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导读
引用
Pfennig, B. W. (2021). Principles of Inorganic Chemistry (2nd ed.). Wiley.
章节概要
第二版共十三章，约830页，之后是十一个附录和索引。每章末尾有习题和参考书目，各章还含有“In-Depth”（深入）小节，为想了解数学推导的读者提供推导过程。内容顺序从原子（物质结构、原子结构、元素周期性）到成键（导论、几何构型、对称性与光谱，然后是价键理论和分子轨道理论），再到固体、反应性（酸碱与氧化还原），最后是配位化学和有机金属化学。出版社称，重新设计的本书对第一版作了重组，以帮助学习和记忆。
第1–3章：物质的结构；原子的结构；元素的周期性
第1章讲原子论、原子的构造、元素周期表、原子核、核反应、放射性衰变和元素的起源。第2章从光和物质的波动性出发，经过箱中粒子、薛定谔方程、氢原子、自旋和拓扑原子，建立原子的量子图景。第3章把它应用于多电子原子：电子构型、屏蔽、电离能、电子亲和能、半径、极化率、硬度、电负性，以及惰性电子对效应和相对论效应等。
第4–5章：化学键导论；分子几何构型
第4章定义化学键，并讲成键的热力学驱动力、路易斯结构、键长与键能、共振、电负性、成键三角形以及分子中的原子模型。第5章讲分子几何构型：X射线晶体学、Linnett 双四重态理论、VSEPR 理论、配体紧密堆积模型，以及 VSEPR 与 LCP 的比较。
第6章：对称性与光谱
篇幅较长的一章，讲对称元素与对称操作、点群、表示与特征标表、直积、大正交定理、红外与拉曼光谱的选择定则、简正振动的对称性，以及用投影算符法生成对称坐标。
第7章：分子的结构与成键
价键理论（包括杂化）、分子轨道理论，以及二者的互补性。这一章紧接在对称性一章之后，因此可以从对称性的角度讨论分子轨道。
第8章：固体的结构与成键
晶体结构、金属键、离子键和晶体固体的类型。
第9章：化学结构与反应性
酸碱化学、氧化还原化学，以及对化学反应性的概括看法。
第10–11章：配位化学；配合物的反应
第10章概述配位化学、配合物中的成键模型及其电子光谱。第11章介绍动力学和反应坐标图，然后是八面体和平面正方形取代反应以及电子转移反应。
第12–13章：有机金属化学；有机金属化合物的反应
第12章从电子计数和18电子规则引入有机金属化学，然后依次讲羰基、亚硝酰、氢化物与二氢、膦、乙烯及相关配体、环戊二烯基，以及卡宾、卡拜和 carbido 配体。第13章讲发生在金属上和配体上的反应、复分解、有机金属催化循环和等瓣类比。
附录
经典波动方程和薛定谔方程的推导、量子力学的公设、原子与分子的光谱项符号、特征标表和直积表、用对角化过程约化表示、关联表、谐振子模型以及230个空间群。
核心概念
第1–5章
- 原子结构与周期性结构：电子构型以及由此产生的性质。
- 化学键模型：路易斯结构、VSEPR、配体紧密堆积模型和分子中的原子。
第6–9章
- 点群与特征标表：对分子对称性进行分类的工具。
- 价键理论与分子轨道理论：对分子成键的两种互补的描述。
- 固体中的成键：晶体中的金属键和离子键。
- 酸碱与氧化还原化学：反应性的主要框架。
第10–13章
- 配位成键模型与电子光谱：金属–配体成键如何描述与探测。
- 取代与电子转移机理：配合物如何反应。
- 18电子规则与等瓣类比：有机金属化合物的组织性思想。
评析
优点
- 原理优先的设计。 出版社称其为具有理论深度的、基于原理的方法，目录也印证了这一点：先发展原子结构和周期性，再讲成键，成键之后才是固体、反应性和配位化学。
- 对称性与群论讲得深入。 第6章完整讲述点群、特征标表、大正交定理和对称坐标，后面各章用它来讲分子轨道和光谱。
- 模型之间的比较。 出版社指出，新版更强调比较化学模型的优缺点，以及价键理论与分子轨道理论之间的联系；目录中有名为“The Complementarity of VBT and MOT”的小节以及对分子中原子的论述。
- 照顾不同读者。 例题、难度不一的习题以及“In-Depth”推导，为想要了解数学的读者提供了路径。
局限
- 描述性化学有限。 目录中没有按族逐一概述元素的内容；想要这方面内容的读者要搭配一本描述性教材。
- 篇幅与数学水平。 约830页、十一个附录，加上“In-Depth”小节中的推导，本书要求较高；第6–7章需要在群论上下功夫。
- 有机金属化学只是入门。 第12–13章只是简短的初步介绍，不能代替专门教材。
在课程中的定位
在无机化学课程中，这是本科层次讲原理与理论的教材。Rayner-Canham 与 Overton 的 Descriptive Inorganic Chemistry 在奠定一些原理之后，按族概述元素的化学，是描述性方面的天然搭档。Housecroft 的 Inorganic Chemistry 以及 Shriver、Weller、Overton、Armstrong 和 Rourke 合著的 Inorganic Chemistry 是范围更广的教材，把物理无机原理与系统的描述性化学结合起来；出版社特别强调 Pfennig 对群论、光谱项符号、多原子分子轨道理论、能带理论和 Tanabe–Sugano 图的深入论述。Scerri 的 The Periodic Table: A Very Short Introduction 是简短的入门读物。Crabtree 的 The Organometallic Chemistry of the Transition Metals 则是第12–13章在研究生层次上的延续。
如何使用本书
出版社称本书适合大二水平的学生，并通过深入的框内讨论，也很适合高年级本科生和研究生一年级学生；它还说本书对物理化学、材料科学和化学物理的学生有用。起点是普通化学；第2章从光的波动性出发发展所需的量子力学。
实用安排如下：
- 核心： 第1–5章讲原子、周期性和成键，然后第7章讲分子轨道。
- 群论： 如果课程要用到对称性，在第7章之前学第6章；第一遍阅读时可以跳过“In-Depth”小节。
- 反应性与金属： 第9章，然后第10–11章讲配位化学，第12–13章讲有机金属化学。
- 可选： 讲固体的第8章，以及作为参考的附录（光谱项符号、空间群）。
- 做每章末尾的习题， 同时配合例题。