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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 9

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 22

第2章　原子的结构和性质 23

2.1 单电子原子的Schr？dinger方程及其解 25

2.1.1　单电子原子的Schr？dinger方程 25

2.1.2　变数分离法 26

2.1.3　Φ方程的解 27

2.1.4　单电子原子的波函数 29

2.2　量子数的物理意义 30

2.3　波函数和电子云的图形 33

2.3.1　？-r图和？2-r图 33

2.3.2　径向分布图 34

2.3.3　原子轨道等值线图 36

2.4　多电子原子的结构 39

2.4.1 多电子原子的Schr？dinger方程及其近似解 39

2.4.2　单电子原子轨道能和电子结合能 41

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 50

2.5.6　相对论效应对元素周期性质的影响 52

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 57

2.6.4　多电子原子的光谱项 60

2.6.5　原子光谱的应用 63

习题 65

参考文献 67

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 H2＋的结构和共价键的本质 73

3.2.1 H2＋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H2＋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　H2分子的结构和价键理论 90

3.4.1　价键法解H2的结构 90

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 106

3.5.5　分子的电子光谱 107

3.6　光电子能谱 108

3.6.1　原理 108

3.6.2　双原子分子的紫外光电子能谱 109

3.6.3　X射线光电子能谱 112

3.6.4　俄歇电子能谱 114

习题 114

参考文献 117

第4章　分子的对称性 118

4.1　对称操作和对称元素 118

4.1.1　旋转操作和旋转轴 118

4.1.2　反演操作和对称中心 121

4.1.3　反映操作和镜面 121

4.1.4　旋转反演操作和反轴 122

4.1.5　旋转反映操作和映轴 123

4.2　对称操作群对称元素的组合 124

4.2.1　群的定义 124

4.2.2　群的乘法表 124

4.2.3　对称元素的组合 126

4.3　分子的点群 127

4.3.1　分子点群的分类 127

4.3.2　分子所属点群的判别 132

4.4　分子的偶极矩和极化率 133

4.4.1　分子的偶极矩和分子的结构 134

4.4.2　分子的诱导偶极矩和极化率 136

4.5　分子的手性和旋光性 138

4.6　群的表示 140

4.6.1　对称操作的表示矩阵 140

4.6.2　特征标的性质和特征标表 141

4.6.3　特征标表应用举例 143

习题 146

参考文献 148

第5章 多原子分子的结构和性质 149

5.1 价电子对互斥理论（VSEPR） 149

5.2　杂化轨道理论 151

5.3　离域分子轨道理论 155

5.4　休克尔分子轨道法（HMO法） 157

5.4.1 HMO法的基本内容 157

5.4.2　丁二烯的HMO法处理 159

5.4.3　环状共轭多烯的HMO法处理 161

5.5　离域π键和共轭效应 162

5.5.1　离域π键的形成和表示法 162

5.5.2　共轭效应 164

5.5.3　肽键 165

5.5.4　超共轭效应 166

5.6　分子轨道的对称性和反应机理 167

5.6.1 有关化学反应的一些概念和原理 167

5.6.2　前线轨道理论 168

5.6.3　分子轨道对称守恒原理 170

5.7　缺电子多中心键和硼烷的结构 172

5.7.1 硼烷中的缺电子多中心键 172

5.7.2　硼烷结构的描述 173

5.7.3　八隅律和分子骨干键数的计算 175

5.8　非金属元素的结构特征 176

5.8.1　非金属单质的结构特征 176

5.8.2　非金属化合物的结构特征 178

5.9　共价键的键长和键能 182

5.9.1　共价键的键长和原子的共价半径 182

5.9.2　共价键键能 183

5.9.3　碳和硅化学键的比较 185

习题 187

参考文献 190

第6章　配位化合物的结构和性质 191

6.1 概述 191

6.1.1　配位体 191

6.1.2　配位化合物结构理论的发展 193

6.2　配位场理论 194

6.2.1 ML6八面体配位化合物的分子轨道 194

6.2.2　八面体场的分裂能△。 196

6.2.3　配位场稳定化能与配位化合物的性质 197

6.2.4　配位化合物的热力学稳定性 201

6.2.5　其他多面体配位化合物的配位场 202

6.3　σ-π配键与有关配位化合物的结构和性质 203

6.3.1 金属羰基配位化合物和小分子配位化合物 203

6.3.2　不饱和烃配位化合物 205

6.3.3　环多烯和过渡金属的配位化合物 205

6.4　金属-金属四重键和五重键 206

6.5　过渡金属簇合物的结构 210

6.5.1　十八电子规则和金属-金属键的键数 210

6.5.2　等瓣相似、等同键数和等同结构 212

6.5.3　簇合物的催化性能 214

6.6　物质的磁性和磁共振 216

6.6.1　物质的磁性及其在结构化学中的应用 216

6.6.2　顺磁共振 219

6.6.3　核磁共振 221

习题 226

参考文献 228

第7章 晶体的点阵结构和晶体的性质 229

7.1 晶体结构的周期性和点阵 229

7.1.1　点阵、结构基元和晶胞 229

7.1.2　点阵参数和晶胞参数 233

7.2　晶体结构的对称性 234

7.2.1 晶体结构的对称元素和对称操作 234

7.2.2 晶系、晶族和惯用坐标系 237

7.2.3　晶体学点群 239

7.2.4　晶体的空间点阵型式 239

7.3　点阵的标记和点阵平面间距 243

7.4　空间群及晶体结构的表达 245

7.4.1　空间群的推导和表达 245

7.4.2　晶体结构的表达及应用 247

7.5 晶体的结构和晶体的性质 250

7.5.1　晶体的特性 250

7.5.2　晶体的点群和晶体的物理性质 251

7.5.3　晶体的缺陷和性能 252

7.6　晶体的衍射 254

7.6.1　衍射方向 254

7.6.2　衍射强度 256

7.6.3　单晶衍射法 257

7.6.4　多晶衍射法 258

7.6.5　晶体的电子衍射和中子衍射 262

习题 265

参考文献 269

第8章　金属的结构和性质 270

8.1　金属键和金属的一般性质 270

8.1.1　金属键的“自由电子”模型 270

8.1.2　固体能带理论 272

8.2　球的密堆积 274

8.2.1　等径圆球的最密堆积 274

8.2.2　等径圆球的体心立方密堆积 276

8.2.3　等径圆球密堆积中空隙的大小和分布 277

8.3　金属单质的结构 278

8.3.1　金属单质的结构概况 278

8.3.2　金属原子半径 279

8.4　合金的结构和性质 280

8.4.1　金属固溶体的结构 280

8.4.2　金属化合物的结构 282

8.4.3　金属间隙化合物的结构 283

8.5 固体的表面结构和性质 284

习题 285

参考文献 287

第9章　离子化合物的结构化学 288

9.1　离子晶体的若干简单结构型式 288

9.2　离子键和点阵能 293

9.2.1　点阵能的计算和测定 293

9.2.2　点阵能的应用 296

9.2.3　键型变异原理 298

9.3　离子半径 299

9.3.1　离子半径的测定和Pauling离子半径 300

9.3.2　有效离子半径 302

9.3.3　离子半径的变化趋势 302

9.4　离子配位多面体及其连接规律 304

9.4.1 正负离子半径比和离子的配位多面体 304

9.4.2　配位多面体的连接 305

9.4.3　Pauling离子晶体结构规则 306

9.5　硅酸盐的结构化学 307

9.5.1　概述 307

9.5.2　SiO2的结构 309

9.5.3　各类硅酸盐的结构特点 310

9.5.4　沸石分子筛 313

习题 316

参考文献 319

第10章　次级键及超分子结构化学 320

10.1　键价和键的强度 320

10.2　氢键 322

10.2.1　氢键的几何形态 323

10.2.2　氢键的强度 324

10.2.3　冰和水中的氢键 326

10.2.4　氢键和物质的性能 329

10.2.5　氢键在生命物质中的作用 331

10.3　非氢键型次级键 332

10.3.1　非金属原子间的次级键 332

10.3.2　金属原子与其他原子间的次级键 334

10.4　范德华力和范德华半径 335

10.5　分子的形状和大小 338

10.5.1　构型和构象 338

10.5.2　分子大小的估算 339

10.6　超分子结构化学 342

10.6.1　超分子稳定形成的因素 342

10.6.2　分子识别和超分子自组装 344

10.6.3　晶体工程 347

10.6.4　应用 350

习题 352

参考文献 353

附录 单位、物理常数和换算因子 355

表1 国际单位制的基本单位 355

表2　若干重要的导出单位 355

表3　常用物理常数 355

表4　能量和其他一些物理量单位间的换算 356

表5　原子单位（au） 356

表6　用于构成十进倍数和分数单位的词头 356

索引 357