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绪论1

第一章　量子力学基础5

1.1　微观粒子的运动特征6

1.1.1　黑体辐射与能量量子化6

1.1.2　光的波粒二象性8

1.1.3　实物粒子的波动性11

1.1.4　不确定关系14

1.2　微观粒子运动状态的表示17

1.2.1　用波函数Ψ描述微观粒子的运动状态17

1.2.2　波函数的性质18

1.3　态函数随时间演化的规律——Schr？dinger方程21

1.3.1　含时间的Schr？dinger方程21

1.3.2　定态Schr？dinger方程23

1.4 力学量用算符表示25

1.4.1　算符代数26

1.4.2　本征方程27

1.4.3　力学量用算符表示30

1.5　态的叠加原理31

1.5.1　态的叠加原理32

1.5.2　力学量的平均值34

1.6　全同性原理35

1.6.1　全同性原理35

1.6.2　Pauli原理36

1.7　波函数与对称性39

1.8　势箱中的粒子43

1.8.1　一维势箱43

1.8.2　三维势箱48

习题50

课后阅读材料 Ⅰ　L.de Broglie与波粒二象性52

第二章　单电子原子54

2.1 单电子原子的Schr？dinger方程及其解54

2.1.1　方程的建立54

2.1.2　坐标系的选择56

2.1.3　方程的解57

2.1.4　单电子原子的波函数63

2.2　量子数的物理意义67

2.3　波函数和电子云的图形73

2.3.1　径向分布图73

2.3.2　角度分布图76

2.3.3　轨道和电子云的立体示意图81

2.3.4　波函数的对称性84

2.4　单电子原子光谱86

2.4.1　原子光谱简介88

2.4.2　氢原子光谱88

2.4.3　电子自旋90

2.4.4　轨-旋耦合93

2.4.5　类氢离子光谱95

习题97

课后阅读材料 Ⅱ　自旋发现的启示——Pauli的失误98

第三章　多电子原子102

3.1 多电子原子的Schr？dinger方程及其近似解103

3.1.1　多电子原子的Schr？dinger方程和轨道近似103

3.1.2　中心力场模型106

3.1.3 Hartree的自洽场模型（Self-Consistent Field,SCF）108

3.2　多电子原子的完全波函数和电子填充原理111

3.2.1　多电子原子的完全波函数111

3.2.2　自旋相关效应113

3.2.3　基态原子的电子排布115

3.3　原子的整体状态与多电子原子光谱117

3.3.1　组态117

3.3.2　原子的整体状态118

3.3.3　原子光谱项与光谱支项121

3.3.4　原子光谱项对应能级的相对高低122

3.3.5　原子光谱项的推求122

3.3.6　原子能级与原子光谱的关系127

习题129

第四章　分子的对称性131

4.1　对称元素和对称操作131

4.1.1　恒等元素E和恒等操作？133

4.1.2 转动轴Cn与转动？133

4.1.3　对称面σ与反映？136

4.1.4　对称中心i与反演？137

4.1.5　像转轴Sn和旋转反映？137

4.2　对称操作的乘积140

4.2.1　对称操作的逆操作141

4.2.2　两个乘积关系141

4.3　群的基本概念143

4.3.1　群的定义143

4.3.2　群的例子及群表144

4.3.3　子群149

4.3.4　共轭类150

4.4　分子点群151

4.4.1 分子点群的各种类型152

4.4.2 确定分子所属点群的步骤159

4.5　分子对称性与分子的物理性质161

4.5.1 分子的对称性与旋光性162

4.5.2　分子的对称性与偶极矩164

习题165

第五章　双原子分子166

5.1　氢分子离子的结构166

5.1.1 H？的Schr？dinger方程167

5.1.2 Schr？dinger变分原理168

5.1.3 H？的线性变分法处理172

5.1.4 H？解的讨论174

5.1.5　共价键的本质183

5.2　分子轨道理论185

5.2.1　分子轨道理论的基本观点185

5.2.2　有效组成分子轨道的条件187

5.2.3　分子轨道的类型和符号190

5.3　双原子分子的结构192

5.3.1　组态、能级和轨道能192

5.3.2　同核双原子分子的结构193

5.3.3　异核双原子分子的结构202

5.4 H2分子的结构和价键理论204

5.4.1　氢分子的价键法处理204

5.4.2　价键理论210

习题211

课后阅读材料 Ⅲ　价键理论与分子轨道理论的比较212

第六章 多原子分子216

6.1　杂化轨道理论216

6.1.1　问题的提出217

6.1.2　杂化轨道理论要点217

6.1.3　杂化轨道理论的应用223

6.2　定域和非定域分子轨道231

6.2.1　定域分子轨道概念的提出231

6.2.2　定域分子轨道和定域键232

6.2.3　非定域分子轨道和非定域键233

6.2.4　非定域分子轨道和定域分子轨道的关系235

6.3　离域π键与共轭分子结构236

6.3.1 HMO理论236

6.3.2 分子图248

6.3.3　离域π键形成的条件和类型256

6.4　多中心键与缺电子分子257

6.4.1 B2H6的结构257

6.4.2　三中心键258

6.4.3　金属甲基化合物262

6.5　分子轨道的对称性与化学反应263

6.5.1　前线轨道理论263

6.5.2　分子轨道对称守恒原理267

习题272

课后阅读材料 Ⅳ　两次获Nobel奖的L.Pauling274

Ⅴ　博采众长的R.Hoffmann276

第七章 分子结构测定方法的原理与应用279

7.1　分子光谱279

7.1.1　分子的内部运动和分子光谱279

7.1.2　双原子分子的转动光谱281

7.1.3　双原子分子的振动-转动光谱287

7.1.4　双原子分子的电子光谱295

7.1.5　多原子分子光谱简介302

7.2　光电子能谱308

7.2.1　紫外光电子能谱（UPS）309

7.2.2 X光电子能谱（XPS）315

7.3　磁共振谱319

7.3.1　核磁共振谱319

7.3.2　顺磁共振谱（EPR）331

习题334

第八章 配位化合物的结构337

8.1　配位化合物及其价键理论337

8.1.1　配位化合物概述337

8.1.2　配位化合物结构理论发展简介339

8.1.3　配位化合物的价键理论341

8.2　晶体场理论344

8.2.1 d轨道能级的分裂及影响分裂能的因素345

8.2.2　能级分裂对配位化合物性质的影响352

8.3　配位化合物的分子轨道理论与配位场理论简介364

8.3.1　分子轨道理论要点364

8.3.2　配位场理论大意371

8.4　反馈键的形成及有关配位化合物的结构372

8.4.1　σ-π配键和羰基配位化合物的结构372

8.4.2　不饱和烃配位化合物376

习题378

课后阅读材料 Ⅵ　原子簇化合物结构简介379

第九章　晶体学基础384

9.1　晶体结构的周期性384

9.1.1　晶体结构的特征384

9.1.2　点阵理论386

9.2　晶胞和晶面392

9.2.1　晶体的点阵结构392

9.2.2　晶胞394

9.2.3　晶面、晶面指标及有关定律396

9.3　晶体结构的对称性402

9.3.1　晶体和晶体结构的对称元素402

9.3.2　晶体和晶体结构对称性的有关定理404

9.3.3　晶体的宏观对称性——32个晶体点群407

9.3.4 晶体结构中的点对称性——7个晶系与14种空间点阵型式409

9.3.5　晶体的微观对称性——230个空间群412

习题417

第十章 X射线在晶体中的衍射417

10.1 X射线的产生及其与晶体的作用417

10.2　衍射方向423

10.2.1 Laue方程423

10.2.2 Bragg方程426

10.3　衍射强度429

10.3.1 晶体衍射的结构因子429

10.3.2　晶体衍射的系统消光432

10.4　单晶迴转法434

10.5　多晶粉末法436

10.5.1　粉末照相法436

10.5.2　多晶粉末法测定简单晶体结构438

10.5.3　粉末法的其它应用442

10.6 晶体结构在化学问题中的应用444

10.6.1　键长和键角的计算445

10.6.2　晶体结构的描述446

习题450

课后阅读材料　Ⅶ　X射线与晶体结构分析452

第十一章 结晶化学简介455

11.1　金属晶体455

11.1.1　金属键及其能带理论455

11.1.2　球的密堆积和金属单质的结构459

11.1.3　合金的结构与性质467

11.2　离子晶体469

11.2.1　离子键及典型的离子化合物469

11.2.2　晶格能473

11.2.3　离子半径476

11.2.4　正负离子数量比在晶体结构中的作用481

11.2.5　离子极化对键型和构型的影响483

11.2.6　结晶化学定律485

11.3　共价型晶体487

11.3.1　共价键型晶体的特点487

11.3.2　典型共价型原子晶体的主要结构类型487

11.4　分子晶体489

11.4.1　分子间力——Van der Waals力489

11.4.2　分子晶体491

11.4.3　氢键和氢键型晶体493

习题494

课后阅读材料　Ⅷ　开创碳化学新领域的C60分子495

附录　常用物理常数和单位换算500

主要参考书目501