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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△o 190

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