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绪言 1

第一章 量子力学基础知识 3

1.1 微观粒子的运动特征 3

-1- 黑体辐射和能量量子化 3

-2- 光电效应和光子 5

-3- 实物微粒的波粒二象性 7

-4- 测不准原理 12

1.2 量子力学基本假设 16

-1- 波函数和微观粒子的状态 16

-2- 力学量和算符 18

-3 本征态、本征值和Schrodinger方程 20

-4- 态叠加原理 23

-5- Pauli原理 24

1.3 箱中粒子的Schrodinger方程及其解 26

习题一 34

参考文献 36

第二章 原子的结构和性质 38

2.1 单电子原子的Schrodinger方程及其解 41

-1- 单电子原子的Schrodinger方程 41

-2- 变数分离法 43

-3- Ф方程的解 45

-4- 单电子原子的波函数 46

2.2 量子数的物理意义 49

2.3 波函数和电子云的图形 53

-1- ψ-r图和ψ2-r图 53

-2- 径向分布图 55

-3- 原子轨道等值线图 57

-1- 多电子原子的Schrodinger方程及其近似解 61

2.4 多电子原子的结构 61

-2- 原子轨道能和电子结合能 64

-3- 基态原子的电子排布 72

2.5 元素周期表与元素周期性质 74

-1- 元素周期表 74

-2- 原子结构参数 76

-3- 原子的电离能 77

-4- 电子亲和能 79

-5- 电负性 80

-6- 相对论效应对元素周期性质的影响 83

2.6 原子光谱 87

-1- 原子光谱和光谱项 87

-2- 电子的状态和原子的能态 89

-3- 单电子原子的光谱项和原子光谱 91

-4- 多电子原子的光谱项 96

-5- 原子光谱的应用 101

习题二 105

参考文献 107

第三章 双原子分子的结构和性质 108

3.1 H+2的结构和共价键的本质 109

-1- H+2的Schrodinger方程 109

-2- 变分法解Schrodinger方程 110

-3- 积分Haa、Hab、Sab的意义和H+2的结构 112

-4- 共价键的本质 116

3.2 分子轨道理论和双原子分子的结构 117

-1- 简单分子轨道理论 117

-2- 分子轨道的分布特点和分类 121

-3- 同核双原子分子的结构 125

-4- 异核双原子分子的结构 131

-1- 价键法解H2的结构 132

3.3 H2分子的结构和价键理论 132

-2- 价键理论 136

-3- 价键理论(VB)和分子轨道理论(MO)的比较 137

3.4 分子光谱 141

-1- 分子光谱简介 141

-2- 双原子分子的转动光谱 144

-3- 双原子分子的振动光谱 147

-4- Raman光谱 157

-5- 分子的电子光谱 158

3.5 光电子能谱 160

-1- 原理 160

-2- 双原子分子的紫外光电子能谱 163

-3- X射线光电子能谱 168

习题三 170

参考文献 173

第四章 分子的对称性 174

4.1 对称操作和对称元素 175

-1- 旋转轴和旋转操作 175

-2- 对称中心和反演操作 178

-3- 镜面和反映操作 179

-4- 反轴和旋转反演操作 180

-5- 映轴和旋转反映操作 181

4.2 对称操作群与对称元素的组合 183

-1- 群的定义 183

-2- 群的乘法表 184

-3- 对称元素的组合 186

4.3 分子的点群 188

-1- 分子点群的分类 188

-2- 分子所属点群的判别 195

-1- 分子的偶极矩和分子的结构 197

4.4 分子的偶极矩和极化率 197

-2- 分子的诱导偶极矩和极化率 201

4.5 分子的对称性和分子的旋光性 203

4.6 群的表示 206

-1- 对称操作的表示矩阵 206

-2- 特征标的性质和特征标表 209

-3- 特征标表应用举例 211

习题四 216

参考文献 218

第五章 多原子分子的结构和性质 220

5.1 价电子对互斥理论(VSEPR) 220

5.2 杂化轨道理论 223

5.3 离域分子轨道理论 230

5.4 HMO法 235

-1- HMO法的基本内容 235

-2- 丁二烯的HMO处理 237

-3- 环状共轭多烯的HMO处理 242

5.5 离域π键和共轭效应 244

-1- 离域π键的形成和表示法 244

-2- 共轭效应 246

-3- 肽键 248

-4- 超共轭效应 249

5.6 分子轨道的对称性和反应机理 251

-1- 有关化学反应的一些原理和概念 251

-2- 前线轨道理论 252

-3- 分子轨道对称守恒原理 256

5.7 共价键的键长和键能 259

-1- 共价键的键长和原子的共价半径 259

-2- 共价键键能 261

-1- 分子间作用力 265

5.8 分子间作用力和分子的大小形状 265

-2- 范德华引力和范德华半径 266

-3- 分子的大小和形状 270

5.9 核磁共振谱 273

-1- 核磁矩和核磁共振的一般原理 273

-2- 化学位移 276

-3- 核的自旋-自旋耦合作用 279

习题五 282

参考文献 285

第六章 配位化合物的结构和性质 287

6.1 概述 287

-1- 配位体 287

-2- 配位化合物结构理论的发展 289

-1- ML6八面体的分子轨道 292

6.2 配位场理论 292

-2- 八面体场的分裂能△。 294

-3- 配位场稳定化能与配位化合物的性质 296

-4- 配位化合物的热力学稳定性 301

-5- 其他多面体的配位场 303

6.3 a-л配键与有关配位化合物的结构和性质 306

-1- 金属羰基配位化合物和小分子配位化合物 306

-2- 不饱和烃配位化合物 308

-3- 环多烯和过渡金属的配位化合物 309

-4- 等瓣相似规则 311

-5- 配位化合物中原子的原子价 314

-6- 配位催化作用 316

6.4 过渡金属原子簇化合物的结构和性质 317

-1- 18电子规则和簇合物的几何构型 318

-2- 簇合物中M-M间的多重键 320

-3- 簇合物的催化性能 323

习题六 325

参考文献 327

第七章 晶体的点阵结构和晶体的性质 328

7.1 晶体结构的周期性和点阵 328

-1- 晶体结构的特征 328

-2- 点阵和结构基元 330

-3- 点阵单位 335

-4- 晶体的缺陷 337

7.2 晶体结构的对称性 339

-1- 晶体的对称元素和对称操作 339

-2- 晶胞 343

-3- 晶系 344

-4- 晶体的空间点阵型式 346

-5- 晶体学点群 348

-6- 空间群 350

-7- 点阵点、直线点阵和平面点阵的指标 353

7.3 晶体结构的表达及应用 356

7.4 晶体的X射线衍射 362

-1- X射线的产生及其性质 363

-2- 衍射方向 365

-3- 衍射强度 368

-4- 单晶衍射法 371

-5- 多晶衍射法 373

习题七 379

参考文献 385

第八章 金属的结构和性质 386

8.1 金属键和金属的一般性质 386

-1- 金属键的“自由电子”模型 386

-2- 固体能带理论 390

8.2 球的密堆积和金属单质的结构 392

-1- 等径圆球的堆积 393

-2- 金属单质的结构概况 397

-3- 金属原子半径 399

8.3 合金的结构和性质 400

-1- 金属固溶体的结构 401

-2- 金属化合物的结构 403

-3- 金属间隙化合物的结构 405

8.4 固体表面的结构和性质 406

习题八 408

参考文献 410

第九章 离子化合物的结构化学 412

9.1 离子晶体的若干简单结构型式 412

-1- 点阵能的计算和测定 417

9.2 离子键和点阵能 417

-2- 点阵能的应用 423

-3- 键型变异原理 425

9.3 离子半径 429

-1- 离子半径的测定 429

-2- 有效离子半径 432

-3- 离子半径的变化趋势 434

9.4 离子配位多面体及其连接规律 435

-1- 正负离子半径比和离子的配位多面体 435

-2- 配位多面体的连接 437

-3- 离子晶体结构的Pauling规则 438

-4- 键价方法 440

9.5 硅酸盐的结构化学 443

-1- 概述 443

-2- SiO2的结构 445

-3- 各类硅酸盐的结构特点 447

-4- 沸石分子筛 451

习题九 454

参考文献 459

第十章 非金属元素的结构化学 459

10.1 非金属元素的结构特征 459

-1- 非金属单质的结构特征 459

-2- 非金属化合物的结构特征 463

10.2 硼烷和有关化合物的结构 467

-1- 硼烷 468

-2- 金属烷基化合物 472

10.3 氢的结构化学 473

-1- 氢的成键型式 473

-2- 氢键 477

-3- 水的结构化学 481

习题十 488

参考文献 490

附录Ⅰ 实习 491

实习1 原子轨道空间分布图的描绘 491

实习2 H+2能量曲线的绘制 493

实习3 分子的立体构型和分子的性质 494

实习4 苯的HMO处理 496

实习5 点阵和晶胞 497

实习6 多晶X射线衍射法 498

实习7 等径圆球的堆积 500

实习8 离子晶体的结构 502

附录Ⅱ 单位、物理常数和换算因子 503

附录Ⅲ 习题答案(摘选) 506

索引 513