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第1章 量子力学基础 1

1.1量子论的产生及微观物理现象的特征 1

1.1.1量子论的产生 1

1.1.2旧量子论的局限 3

1.1.3微观物理现象的特征 3

1.2物质的波动性和粒子性 4

1.2.1光的微粒说和波动说 4

1.2.2实物粒子的波粒二象性 9

1.3量子力学基本假设之一——波函数 11

1.3.1电子衍射实验的再认识 11

1.3.2波函数的物理意义 11

1.3.3归一化波函数 12

1.4量子力学基本假设之二——力学量算符 12

1.4.1算符 13

1.4.2算符的运算法则 15

1.4.3线性算符 17

1.4.4算符的本征函数和本征方程 17

1.4.5自轭算符 18

1.4.6线性自轭算符 21

1.5量子力学基本假设之三——薛定谔方程 21

1.5.1薛定谔方程 21

1.5.2波函数的标准化条件 23

1.6量子力学基本假设之四——态的叠加 24

1.6.1力学量具有确定值的条件 24

1.6.2不同力学量同时具有确定值的条件 25

1.6.3力学量的平均值 26

1.7量子力学基本假设之五——泡利不相容原理 28

1.7.1泡利不相容原理的量子力学表达 28

1.7.2费米子和玻色子 28

1.8一维箱中粒子的薛定谔方程 29

1.8.1一维箱中的粒子 29

1.8.2一维箱中粒子的薛定谔方程及其解 29

1.8.3薛定谔方程解的讨论 32

1.9三维箱中粒子的薛定谔方程 34

1.9.1三维箱中的粒子 34

1.9.2三维箱中粒子的薛定谔方程及其解 34

习题 37

第2章 原子的结构、性质和原子光谱 39

2.1单电子原子的薛定谔方程 39

2.2单电子原子薛定谔方程的一般解 42

2.2.1薛定谔方程的变量分离 42

2.2.2 Φ（φ）方程的解 43

2.2.3 Θ（θ）方程的解 44

2.2.4 R（r）方程的解 46

2.2.5单电子原子薛定谔方程的一般解 47

2.3单电子原子运动状态的描述 49

2.3.1主量子数n 49

2.3.2角量子数l 49

2.3.3磁量子数m 50

2.3.4自旋量子数s 50

2.3.5自旋磁量子数ms 51

2.3.6总量子数j 51

2.3.7总磁量子数mj 52

2.4原子轨道的图形表示 53

2.4.1波函数的节面数 53

2.4.2径向分布图 53

2.4.3角度分布图 55

2.4.4原子轨道轮廓图 55

2.4.5空间分布 56

2.4.6氢原子的s态 57

2.5多电子原子结构 59

2.5.1变分法原理 59

2.5.2单电子近似和中心力场近似 61

2.5.3原子核外电子的排布 63

2.6原子光谱 65

2.6.1原子光谱的概念 65

2.6.2氢原子光谱 66

2.6.3碱金属的原子光谱 71

2.6.4多电子原子的状态和光谱项符号 72

2.6.5由电子组态确定光谱项 74

2.6.6原子能级图 78

2.6.7原子的光谱项 80

习题 81

第3章 双原子分子的结构和性质 84

3.1氢分子离子的结构和共价键的本质 84

3.1.1氢分子离子的薛定谔方程 84

3.1.2线性变分法 85

3.1.3变分法解氢分子离子的薛定谔方程 86

3.1.4三个积分Ha，Hab和Sab的性质 88

3.1.5氢分子离子的结构 90

3.1.6共价键的本质 91

3.2分子轨道理论 92

3.2.1单电子波函数近似 93

3.2.2分子轨道是原子轨道的线性组合 93

3.2.3分子轨道的成键三原则 93

3.3双原子分子的结构 98

3.3.1同核双原子分子 98

3.3.2异核双原子分子 104

习题 105

第4章 分子的对称性 106

4.1对称操作和对称元素 106

4.1.1旋转和旋转轴 107

4.1.2反演和对称中心 109

4.1.3反映和对称面 110

4.1.4旋转反演和反轴 111

4.1.5旋转反映和映轴 113

4.2对称元素的组合和群的乘法表 113

4.2.1对称元素的组合定理 114

4.2.2群的定义 115

4.2.3群的乘法表 116

4.3分子点群 117

4.3.1 Cn群 117

4.3.2 Ch群 117

4.3.3 Cnv群 117

4.3.4 Sn群和Cni群 118

4.3.5 Dn群 118

4.3.6 Dnh群 118

4.3.7 Dnd群 118

4.3.8 T群，Th群和Td群 118

4.3.9 O群和Oh群 118

4.3.10 1群和Id群 119

4.4分子的偶极矩和极化率 120

4.4.1分子的偶极矩 120

4.4.2分子偶极矩与对称性的关系 120

4.4.3分子的诱导偶极矩和极化率 121

4.4.4分子的摩尔折射度 121

4.5分子的对称性与旋光性 123

习题 124

第5章 多原子分子的结构和性质 125

5.1简单分子轨道理论 125

5.1.1简单分子轨道理论的基本内容 125

5.1.2用分子轨道理论处理丁二烯 127

5.1.3电荷密度，键序，自由价和分子图 130

5.1.4用简单分子轨道理论处理环状共轭体系 133

5.1.5分子图的应用 136

5.2价键理论简介 139

5.2.1价键理论要点 139

5.2.2实例 140

5.3杂化轨道理论 141

5.3.1等性杂化轨道理论 141

5.3.2 s-p等性杂化轨道 143

5.3.3 s-p-d杂化简介 146

5.3.4不等性杂化轨道——H2 O和NH3的结构分析 146

5.4离域分子轨道理论 147

5.4.1定域分子轨道 147

5.4.2离域分子轨道理论 148

5.5配位场理论 150

5.5.1配合物的一般介绍 150

5.5.2配合物的价键理论 152

5.5.3配位场理论 154

5.5.4分子轨道理论的解释 161

5.5分子轨道的对称性及反应机理 163

5.5.1前线轨道理论 164

5.5.2分子轨道的对称守恒原理 166

习题 170

第6章 晶体结构 172

6.1晶体结构的周期性 172

6.1.1晶体的性质 172

6.1.2等同点 174

6.1.3点阵 175

6.1.4晶格和晶格常数 178

6.1.5 14种布拉维晶格 178

6.2晶体的宏观对称性 180

6.2.1晶胞和晶胞参数 180

6.2.2宏观对称性 182

6.2.3七个晶系 183

6.2.4 32个宏观对称类型 185

6.3晶体的定向和晶面符号 186

6.4晶体的微观对称性 190

6.4.1平移和平移轴 190

6.4.2螺旋旋转与螺旋轴 190

6.4.3滑移反映和滑移面 191

6.5晶体的230个空间群 192

6.6圆球的堆积方式及金属晶体 193

6.6.1等径球的密堆积 194

6.6.2不等径圆球的堆积 196

6.6.3金属晶体 198

6.7离子晶体 198

6.7.1正、负离子间的相互作用势能 198

6.7.2晶格能 200

6.7.3离子晶体 201

6.8共价晶体、分子晶体和混合键型晶体 202

6.8.1共价晶体 202

6.8.2分子晶体 202

6.8.3混合键型晶体 203

6.9共价半径、原子半径和离子半径 203

6.9.1共价半径 204

6.9.2原子半径 204

6.9.3离子半径 204

习题 207

第7章 物质结构分析方法简介 208

7.1 X射线衍射分析 208

7.1.1 X射线的产生及性质 208

7.1.2衍射的方向 209

7.1.3衍射的强度 212

7.1.4 X射线衍射分析方法 215

7.1.5应用 216

7.2分子光谱 218

7.2.1分子光谱简介 218

7.2.2双原子分子的转动光谱 221

7.2.3双原子分子的振动光谱 225

7.2.4双原子分子的振动-转动光谱 230

7.2.5红外光谱 232

习题 237

部分习题参考答案 239

参考文献 242

附录 243