制备和结构　125

    4.2.3　应用　128

    4.3　纳米结构硅物质　129

    4.3.1　硅纳米线和硅纳米带　129

    4.3.2　硅纳米管　131

    4.3.3　硅空心球　134

    4.4　硅原子簇　134

    4.4.1　Si10　135

    4.4.2　mSi20　135

    4.4.3　Si136和Si24　136

    4.4.4　hP12-Si　136

    4.4.5　Si40　136

    4.4.6　Si60　137

    4.4.7　Si80　137

    4.4.8　Si96　138

    4.5　硅烯　139

    4.5.1　制备　139

    4.5.2　结构　140

    4.5.3　应用　141

    4.6　教学提示　141

    学习思考题　142

    参考文献　143

    第5章　氮元素单质的同素异形体　148

    5.1　氮的一般介绍　148

    5.1.1　氮的一般性质　148

    5.1.2　氮在自然界的存在　149

    5.1.3　氮的发现和命名　149

    5.1.4　氮的成键特征　150

    5.2　氮的相图　152

    5.2.1　相图的概念　152

    5.2.2　氮的相转变　152

    5.3　氮单质的同素异形体　153

    5.3.1　氮分子　153

    5.3.2　聚合氮　157

    5.3.3　金属氮　165

    5.3.4　原子簇氮　166

    5.4　教学提示　171

    学习思考题　172

    参考文献　172

    第6章　磷元素单质的同素异形体　176

    6.1　磷的一般介绍　176

    6.1.1　磷的一般性质　176

    6.1.2　磷在自然界的存在　176

    6.1.3　磷的发现和命名　178

    6.1.4　磷的成键特征　179

    6.2　块体磷　180

    6.2.1　块体磷不同物相的一般介绍　180

    6.2.2　块体磷的制备、结构和性质　182

    6.3　磷纳米材料　193

    6.3.1　磷纳米材料不同物相的一般介绍　193

    6.3.2　零维磷纳米材料　194

    6.3.3　一维磷纳米材料　199

    6.3.4　二维磷纳米材料　202

    6.4　教学提示　218

    学习思考题　218

    参考文献　220

    第7章　砷元素单质的同素异形体　227

    7.1　砷的一般介绍　227

    7.1.1　砷的一般性质　227

    7.1.2　砷的发现和命名　228

    7.1.3　砷在自然界的存在　229

    7.1.4　砷的毒性、污染及鉴定　229

    7.2　块体砷单质的研究进展　230

    7.2.1　灰砷　230

    7.2.2　黑砷　233

    7.2.3　黄砷　235

    7.3　新型砷单质的研究进展　239

    7.3.1　一维结构砷单质　239

    7.3.2　二维结构砷单质　240

    7.3.3　笼状及环状砷单质　242

    7.4　教学提示　244

    学习思考题　245

    参考文献　246

    第8章　氧元素单质的同素异形体　249

    8.1　氧的一般介绍　249

    8.1.1　氧的一般性质　249

    8.1.2　氧在自然界的存在　249

    8.1.3　氧的成键特性　250

    8.1.4　氧的发现和命名　251

    8.2　气态氧　252

    8.2.1　氧气（O2）　252

    8.2.2　臭氧（O3）　254

    8.3　固态O2　256

    8.3.1　一般介绍　256

    8.3.2　固态O2的结构及性质　257

    8.4　四聚氧（O4）　262

    8.4.1　制备　262

    8.4.2　结构与性质　263

    8.5　教学提示　263

    学习思考题　265

    参考文献　266

    第9章　硫元素单质的同素异形体　268

    9.1　硫的一般介绍　268

    9.1.1　硫的一般性质　268

    9.1.2　硫在自然界的存在　268

    9.1.3　硫的成键特点　270

    9.1.4　硫的发现和命名　271

    9.2　硫的相图　272

    9.3　固态硫　274

    9.3.1　环硫分子同素异形体　275

    9.3.2　同素环硫的同素异形体　296

    9.3.3　长链硫的同素异形体（聚合硫Sμ、Sψ和Sω）　298

    9.4　气态硫　301

    9.4.1　S2的制备和结构　301

    9.4.2　S3的制备和结构　301

    9.4.3　S4的制备和结构　302

    9.4.4　S5的制备和结构　302

    9.4.5　其他气态硫分子　302

    9.5　液态硫　303

    9.5.1　423 K以下的液态硫　303

    9.5.2　432.4 K的液态硫　303

    9.5.3　682 K以上的液态硫　303

    9.5.4　不溶性硫黄　304

    9.5.5　不溶性硫黄的制备　304

    9.6　教学提示　306

    学习思考题　306

    参考文献　307

    第10章　硒元素单质的同素异形体　311

    10.1　硒的一般介绍　311

    10.1.1　硒的一般性质　311

    10.1.2　硒在自然界的存在　311

    10.1.3　硒的成键特性　312

    10.1.4　硒的发现和命名　313

    10.2　气态硒　313

    10.3　液态硒　314

    10.4　固体硒　316

    10.4.1　晶态硒　316

    10.4.2　非晶态硒　319

    10.5　纳米硒　322

    10.5.1　零维纳米硒　323

    10.5.2　一维纳米硒　335

    10.5.3　二维纳米硒　341

    10.5.4　三维纳米硒　343

    10.6　硒团簇　346

    10.6.1　理论计算　346

    10.6.2　实验研究　348

    10.7　教学提示　352

    学习思考题　353

    参考文献　354
  • 内容简介:
    本书为基础无机化学教学的辅助用书，其宗旨是以利于促进学生科学素养发展为出发点，突出创新思维和科学研究方法，以教师好使用、学生好自学为努力方向，以提高教学质量、促进人才培养为目标。全书共11章，第0章绪论包括“元素同素异形体之新定义”和“元素同素异形体研究发展之原因”两节，其余10章分述非金属元素氢、硼、碳、硅、氮、磷、砷、氧、硫和硒的同素异形体研究发展状况，包括它们的分类、组成、性质、结构、制备和应用。撰写中力图体现内容紧跟科学前沿发展，突出文献使用，图文并茂，章末附有学习思考题。
  • 目录:
    目录

    第0章　绪论　1

    0.1　元素同素异形体之新定义　1

    0.1.1　元素同素异形体概念的演变　1

    0.1.2　对概念的一般理解　2

    0.1.3　严格定义的探讨　3

    0.1.4　同素异形体与原子电子层结构的关系　3

    0.1.5　同素异形体的稳定性判断　4

    0.2　元素同素异形体研究发展之原因　5

    0.2.1　背景分析　5

    0.2.2　元素同素异形体快速研究发展之条件　7

    0.3　教学提示　19

    学习思考题　20

    参考文献　21

    第1章　氢元素单质的同素异形体　25

    1.1　氢的一般介绍　25

    1.1.1　氢的一般性质　25

    1.1.2　氢在自然界的存在　26

    1.1.3　氢的发现和命名　26

    1.1.4　氢的成键特征　27

    1.2　原子氢　28

    1.3　氢气　29

    1.3.1　氢气的制备　30

    1.3.2　氢气的用途　35

    1.4　三原子氢　38

    1.5　金属氢　39

    1.5.1　金属氢的发现史　39

    1.5.2　金属氢的应用　43

    1.6　反氢原子　45

    1.6.1　反氢原子的定义和结构　45

    1.6.2　反氢原子的研究发展史　45

    1.7　教学提示　48

    学习思考题　49

    参考文献　49

    第2章　硼元素单质的同素异形体　52

    2.1　硼的一般介绍　52

    2.1.1　硼的一般性质　52

    2.1.2　硼在自然界的存在　53

    2.1.3　硼的发现和命名　53

    2.1.4　硼的成键特征　54

    2.2　硼的同素异形体简介　55

    2.3　无定形硼　55

    2.4　晶态硼　56

    2.4.1　α-菱形硼　56

    2.4.2　β-菱形硼　57

    2.4.3　四方相硼　57

    2.4.4　正交相γ-B28　58

    2.5　硼团簇是寻找硼富勒烯的基础　59

    2.6　硼富勒烯及内嵌硼富勒烯　61

    2.6.1　B80　61

    2.6.2　B40　62

    2.6.3　硼富勒烯固体相　64

    2.7　硼纳米管　65

    2.8　硼纳米线和纳米带　66

    2.9　新型硼单层平面结构研究　67

    2.10　硼烯（硼墨烯）　69

    2.10.1　硼烯的发现及其结构　69

    2.10.2　硼烯的应用　73

    2.11　硼量子点　75

    2.12　教学提示　76

    学习思考题　77

    参考文献　78

    第3章　碳元素单质的同素异形体　82

    3.1　碳的一般介绍　82

    3.1.1　碳的一般性质　82

    3.1.2　碳在自然界中的存在　83

    3.1.3　碳的发现和命名　83

    3.1.4　碳的成键特征　85

    3.2　石墨　86

    3.2.1　一般介绍　86

    3.2.2　结构　87

    3.2.3　无定形碳　87

    3.2.4　制备　88

    3.2.5　柔性石墨　88

    3.3　金刚石类　88

    3.3.1　一般介绍　88

    3.3.2　结构　89

    3.3.3　金刚石的人工合成　90

    3.4　富勒烯碳原子簇　93

    3.4.1　一般介绍　93

    3.4.2　碳富勒烯　93

    3.4.3　碳纳米材料　98

    3.4.4　石墨烯　101

    3.4.5　碳纳米纤维　106

    3.4.6　石墨炔　106

    3.4.7　从富勒烯碳原子簇到金刚石的转变　109

    3.5　卡宾碳　109

    3.5.1　漫长的研究史　110

    3.5.2　结构　111

    3.5.3　制备　112

    3.5.4　应用　113

    3.6　教学提示　113

    学习思考题　114

    参考文献　115

    第4章　硅元素单质的同素异形体　123

    4.1　硅的一般介绍　123

    4.1.1　硅的一般性质　123

    4.1.2　硅在自然界的存在　124

    4.1.3　硅的成键特性　124

    4.1.4　硅的发现和命名　124

    4.2　硅纳米晶的不同物相类　125

    4.2.1　一般介绍　125

    4.2.2　制备和结构　125

    4.2.3　应用　128

    4.3　纳米结构硅物质　129

    4.3.1　硅纳米线和硅纳米带　129

    4.3.2　硅纳米管　131

    4.3.3　硅空心球　134

    4.4　硅原子簇　134

    4.4.1　Si10　135

    4.4.2　mSi20　135

    4.4.3　Si136和Si24　136

    4.4.4　hP12-Si　136

    4.4.5　Si40　136

    4.4.6　Si60　137

    4.4.7　Si80　137

    4.4.8　Si96　138

    4.5　硅烯　139

    4.5.1　制备　139

    4.5.2　结构　140

    4.5.3　应用　141

    4.6　教学提示　141

    学习思考题　142

    参考文献　143

    第5章　氮元素单质的同素异形体　148

    5.1　氮的一般介绍　148

    5.1.1　氮的一般性质　148

    5.1.2　氮在自然界的存在　149

    5.1.3　氮的发现和命名　149

    5.1.4　氮的成键特征　150

    5.2　氮的相图　152

    5.2.1　相图的概念　152

    5.2.2　氮的相转变　152

    5.3　氮单质的同素异形体　153

    5.3.1　氮分子　153

    5.3.2　聚合氮　157

    5.3.3　金属氮　165

    5.3.4　原子簇氮　166

    5.4　教学提示　171

    学习思考题　172

    参考文献　172

    第6章　磷元素单质的同素异形体　176

    6.1　磷的一般介绍　176

    6.1.1　磷的一般性质　176

    6.1.2　磷在自然界的存在　176

    6.1.3　磷的发现和命名　178

    6.1.4　磷的成键特征　179

    6.2　块体磷　180

    6.2.1　块体磷不同物相的一般介绍　180

    6.2.2　块体磷的制备、结构和性质　182

    6.3　磷纳米材料　193

    6.3.1　磷纳米材料不同物相的一般介绍　193

    6.3.2　零维磷纳米材料　194

    6.3.3　一维磷纳米材料　199

    6.3.4　二维磷纳米材料　202

    6.4　教学提示　218

    学习思考题　218

    参考文献　220

    第7章　砷元素单质的同素异形体　227

    7.1　砷的一般介绍　227

    7.1.1　砷的一般性质　227

    7.1.2　砷的发现和命名　228

    7.1.3　砷在自然界的存在　229

    7.1.4　砷的毒性、污染及鉴定　229

    7.2　块体砷单质的研究进展　230

    7.2.1　灰砷　230

    7.2.2　黑砷　233

    7.2.3　黄砷　235

    7.3　新型砷单质的研究进展　239

    7.3.1　一维结构砷单质　239

    7.3.2　二维结构砷单质　240

    7.3.3　笼状及环状砷单质　242

    7.4　教学提示　244

    学习思考题　245

    参考文献　246

    第8章　氧元素单质的同素异形体　249

    8.1　氧的一般介绍　249

    8.1.1　氧的一般性质　249

    8.1.2　氧在自然界的存在　249

    8.1.3　氧的成键特性　250

    8.1.4　氧的发现和命名　251

    8.2　气态氧　252

    8.2.1　氧气（O2）　252

    8.2.2　臭氧（O3）　254

    8.3　固态O2　256

    8.3.1　一般介绍　256

    8.3.2　固态O2的结构及性质　257

    8.4　四聚氧（O4）　262

    8.4.1　制备　262

    8.4.2　结构与性质　263

    8.5　教学提示　263

    学习思考题　265

    参考文献　266

    第9章　硫元素单质的同素异形体　268

    9.1　硫的一般介绍　268

    9.1.1　硫的一般性质　268

    9.1.2　硫在自然界的存在　268

    9.1.3　硫的成键特点　270

    9.1.4　硫的发现和命名　271

    9.2　硫的相图　272

    9.3　固态硫　274

    9.3.1　环硫分子同素异形体　275

    9.3.2　同素环硫的同素异形体　296

    9.3.3　长链硫的同素异形体（聚合硫Sμ、Sψ和Sω）　298

    9.4　气态硫　301

    9.4.1　S2的制备和结构　301

    9.4.2　S3的制备和结构　301

    9.4.3　S4的制备和结构　302

    9.4.4　S5的制备和结构　302

    9.4.5　其他气态硫分子　302

    9.5　液态硫　303

    9.5.1　423 K以下的液态硫　303

    9.5.2　432.4 K的液态硫　303

    9.5.3　682 K以上的液态硫　303

    9.5.4　不溶性硫黄　304

    9.5.5　不溶性硫黄的制备　304

    9.6　教学提示　306

    学习思考题　306

    参考文献　307

    第10章　硒元素单质的同素异形体　311

    10.1　硒的一般介绍　311

    10.1.1　硒的一般性质　311

    10.1.2　硒在自然界的存在　311

    10.1.3　硒的成键特性　312

    10.1.4　硒的发现和命名　313

    10.2　气态硒　313

    10.3　液态硒　314

    10.4　固体硒　316

    10.4.1　晶态硒　316

    10.4.2　非晶态硒　319

    10.5　纳米硒　322

    10.5.1　零维纳米硒　323

    10.5.2　一维纳米硒　335

    10.5.3　二维纳米硒　341

    10.5.4　三维纳米硒　343

    10.6　硒团簇　346

    10.6.1　理论计算　346

    10.6.2　实验研究　348

    10.7　教学提示　352

    学习思考题　353

    参考文献　354
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