上册目录 译序 序 ·日。非 前言……………………………… 第1章元素的起源、同位秦与原子量 1 1.1引官………………………………1 12宇宙的起源 2 13星系演化与恒星的光级别…………………7 1,4元素的合成……………………………………………14 1.4、1氢燃烧…………………… 14 .4.2氢燃烧及碳燃烧……………∵ 16 1.4.3《过程… .甲省,,,::甲B 影,,,1,pd,有古甲+ 1,.±e-过程(平衡过稈) ……………"……18 14.5s-过程和x-过(中子的慢速吸收和中子的快速吸收)………20 1.4.6p过程(质子捕获过程)…… 14.7x-过程…………………………………………………….22 1.5原子量………………………24 1.5.1原子量的不确定度……… 15.2放射性元素问题………………… …………………30 1.6思考问题 ■、自音中q面面告 31 第2章化学周斯性与周期表 ………83 2.1引言………………………………………83 2.2原子的电子结构………… 2.3元素泩质的周期性递变…… 231原子性质及物理性质的递变…………………
23.2元素化学性质的递变………… 2.4新元素及新化合物的颈言………………………46 25周期表的问题 ………51 第8章氢… 3.工引言 32氢的原子性质及物理性质…………………55 32.1氢的码位素… 32.2正氫和仲氢……………………… 8.23氢的离了化形式…………………………5 83氢的制备、生产及应用………… 3.3.1氢… 3.3.2氘…………… 3.3.3氚…… ………………………67 3.4氢的化学性质及其递变…………………………71 3.4.质子酸碱………… ·,中上 3.6氢键……………………………80 35.1忽键对物质性质的影响……… …………81 3.52氢键对结构的彩响…… 358氢键的强度及其理论说明 3.6元素的氢化物… 第垂章锂、钠、钾、铷铯及钫…… s……………104 4.1导论……… 日1t 42碱金属元素……………………………104 42.1发现与分离………………………………………………104 ±22地球上的丰度及分布… ………………16 423生产及应用…………………………116 424碱金属的性质………… 425碱金属化学活性的递变…… 4.2.6诫金属在液氦和共它溶剂中的溶液…………………………12
兵3碱金属的化合物……… 单非p自。看中非·目 4.3.1引亩:离子键刑 …127 4.3.2卤北物及氢化物………… j32 43.3氘化物、过氧化物、超氧化偬报氧佗物……………………135 4.3.4氢氧化物…………… 140 4.3.5含氢酸盐及其它化合物 141 43.6配合物、冠状化合物及穴状化会物… 43.7金属有机化会物… 第5章铍、镁、钙、锶、钡及镭 ……………i2 6.1导论 ·······守··中中中·:::aas 162 5.3碱土金属元素… …………16王 5.2.1地球上的丰度及分布………………………………,…i64 5.2.2生产及应用…………………………… …………167 523碱土金属的性质…… …………169 52.4碱土金属的化学活性及其递变书 53碱土金属的化合物 i72 53.1引言…………… 5.3.2贺化物及卤化物………… 53.3氧化物及氢氧化物 ……………… 5.34含氡酸盐及配位化合物………………… …8 5.3.5金属有柷化合物………………… 96 铍 中甲、, 196 镁 钙、锶及钡 ·…·……… 21.0 第6章硼… ………………………………213 6.1导论…………… 62元素硼 6 62.1硼的分离及提纯……………………… ……………………i6 622晶体硼的结构…… 63.3硼的原子性质及物理性质……………………… 22)1
624硼的化学性质…… “222 6.3硼化物… …………224 6.3.弓 6..2硼化物的制备及其化学计量学… …225 6.3.3硼化物的结构………………………………………………228 6.4硼庑(硼氢化物)………………………………234 6.1.1引言……………………………………………2 6.4.2硼烷的结构、键合及拓扑结构… 6.43烷的性质… ,,,,·,,,甲 6.4.4乙硼烷(B2H6)的化学… ………*264 645巢形戊硼烷(BH)的化学…… 265 646巢形癸祘炕(BH1)的化学…………… 271 64.7笼形-BnH射化学 ………………276 5碳绷烷……… 6.6金属碳磲烷 ,..专甲p日普普着中甲q,曲曲·4中 ……239 6.7卤化硼…… 6.7.1三卤亿硼… …………31 6.72硼的低卤化物…………………………………………………38 6.6朝-氧化合物……………18 6,81硼的氧化物及含氧酸…… 6.8.2硼酸盐……… 68.3含硼-氧键刑有机化合物……,…… 6.9硼一氮化合物 321 6.!0弸的其它化合物………… ……………328 第7章铝、镓、铟及铊 331 7.1导论 ………331 7g铝、镓、铟、铊的元素…… 333 7.2.1元素的地球半度及分布 7.2.2金属的制备及用途……………………………………………335 72.3元素的性质
724元素的化学反应活泼及其递变 345 7.3铝、镓、铟、铊的化合物 ,qd术甲a,, 73.1氢化物及有关的配位化合物 349 732卤化物及卤配合物…………… 356 卤化铝 357 镓、铟、铊的三卤化物………… 563 镓、钢、铊的低卤化物………………………………… 733氧化物及氢氧化构……… 73.4三元的及更复杂的氧化物相… 尖晶石及有关化合物………………… 381 钠-月-铝及相关的相…………………… 5士 铝酸三钙Ca3A12O6………… 7.3.5其它无机化合物…… 73.6金属有机化合物… ……396 第8童碳 401 8.1导论 40士 8.碳元素 406 8.2.1地球上的丰度及分布………… 生U6 2同素异形体 41了 823碳的原子性质及物理性质………………… 824碳的化学甡质………………………………………………43 83石墨间隙化合物…… 8.4碳化物 436 8.5碳的氨化物、卤化物及卤氧化物…………………442 8.6碳的氧化物及碳酸盐… ……445 87碳的硫属化合物及其相关化合物 ∴457 8.8氰化物及其它碳氮化合物· 看●甲pq4 ·461 8.9金属有机化合物……………473 89.1单齿配体 892双齿配体……… …"……………………………4
89.3三齿配体…………………… ……………496 S94四齿配体…………………… 5 8.9.5五齿配体…………………………… 53 89.6六齿配体……………………………………………………509 8.9.7七齿及八齿配体 第S章硅 515 9.1导论……… p。。,。。,, 615 9.2硅元素…… 517 92.1存在及分布………………… 517 9.2.2硅的分离、制备及工业用途… …………518 923硅的原子性质及物理性质 ……519 9.2.4硅的化学性质…………………………………………6 9.3硅的化合物……… 526 9.3.1硅化物……………………………………………-526 9.,硅的氢化物(硅烷)……………… 9..砝的卤化物及相关的配合物……………………532 9.3.二氰化硅及硅酸…………………………,………596 9.3.5硅酸盐矿 具有独立单元的硅酸盐 具有链状、带状结构的硅酸盐… ·,, 49 具有层状结构的硅酸盐……………………,……4 具有骨架结构的硅酸盘………… 568 93.6硅的其它无机化合物…… 9.37有机硅化合物及硅氧烷…………………………570 第10章锗、锡及铅…………………581 10.1导论 581 1(.2锗、锡、铅的元素… 看 682 10.2.1她球上的丰度及分布……………… 582 10.2.2锗、锡、铅的产及用途……… 10.2.3钴、锡、铅的性质 自有草日ap4日s自 ………………588
10.24锗、锡、铅的化学活泼性及其递变……………………………59I 10.3锗、锡、铅的化合物……………………694 10.3.1氢化物及氢卤化物…………………………94 10.32卤化物及相关的配合物…………………………196 10.33氧化物及氢氧化物………………… 607 10.3,4含氧酸的衍生物………………… 、·,,. …615 10.35其它无机化合物………………… j0.3.6金属-金属键及原予簇……… 10.3.7金属有机化合物………………………………………626 锗锡铅 ……646 中甲‘·d●自曲 63
第1章 元素的起源、同位素与原子量 1.1引言 本书对元素化学作了较全面的论述。现在已知有107种元 素①,但并不都存在于自然界。从氢到铀的9和元素中,除了锝和 钷以外,全都能在地球上找到。已经探测到在某些恒星中有锝。除 了上述元素之外,在实验室中采用人工核合成的方法又增添了15 和元素。在自然界为什么只有90种元素?它们为什么具有所观察 到的丰度,以及它们的各种同位素为什么以所观絮到的这种特定 相对丰度存在?确实,我们还必须问,在自然界中这些同位索丰度 通常变化到何种程度,才会使得原子量改变到足以危及以化学分 析测定物质化学组成和结构的经典方法。 各种理论丰富多彩,重要的是任何时候都要仔细辨别它们之 中哪些是根据实验确立的,哪些是能提出进一步实验的有用模型, 哪些对说胡已知事实是目前可普遍接受的理论。在本章的头几节 中,将讨论化学元素的起源和这些元素现在的同位素组成问题。我 们对这些问题的认识仅是推测性的,这一点或许比在其它章节表 现得更为明显。这并不奇怪,因为,是在最近几十年,由于核物 理、相对论和量子论方面的一些发现,才使这一宏伟课题取得进 展 ①者注:目前已知110种元素,其中通过核合成方法鉴定的超钟元素有了
12宇宙的起源 种普遍流行的理论认为宇宙的起源及其演化到今天这种形 式是开始于“热的大爆炸。可以设想,宇宙屮的所有物质…开 始就包含在一个密度非常大、温度无限高的原始核中。由于某和 厉因它发生爆炸,使物质均匀地分布在整个空间,开始是以中子的 形式存在,然后它以已知的半衰期678±306衰变为质子、电子和 反中微子; 丑->p+e+v ti/a=l1. 3 min 按照这种理论,宇宙物质的一半在大爆炸后11min左右转变成质 子。这时温度(尽管它对这个模型的细节十分敏感)可能是500 10°K左右。虽然原始火球的核反应也会产生某些数量的氮,但是 2h(大约10个半衰期)后,宇宙中的纯大部分物质便以氢的形式 存在。星系团中的各种恒星就是由这种物质凝集原成的,同时开 始了元素的建造过程。根据观察到的现有竽宙膨胀速率(每10光 年约为18kmg-1),并假定速率保持不变,可以很容易地算出大 爆炸是发生在18×10°y以前。[1光年=9.46×102km;1y 3.15×107s因此,=9.46×10%/(18×3.15×107)y①}。这一理 论的一个诱人之处在于,它熊很容易地说明当今宇宙中存在的温 度约为27K的各向同性的黑体热辐射(这种辐射是1965年由美 国Be1l实验室的A.A.Pez和R,W. Wilson发现的,为蚍 他们获得了1978年诺贝尔物理奖)。这种辐射被看作是大爆炸 1 J Silk, The Big Bang: The Creation am: Evolution of the Universe.w H. P'reemitn, San Francisco, 1980. 394 pp ①译者注宇街现在的直径约为106光年(m9,4×1012×105km),若宇宙每年 膨帐18×3,15×107km,即可怙算出宇宙的年龄约为170亿
的垂死残余,其辐射强度也与理论所预计的相近°。其它流行的宇 宙学理论中没有一个能够满意地说明这一辐射温度。象物质连续 产生的稳定态理论和冷的大爆炸理论或多中子理论等,都因为这 原因而处于不利的地位。幸好对于我们的目的—说明化学元 素现在的浓度来说,并不取决于接受哪一种具体的宇宙学理论,也 就是说,我们要区分开物质的起源(宇宙学)和化学元素的起源(核 创生说)与此类似,在宇宙、太阳系和地球上的同位素分布与 宇宙学无关,这可以根据观测和应用已被接受的物理原理推演出 来 现在,至少可以得到其中一些元素丰度的对象有:(1太阳和 些恒星;(i)气态星云包括其它星系中的一些星云;(i星际 介质;(iv)宇宙线粒子;(v)地球、月球和陨石;(vi)太阳系中的 其它行星、小行星和彗星。前三组对象的信息是根据光谱数据得 来的;而对于宇宙线、陨石,至少对地球及月球的表层则可对样 品直接进行分析。结果表明,在太阳系和有些恒星中元素丰度差 异很大,但是总的图象在组成上却具有惊人的一致性。在宇宙中, 氢无疑是最丰高的-种元素,约占原子(或核)总数的88.6%,氦 的丰度约为氢丰度的1/8(11.3%),这两种元素加在一起已占字 宙原子总数的999%以上利宇宙质量的99%左右。显然,由 与氦核合成较重元的过程还没有进行多少。 对元素的宇宙丰度已经进行了各种估计,虽然就具体元紫来 说,彼此佔许的丰度有时存在着细小的差别,但它们在总路度为 2 A.A. Penzias ::rd R. W. wilson, A measurement Jf excess antenn temperature at 4080 Mc/s, astrophys, 142, 419-21 (1965);R. E. Dicke, P. A. E. Peebles, P. G. loll, and D. T. Wilkinson, Conic black-body radiation. Astrophys, J, 142, 41419(1965);R. w, Wilson, The cosmic microwa ve background radiation, pp. 118-23 in Les Prr Nobel 1978, Almqvist wikscll International, Stockholm 1979; A. A. Penzias, The origin of the elements, pp,93 106 in Les Pris nobel 1978(also in Science 105, 549 54(1979))
