怎样学好无机化学?

众所周知,传统的无机化学由两部分组成:元素和理论。元素化学部分因为知识点较为零散,相对需要更多的记忆,而理论部分则更为系统,每一部分均可深入作为一个子学科,结构化学、光化学、量子力学等均在其中有涉及。

理论部分作为基础,可以帮助你更好的理解元素的性质——千言万语汇成一句话:结构决定性质。举个很常见的例子,铊元素、铅元素、铋元素均有一个共同的性质,即在自然界主要以低氧化态存在,而非相对轻的元素一样容易以最高价态(铝酸盐,磷酸矿物等)存在。很显然,我们应当都背过书上的结论——6s2惰性电子对效应。然而,惰性电子对效应来自于填充在f亚层的电子,它们对核电荷不能完全屏蔽,从而使有效核电荷增加,引起镧系原子半径缩小和电离能增大。而根据相对论原理,随核电荷增大,电子的速度明显增大,这种效应对6s2电子的影响尤为明显,这是由于6s电子相对于5d电子有更强的钻穿效应,受到原子核的有效吸引更大。这种效应致使核外电子向原子核紧缩,整个原子的能量下降。另一种观点认为,同族元素自上而下随着原子序数的增大,相对论性效应使价层s轨道能比非相对论性计算的预期值还要低,并且又使价层s与p轨道能隙增大,因此有利于s电子的“惰性”。

所以,即使是元素化学部分,全靠背诵也是不够滴~~对于一位普通的学生,并没有必要背过整本Greenwood元素化学,也不需要了解无机化学丛书里面的罕见知识,但是,在遇到难以解决的问题时,有必要查阅资料深入探讨一些“看起来很显然”的结论。

再举一个例子,关于二卤亚硫酰的S=O键的键强度问题,书上给出的结论是SOF2键长小于SOCl2小于SOBr2 ,可是,这里具有很多的变量。第一个问题便是红外光谱振动数据是否能够体现化学键的强度?鉴于硫原子相连的卤素原子从F到Br逐渐增大,红外光谱中的约化质量应当受到相当的影响(虽然这是双原子模型)。另外,通过对上述三个分子进行MULLIKEN电荷分析,得到的数据却是SOF2大于SOBr2 大于SOCl2。中心硫原子电荷随取代卤原子的增大呈现不单调的情况,这一问题初步猜测是硫原子和氯原子的共轭过程,但是对其分子轨道的可视化结果表明并没有显著的共轭出现。有兴趣的读者欢迎私信和小编讨论。

最后,祝各位同仁科研顺利!

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