Descriptive Inorganic Chemistry（敘述無機化學）

引用

Rayner-Canham, G., & Overton, T. (2014). Descriptive Inorganic Chemistry (6th ed.). W. H. Freeman / Macmillan Learning.

章節概要

第6版共24章：先用九章講原理，然後從氫到錒系元素遍歷週期表。Macmillan 把本書描述為一條不那麼嚴格、數學要求較低的無機化學入門之路，以週期表為背景探討化學性質並揭示不同族元素之間的關係，同時涵蓋歷史發展和當代應用，尤其是工業過程和環境問題。出版社列出了本版的四項特色：每章以一個「Context」開篇，即與本章內容相關的、貼近生活的無機化學話題（所舉例子包括溫室效應、離子液體與綠色化學、奈米碳管或石墨烯、ADP 與 ATP、飲水加氟、氡的危害、鋅的生物學重要性、激光或核能）；新增的分步講解例題；更新的章末「Biological Aspects」小節；以及免費配套網站上關於化合物和反應的影片。

第1–2章：原子的電子結構：複習；週期表的結構

第一章如標題所示，是對普通化學中原子結構的複習；第二章闡述週期表的組織方式，全書其餘部分都以此為基礎。

第3–5章：共價鍵與分子光譜；金屬鍵、合金與複合材料；離子鍵與固態行為

三章分別討論三種鍵型，並各自與性質相聯繫：共價鍵配合分子光譜，金屬鍵配合合金與複合材料，離子鍵配合固態行為。

第6–8章：化合物為何存在——無機熱力學；溶劑體系與酸鹼行為；氧化與還原

這幾章提供解釋工具：把熱力學用於回答某些化合物為何能夠形成的問題，討論水和其他溶劑中的酸鹼行為，以及氧化還原化學。

第9章：週期性規律（Periodic Patterns）

專門討論貫穿整個週期表的規律，是原理部分與逐族概述之間的橋梁。

第10–12章：氫；第1族元素：鹼金屬；第2族元素：鹼土金屬

描述性概述從單獨成章的氫開始，接著是鹼金屬和鹼土金屬。

第13–18章：第13族元素至第18族元素

第13至18族主族元素各佔一章：第13族和第14族元素、氮族元素（第15族）、氧族元素（第16族）、鹵素（第17族）和惰性氣體（第18族）。

第19–22章：過渡金屬錯合物；3d 過渡金屬的性質；4d 和 5d 過渡金屬的性質；第12族元素

先講配位化學，然後用不同的章節分別討論第一過渡系金屬和較重的 4d、5d 金屬。第12族（鋅、鎘、汞）在過渡金屬之後單獨成章。

第23–24章：有機金屬化學；稀土元素與錒系元素

全書以一章有機金屬化學和一章稀土與錒系元素收尾。

核心概念

第1–9章：原理

• 週期表的結構：為之後各章提供框架的元素排列方式。
• 鍵型與性質：共價鍵、金屬鍵和離子鍵，各自與真實物質的行為相聯繫。
• 無機熱力學：解釋某些化合物存在而另一些不存在的能量論證。
• 酸鹼與氧化還原行為：貫穿各描述性章節的兩類反應。
• 週期性規律：跨越各族的趨勢和關係。

第10–24章：元素

• 族的化學：從氫和鹼金屬到惰性氣體，各主族的性質。
• 過渡金屬錯合物：作為理解 d 區金屬基礎的配位化合物。
• 3d 金屬與 4d、5d 金屬：第一過渡系金屬與較重的同族元素分開討論。
• 有機金屬化合物：用一章介紹的金屬–碳化學。

評析

優點

• 用概念解釋事實。 據 Macmillan 的作者介紹，Rayner-Canham 之所以寫這本書，是因為找不到一本用概念解釋元素及其化合物性質和用途的無機化學教材；九章原理加十五章描述的結構正體現了這一目標。
• 始終聯繫實際。 每章都以貼近生活的 Context 開篇，Biological Aspects 小節服務於生物學背景的學生，出版社還強調了工業和環境應用以及歷史發展。
• 難度適中。 出版社把本書定位為數學要求較低的無機化學入門書，適合第一門無機化學課程以及化學以外專業的學生。
• 對元素的討論細緻。 氫、第13至18族的每一族、第12族以及 4d/5d 金屬都單獨成章，比每個區只設一章的編排為描述化學留出了更多篇幅。

局限

• 理論較淺。 正如出版社自己所說的「不那麼嚴格、數學要求較低」，章節列表中沒有對稱性、群論和詳細的成鍵模型；準備修讀高等無機化學課程的學生需要更偏理論的教材。
• 版本較舊。 本書出版於2014年，早於此後的一些進展，例如2016年113、115、117和118號元素的命名。
• 有機金屬化學只有一章。 有機金屬化學只在書末附近佔一章，作為入門足夠，但不足以支撐這一主題的課程。

在課程中的定位

在本清單的無機化學書目中，Rayner-Canham 和 Overton 的書是描述性的入門教材。Scerri 的 The Periodic Table: A Very Short Introduction 是很好的伴讀或序曲：它解釋週期表是怎樣產生的、為何是現在的形狀，而本書則用週期表來組織元素化學。

Housecroft 的 Inorganic Chemistry 以及 Shriver、Weller、Overton 等人的 Inorganic Chemistry（Overton 也是後者的合著者）把物理無機原理、對稱性和光譜與各區元素的系統化學結合起來，是化學專業學生自然的下一步。Pfennig 的 Principles of Inorganic Chemistry 深入發展對稱性、群論和分子軌域模型，Crabtree 的 The Organometallic Chemistry of the Transition Metals 則把第23章的主題推進到研究生水平。

如何使用本書

本書適合修讀第一門無機化學課程的大學部學生（據出版社介紹，其中常有生物學專業的學生），以及需要掌握元素實用知識的其他理科學生。第1章把原子結構作為複習內容呈現，因此預設讀者已修過普通化學。

實用的計劃：

• 核心： 講原理的第1–9章；關於無機熱力學的第6章和關於週期性規律的第9章值得認真學習，因為描述性章節會反覆用到它們。
• 描述性概述： 第10–18章討論主族元素，可以按順序讀，也可以按課程側重的族來讀。
• 過渡金屬： 第19–22章，從第19章的錯合物開始。
• 選讀或日後再讀： 第23–24章討論有機金屬化學和 f 區元素，視課程而定。

把每章開頭的 Context 當作學習動力，把例題當作解題範本；生物學背景的學生應仔細閱讀 Biological Aspects 小節。配套網站上關於化合物和反應的影片，對實驗經驗較少的學生很有幫助。