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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8

1.2.2物理量和算符10

1.2.3本征态、本征值和 Schrodinger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Schrodinger方程及其解15

1.3.1箱中粒子15

1.3.2隧道效应和扫描隧道显微镜20

习题21

参考文献23

第2章 原子的结构和性质24

2.1单电子原子的Schrodinger方程及其解26

2.1.1单电子原子的Schrodinger方程26

2.1.2变数分离法27

2.1.3 Φ方程的解28

2.1.4单电子原子的波函数30

2.2量子数的物理意义31

2.3波函数和电子云的图形34

2.3.1 ？-r图和？2-r图34

2.3.2径向分布图35

2.3.3原子轨道等值线图37

2.3.4 f轨道轮廓图40

2.4多电子原子的结构41

2.4.1多电子原子的Schrodinger方程及其近似解41

2.4.2单电子原子轨道能和电子结合能43

2.4.3基态原子的电子排布47

2.5元素周期表与元素周期性质48

2.5.1元素周期表48

2.5.2原子结构参数51

2.5.3原子的电离能51

2.5.4电子亲和能53

2.5.5电负性54

2.5.6相对论效应对元素周期性质的影响55

2.6原子光谱58

2.6.1原子光谱和光谱项58

2.6.2电子的状态和原子的能态59

2.6.3单电子原子的光谱项和原子光谱60

2.6.4多电子原子的光谱项63

2.6.5原子光谱的应用67

习题69

参考文献71

第3章 共价键和双原子分子的结构化学73

3.1化学键概述73

3.1.1化学键的定义和类型73

3.1.2键型的多样性74

3.2 H＋２的结构和共价键的本质77

3.2.1 H＋２的 Schrodinger方程77

3.2.2变分法解Schrodinger方程78

3.2.3积分Haa， Hab ，Sab的意义和H＋2的结构80

3.2.4共价键的本质82

3.3分子轨道理论和双原子分子的结构83

3.3.1简单分子轨道理论83

3.3.2分子轨道的分类和分布特点86

3.3.3同核双原子分子的结构88

3.3.4异核双原子分子的结构92

3.3.5双原子分子的光谱项93

3.4 H2分子的结构和价键理论94

3.4.1价键法解H2的结构94

3.4.2价键理论97

3.4.3价键理论和分子轨道理论的比较98

3.5分子光谱100

3.5.1分子光谱简介100

3.5.2双原子分子的转动光谱102

3.5.3双原子分子的振动光谱104

3.5.4 Raman光谱110

3.5.5分子的电子光谱111

3.6光电子能谱112

3.6.1原理112

3.6.2双原子分子的紫外光电子能谱114

3.6.3 X射线光电子能谱117

3.6.4俄歇电子能谱118

习题119

参考文献121

第4章 分子的对称性122

4.1对称操作和对称元素122

4.1.1旋转操作和旋转轴122

4.1.2反演操作和对称中心125

4.1.3反映操作和镜面125

4.1.4旋转反演操作和反轴126

4.1.5旋转反映操作和映轴127

4.2对称元素的组合与对称操作群128

4.2.1群的定义128

4.2.2群的乘法表128

4.2.3对称元素的组合130

4.3分子的点群131

4.3.1分子点群的分类131

4.3.2分子所属点群的判别136

4.4分子的偶极矩和极化率137

4.4.1分子的对称性和分子的偶极矩138

4.4.2分子的诱导偶极矩和极化率140

4.5分子的对称性和旋光性142

4.6群的表示144

4.6.1对称操作的表示矩阵144

4.6.2特征标的性质和特征标表145

4.6.3特征标表应用举例147

习题150

参考文献152

第5章 多原子分子的结构和性质153

5.1多原子分子结构的一些原理和概念153

5.1.1非金属单质的成键特征153

5.1.2价电子对互斥（VSEPR）理论154

5.1.3二面角和扭角156

5.2杂化轨道理论157

5.3离域分子轨道理论161

5.4休克尔分子轨道法（HMO法）163

5.4.1 HMO法的基本内容163

5.4.2丁二烯的HMO法处理165

5.4.3环状共轭多烯的HMO法处理167

5.5离域π键和共轭效应168

5.5.1离域π键的形成和表示法168

5.5.2共轭效应170

5.5.3肽键171

5.5.4超共轭效应172

5.6分子轨道的对称性和反应机理173

5.6.1有关化学反应的一些概念和原理173

5.6.2前线轨道理论174

5.6.3分子轨道对称守恒原理176

5.7缺电子多中心键和硼烷的结构178

5.7.1硼烷中的缺电子多中心键178

5.7.2硼烷结构的描述179

5.7.3八隅律和分子骨干键数的计算181

5.8非金属元素的结构特征182

5.8.1非金属单质的结构特征182

5.8.2非金属化合物的结构特征184

5.9共价键的键长和键能187

5.9.1共价键的键长和原子的共价半径187

5.9.2共价键键能188

5.9.3碳和硅化学键的比较191

习题192

参考文献196

第6章 配位化合物的结构和性质197

6.1概述197

6.1.1配位体197

6.1.2配位化合物结构理论的发展199

6.2配位场理论200

6.2.1 ML6八面体配位化合物的分子轨道200

6.2.2八面体场分裂能△。202

6.2.3配位场稳定化能与配位化合物的性质203

6.2.4配位化合物的热力学稳定性207

6.2.5其他多面体配位化合物的配位场208

6.3 σ-π配键与有关配位化合物的结构和性质209

6.3.1金属羰基配位化合物和小分子配位化合物209

6.3.2不饱和烃配位化合物211

6.3.3环多烯和过渡金属的配位化合物211

6.4金属-金属四重键和五重键212

6.5过渡金属簇合物的结构216

6.5.1十八电子规则和金属-金属键的键数216

6.5.2等瓣相似、等同键数和等同结构218

6.5.3簇合物的催化性能220

6.6物质的磁性和磁共振222

6.6.1物质的磁性及其在结构化学中的应用222

6.6.2顺磁共振225

6.6.3核磁共振227

习题233

参考文献235

第7章 晶体的点阵结构和晶体的性质236

7.1晶体结构的周期性和点阵236

7.1.1点阵、结构基元和晶胞236

7.1.2点阵参数和晶胞参数240

7.2晶体结构的对称性241

7.2.1晶体结构的对称元素和对称操作241

7.2.2晶系、晶族和惯用坐标系244

7.2.3晶体学点群246

7.2.4晶体的空间点阵型式246

7.3点阵的标记和点阵平面间距250

7.4空间群及晶体结构的表达252

7.4.1空间群的推导和表达252

7.4.2晶体结构的表达及应用254

7.5晶体的结构和晶体的性质257

7.5.1晶体的特性257

7.5.2晶体的点群和晶体的物理性质258

7.5.3晶体的缺陷和性能259

7.6晶体的衍射261

7.6.1衍射方向261

7.6.2倒易点阵和反射球263

7.6.3衍射强度266

7.7晶体衍射方法简介267

7.7.1单晶衍射法267

7.7.2多晶衍射法268

7.7.3晶体的电子衍射和中子衍射272

7.8准晶和液晶的结构化学275

7.8.1准晶的发现275

7.8.2准晶的结构特点276

7.8.3准晶的寻找、制备和应用277

7.8.4液晶281

习题282

参考文献286

第8章 金属的结构和性质287

8.1金属键和金属的一般性质287

8.1.1金属键的“自由电子”模型287

8.1.2固体能带理论289

8.2等径圆球的密堆积292

8.2.1等径圆球的最密堆积292

8.2.2等径圆球的体心立方密堆积294

8.2.3等径圆球密堆积中空隙的大小和分布295

8.3金属单质的结构296

8.3.1金属单质的结构概况296

8.3.2金属原子半径297

8.4合金的结构和性质298

8.4.1金属固溶体298

8.4.2金属化合物300

8.4.3钢铁301

8.4.4形状记忆合金303

8.4.5金属间隙化合物305

8.5固体的表面结构和性质305

习题306

参考文献308

第9章 离子化合物的结构化学309

9.1离子晶体的若干简单结构型式309

9.2离子键和点阵能314

9.2.1点阵能的计算和测定314

9.2.2点阵能的应用317

9.2.3键型变异原理319

9.3离子半径320

9.3.1离子半径的测定和Pauling离子半径321

9.3.2有效离子半径323

9.3.3离子半径的变化趋势323

9.4离子配位多面体及其连接规律325

9.4.1正负离子半径比和离子的配位多面体325

9.4.2配位多面体的连接326

9.4.3 Pauling离子晶体结构规则327

9.5硅酸盐的结构化学328

9.5.1概述328

9.5.2 SiO2的结构329

9.5.3各类硅酸盐的结构特点331

9.5.4沸石分子筛332

习题335

参考文献338

第10章 次级键及超分子结构化学339

10.1键价和键的强度339

10.2氢键341

10.2.1氢键的几何形态342

10.2.2氢键的强度343

10.2.3冰和水中的氢键345

10.2.4氢键和物质的性能348

10.2.5氢键在生命物质中的作用350

10.3非氢键型次级键354

10.3.1非金属原子间的次级键354

10.3.2金属原子与其他原子间的次级键355

10.4范德华力和范德华半径357

10.5分子的形状和大小360

10.5.1构型和构象360

10.5.2分子大小的估算361

10.6超分子结构化学364

10.6.1超分子稳定形成的因素364

10.6.2分子识别和超分子自组装366

10.6.3晶体工程369

10.6.4超分子和化学信息371

10.6.5应用373

10.7纳米材料和软物质的结构化学375

10.7.1纳米材料概况375

10.7.2表面效应376

10.7.3量子尺寸效应和隧道效应378

10.7.4碳的纳米材料379

10.7.5软物质381

10.8结构化学研究方法的新进展382

习题385

参考文献386

附录 单位、物理常数和换算因子388

表1国际单位制的基本单位388

表2若干重要的导出单位388

表3常用物理常数388

表4能量和其他一些物理量单位间的换算389

表5原子单位（au）389

表6用于构成十进倍数和分数单位的词头389

索引390