《无机化学基础教程》课件

《无机化学基础教程》欢习础这课将绍础迎学《无机化学基教程》，门程系统性地介无机化学的基知识结键，从原子构、元素周期表到化学的形成，帮助您全面理解无机物的分类应领与用域课程概述课程目标教材资源论质规掌握无机化学基本理与元素性《无机化学》第五版，北京大学出版养验维辅术论络资律，培实技能与科学思能力社，以学文与网源评估标准教学方法时绩验报论讲验组讨论结平成30%，实告20%，期末考理授、实演示与小相试评习养习50%，全面价学效果合，培学生自主学能力第一章化学基本概念物质的组成与分类原子量与分子量质为纯净纯净为对质对质则物可分物与混合物，物又可分元素和化合物元素是由相原子量是指原子相于碳-12原子量1/12的相量，分子量是分子质则组纲对同原子构成的物，而化合物由不同元素按一定比例成中所有原子的原子量总和，二者都是无量的相值物质的量与摩尔化学计量学基础质质数单为计应质关质物的量是衡量物基本粒子目的物理量，位摩尔mol1摩尔物化学量学是研究化学反中物的量系的学科，包括量守恒定律、质数罗数应含有的粒子等于阿伏伽德常

6.02×10²³化学反方程式配平等基本原理原子结构电子云模型现结论代原子构理的核心模型量子数状态数描述电子的四个基本参原子核质组由子和中子成的原子中心质单质组质带带绝质原子是构成物的基本位，主要由子、中子和电子成子正电荷，中子不电荷，二者共同构成原子核，占据原子大部分积带负围绕量但体极小电子电荷，原子核运动，形成电子云量子理论基础波粒二象性罗为础德布意提出电子既具有波动性又具有粒子性，量子力学奠定基电子的波粒二过缝验验证象性可通双实得到玻尔模型局限氢释氢谱释谱键玻尔原子模型能成功解原子光，但无法解多电子原子光和化学形成，论存在理局限性薛定谔方程谔状态为结数础薛定波动方程描述了电子在原子中的运动，理解原子构提供了学基，是量子力学的核心方程原子轨道轨区数状现结原子道是电子在原子中可能存在的域，由量子确定形和能量，是代原子论构理的基本概念电子排布与规律泡利不相容原理洪特规则能量最低原理轨单独较轨在一个原子中，不可能有两个电子具有在能量相同的道上，电子优先占电子优先填充能量低的道，按能量数这轨这规则顺释完全相同的四个量子一原理决定据道，且自旋平行一源于电从低到高的序依次填充此原理解轨纳顺了每个原子道最多只能容两个自旋子间的排斥作用，可以使系统达到能量了元素周期表中元素的电子构型排列规则稳状态相反的电子，是电子排布的基本最低的定序严规则这规则轨状顺为原子中的电子排布遵循一系列格的，些决定了原子的电子构型s、p、d、f道具有不同的形和能量，其填充序简写层简1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d...电子排布的法通常采用前一个稀有气体元素的电子构型加上外电子构型的方式，大大化了表达元素周期表现代周期表数按原子序排列的118种元素体系门捷列夫贡献质规首次按元素性律排列周期表电子构型基础层结周期表排列反映电子构将规质现纵元素周期表是化学的基石，它已知的化学元素按照律性排列，展示了元素性的周期性变化代周期表由18个族（列）和7个周横组为区区区区层期（行）成，可分s、p、d和f元素，反映了元素外电子排布的情况预测当时现这预测来证现数门捷列夫在1869年首次提出元素周期表，他留下空位了未发的元素，些后被实是正确的代周期表是以原子序质数为础关这关质关键（子）基排列的，每个元素在周期表中的位置与其电子构型有直接系，种系是理解元素化学性的元素周期性化学键基础化学键的本质键化学是原子间由于电子相互作用而形成的强烈的吸引力，通常伴随着能量的降低，使体系稳键状态径更加定化学的形成是原子达到低能量的途八电子稳定构型数倾获稳结大多原子向于得与最近的稀有气体元素相同的定电子构型（通常是八电子构）这规则释许键驱一解了多化学形成的动力主要化学键类型键键键键键这键化学主要包括离子、共价、金属和配位些类型有不同的形成机理和特点，质结但本上都是电子相互作用的果化学键参数键键键键数键键键稳长、能和角是描述化学的重要参长越短，能通常越大，表明化学越定这数对预测质关些参分子的性至重要键键赋质质化学的形成是无机化学的核心概念之一不同类型的化学予物不同的性，例如，离子化合导状态则为物通常具有高熔点和良好的电性（熔融或溶解），而共价化合物多低熔点的气体或液体过键质们预测释质质通理解化学的本，我可以和解物的众多物理化学性离子键氯化钠晶体结构钠结钠围钠围结这结对称稳氯化是典型的离子化合物，其晶体构中每个离子被六个氯离子包，每个氯离子也被六个离子包，形成面心立方构种构高度，具有极高的定性离子键形成机理键时阴过静这转键区别键离子形成，金属原子失去电子形成阳离子，非金属原子得到电子形成离子，两者之间通电引力相互吸引种电子的完全移是离子于其他化学的特征离子化合物性质态导状态导这静离子化合物通常具有高熔点、高沸点，固不电但熔融或水溶液可电些特性都源于离子晶格中强大的电引力和离子的移动性键径显库仑积径键这释为离子的强度受到离子电荷和离子半的著影响根据定律，离子间的引力与电荷乘成正比，与离子间距离的平方成反比因此，电荷越大、离子半越小的离子所形成的离子通常越强解了何高价离子形成的化合物熔点往往更高共价键电子共享键共价中电子由两原子共同拥有Lewis结构用点表示价电子分布的表示法键极性负由原子电性差异决定的电子分布不均配位键对键共享电子由一方提供的特殊共价键过对键键当共价是通原子间共享电子形成的化学，是自然界中最常见的化学类型之一两个非金属原子时们轨对稳结相互接近，它的价电子道重叠，形成共享电子，使两个原子达到定的电子构型Lewis构是键简线对表示共价的便方法，用点或表示共享电子键为键键当键负较时对负较共价可分极性共价和非极性共价成原子电性相差大，共享电子偏向电性大的键当负时对匀键键原子，形成极性共价；电性相近或相同，电子分布均，形成非极性共价配位共价是一键对给这对种特殊的共价，其共享电子最初完全由一个原子（体）提供，另一个原子（受体）接受电子分子轨道理论基础轨论释为论该论当结时轨分子道理是解分子中电子行的量子力学理根据理，原子合形成分子，原子道相互重叠，形成覆盖整个分子轨这轨纳来质稳的分子道些分子道可以容自原子的电子，并决定分子的性和定性轨为键轨键轨键轨轨轨键轨分子道可分成道和反道成道能量低于原始原子道，电子在此道中有助于增强原子间的吸引力；反道能量轨轨稳键键数键高于原始原子道，电子在此道中减弱原子间吸引力分子的定性取决于成电子与反电子的量差异成电子越多，分子稳过绘轨级图们预测键级稳越定通制分子道能，我可以分子的、磁性和定性分子几何构型平面三角形线型构型₃中心原子与三个原子成120°角，如BF键₂₂₂两个以180°排列，如CO、C H四面体构型键₄₄⁺四个以

109.5°排列，如CH、NH弯曲构型八面体构型₂中心原子与两个原子成角小于180°，如H O键₆₆⁻六个以90°排列，如SF、[FeCN]⁴维质层对论预测分子的几何构型是指分子中原子的三空间排列方式，它直接影响分子的物理和化学性价电子互斥理VSEPR是分子对键对对尽远构型的有效工具，其核心原理是电子（包括成电子和孤电子）会可能离以减小排斥力杂轨论释论轨组杂轨杂产化道理是解分子构型的另一个重要理原子的s、p、d道可以重新合形成能量相同的化道，如sp³化生四个指顶杂轨质键键向四面体点的化道分子极性是分子重要的性之一，取决于的极性和分子的几何构型某些具有极性的分子，如果构型对称₄现为高度（如CCl），整体可能表非极性分子间力氢键范德华力氢键氢连诱导时诱导是一种特殊的分子间相互作用，发生在原子共价接到高范德华力包括偶极-偶极力、偶极-偶极力和瞬偶极-负负这匀电性原子（如F、O或N）上，并与另一个分子中的高电性偶极力（色散力）些力都源于分子中电荷分布的不均性，氢键为虽键尽单较原子之间强度通常4-50kJ/mol，然比共价弱，但强度通常低于10kJ/mol管个范德华力弱，但大分子间质级结积应产显在生物系统中具有重要作用，如决定蛋白的二构和DNA的累效可以生著的吸引力，如壁虎能在墙上爬行就是利结这的双螺旋构用了一原理对质质远张质这分子间力物的物理性有深影响，如沸点、熔点、溶解性和表面力等例如，水的沸点异常高（相比其他小分子物），归氢键络过结态₂主要因于水分子间形成的网分子晶体是由中性分子通分子间力合形成的晶体，如冰、干冰（固CO）和有机分子晶体对释许现关过结结理解分子间力解多化学和生物象至重要，如溶解程中相似相溶原理、药物分子与受体的合、以及各种超分子构的当调现计形成机制适控分子间力是代材料科学和药物设的重要策略金属键与金属性质导电导热性结金属自由电子高迁移率的果延展性与可塑性键金属无方向性使原子可滑动能带结构带导带价与重叠或间隙小键键静论金属是一种特殊的化学，由金属原子的价电子在整个金属晶格中自由移动形成的电子海与金属阳离子之间的电吸引力构成自由电子理释质将为阵这是解金属性的经典模型，金属描述正离子点浸泡在自由移动的价电子海中，些电子不属于任何特定原子带论键释认为轨连续带导带带态能理提供了更深入的金属解，金属中原子道重叠形成的能金属的与价重叠或间隙很小，使电子容易被激发到高能，导许独质导导热泽过键论释从而电金属的多特性，如良好的电性、性、金属光以及延展性和可塑性，都可通金属理得到解金属合金是两种或多锌锈铬镍过调获纯种金属元素的混合物，如黄铜（铜合金）和不钢（铁合金），通整成分可得优于金属的性能第二章区元素化学s径元素电子构型第一电离能原子半pm密度g/cm³kJ/molLi[He]2s¹

520.

21520.53Na[Ne]3s¹

495.

81860.97K[Ar]4s¹

418.

82270.86Mg[Ne]3s²

737.

71601.74Ca[Ar]4s²

589.

81971.55区层为s元素位于元素周期表第IA族（碱金属）和第IIA族（碱土金属），其最外电子构型ns¹这质较还层或ns²些元素具有相似的化学性，如强的金属性和原性，容易失去最外电子形成区钠盐钾盐镁盐钙盐阳离子在自然界中，s元素主要以化合物形式存在，如、、和等区钠钾传导维细渗压钙s元素在生物体中具有重要功能和离子参与神经信号和持胞透；是骨时细镁绿组许骼和牙齿的主要成分，同也是重要的胞信号分子；是叶素的成部分，也是多酶辅区质对过应的因子理解s元素的性研究生物化学程和发展医药用具有重要意义碱金属及其化合物

0.9763钠的密度g/cm³钾的熔点°C软泼可用小刀切割的金属室温下易熔的活金属14锂的原子序数轻最的碱金属元素锂钠钾铷铯钫显这质软碱金属（、、、、、）是第IA族元素，具有著的金属性和化学活性些元素，密度较导导热层低，熔点和沸点低，具有良好的电性和性碱金属极易失去最外电子形成+1价离子，因此在自单质过氢然界中主要以化合物形式存在，需要通熔融电解其氯化物或氧化物制备质泼剧应氢氢应数碱金属的化学性非常活，能与水烈反生成氧化物和气，反活性随原子序增加而增强它们氢盐钠纸浆产的氧化物是强碱，水溶性好；类通常易溶于水在工业上，化合物广泛用于玻璃制造、生钾锂则应锂验过测和肥皂制造；化合物主要用作农业肥料；化合物用于电池和陶瓷工业实室中可通火焰试钠钾锂红鉴别这（呈黄色，呈紫色，呈色）些元素碱土金属及其化合物镁轻烧时银白色金属，燃发出耀眼白光，用于合金制造和烟火钙软应氢钙银白色金属，与水反生成氧化，是骨骼和牙齿的主要成分锶烧鲜红弹淡黄色金属，燃呈色，用于制造烟火和信号钡盐线剂银白色重金属，其硫酸用作X射造影，化合物有毒性铍镁钙锶钡镭虽较这碱土金属（、、、、、）是第IIA族元素，其化学活性不及碱金属但仍强些元素通氢数常以+2价离子形式存在于化合物中，形成的氧化物碱性强但溶解度随原子序增加而增加最重要的碱盐盐应土金属化合物包括碳酸、硫酸和氧化物，在工业和生活中有广泛用钙镁为暂时氢盐盐水硬度是指水中、离子的含量，分硬度（主要由碳酸引起）和永久硬度（主要由硫酸和热暂时钠盐氯化物引起）去除水硬度的方法包括加（去除硬度）、加入碳酸或磷酸（去除永久硬度）以换钡剂镁及离子交法碱土金属化合物在建筑材料（如石灰、水泥）、医药（如硫酸造影）和农业（如领应肥）等域有重要用第三章区元素化学p碳族元素IVA硼族元素IIIA锗锡铅过碳、硅、、、，非金属到金属的渡铝镓铟铊硼、、、、，金属性从上到下增强氮族元素VA锑铋氮、磷、砷、、，氧化性和非金属性递减3卤素族元素VIIA氧族元素VIA氟、氯、溴、碘、砹，氧化性和非金属性递减钋数氧、硫、硒、碲、，氧化性随原子序增加而减弱区层为⁻⁵区质为渐p元素位于元素周期表的第IIIA至VIIA族，外电子构型ns²np¹p元素的化学性极丰富多样，从左到右，金属性逐减弱，非金属性增强；从上到下，金属这趋势们质侧侧则现性增强，非金属性减弱种反映在它的氧化物性上左和下方元素的氧化物呈碱性，右和上方元素的氧化物呈酸性，中间元素的氧化物表出两性区产烧纯开这现关键铝p元素的工业生方法多种多样，如碳的煅提、硅的冶炼、氮气的分离、硫的采等些元素及其化合物在代工业中扮演着角色，例如在航空工业、硅在导产杀领应区质应规对开环问题半体工业、磷在肥料生、氯在消毒菌等域的广泛用理解p元素的性和反律，发新材料和解决境具有重要意义硼族元素单质硼硼氢化物铝的应用氢氢铝硼是一种黑色或棕色半金属，硬度极高，熔点硼化物是一类硼与的化合物，如十二硼烷是地壳中含量最丰富的金属元素之一，由于结₁₂₁₂⁻笼状结氢质轻导蚀应达2300°C它存在多种同素异形体，晶体构B H²，具有构硼化物中其、电性好和耐腐性强，被广泛用杂₁₂单组过键连这键领铝复，主要由B二十面体元成硼具有硼原子通多中心接，种特殊的合方于航空、建筑、电力和包装等域的表面结键结显蚀特殊的电子缺乏构，形成三中心二电子式使其构与一般共价化合物著不同会形成致密的氧化膜，增强其耐腐性铝镓铟铊为层这数现为铝硼族元素（硼、、、、）的电子构型ns²np¹，外只有三个电子些元素的金属性随原子序增加而增强，硼表半金属，而及则为铝氢应应这铝许过现独应以下元素典型金属的两性氧化物与氧化物既能与酸反又能与碱反，种特性使在多化学程中表出特的反性碳族元素碳的同素异形体二氧化碳与一氧化碳刚₂线为碳有多种同素异形体，包括金石、石二氧化碳CO是型分子，常温下气纳刚饮墨、富勒烯、碳米管和石墨烯金石体，是温室气体的主要成分，也用于料杂结灭线中碳原子以sp³化形成四面体构，硬度碳酸化和火器一氧化碳CO也是型杂层状结红结极高；石墨中碳原子以sp²化形成分子，具有高毒性，能与血蛋白合阻导笼状结纳时构，电性好；富勒烯呈构；碳碍氧运输，同也是重要的工业原料，用为状为单层结进应米管管；石墨烯石墨构，具于合成甲醇和行羰基合成反有优异的力学和电学性能硅酸盐材料盐矿结单₄这连硅酸是地壳中最丰富的物类型，基本构元是SiO四面体根据些四面体的接为岛状盐榄链状盐辉状盐方式，可分硅酸（如橄石）、硅酸（如石）、片硅酸（如云母）和盐盐框架硅酸（如石英）硅酸广泛用于陶瓷、玻璃、水泥等材料的制造锗锡铅过为锗为碳族元素（碳、硅、、、）展示了从非金属到金属的渡碳非金属，硅和半金锡铅为这态数态属，和金属些元素能形成多种氧化，如+2和+4，且随着原子序增加，+2氧化稳锡铅别铅对严许的定性增加和的化合物具有一定毒性，特是化合物神经系统危害重，已在多领域被替代氮族元素氮气的化学惰性氨与磷化氢₂₃氮气N是一种无色无味的气体，占大气成分的78%它的三氨NH是无色有刺激性气味的气体，极易溶于水形成碱性溶键结稳应应铵盐氢₃构（N≡N）使分子极其定，化学反活性低工业上氮液它是弱碱，与酸反生成磷化PH也是气体，过₂₂₃现该过这的固定主要通哈伯法（N+3H⇌2NH）实，程但毒性很强，自燃性强，几乎不溶于水种差异反映了氮族元压剂则过数质显需要高温高和催化生物中的氮固定通某些微生物中的素随着原子序增加，非金属性减弱，化学性发生著变化的将转为趋势固氮酶完成，氮气化氨或氮的化合物锑铋单质态态₂₄结红氮族元素（氮、磷、砷、、）的形多样氮以气N存在；磷有多种同素异形体，如白磷（P分子，四面体构）、链状状结层状结锑铋则现泽态铋渐磷（或网构）和黑磷（构）；砷、和主要呈金属光的固从氮到，非金属性逐减弱，金属性增强，键价电子的成能力减弱₂₃₂氮磷的氧化物和氧酸种类丰富氮的主要氧化物有一氧化氮NO、二氧化氮NO等；主要氧酸有硝酸HNO、亚硝酸HNO₂₃₂₅₃₃₃₄现等磷的主要氧化物有三氧化二磷P O、五氧化二磷P O；主要氧酸有亚磷酸H PO、磷酸H PO等磷肥是代础过钙过钙铵农业的基，主要包括磷酸、重磷酸和磷酸等氧族元素氧气应用烧疗支持呼吸和燃，医和工业必需硫工业制品2应硫酸、橡胶硫化、医药和农药用硒的生物功能3组转换应抗氧化酶分，光电用钋层为倾稳₂₃₂氧族元素（氧、硫、硒、碲、）的外电子构型ns²np⁴，向于得到两个电子达到定构型氧以O和O（臭氧）形式存在于大气中，O过键连单质₈环状则现质钋较为中氧原子通双接；硫的最常见形式是S分子；硒和碲呈半金属性，有多种同素异形体；是放射性元素，罕见为₂₃₂₃氧化物是氧与其他元素形成的化合物，可分碱性氧化物（如Na O）、酸性氧化物（如SO）和两性氧化物（如Al O）硫的氧化物主要有₂₃们₂₄产产二氧化硫SO和三氧化硫SO，它是制备硫酸的重要中间体硫酸H SO是重要的工业原料，全球量最大的化工品之一，用于化肥产为₂₂矿应生、金属加工和电池制造等硫化物可分离子型（如Na S）和共价型（如H S），在物学和材料科学中有重要用卤素族元素氟F浅负应应黄色气体，最具电性和氧化性的元素，几乎能与所有元素反氟化物用广泛，如氟利昂（制冷剂锅层绝缘）、聚四氟乙烯（特氟龙，不粘涂）和六氟化硫（电气体）氯Cl绿剂纸产黄色气体，有刺激性气味，强氧化广泛用于水处理消毒、造漂白和PVC塑料生氯气在第战一次世界大中曾被用作化学武器溴Br红挥摄剂单质深棕色液体，有刺激性气味，室温下易发溴化物用作影材料、药物和阻燃溴主要产较从海水中提取，全球量低碘I状紫黑色固体，能升华形成紫色蒸气碘是人体必需微量元素，用于甲腺激素合成碘酊（碘剂的酒精溶液）是常用消毒层为⁵稳卤素族元素（氟、氯、溴、碘、砹）的外电子构型ns²np，只差一个电子达到定的惰性气体构型，因此倾现单质数₂₂₂具有强烈的得电子向，表出强氧化性卤素的氧化性随原子序增加而减弱FClBr₂这趋势换应较泼换较泼盐I一反映在卤素置反中活的卤素能置出不活卤素的中的卤素氢顺为这认为负认识卤化的酸性强弱序HFHClHBrHI，与通常的电性越大酸性越强的相反，主要是因为氢键导₂₃₄HF分子间形成致其解离度降低卤素的含氧酸（如HClO、HClO、HClO、HClO）的酸性随数这为过应应键氢着氧原子量增加而增强，是因更多的氧原子通感效减弱了O-H，使离子更易解离稀有气体元素氩层为为满层层⁶稀有气体元素（氦、氖、、氪、氙、氡）位于元素周期表第VIIIA族，外电子构型ns²np（氦1s²），具有完全充的外电子壳，质泼这单氩对较则因此化学性极不活些元素在自然界中主要以原子气体形式存在，氦和在大气中含量相高，其他微量存在稀有气体通常通过获空气液化分离得，而氦主要从含氦天然气中提取来认为铂₆现长期以，稀有气体被不能形成化合物，但1962年巴特利特成功合成了第一个稀有气体化合物氙六氟化XePtF随后发，氙和₂₄₆₃这归较积较氪能与强氧化性元素（如氟和氧）形成化合物，如XeF、XeF、XeF和XeO等些化合物的形成因于氙和氪大的原子体和低应验氩闪的电离能稀有气体在工业和科研中有广泛用氦用于气球、低温实和MRI冷却；氖和用于照明和激光；氪用于高性能灯泡；氙用于剂则疗光灯和麻醉；而放射性的氡用于放射性法第四章区元素化学d变价性配位能力颜色多样区现稳区许区现d元素可表多种定氧d元素易形成配合物，因多d元素化合物呈丰态轨轨对颜轨级化，源于d道电子易失其空道能接受电子，如富色，源于d道能分₆⁻导选择去，如铁有+2和+3两种常[FeCN]⁴、裂致可见光吸收，如态铬₃₄⁺蓝铬见氧化，有+

2、+

3、[CuNH]²等铜离子溶液呈色，离子态绿+6等多种氧化溶液呈色催化活性区轨d元素因其空道和变价应性能有效催化化学反，如铂氢钯氢催化气氧化，催化应化反，铁催化氨合成等区轨这称为过d元素是指元素周期表中第3到第12族元素，其特点是d道正在填充中些元素通常渡金属，具有典型质导导热泽区为⁻⁰⁻的金属性，如良好的电性、性、延展性和金属光d元素的电子构型通常n-1d¹¹ns¹²，其化质轨学性主要由d道电子决定过稳态许鲜艳颜渡金属的共同特性包括存在多种定的氧化；易形成配合物；多化合物具有的色；具有良好的催化这区领应钛结活性些特性使d元素在工业、材料科学和催化化学域具有重要用例如，铁、铜、等在构材料中广铂钯铑贵剂钒钨钼铬锰钴则颜泛使用；、、等金属是重要的催化；、、等用于特种钢材料；而、、等用于制备各种料和功能材料配位化学基础配合物构型数为₆⁻配合物的几何构型由中心离子的电子构型和配体的空间需求决定常见构型包括平面正方形、四面体、八面体和平面三角形等八面体构型常见于配位6的配合物，如[FeCN]⁴鳌合效应应单稳这现称为鳌应稳鳌双齿或多齿配体与金属离子形成的配合物比相的齿配体形成的配合物更定，种象合效乙二胺en是典型的双齿配体，EDTA是常用的六齿配体，能形成极其定的合物配合物颜色许现鲜艳颜这为轨场级时场态颜多配合物呈色，是因d道在配体作用下分裂，使电子在不同能间跃迁吸收特定波长的可见光配体强度、中心金属离子类型和氧化都会影响配合物的色称围对过键结键键对对数为单₃配合物（也配位化合物）是由中心原子（通常是金属离子）和周的配体（具有孤电子的分子或离子）通配位合而成的化合物配位是一种特殊的共价，其共享电子完全由配体提供配体按提供电子量可分齿配体（如NH、₂数键数数H O）和多齿配体（如乙二胺、EDTA）配位是指中心原子与配体形成配位的目，常见的配位有

2、

4、6等配合物理论价键理论晶体场理论键论将键为场论为价理配位视配体向中心金晶体理视配体点电荷，描述配对键静场对轨属提供电子形成的共价它使用体电中心金属d道的影响杂轨释场轨为化道概念解配合物的几何构在八面体中，d道分裂高能的₄⁻镍轨轨型，如[NiCN]²中采用dsp²eg道dz²和dx²-y²和低能的t2g杂论简级化形成平面正方形构型此理道dxy,dyz,dxz能分裂大小由单观难释谱场颜直，但以解磁性和光特配体强度决定，影响配合物色和性磁性分子轨道理论轨论虑轨轨释分子道理最全面，考了金属与配体道间重叠形成分子道它解了π接受应预测质杂应结和π供体效，能更准确配合物性然而，其复性使实际用受限，一般场论合晶体理使用颜轨导当时配合物的色源于d道分裂致的d-d电子跃迁可见光照射配合物，某些波长被吸收过们颜₂₆⁺红用于电子跃迁，剩余透或反射的光决定了我看到的色例如，[CuH O]²吸收现蓝₂₆⁺红现绿场轨光，呈色；[NiH O]²吸收光和紫光，呈色配体强度影响d道分裂大颜小，因此改变配体可改变配合物色铬族元素化学铬的氧化态与化合物钼和钨的特性与应用铬态⁺蓝还剂钼钨别为这们常见的氧化包括+

2、+3和+6Cr²呈色，是强原，和都是高熔点金属，分2623°C和3422°C，使它成⁺绿稳为钼易被氧化；Cr³呈色或紫色，形成定的配合物如理想的高温合金材料用于特种钢制造，提高钢的硬度和耐₂₆⁺⁺铬盐₄⁻铬热钨丝质钼钨⁶[CrH O]³；Cr通常以酸CrO²，黄色或重性；主要用于灯、切削工具和硬合金和的化学性盐₂₇⁻红剂铬氢质铬较稳态为钼酸Cr O²，橙色形式存在，是强氧化的氧化与相似但活性低，最定的氧化+6在生物体中₃现应应钼辅谢过物CrOH呈两性，既能与酸反又能与碱反是某些酶的必需成分，因子参与氮代程铬铬钼钨层为这蚀铬⁵族元素、、属于第VIB族，外电子构型n-1d ns¹些元素具有高熔点、良好的机械强度和耐腐性是银白色有泽质蚀镀锈铬盐剂光的硬金属，在空气中表面形成致密的氧化膜而具有耐腐性，广泛用于电和不钢制造重酸是强氧化，在有机合成应时和分析化学中有重要用，但也具有毒性和致癌性，使用需注意安全锰族元素化学锰态颜稳应的氧化代表化合物色定性/用₂₂较稳锰盐+2MnCl,MnOH淡粉色定，常见的₂₃₃稳+3Mn O,MnOH褐色中等定性，易歧化₂稳剂+4MnO黑色定，用作干电池材料和催化₂₄绿稳剂+6K MnO色中等定性，强氧化₄剂剂试剂+7KMnO紫色强氧化，消毒和氧化锰锰层为⁵锰较为盐锰较缓族元素只有一种，属于第VIIB族，外电子构型3d4s²是一种银白色金属，在地壳中丰富，主要以氧化物或碳酸形式存在的化学活性强，常温下慢与空气中的氧气反应锰态稳现还有多种氧化，从+2到+7均有定化合物，表出丰富的氧化原化学锰钾₄剂环产还为⁺还为₂还为₄⁻锰钾高酸KMnO是一种紫色晶体，是强氧化，在不同pH境中有不同的氧化物酸性条件下原Mn²，中性条件下原MnO，碱性条件下原MnO²高酸广泛用应锰₂剂剂锰于氧化反、消毒和水处理二氧化MnO是黑色固体，是一种重要的催化，常用于干电池正极材料和有机合成催化在钢铁冶金中的添加可提高钢的硬度、强度和耐磨性，是不可或缺的合金元素铁族元素化学钴Co2钴蓝颜锂关键料原料，电池材料，磁性合金成分铁Fe产最重要的工业金属，量最大，主要用于钢铁制造镍Ni蚀组镀剂载耐腐合金分，电材料，催化体钴镍层为⁶⁻⁸这别铁族元素（铁、、）属于第VIIIB族，外电子构型n-1d ns²些元素都具有铁磁性，特是在一定温度（居里点）以下铁是银白色金属，地壳中含量丰富，是人态⁺浅绿₄₂⁺红类使用最广泛的金属铁具有多种氧化，但最常见的是+2和+3Fe²化合物通常呈色，如硫酸亚铁FeSO·7H O；Fe³化合物通常呈黄褐色或褐色，如氯化铁₃FeCl⁺⁺显⁺还剂为⁺⁺氢₂为锈⁺氢Fe²和Fe³在水溶液中存在明差异Fe²是弱原，在空气中易被氧化Fe³；Fe²的氧化物是白色的MgOH，暴露在空气中迅速氧化变铁色；Fe³的红₃钴镍态⁺红蓝⁺现绿氧化物是褐色的FeOH，具有两性，但碱性很弱和主要以+2价存在于化合物中，Co²通常呈粉色或色（取决于配体），而Ni²通常呈色铁族元素形成钾₄₆₄₆₃鲁蓝应的配合物众多，如亚铁氰化K[FeCN]和亚铁氰化铁Fe[FeCN]（普士），广泛用于分析化学和材料科学铂族元素化学催化活性铂轨铂氢氢族元素具有优异的催化性能，源于其d道电子构型和表面特性是重要的加脱剂钯氢应铑转催化，用于加反，用于减排催化化器化学稳定性铂质稳蚀浓浓盐族元素化学性定，耐腐，不易被酸氧化只有王水（硝酸和酸的混合物）铂铂能溶解金，形成六氯合IV酸配合物性质铂顺铂₃₂₂钯钯族元素形成众多配合物，如[PtNHCl]是抗癌药物，四氯合II酸用于催剂化制备铂钌铑钯锇铱铂贵员这为族元素（、、、、、）属于第VIII族，是金属的主要成些元素的电子构型n-⁶⁻⁹质热铂1d ns¹，具有相似的化学性，如高熔点、高密度、良好的电学和学性能以及优异的催化性能过杂纯过获贵族元素在自然界中含量极少，主要通复的冶金和提程得，价格昂铂对应应缪族元素的催化作用原理基于其表面反物分子的吸附、活化和解离能力催化反通常遵循朗尔-谢应应产骤铂剂应欣尔伍德机理，包括反物吸附、表面反和物脱附等步系催化广泛用于石油化工（如催净剂细氢领铂领化重整）、汽车尾气化（三效催化）和精化工（如加、氧化等）域配合物在医药域也有应顺铂铂疗结细重要用，如和奥沙利是治多种癌症的有效药物，作用机制是与DNA分子合阻碍癌胞分裂铜族元素化学铜的氧化态与配合物银的化学与应用态⁺态⁺铜主要有+1和+2两种氧化Cu在水溶银主要以+1氧化存在，Ag几乎不水解稳为⁺别液中不定，易歧化Cu²和Cu，但能形银的卤化物溶解度极低，特是AgCl、稳₂⁻们对还为成定的配合物如[CuCN]和AgBr和AgI，它光敏感，曝光后原₃₂⁺⁺单质这传摄础[CuNH]Cu²是最常见的铜离子银，是统影的基硝酸银是重₂₆⁺蓝盐试剂剂形式，水合离子[CuH O]²呈色，要的银，用作分析和医药消毒银蓝₃₄⁺纳颗疗费与氨形成深色的[CuNH]²配合米粒因其抗菌性能广泛用于医和消这检验应领物，是铜离子的重要反品域金的稳定性与应用质稳单应₄金化学性极其定，不与一强酸反，但能溶于王水形成四氯合金III酸HAuCl金主态⁺稳饰导线要以+1和+3氧化存在于化合物中，Au³更定金常用于首制作，电子工业（和接疗诊断纳传剂点），医，以及奢侈品行业金米材料具有特殊的光学和催化性能，在感器、催化领应和生物医学域有广泛用层为⁰这铜族元素（铜、银、金）属于第IB族，外电子构型n-1d¹ns¹些元素都具有良好的延展导导热较们单质性、电性和性，化学活性低它在自然界中以或硫化物形式存在，铜是生物必需微量内没质元素，参与多种酶的功能；银和金在生物体有已知的生理功能铜族元素因其优异的物理性和稳质来货币饰定的化学性，自古以就被人类用作、装品和工具材料锌族元素化学锌族元素物理性质锌锌镉现显质锌镉态锌镉键族元素（、、汞）呈明的物理性差异和是银白色固体金属，而汞在室温下是唯一的液金属三者熔点递减420°C321°C汞-39°C，反映了金属强度的减弱锌的应用锌镀锌牺锌锌是重要的工业金属，主要用于钢铁防腐（牲阳极保护）、干电池阳极材料、黄铜合金（铜合金）制造等也是人体必需微量元素，参与多种酶的功能和免疫系统的正常运作汞的特性态单质应计压计开关传许应汞以液和汞齐（汞的合金）形式广泛用于温度、气、和统牙科填充物中但由于汞及其化合物的高毒性，多用正被替代品取代，全球正努力减少汞排放和使用锌层为⁰锌轨满质过这态⁰颜锌族元素属于第IIB族，外电子构型n-1d¹ns²与主族IIA元素（碱土金属）不同，族元素的d道已完全填，化学性更接近于渡金属些元素主要以+2氧化存在于化合物中，形成的离子具有d¹构型，无色，不具有变价性的两性氧化氢₂应应锌盐物ZnO（白色）和氧化物ZnOH既能与酸反又能与强碱反，形成酸第五章配合物与生物无机化学70%3%元素组成金属元素氢钙钾钠镁人体中含氧、碳、、氮等非金属元素的比例人体中、、、等金属元素的总含量25+必需元素人体必需的元素种类，包括宏量元素和微量元素虽较们生物无机化学研究金属离子在生物系统中的功能和作用机制然金属元素在生物体中含量少，但它过钾钠维细渗压钙在生命程中扮演着不可替代的角色常见的生物金属包括和（持胞膜电位和透），组传导镁绿组辅红细锌辅（骨骼成、信号），（叶素分、酶因子），铁（血蛋白、胞色素），（酶因子、结组DNA合蛋白），铜（氧化酶分）等过键质侧链组金属离子与生物大分子的相互作用主要通配位形成蛋白中的氨基酸（如氨酸的咪唑基、半巯链为结胱氨酸的基）和多肽主的羰基和氨基都可以作配体与金属离子合核酸中的磷酸基团和碱基也能这对维结关领顺与金属离子配位些相互作用持生物大分子的构和功能至重要医药域的金属配合物包括铂湿钆剂类抗癌药物、金化合物抗风药物和配合物MRI造影等，展示了生物无机化学在医药发展中的重要应用血红蛋白与氧运输血红蛋白结构氧结合机理红组红⁺结血蛋白是由四个亚基成的四聚体蛋白，每个亚基包含一个血血蛋白中的铁以Fe²形式存在，可与氧分子形成可逆性红链红当结时⁺红质素基团和一条多肽血素是一种铁卟啉复合物，由四个吡合氧分子合，Fe²向血素平面移动，引起蛋白构环环⁺结亲现协应咯形成的大与一个中心Fe²离子配位铁离子与卟啉平面象变化，增加其他亚基与氧合的和力，表出同效影键质组残结结应₂浓形成四个配位，第五个配位位置与蛋白中的氨酸基响氧合的因素包括pH值（玻尔效）、CO度和2,3-二磷结浓线结协合，第六个配位位置可与氧分子可逆合酸甘油酸度等氧离解曲呈S形，反映了氧合的同性红结约结红将红结导一氧化碳中毒的机理在于CO与血蛋白的合能力比氧高210倍，一旦合形成碳氧血蛋白，阻止氧气与血蛋白合，致组浓压进红织缺氧CO中毒的处理主要是提供高度氧气，提高血中氧分，促CO从血蛋白上解离红红结红红单没协应线肌蛋白与血蛋白在构和功能上有相似之处，二者都含有血素基团，但肌蛋白是体蛋白，有同效，其氧离解曲呈线红组储剧时释细红红双曲形肌蛋白主要存在于肌肉织中，起到氧存的作用，在烈运动可放氧气供肌肉胞使用理解血蛋白和肌蛋结为疗论础白的构与功能，研发人工血液替代品和治血液疾病提供了理基金属酶与催化为辅应锌这金属酶是含有金属离子的酶，金属离子作因子参与催化反酶是最常见的金属酶类型之一，包括碳酸酐酶、碱性磷酸酶和羧肽酶等在锌质组残锌为亲试剂稳些酶中，离子通常与蛋白中的氨酸、谷氨酸和/或半胱氨酸基配位，形成催化活性中心离子的作用包括活化水分子成核；应进结导₂应剂时⁷定反中间体；以及促底物合和向碳酸酐酶催化CO水合反的速率比无催化快10倍，是自然界中最高效的酶之一还过挥细⁺⁺转换传钼铜酶在氧化原程中发重要作用，如胞色素c氧化酶、超氧化物歧化酶和酪氨酸酶等铜离子可在Cu和Cu²之间，便于电子递辅钼钼结钼谢关键还还因子是酶中的活性部分，由原子与特殊的二硫苯并蝶呤构配位形成酶在氮代中具有作用，如硝酸原酶和亚硝酸原酶参与生过过组该过还过细损伤物固氮程硒是谷胱甘肽氧化物酶的必需分，酶通原有害的氧化物保护胞免受氧化，是机体重要的抗氧化防御系统第六章固体化学基础晶体结构解析线利用X射衍射确定原子排列晶格能计算2热环基于力学和玻恩-哈伯循晶胞参数确定3数对称晶格常、性和空间群质结质应为维结单固体化学研究固体物的构、性和反行晶体是原子、离子或分子按照特定的三周期性排列形成的固体晶胞是晶体构中的基本重复元，由晶数对称为单格常（a、b、c）和晶格角（α、β、γ）定义根据性，晶体可分七种晶系立方、四方、正交、六方、三方、斜和三斜负过静结结钠铯₂闪锌矿离子晶体是由正离子通电引力合形成的晶体，常见的构类型包括氯化型（如NaCl）、氯化型（如CsCl）、萤石型（如CaF）、型红₂线结术过图结（如ZnS）和金石型（如TiO）X射衍射是研究晶体构的主要技，基于布拉格定律（nλ=2d·sinθ），通分析衍射样可确定晶体的空间阵将态转为态时释稳过环结热数计构点能是离子晶体从气离子变固晶体放的能量，反映了晶体的定性，可通玻恩-哈伯循合力学据算晶体结构类型体心立方结构2简单立方结构顶数为晶胞点和中心各有一个原子，配位8，空间填数为1为钠钨每个晶格点只有一个原子，配位6，空间填充效充效率68%，如、铁、等金属为兰率52%，如波石Po面心立方结构3顶数为晶胞点和面中心各有一个原子，配位12，空为铝间填充效率74%，如铜、、金等金属氯化钠型结构密堆积六方结构阴阳离子和离子各占据一个面心立方晶格，互相穿插，层状数为为如NaCl、MgO等ABAB...排列，配位12，空间填充效率镁钛锌474%，如、、等金属径⁺⁻径围对应数当⁺⁻在离子晶体中，离子半比r/r是决定配位多面体类型的重要因素根据几何学原理，不同的半比范不同的配位和几何构型r/r时数为当⁺⁻时数为当⁺⁻时数为

0.732，配位8，形成立方体构型；

0.414r/r

0.732，配位6，形成八面体构型；

0.225r/r

0.414，配位4，形成四面当⁺⁻时数为体构型；r/r

0.225，配位3，形成三角形构型结钠钾结贵结镁钛积结钠常见的无机物晶体构例子包括和等碱金属采用体心立方构；铜、银和金等金属采用面心立方构；和等金属采用密堆六方构；氯化镁钠结铯铯结钙₂结锌闪锌矿锌矿结NaCl、氧化MgO采用氯化型构；氯化CsCl采用氯化型构；氟化CaF采用萤石型构；硫化ZnS有和纤两种构；二氧钛₂红结这结对质计化TiO采用金石型构了解些基本构类型理解材料性和设新材料具有重要意义晶格缺陷与性质点缺陷线缺陷（位错）半导体掺杂维错维错导掺杂掺点缺陷是晶体中的零缺陷，包括空位（晶格位是晶体中的一缺陷，主要有刃位和螺半体是有意引入的点缺陷，如在硅中错错论掺杂掺杂这掺杂位置缺少原子）、间隙原子（原子位于非晶格位两种位的存在降低了晶体的理强度，入磷（n型）或硼（p型）种过导带结产位置）和替代原子（晶格位置被其他种类原子但通滑移和攀移机制，使晶体具有一定的塑改变了半体的电子能构，生自由电子这扩导这对关显导导占据）些缺陷影响晶体的散、电和光性变形能力，金属的延展性和可塑性至或空穴，著提高了半体的电率和功能性质学性重要对远阴对伦开进缺陷材料性能有深影响在离子晶体中，肖特基缺陷（离子空位和阳离子空位）和弗克尔缺陷（阳离子离正常位置入间隙位置）影导扩过导为传质响离子电性和散程在半体材料中，缺陷可作电子陷阱或发光中心，影响电子输和光学性在催化材料中，表面缺陷通常是活性位对应关键点，催化反起作用第七章无机材料化学陶瓷材料玻璃材料态陶瓷是金属与非金属元素形成的无机玻璃是非晶固体，具有短程有序但结盐非金属材料，具有高熔点、高硬度和缺乏长程有序构硅酸玻璃是最稳传砖₂化学定性统陶瓷包括瓷器、常见的类型，主要成分是SiO，添铝₂调节瓦等，主要成分是氧化硅、氧化和加Na O、CaO等可性能特种进锆盐热胀粘土；先陶瓷如氧化、氮化硅和玻璃如硼硅酸玻璃具有低膨系数铅导维碳化硅等，具有特殊的电学、磁学或；玻璃具有高折射率；光纤则光学性能用于光通信功能无机材料质现压功能无机材料利用材料的特殊物理化学性，实特定功能包括电材料（如₃导PZT陶瓷）；铁电材料（如BaTiO）；磁性材料（如铁氧体）；超材料（如₂剂这环领YBCO）；光电材料（如TiO光催化）等些材料在电子、能源和保域有广应泛用结关键键结无机材料的构与性能密切相陶瓷材料的强度和硬度源于其共价和离子合的特性；态结压则来结玻璃的透明性源于其非晶构不散射可见光；电材料的特性自于晶体构的非中心对称过调组结满应性通控材料的化学成、微构和加工工艺，可以定制材料的性能，足不同用需求半导体材料硅基半导体集成电路和太阳能电池的核心材料化合物半导体频关键高电子和光电子器件的材料氧化物半导体3传透明电子学和感器的新兴材料导导导绝缘导过场掺杂调导带结带半体材料是电率介于体和体之间的材料，其电性可通温度、光照、电或等外部条件控半体的能构特点是存在一个适中的禁宽为带满导带为导纯净导锗导较掺杂导则过杂质度（通常

0.1-4eV），价被电子填，基本空本征半体是的半体材料，如硅和，电性弱；半体是通引入原子改变结导为为载为载电子构，提高电性，分n型（电子主要流子）和p型（空穴主要流子）导导场来纯术稳质带宽硅是最重要的半体材料，占全球半体市的95%以上其优点包括丰富的原料源、成熟的提和加工技、定的化学性和合适的隙度导锗红测镓带频（

1.1eV）其他重要的半体材料包括Ge，用于高速器件和外探器；砷化GaAs，具有高电子迁移率和直接隙特性，用于高器件和发光二铟镓宽带导导纯单极管；磷化InP，用于高速光电子器件；碳化硅SiC和氮化GaN，隙半体，用于高温、高功率器件半体材料的制备通常包括原料化、晶区骤生长（如直拉法或熔法）、晶片加工和器件制造等步超导体材料磁性材料铁磁材料铁氧体材料磁记录材料场为记录数储盘带传铁磁材料在外磁移除后仍能保持磁化，如铁、铁氧体是一类重要的磁性陶瓷材料，化学式磁材料用于据存，如硬和磁钴镍换₂₄为⁺₂₃₂现、及其合金其原子磁矩由于交相互作MFe O（M二价金属离子如Fe²、统材料包括γ-Fe O和CrO微粒；代高密畴结⁺⁺们储记录钴铬用而自发平行排列，形成磁构铁磁材料Ni²、Zn²等）它既具有磁性又具有陶度存材料包括垂直磁用合金和GMR导频压层现盘具有高磁率和高磁化强度，是永磁体和电磁瓷的高电阻率特性，主要用于高变器、电（巨磁电阻）多膜材料，后者实了硬存涡损储设备的核心材料感器和微波设备中，能有效减少流耗容量的大幅提升轨产对场应为顺磁性源于原子中电子的自旋和道运动生的磁矩根据磁矩排列方式和外磁的响，磁性材料可分磁性材料（磁矩无序排列，在外磁场场产作用下弱磁化）；抗磁性材料（无磁矩，在外磁中生微弱的反向磁化）；铁磁性材料（磁矩平行排列）；反铁磁性材料（相邻磁矩反平行排净为净列，磁矩零）；亚铁磁性材料（不等磁矩反平行排列，有磁矩）第八章无机合成方法常规合成方法现代合成新方法传应应来应围统无机合成方法包括固相反法、溶液法和气相法固相反近年发展的新型合成方法大大拓展了无机化学的用范微进扩剂场产热应需要高温以促离子散，常用于陶瓷、催化等；溶液法在温波合成利用分子在微波中的快速振动生量，反速度快、进选择应产压环和条件下行，包括沉淀法、溶胶-凝胶法等；气相法如化学气性好；超声波合成利用声空化效生高温高微境；电积这选择时过应还过矿则相沉CVD用于薄膜制备些方法各有优缺点，需考化学合成通电极反控制氧化原程；生物化模仿生物虑标产纯内矿过结这目物特性、度要求、设备条件等因素体物形成程，在温和条件下制备特殊构材料些方法产选择通常能降低能耗、提高率和性应过应垒扩高温固相反是制备陶瓷和无机氧化物最常用的方法它的基本原理是通高温提供足够的能量使反物中的离子克服能，散到产应积应应产匀难新的晶格位置形成物反速率受温度、粒度、接触面和气氛等因素影响固相反的局限性包括反不完全、物不均和观结进匀驱径匀热以控制微构改措施包括使用化学均的前体、减小粒、增加混合均度和优化处理工艺等溶液合成方法沉淀法过应难氢盐通化学反在溶液中形成溶物，常用于制备金属氧化物、碳酸和硫化物溶胶-凝胶法盐盐进缩纯金属醇或无机水解形成溶胶，一步聚形成凝胶，用于制备高氧化物材料水热合成法压为剂应质进难结纳高温高下水作溶和反介，促溶物溶解和晶，适合合成沸石和米晶体微波辅助合成热应应时产利用微波能快速加整个反体系，反间短，物分散性好，能耗低关键浓获颗沉淀法是最基本的溶液合成方法，其在于控制沉淀条件（如pH值、温度、度）以得所需的物相和粒性质术过时现组匀杂剂驱共沉淀技是沉淀法的延伸，通多种离子同沉淀实分均分布，常用于制备复氧化物和催化前质浓顺搅陈时体影响沉淀量的因素包括溶液度、添加序、拌速度、化间等湿术应组匀产纯过溶胶-凝胶法是一种重要的化学合成技，具有反条件温和、分混合均、物度高等优点典型程包驱盐颗过缩应连状结热括前体（如金属醇）水解形成溶胶；溶胶粒通聚反接形成网构（凝胶）；凝胶经干燥、处终产这别维热闭应理形成最物种方法特适合制备薄膜、纤和多孔材料水合成在密反釜中于100-250°C、几个至压进这应辅几十个大气条件下行，水在些条件下具有特殊的溶解和反特性，有利于晶体生长微波助合成利用极性场选择热现匀热缩应时获产分子在微波中的性加，实快速、均的加，大大短反间，并常能得特殊形貌的物无机纳米材料合成1-10030%3-5尺寸范围nm表面原子比例带隙增宽eV纳导带米材料的典型尺度10nm粒子中处于表面的原子百分比某些半体量子点的光学隙纳维纳围内应应应观应应导级带米材料是至少在一个度上尺寸在1-100米范的材料，具有量子尺寸效、表面效、小尺寸效和宏量子隧道效等特性量子尺寸效致能离散化和隙增宽纳现独质应则纳积传，使米材料表出特的光学、电学和磁学性；表面效源于米材料极高的比表面，使其具有优异的催化、吸附和感特性纳为纳结积烧蚀还米材料合成策略主要分自下而上法和自上而下法自下而上法从原子或分子构建米构，包括气相法（如化学气相沉、激光）、液相法（如化学原、溶胶-凝胶、热应则蚀纳结蚀纳进术水合成）和固相法（如固相反、机械研磨活化）自上而下法从体相材料切割或刻形成米构，如光刻、电子束刻等米材料的表征需要多种先技，包括电子显术扫针显术线态谱术纳术应剂计微技（TEM、SEM）、描探微技（AFM、STM）、X射衍射（XRD）、动光散射（DLS）和各种光技米技在无机化学中的用包括催化设、能转换储环净领当源与存、境化、生物医药、光电材料等多个域，是代材料科学最活跃的研究方向之一第九章绿色无机化学废物最小化能源效率应径产应选择压进优化反路减少副物，采用原子经济性高的反降低反能耗，优先常温常条件下行的反应应可再生资源安全试剂资为试剂传优先使用可再生而非不可再生源作原料使用无毒或低毒替代统有毒化学品绿产对环绿则纳纳色化学是一种化学理念和方法，旨在减少或消除化学品、化学工艺和化学品人类健康和境的危害色化学十二原由安斯塔斯（Anastas）和沃（Warner）预废计剂辅质于1998年提出，包括防物、原子经济性、使用安全合成方法、设安全化学品、使用安全溶和助物、提高能源效率、使用可再生原料、减少衍生物、催化而计应计时预质预非量反、可降解设、实分析防污染、以及本安全化学防事故绿现为剂剂开剂应矿矿过临临无机合成的色理念体在多个方面使用水作溶替代有机溶；发无溶反；采用生物化方法模仿自然界中的物形成程；使用超界流体（如超界₂为应质开连续应应这仅环还应选择CO）作反介；发微波和超声波等高效能量输入方式；以及采用流反代替批量反等些方法不减少了境污染，常常能提高反效率和性，现环赢实经济效益和境效益的双环境无机化学大气污染物水体污染物ₓ大气中主要的无机污染物包括氮氧化物NO、二水体中常见的无机污染物包括重金属离子（如汞、₂₃颗铅镉盐盐氧化硫SO、一氧化碳CO、臭氧O和粒、、砷）、硝酸、磷酸和氨氮等重金属这来烧来矿盐物PM些污染物主要源于化石燃料燃、工污染主要源于业、冶金和电子工业；硝酸和产盐则来径导业生和交通运输氮氧化物和二氧化硫在大气中磷酸主要自农业流和生活污水，致水体转为颗对营养这过链对化硝酸和硫酸，形成酸雨；臭氧和粒物呼富化些污染物通食物富集，水生生严则过红结态胁吸系统危害重；一氧化碳通与血蛋白合系统和人类健康构成威阻碍氧气运输治理技术术尘术无机污染物的治理技多种多样大气污染控制包括脱硫、脱硝和除技；水体重金属污染处理可采用化学换术来纳沉淀、离子交、吸附和膜分离等方法；利用微生物和植物修复技也是治理污染的有效手段近年，米检测现材料在污染物和处理方面展出巨大潜力换术换剂树换标换离子交是一种重要的水处理技，利用离子交（如脂和沸石）中的可交离子与水中目离子发生交反应换剂⁺⁺阴换剂则，从而去除水中的有害离子阳离子交可去除Ca²、Mg²等硬度离子或重金属离子；离子交用₃⁻₄⁻阴换术软废净贵于去除NO、SO²等离子离子交技广泛用于化水处理、工业水化和金属回收环筛吸附材料是境修复的重要工具，可有效去除水体和气体中的污染物常用的无机吸附材料包括活性炭、分子、₂₃₂矿层状氢这过静氧化物（如Al O、TiO）、黏土物和双氧化物等些材料通表面作用力（如范德华力、电作氢键结现过调结质用、等）与污染物合，实污染物的分离和富集通控材料的孔构、表面化学性和形貌，可以提高对选择吸附材料特定污染物的性和吸附容量总结与展望基础理论结键础论识预测质原子构、化学、配位化学等基理构成了无机化学的核心知体系，是理解和无机物性与反应础的基元素化学区区区质应规内从s到p、d元素的性与用，展示了周期表的律性和元素多样性，是无机化学的重要容材料科学纳领将现紧结术创固体化学、米材料和功能材料等域无机化学与代材料科学密合，推动了技新可持续发展绿导环资战色化学理念引无机化学朝着境友好、源高效利用的方向发展，助力解决全球挑历满过课习们结应无机化学是一门史悠久而又充活力的学科，通本程的学，我系统地了解了从原子构到材料用的完整知识当热组单维体系代无机化学研究点包括超分子化学与自装、金属-有机骨架材料MOFs、原子催化、二材料（如钙钛矿这为环战MXenes）、材料、仿生无机化学等些研究解决能源、境、健康等全球性挑提供了新思路和新方法产无机化学与其他学科的交叉融合日益加深与物理学的交叉生了材料物理和表面科学；与生物学的交叉发展了生物无矿杂计结则论计机化学和生物化学；与有机化学的交叉催生了金属有机化学和化材料；与算科学的合加速了理和算无机来将继续观续进为创化学的发展未，无机化学向多尺度（从原子到宏）、多学科交叉和可持发展方向演，人类社会造更多价值。