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第一章 量子力学基础1

1.1 量子力学产生的背景1

1.1.1 经典物理学的困难与旧量子论的诞生1

1.1.2 实物微粒的波粒二象性7

1.1.3 不确定关系11

1.2 量子力学基本原理13

1.2.1 波函数与微观粒子的状态13

1.2.2 力学量和算符17

1.2.3 量子力学的基本方程20

1.2.4 态叠加原理23

1.2.5 关于自旋23

1.3 量子力学基本原理的简单应用23

1.3.1 势箱中运动的粒子24

1.3.2 线性谐振子32

1.3.3 量子力学处理微观体系的一般步骤与量子效应34

思考题与习题35

主要参考文献36

第二章 原子结构与原子光谱37

2.1 单电子原子的薛定谔方程及其解37

2.1.1 单电子原子的薛定谔方程37

2.1.2 分离变数法38

2.1.3 单电子原子薛定谔方程的一般解40

2.2 量子数与波函数46

2.2.1 量子数n、l、m的物理意义46

2.2.2 波函数φnlm（r，θ，φ）的物理意义50

2.2.3 波函数与电子云的图形表示52

2.3 多电子原子结构与原子轨道59

2.3.1 多电子原子的薛定谔方程与单电子近似59

2.3.2 中心势场模型61

2.3.3 哈特里自洽场法63

2.4 电子自旋与保里原理66

2.4.1 电子自旋的假设66

2.4.2 保里（PauliW）原理67

2.4.3 哈特里-福克自洽场法70

2.5 原子的状态和原子光谱70

2.5.1 基态原子的电子组态70

2.5.2 原子的量子数与原子光谱项71

2.5.3 原子光谱项的确定74

2.5.4 洪特规则与基谱项的确定77

2.5.5 原子光谱78

思考题与习题81

主要参考文献82

第三章 分子的对称性和点群83

3.1 分子的对称性83

3.1.1 对称操作和对称元素83

3.1.2 分子的对称操作84

3.2 点群86

3.2.1 群的定义86

3.2.2 分子的点群86

3.2.3 群的乘法表89

3.2.4 分子的偶极矩和旋光性的预测90

3.3 群的表示91

3.3.1 矩阵91

3.3.2 对称操作的矩阵表示93

3.3.3 群的表示95

3.3.4 不可约表示96

3.3.5 特征标和特征标表97

3.3.6 应用例——H2O的分子轨道98

思考题与习题101

主要参考文献102

第四章 双原子分子结构与性质103

4.1 分子轨道理论与H？结构103

4.1.1 H？的基态103

4.1.2 分子轨道理论110

4.1.3 分子轨道理论发展现状115

4.2 双原子分子的结构与性质116

4.2.1 同核双原子分子117

4.2.2 异核双原子分子120

4.3 价键理论简介122

4.3.1 价键法对氢分子的解123

4.3.2 价键理论与分子轨道理论125

4.4 双原子分子光谱126

4.4.1 双原子分子整体运动的分解及相应光谱126

4.4.2 双原子分子的转动光谱127

4.4.3 双原子分子的振动光谱131

4.4.4 双原子分子的电子光谱134

思考题与习题136

主要参考文献137

第五章 多原子分子结构与性质139

5.1 饱和分子的离域、定域轨道和杂化轨道理论139

5.1.1 甲烷的离域、定域分子轨道139

5.1.2 杂化轨道理论142

5.2 共轭分子结构与HMO法147

5.2.1 HMO法概述147

5.2.2 丁二烯和链烯烃的解149

5.2.3 苯和环烯烃的解151

5.2.4 分子图154

5.2.5 离域π键形成的条件及分类157

5.2.6 HMO法的局限性158

5.3 缺电子分子与多中心键159

5.3.1 缺电子分子159

5.3.2 二硼烷的结构159

5.3.3 多硼烷和其他缺电子分子161

5.4 多原子分子的振动光谱164

5.4.1 分子振动的自由度164

5.4.2 分子的红外光谱及其应用165

5.5 分子的磁共振谱与光电子能谱169

5.5.1 核磁共振（NMR）169

5.5.2 电子顺磁（或自旋）共振（EPR或ESR）173

5.5.3 光电子能谱（PES）175

5.5.4 分子的磁性179

思考题与习题182

主要参考文献184

第六章 配位化合物和簇合物的结构与性质185

6.1 配位场理论简介185

6.1.1 晶体场理论185

6.1.2 配位场理论简介190

6.2 CO和N2配位化合物的结构与性质193

6.2.1 羰基配合物193

6.2.2 N2的配合物与固氮195

6.3 有机金属配合物的结构与性质196

6.3.1 蔡斯（Zeise）盐196

6.3.2 夹心式配合物197

6.4 原子簇化合物的结构与性质199

6.4.1 过渡金属簇合物200

6.4.2 碳笼烯201

思考题与习题202

主要参考文献203

第七章 晶体结构的点阵理论204

7.1 晶体的点阵结构与晶体的缺陷204

7.1.1 晶体概述204

7.1.2 晶体的点阵结构理论206

7.1.3 理想晶体与实际晶体中的缺陷213

7.2 晶体结构的对称性215

7.2.1 晶体的宏观对称性215

7.2.2 晶体宏观对称性的分类217

7.2.3 晶体的微观对称性221

7.2.4 对称性应用举例225

7.3 X射线晶体结构分析原理226

7.3.1 X射线在晶体中的衍射226

7.3.2 衍射方向与晶胞参数227

7.3.3 衍射强度与晶胞中原子的分布——系统消光条件230

7.3.4 单晶结构分析简介233

思考题与习题237

主要参考文献238

第八章 晶体的结构与晶体材料240

8.1 晶体结构的能带理论与密堆积原理240

8.1.1 晶体结构的能带理论240

8.1.2 晶体结构的密堆积原理249

8.2 金属晶体的结构与应用254

8.2.1 金属晶体的性质与金属键的本质254

8.2.2 单质金属晶体的结构和金属原子半径255

8.2.3 合金的结构及性质257

8.2.4 金属晶体材料示例261

8.3 离子晶体的结构与应用263

8.3.1 离子晶体的典型结构型式和离子键263

8.3.2 点阵能的计算与测定265

8.3.3 离子极化和键型变异现象267

8.3.4 离子半径269

8.3.5 离子晶体材料示例275

8.4 共价键型晶体、分子型晶体和混合键型晶体的结构与应用279

8.4.1 共价键型晶体的结构279

8.4.2 分子型晶体的结构280

8.4.3 混合键型晶体的结构284

8.4.4 共价键型、分子型及混合键型晶体材料举例285

8.5 液晶287

8.5.1 液晶概述287

8.5.2 液晶的类型及结构288

8.5.3 液晶的特性及应用289

思考题与习题291

主要参考文献292

第九章 分子结构与材料科学293

9.1 导电高分子材料294

9.1.1 结构型导电高分子材料294

9.1.2 复合型导电高分子材料302

9.1.3 应用303

9.2 磁性材料303

9.2.1 物质磁性的基本概念303

9.2.2 无机磁性材料311

9.2.3 有机磁性材料312

9.2.4 问题与展望315

9.3 非线性光学材料316

9.3.1 概述316

9.3.2 非线性晶体光学基础317

9.3.3 有机非线性光学晶体318

9.3.4 非线性光学材料的应用324

9.4 纳米材料325

9.4.1 基本概念325

9.4.2 纳米材料的制备327

9.4.3 纳米材料的结构327

9.4.4 纳米材料的性能329

9.4.5 纳米材料的应用333

9.5 超导材料335

9.5.1 超导材料的发展335

9.5.2 超导体的基本物理性质336

9.5.3 超导机理337

9.5.4 超导材料的类型339

9.5.5 超导材料的应用340

主要参考文献340

化学上重要对称群的特征标表341