內容簡介

「配位化學」是化學學門中無機化學的子領域。它比另外一個子領域「有機金屬化學」的發展更早。近代「配位化學」的發展從十九世紀中葉開始。其中最著名的人物是 Werner。「配位化學」發展的早期，化學家對「配位化合物」的結構特殊性感到困惑；另外，大多數「配位化合物」都具有多采多姿顏色，有些配位化合物則具有磁性。這些特性讓化學家正視「鍵結理論」的重要性，因而引發新的「鍵結理論」的發展。本書《從解題著手懂配位化學 (Dissecting Coordination Chemistry by Solving Problems)》試圖從解練習題的角度切入，讓讀者可以從練習題的解題過程「做中學」，掌握每個章節的重點，進而加深對配位化學內容的印象。

序言

「配位化學」和「有機金屬化學」是無機化學課程的兩個重要子領域。「配位化學」的發展時間比「有機金屬化學」早，約於十九世紀末即已開始。早期，化學家對於所合成的「配位化合物」迥異於有機化合物的特殊構型、多采多姿的顏色、及有些配位化合物甚至具有磁性等等的特性感到困惑。為了要解釋這些化合物所展現的特殊性質，化學家開始正視鍵結理論的重要性，因而引發新的鍵結理論的發展。這個領域的發展也與某些配位化合物的優異催化能力有關，在學術界及工業界都有相當出色的應用。配位化合物也在某些生化醫藥上扮演重要的角色。近來，有些配位化合物則被當成催化劑應用在不對稱合成上，合成具有高附加價值的具有光學活性的藥物或材料。

初學配位化學的學子對於配位化合物的特殊構型、顏色及磁性現象可能和早期化學家一樣感到困惑，不容易抓住課文內容重點。有鑑於此，《從解題著手懂配位化學》乃針對配位化學課程內容以解題的方式帶入，期盼讀者能由解題的過程中迅速了解章節主要內容和重點。

撰寫這本《從解題著手懂配位化學》對我個人而言是項不小的挑戰。一方面，這門「配位化學」已有一百多年的歷史，資料非常豐富，如何在眾多的內容中做適當的章節取捨是個難題；另一方面，這是一門歷久彌新、推陳出新的學門，每隔一段時間都會有令人驚嘆的新發現及新應用出現，如何在有限篇幅中「容舊納新」，的確需要仔細斟酌。
本書在題材的編輯上偏重化合物的結構分析及鍵結理論的介紹，而化合物的合成方法，因個案太多且繁瑣，只舉一些重要者加以說明。

配位化學包含的領域範圍相當廣泛；很明顯地，以本書的篇幅無法完全涵蓋此領域的所有內容。本書的架構是依個人有限的知識及對特定內容偏好所選定編輯而成，難免有遺珠之憾。個人誠摯地希望這本《從解題著手懂配位化學》會是一本合適的配位化學課程輔助教材，並帶給讀者對學習配位化學的興趣及信心。

中興大學化學系
 洪豐裕
 2016.03 台中

作者簡介

本書作者洪豐裕教授畢業於國立清華大學化學系，當過國立台灣大學化學系研究助理一年。後來赴美留學，畢業於美國印地安納州University of Notre Dame化學系獲博士學位，並於俄亥俄州立大學(Ohio State University)化學系從事博士後研究兩年時間。從1990年起任教於中興大學化學系。期間，曾擔任中興大學化學系主任一職。除了無機組的相關科目教學外，作者也從事與有機金屬化學相關的研究工作。

目次

第1章  配位化學簡介 1
本章重點摘要 1
1.1 配位化合物 1
1.2 配位化學早期發展過程 3
1.3 配位化合物的顏色與磁性 3
1.4 處理配位化合物相關的鍵結理論 3
1.5 配位化學的應用與前景 3
充電站 6
S1.1 華納其人其事 6
S1.2 裘金生的風範 6
S1.3 配位化學和有機金屬化學的區別 7
S1.4 配位化學和有機金屬化學發展的時間序 7
S1.5 抗癌藥物Cisplatin與羅森伯格 7
S1.6 科學發展與儀器 9
練習題 11

第2章  配位化合物的結構和鍵結 25
本章重點摘要 25
2.1 配位化合物的結構複雜性 26
2.2 配位化合物的鍵結 26
2.3 不同構型的配位化合物其五個d軌域分裂情形 35
充電站 41
S2.1 正八面體和華納的運氣 41
S2.2 包林和價鍵理論 41
S2.3 配位化合物五個d軌域在不同構型分裂情形 41
S2.4 為何有機化學家偏好價鍵理論？ 42
練習題 43

第3章  配位化合物合成技術及鑑定 91
本章重點摘要 91
3.1 配位化合物合成技術 91
3.2 配位化合物合成及分析技術 92
3.3 常用鑑定配位化合物技術 93
充電站 97
S3.1 孤獨的時代先行者阿弗雷德  " 史達克 97
S3.2 X-光單晶繞射儀和核磁共振光譜儀的重要性 97
S3.3 質譜法和有毒物質 97
練習題 98

第4章  配位基的種類及功能 117
本章重點摘要 117
4.1 配位基的功能 117
4.2 配位基的原子種類 117
4.3 單牙配位基 117
4.4 多牙配位基 119
4.5 合環多牙配位基 121
4.6 雙向配位基 122
4.7 自然界大型配位化合物葉綠素與血紅素 122
4.8 生物配位化合物和生物無機化學 123
4.9 分子孔洞材料 123
充電站 125
S4.1 牙基 125
S4.2 雙向配位基和雙牙基 125
S4.3 生命系統中的重要配位化合物 126
S4.4 冠醚 127
練習題 129

第5章  配位化合物的立體化學 149
本章重點摘要 149
5.1 分子立體化學的重要性 149
5.2 立體化學的非剛性 150
5.3 常見配位化合物的形狀 150
5.4 不常見配位化合物的形狀 153
5.5 雙向配位基的配位方式 156
5.6 分子的R及S構型 156
5.7 分子的絕對形狀 160
5.8 雙核配位化合物 161
5.9 多核配位化合物 162
充電站 166
S5.1 利用普魯士藍來辨別繪畫的年份 166
S5.2 A frame雙核金屬配位化合物與科頓 166
練習題 168

第6章  配位化合物的光譜和磁性 197
本章重點摘要 197
6.1 配位化合物的顏色 197
6.2 配位化合物光譜的產生 198
6.3 選擇律 198
6.4 電子組態和電子態 200
6.5 細看光譜 201
6.6 配位化合物的磁性 204
充電站 206
S6.1 電子組態和電子態的符號 206
S6.2 超導磁鐵的磁性 206
S6.3 轉換單位 206
S6.4 d2~d8田邊－菅野圖(Tanabe-Sugano diagrams) 207
練習題 210

第7章  配位化合物反應機理 247
本章重點摘要 247
7.1 取代反應 247
7.2 電子轉移 251
7.3 儀器方法與量子力學計算 253
充電站 255
S7.1 平面四邊形分子的取代反應 255
S7.2 電子轉移速率與馬庫斯方程式 256
S7.3 亨利  " 陶比與同位素應用 256
練習題 257

第8章  配位化合物的應用 301
本章重點摘要 301
8.1 無機反應機制研究的挑戰 301
8.2 無機化合物當催化劑的基本反應形式 301
8.3 常見的催化反應 302
8.4 配位化合物的其它應用 317
充電站 321
S8.1 平面四邊形配位化合物當催化劑的好處 321
S8.2 以含早期金屬配位化合物當聚合反應的催化劑 321
S8.3 以金子做成的飛機 322
S8.4 血液中血紅素的中心金屬是二價鐵，有差嗎？ 322
S8.5 耦合反應與諾貝爾化學獎得主硼化學大師布朗的淵源 322
練習題 323

第9章  群論在配位化學的應用 337
本章重點摘要 337
9.1 對稱與群論 337
9.2 群論簡介 338
9.3 群論與分子對稱 338
9.4 對稱元素矩陣表示法 343
9.5 偉大的正交定律 345
9.6 將群論應用到分子上 347
9.7 在過渡金屬化合物中的化學鍵 349
9.8 以分子軌域理論來描述過渡金屬化合物中的化學鍵 353
充電站 357
S9.1 科頓與群論在化學上的應用 357
S9.2 群論與量子力學計算 357
S9.3 群論徵表最右邊的欄位看不到的區域 357
S9.4 「對稱」觀念要人命 357
練習題 359

中英名詞對應表 383