非金属元素同素异形体综论

第0章绪论1
0.1元素同素异形体之新定义1
0.1.1元素同素异形体概念的演变1
0.1.2对概念的一般理解2
0.1.3严格定义的探讨3
0.1.4同素异形体与原子电子层结构的关系3
0.1.5同素异形体的稳定性判断4
0.2元素同素异形体研究发展之原因5
0.2.1背景分析5
0.2.2元素同素异形体快速研究发展之条件7
0.3教学提示19
学习思考题20
参考文献21
第1章氢元素单质的同素异形体25
1.1氢的一般介绍25
1.1.1氢的一般性质25
1.1.2氢在自然界的存在26
1.1.3氢的发现和命名26
1.1.4氢的成键特征27
1.2原子氢28
1.3氢气29
1.3.1氢气的制备30
1.3.2氢气的用途35
1.4三原子氢38
1.5金属氢39
1.5.1金属氢的发现史39
1.5.2金属氢的应用43
1.6反氢原子45
1.6.1反氢原子的定义和结构45
1.6.2反氢原子的研究发展史45
1.7教学提示48
学习思考题49
参考文献49
第2章硼元素单质的同素异形体52
2.1硼的一般介绍52
2.1.1硼的一般性质52
2.1.2硼在自然界的存在53
2.1.3硼的发现和命名53
2.1.4硼的成键特征54
2.2硼的同素异形体简介55
2.3无定形硼55
2.4晶态硼56
2.4.1α-菱形硼56
2.4.2β-菱形硼57
2.4.3四方相硼57
2.4.4正交相γ-B2858
2.5硼团簇是寻找硼富勒烯的基础59
2.6硼富勒烯及内嵌硼富勒烯61
2.6.1B8061
2.6.2B4062
2.6.3硼富勒烯固体相64
2.7硼纳米管65
2.8硼纳米线和纳米带66
2.9新型硼单层平面结构研究67
2.10硼烯（硼墨烯）69
2.10.1硼烯的发现及其结构69
2.10.2硼烯的应用73
2.11硼量子点75
2.12教学提示76
学习思考题77
参考文献78
第3章碳元素单质的同素异形体82
3.1碳的一般介绍82
3.1.1碳的一般性质82
3.1.2碳在自然界中的存在83
3.1.3碳的发现和命名83
3.1.4碳的成键特征85
3.2石墨86
3.2.1一般介绍86
3.2.2结构87
3.2.3无定形碳87
3.2.4制备88
3.2.5柔性石墨88
3.3金刚石类88
3.3.1一般介绍88
3.3.2结构89
3.3.3金刚石的人工合成90
3.4富勒烯碳原子簇93
3.4.1一般介绍93
3.4.2碳富勒烯93
3.4.3碳纳米材料98
3.4.4石墨烯101
3.4.5碳纳米纤维106
3.4.6石墨炔106
3.4.7从富勒烯碳原子簇到金刚石的转变109
3.5卡宾碳109
3.5.1漫长的研究史110
3.5.2结构111
3.5.3制备112
3.5.4应用113
3.6教学提示113
学习思考题114
参考文献115
第4章硅元素单质的同素异形体123
4.1硅的一般介绍123
4.1.1硅的一般性质123
4.1.2硅在自然界的存在124
4.1.3硅的成键特性124
4.1.4硅的发现和命名124
4.2硅纳米晶的不同物相类125
4.2.1一般介绍125
4.2.2制备和结构125
4.2.3应用128
4.3纳米结构硅物质129
4.3.1硅纳米线和硅纳米带129
4.3.2硅纳米管131
4.3.3硅空心球134
4.4硅原子簇134
4.4.1Si10135
4.4.2mSi20135
4.4.3Si136和Si24136
4.4.4hP12-Si136
4.4.5Si40136
4.4.6Si60137
4.4.7Si80137
4.4.8Si96138
4.5硅烯139
4.5.1制备139
4.5.2结构140
4.5.3应用141
4.6教学提示141
学习思考题142
参考文献143
第5章氮元素单质的同素异形体148
5.1氮的一般介绍148
5.1.1氮的一般性质148
5.1.2氮在自然界的存在149
5.1.3氮的发现和命名149
5.1.4氮的成键特征150
5.2氮的相图152
5.2.1相图的概念152
5.2.2氮的相转变152
5.3氮单质的同素异形体153
5.3.1氮分子153
5.3.2聚合氮157
5.3.3金属氮165
5.3.4原子簇氮166
5.4教学提示171
学习思考题172
参考文献172
第6章磷元素单质的同素异形体176
6.1磷的一般介绍176
6.1.1磷的一般性质176
6.1.2磷在自然界的存在176
6.1.3磷的发现和命名178
6.1.4磷的成键特征179
6.2块体磷180
6.2.1块体磷不同物相的一般介绍180
6.2.2块体磷的制备、结构和性质182
6.3磷纳米材料193
6.3.1磷纳米材料不同物相的一般介绍193
6.3.2零维磷纳米材料194
6.3.3一维磷纳米材料199
6.3.4二维磷纳米材料202
6.4教学提示218
学习思考题218
参考文献220
第7章砷元素单质的同素异形体227
7.1砷的一般介绍227
7.1.1砷的一般性质227
7.1.2砷的发现和命名228
7.1.3砷在自然界的存在229
7.1.4砷的毒性、污染及鉴定229
7.2块体砷单质的研究进展230
7.2.1灰砷230
7.2.2黑砷233
7.2.3黄砷235
7.3新型砷单质的研究进展239
7.3.1一维结构砷单质239
7.3.2二维结构砷单质240
7.3.3笼状及环状砷单质242
7.4教学提示244
学习思考题245
参考文献246
第8章氧元素单质的同素异形体249
8.1氧的一般介绍249
8.1.1氧的一般性质249
8.1.2氧在自然界的存在249
8.1.3氧的成键特性250
8.1.4氧的发现和命名251
8.2气态氧252
8.2.1氧气（O2）252
8.2.2臭氧（O3）254
8.3固态O2256
8.3.1一般介绍256
8.3.2固态O2的结构及性质257
8.4四聚氧（O4）262
8.4.1制备262
8.4.2结构与性质263
8.5教学提示263
学习思考题265
参考文献266
第9章硫元素单质的同素异形体268
9.1硫的一般介绍268
9.1.1硫的一般性质268
9.1.2硫在自然界的存在268
9.1.3硫的成键特点270
9.1.4硫的发现和命名271
9.2硫的相图272
9.3固态硫274
9.3.1环硫分子同素异形体275
9.3.2同素环硫的同素异形体296
9.3.3长链硫的同素异形体（聚合硫Sμ、Sψ和Sω）298
9.4气态硫301
9.4.1S2的制备和结构301
9.4.2S3的制备和结构301
9.4.3S4的制备和结构302
9.4.4S5的制备和结构302
9.4.5其他气态硫分子302
9.5液态硫303
9.5.1423K以下的液态硫303
9.5.2432.4K的液态硫303
9.5.3682K以上的液态硫303
9.5.4不溶性硫黄304
9.5.5不溶性硫黄的制备304
9.6教学提示306
学习思考题306
参考文献307
第10章硒元素单质的同素异形体311
10.1硒的一般介绍311
10.1.1硒的一般性质311
10.1.2硒在自然界的存在311
10.1.3硒的成键特性312
10.1.4硒的发现和命名313
10.2气态硒313
10.3液态硒314
10.4固体硒316
10.4.1晶态硒316
10.4.2非晶态硒319
10.5纳米硒322
10.5.1零维纳米硒323
10.5.2一维纳米硒335
10.5.3二维纳米硒341
10.5.4三维纳米硒343
10.6硒团簇346
10.6.1理论计算346
10.6.2实验研究348
10.7教学提示352
学习思考题353
参考文献354