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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3

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8

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21

第2章 原子的结构和性质22

2.1 单电子原子的Schr？dinger方程及其解24

2.1.1 单电子原子的Schr？dinger方程24

2.1.2 变数分离法25

2.1.3 Φ方程的解26

2.1.4 单电子原子的波函数27

2.2 量子数的物理意义29

2.3 波函数和电子云的图形32

2.3.1 ψ-r图和ψ2-r图32

2.3.2 径向分布图33

2.3.3 原子轨道等值线图34

2.4 多电子原子的结构38

2.4.1 多电子原子的Schr？dinger方程及其近似解38

2.4.2 原子轨道能和电子结合能39

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51

2.5.6 相对论效应对元素周期性质的影响53

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58

2.6.4 多电子原子的光谱项60

2.6.5 原子光谱的应用64

习题66

参考文献68

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 H？的结构和共价键的本质73

3.2.1 H？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H？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

3.4.1 价键法解H2的结构89

3.4 H2分子的结构和价键理论89

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105

3.5.5 分子的电子光谱105

3.6 光电子能谱106

3.6.1 原理106

3.6.2 双原子分子的紫外光电子能谱108

3.6.3 X射线光电子能谱111

3.6.4 俄歇电子能谱112

习题113

参考文献115

第4章 分子的对称性116

4.1 对称操作和对称元素116

4.1.1 旋转操作和旋转轴116

4.1.2 反演操作和对称中心118

4.1.3 反映操作和镜面119

4.1.4 旋转反演操作和反轴119

4.1.5 旋转反映操作和映轴120

4.2 对称操作群与对称元素的组合121

4.2.1 群的定义121

4.2.2 群的乘法表122

4.2.3 对称元素的组合123

4.3 分子的点群124

4.3.1 分子点群的分类124

4.4 分子的偶极矩和极化率129

4.3.2 分子所属点群的判别129

4.4.1 分子的偶极矩和分子的结构130

4.4.2 分子的诱导偶极矩和极化率133

4.5 分子的手性和旋光性134

4.6 群的表示136

4.6.1 对称操作的表示矩阵136

4.6.2 特征标的性质和特征标表138

4.6.3 特征标表应用举例139

习题142

参考文献144

第5章 多原子分子中的化学键145

5.1 价电子对互斥理论（VSEPR）145

5.2 杂化轨道理论146

5.3 离域分子轨道理论150

5.4.1 HMO法的基本内容153

5.4 休克尔分子轨道法（HMO法）153

5.4.2 丁二烯的HMO法处理155

5.4.3 环状共轭多烯的HMO法处理157

5.5 离域π键和共轭效应158

5.5.1 离域π键的形成和表示法158

5.5.2 共轭效应160

5.5.3 肽键161

5.5.4 超共轭效应162

5.6.1 有关化学反应的一些概念和原理163

5.6 分子轨道的对称性和反应机理163

5.6.2 前线轨道理论164

5.6.3 分子轨道对称守恒原理166

5.7 缺电子多中心键和硼烷的结构168

5.7.1 硼烷中的缺电子多中心键168

5.7.2 硼烷结构的描述169

5.7.3 八隅律和分子骨干键数的计算171

5.8.1 非金属单质的结构特征172

5.8 非金属元素的结构特征172

5.8.2 非金属化合物的结构特征175

5.9 共价键的键长和键能177

5.9.1 共价键的键长和原子的共价半径177

5.9.2 共价键键能178

习题181

参考文献183

第6章 配位化合物的结构和性质185

6.1 概述185

6.1.1 配位体185

6.1.2 配位化合物结构理论的发展187

6.2 配位场理论188

6.2.1 ML6八面体配位化合物的分子轨道188

6.2.2 八面体场的分裂能△o190

6.2.3 配位场稳定化能与配位化合物的性质191

6.2.4 配位化合物的热力学稳定性195

6.2.5 其他多面体配位化合物的配位场196

6.3 σ-π配键与有关配位化合物的结构和性质197

6.3.1 金属羰基配位化合物和小分子配位化合物197

6.3.2 不饱和烃配位化合物199

6.3.3 环多烯和过渡金属的配位化合物199

6.4 金属-金属四重键200

6.5 过渡金属簇合物的结构202

6.5.1 18电子规则和金属-金属键的键数203

6.5.2 等瓣相似、等同键数和等同结构205

6.5.3 簇合物的催化性能206

6.6 物质的磁性和磁共振208

6.6.1 物质的磁性及其在结构化学中的应用208

6.6.2 顺磁共振211

6.6.3 核磁共振213

6.6.4 化学位移215

6.6.5 核的自旋-自旋耦合作用217

习题218

参考文献220

第7章 次级键及超分子结构化学221

7.1 键价和键的强度221

7.2 氢键223

7.2.1 氢键的几何形态224

7.2.2 氢键的强度225

7.2.3 非常规氢键227

7.2.4 冰和水中的氢键229

7.2.5 氢键和物质的性能231

7.2.6 氢键在生命物质中的作用233

7.3 非氢键型次级键235

7.3.1 非金属原子间的次级键235

7.3.2 金属原子与非金属原子间的次级键236

7.3.3 金属原子间的次级键238

7.4 范德华力和范德华半径240

7.5 分子的形状和大小242

7.5.1 构型和构象242

7.5.2 分子大小的估算244

7.6 超分子结构化学246

7.6.1 超分子稳定形成的因素247

7.6.2 分子识别和超分子自组装249

7.6.3 晶体工程253

7.6.4 应用256

习题260

参考文献262

第8章 晶体的点阵结构和晶体的性质263

8.1 晶体结构的周期性和点阵263

8.1.1 晶体结构的特征263

8.1.2 点阵和结构基元264

8.1.3 点阵单位267

8.1.4 晶体的缺陷268

8.2 晶体结构的对称性269

8.2.1 晶体的对称元素和对称操作269

8.2.2 晶胞272

8.2.3 晶系272

8.2.4 晶体的空间点阵型式273

8.2.5 晶体学点群275

8.2.6 点阵点、直线点阵和平面点阵的指标275

8.3 空间群及晶体结构的表达278

8.3.1 空间群的推导和表达278

8.3.2 晶体结构的表达及应用280

8.4 晶体的衍射285

8.4.1 X射线的产生及其性质286

8.4.2 衍射方向287

8.4.3 衍射强度289

8.4.4 单晶衍射法291

8.4.5 多晶衍射法292

8.4.6 晶体的电子衍射和中子衍射296

习题299

参考文献302

第9章 金属的结构和性质304

9.1 金属键和金属的一般性质304

9.1.1 金属键的“自由电子”模型304

9.1.2 固体能带理论306

9.2 球的密堆积和金属单质的结构307

9.2.1 等径圆球的堆积307

9.2.2 金属单质的结构概况310

9.2.3 金属原子半径311

9.3.1 金属固溶体的结构312

9.3 合金的结构和性质312

9.3.2 金属化合物的结构313

9.3.3 金属间隙化合物的结构315

9.4 固体表面的结构和性质315

习题316

参考文献318

第10章 离子化合物的结构化学319

10.1 离子晶体的若干简单结构型式319

10.2 离子键和点阵能324

10.2.1 点阵能的计算和测定324

10.2.2 点阵能的应用327

10.2.3 键型变异原理329

10.3 离子半径330

10.3.1 离子半径的测定331

10.3.3 离子半径的变化趋势333

10.3.2 有效离子半径333

10.4 离子配位多面体及其连接规律335

10.4.1 正负离子半径比和离子的配位多面体335

10.4.2 配位多面体的连接336

10.4.3 Pauling（鲍林）离子晶体结构规则337

10.5 硅酸盐的结构化学338

10.5.1 概述338

10.5.2 SiO2的结构338

10.5.3 各类硅酸盐的结构特点340

10.5.4 沸石分子筛343

习题345

参考文献348

附录A 单位、物理常数和换算因子349

附录B 习题答案（摘选）351

索引356