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第1章　量子力学基础知识1

1.1　微观粒子的运动特征1

1.1.1　黑体辐射和能量量子化1

1.1.2　光电效应和光子学说2

1.1.3　实物微粒的波粒二象性4

1.1.4　不确定度关系6

1.2　量子力学基本假设8

1.2.1 波函数和微观粒子的状态9

1.2.2　物理量和算符10

1.2.3　本征态、本征值和Schr？dinger方程11

1.2.4　态叠加原理13

1.2.5　Pauli（泡利）原理14

1.3　箱中粒子的Schr？dinger方程及其解15

习题20

参考文献22

第2章　原子的结构和性质23

2.1 单电子原子的Schr？dinger方程及其解25

2.1.1　单电子原子的Schr？dinger方程25

2.1.2　变数分离法26

2.1.3　Φ方程的解27

2.1.4　单电子原子的波函数29

2.2　量子数的物理意义30

2.3　波函数和电子云的图形33

2.3.1　？-r图和？2-r图33

2.3.2　径向分布图34

2.3.3　原子轨道等值线图36

2.4　多电子原子的结构39

2.4.1 多电子原子的Schr？dinger方程及其近似解39

2.4.2　单电子原子轨道能和电子结合能41

2.4.3　基态原子的电子排布45

2.5　元素周期表与元素周期性质46

2.5.1　元素周期表46

2.5.2　原子结构参数46

2.5.3　原子的电离能48

2.5.4　电子亲和能50

2.5.5　电负性50

2.5.6　相对论效应对元素周期性质的影响52

2.6　原子光谱55

2.6.1　原子光谱和光谱项55

2.6.2　电子的状态和原子的能态56

2.6.3　单电子原子的光谱项和原子光谱57

2.6.4　多电子原子的光谱项60

2.6.5　原子光谱的应用63

习题65

参考文献67

第3章　共价键和双原子分子的结构化学69

3.1　化学键概述69

3.1.1 化学键的定义和类型69

3.1.2　键型的多样性70

3.2 H2＋的结构和共价键的本质73

3.2.1 H2＋的Schr？dinger方程73

3.2.2 变分法解Schr？dinger方程73

3.2.3　积分Haa,Hab,Sab的意义和H2＋的结构75

3.2.4　共价键的本质78

3.3　分子轨道理论和双原子分子的结构79

3.3.1　简单分子轨道理论79

3.3.2　分子轨道的分类和分布特点81

3.3.3　同核双原子分子的结构84

3.3.4　异核双原子分子的结构87

3.3.5　双原子分子的光谱项88

3.4　H2分子的结构和价键理论90

3.4.1　价键法解H2的结构90

3.4.2　价键理论92

3.4.3　价键理论和分子轨道理论的比较93

3.5　分子光谱95

3.5.1　分子光谱简介95

3.5.2　双原子分子的转动光谱97

3.5.3　双原子分子的振动光谱99

3.5.4　Raman光谱106

3.5.5　分子的电子光谱107

3.6　光电子能谱108

3.6.1　原理108

3.6.2　双原子分子的紫外光电子能谱109

3.6.3　X射线光电子能谱112

3.6.4　俄歇电子能谱114

习题114

参考文献117

第4章　分子的对称性118

4.1　对称操作和对称元素118

4.1.1　旋转操作和旋转轴118

4.1.2　反演操作和对称中心121

4.1.3　反映操作和镜面121

4.1.4　旋转反演操作和反轴122

4.1.5　旋转反映操作和映轴123

4.2　对称操作群对称元素的组合124

4.2.1　群的定义124

4.2.2　群的乘法表124

4.2.3　对称元素的组合126

4.3　分子的点群127

4.3.1　分子点群的分类127

4.3.2　分子所属点群的判别132

4.4　分子的偶极矩和极化率133

4.4.1　分子的偶极矩和分子的结构134

4.4.2　分子的诱导偶极矩和极化率136

4.5　分子的手性和旋光性138

4.6　群的表示140

4.6.1　对称操作的表示矩阵140

4.6.2　特征标的性质和特征标表141

4.6.3　特征标表应用举例143

习题146

参考文献148

第5章 多原子分子的结构和性质149

5.1 价电子对互斥理论（VSEPR）149

5.2　杂化轨道理论151

5.3　离域分子轨道理论155

5.4　休克尔分子轨道法（HMO法）157

5.4.1 HMO法的基本内容157

5.4.2　丁二烯的HMO法处理159

5.4.3　环状共轭多烯的HMO法处理161

5.5　离域π键和共轭效应162

5.5.1　离域π键的形成和表示法162

5.5.2　共轭效应164

5.5.3　肽键165

5.5.4　超共轭效应166

5.6　分子轨道的对称性和反应机理167

5.6.1 有关化学反应的一些概念和原理167

5.6.2　前线轨道理论168

5.6.3　分子轨道对称守恒原理170

5.7　缺电子多中心键和硼烷的结构172

5.7.1 硼烷中的缺电子多中心键172

5.7.2　硼烷结构的描述173

5.7.3　八隅律和分子骨干键数的计算175

5.8　非金属元素的结构特征176

5.8.1　非金属单质的结构特征176

5.8.2　非金属化合物的结构特征178

5.9　共价键的键长和键能182

5.9.1　共价键的键长和原子的共价半径182

5.9.2　共价键键能183

5.9.3　碳和硅化学键的比较185

习题187

参考文献190

第6章　配位化合物的结构和性质191

6.1 概述191

6.1.1　配位体191

6.1.2　配位化合物结构理论的发展193

6.2　配位场理论194

6.2.1 ML6八面体配位化合物的分子轨道194

6.2.2　八面体场的分裂能△。196

6.2.3　配位场稳定化能与配位化合物的性质197

6.2.4　配位化合物的热力学稳定性201

6.2.5　其他多面体配位化合物的配位场202

6.3　σ-π配键与有关配位化合物的结构和性质203

6.3.1 金属羰基配位化合物和小分子配位化合物203

6.3.2　不饱和烃配位化合物205

6.3.3　环多烯和过渡金属的配位化合物205

6.4　金属-金属四重键和五重键206

6.5　过渡金属簇合物的结构210

6.5.1　十八电子规则和金属-金属键的键数210

6.5.2　等瓣相似、等同键数和等同结构212

6.5.3　簇合物的催化性能214

6.6　物质的磁性和磁共振216

6.6.1　物质的磁性及其在结构化学中的应用216

6.6.2　顺磁共振219

6.6.3　核磁共振221

习题226

参考文献228

第7章 晶体的点阵结构和晶体的性质229

7.1 晶体结构的周期性和点阵229

7.1.1　点阵、结构基元和晶胞229

7.1.2　点阵参数和晶胞参数233

7.2　晶体结构的对称性234

7.2.1 晶体结构的对称元素和对称操作234

7.2.2 晶系、晶族和惯用坐标系237

7.2.3　晶体学点群239

7.2.4　晶体的空间点阵型式239

7.3　点阵的标记和点阵平面间距243

7.4　空间群及晶体结构的表达245

7.4.1　空间群的推导和表达245

7.4.2　晶体结构的表达及应用247

7.5 晶体的结构和晶体的性质250

7.5.1　晶体的特性250

7.5.2　晶体的点群和晶体的物理性质251

7.5.3　晶体的缺陷和性能252

7.6　晶体的衍射254

7.6.1　衍射方向254

7.6.2　衍射强度256

7.6.3　单晶衍射法257

7.6.4　多晶衍射法258

7.6.5　晶体的电子衍射和中子衍射262

习题265

参考文献269

第8章　金属的结构和性质270

8.1　金属键和金属的一般性质270

8.1.1　金属键的“自由电子”模型270

8.1.2　固体能带理论272

8.2　球的密堆积274

8.2.1　等径圆球的最密堆积274

8.2.2　等径圆球的体心立方密堆积276

8.2.3　等径圆球密堆积中空隙的大小和分布277

8.3　金属单质的结构278

8.3.1　金属单质的结构概况278

8.3.2　金属原子半径279

8.4　合金的结构和性质280

8.4.1　金属固溶体的结构280

8.4.2　金属化合物的结构282

8.4.3　金属间隙化合物的结构283

8.5 固体的表面结构和性质284

习题285

参考文献287

第9章　离子化合物的结构化学288

9.1　离子晶体的若干简单结构型式288

9.2　离子键和点阵能293

9.2.1　点阵能的计算和测定293

9.2.2　点阵能的应用296

9.2.3　键型变异原理298

9.3　离子半径299

9.3.1　离子半径的测定和Pauling离子半径300

9.3.2　有效离子半径302

9.3.3　离子半径的变化趋势302

9.4　离子配位多面体及其连接规律304

9.4.1 正负离子半径比和离子的配位多面体304

9.4.2　配位多面体的连接305

9.4.3　Pauling离子晶体结构规则306

9.5　硅酸盐的结构化学307

9.5.1　概述307

9.5.2　SiO2的结构309

9.5.3　各类硅酸盐的结构特点310

9.5.4　沸石分子筛313

习题316

参考文献319

第10章　次级键及超分子结构化学320

10.1　键价和键的强度320

10.2　氢键322

10.2.1　氢键的几何形态323

10.2.2　氢键的强度324

10.2.3　冰和水中的氢键326

10.2.4　氢键和物质的性能329

10.2.5　氢键在生命物质中的作用331

10.3　非氢键型次级键332

10.3.1　非金属原子间的次级键332

10.3.2　金属原子与其他原子间的次级键334

10.4　范德华力和范德华半径335

10.5　分子的形状和大小338

10.5.1　构型和构象338

10.5.2　分子大小的估算339

10.6　超分子结构化学342

10.6.1　超分子稳定形成的因素342

10.6.2　分子识别和超分子自组装344

10.6.3　晶体工程347

10.6.4　应用350

习题352

参考文献353

附录 单位、物理常数和换算因子355

表1 国际单位制的基本单位355

表2　若干重要的导出单位355

表3　常用物理常数355

表4　能量和其他一些物理量单位间的换算356

表5　原子单位（au）356

表6　用于构成十进倍数和分数单位的词头356

索引357