《物质结构 第2版》

第一章量子力学基础和原子结构8

1-1经典物理学的困难和量子论的诞生9

1．三个著名实验导致“量子”概念的引入和应用10

2．旧量子论的局限性要求对实物微粒本性的进一步认识17

3．物质波的实验证明及其统计解释19

4．波粒二象性的必然结果——“不确定关系”23

1-2实物微粒运动状态的表示法及态叠加原理27

1．波函数ψ27

2．波函数的性质28

3．自由粒子波函数——德布罗意波函数29

4．经典波的叠加原理与驻波的性质31

5．量子力学态叠加原理34

1-3实物微粒的运动规律——薛定谔方程35

1．定态薛定谔方程及含时薛定谔方程35

2．实例——在势箱中运动的粒子40

1-4定态薛定谔方程的算符表达式47

1．算符和力学量的算符表示47

2．能量算符本征方程、本征值和本征函数50

3．动能算符在结构研究中的作用52

1-5氢原子与类氢离子的定态薛定谔方程及其解53

1．氢原子与类氢离子的定态薛定谔方程53

2．氢原子与类氢离子的定态薛定谔方程的球极坐标表达式55

3．基态的解57

4．变数分离法60

5．Ф（φ）方程的解62

6．？（θ）方程的解64

7．R（r）方程的解65

1-6氢原子及类氢离子的解的讨论69

1．量子数69

2．波函数的特点73

3．实波函数和复波函数75

1-7波函数和电子云的图形表示78

1．氢原子基态的各种图示78

2．径向分布图81

3．角度分布图84

4．空间分布图90

1-8多电子原子结构理论的轨道近似模型——原子轨道90

1．中心力场近似95

2．半经验处理方法——屏蔽模型96

3．定量处理方法——自洽场模型99

1-9电子自旋101

1．电子自旋问题的提出101

2．自旋波函数和自旋-轨道103

3．全同粒子和保里（W．Pauli）不相容原理106

4．自旋相关效应110

1-10原子整体的状态与原子光谱项115

1．原子的量子数与角动量的耦合116

2．原子光谱项121

3．原子光谱项对应能级的相对大小124

4．原子能级和原子光谱的关系126

5．原子光谱项的推求法128

1-11原子内电子的排布和元素周期律132

1．原子轨道的能量次序132

2．原子核外电子排布的原则137

3．离子的电子层结构140

思考题与习题144

本章主要参考书目148

第二章共价键理论和分子结构150

2-1 H＋2中的分子轨道及其共价键本质151

1．定核近似和H＋2的薛定谔方程152

2．变分原理及线性变分法155

3．用线性变分法对H＋2的第一步近似处理——H＋2中分子轨道的第一步近似157

4．对H＋2的第一步近似分子轨道的讨论——离域效应161

5．对H＋2中共价键较全面的分析——收缩效应及极化效应167

2-2分子轨道理论173

1．分子中的单电子波函数——MO173

2．原子轨道线性组合为分子轨道法——LCAO-MO176

3．LCAO-MO的基本原则176

4．分子轨道的类型、符号和能级顺序184

5．电子填充（构造）原则187

2-3双原子键和双原子分子结构187

1．组态、键级和轨道能188

2．同核双原子分子举例190

3．异核双原子分子举例195

2-4饱和分子的离域轨道和定域轨道200

1．离域分子轨道和离域键201

2．定域分子轨道和定域键207

3．离域和定域轨道的关系209

4．用杂化轨道近似地构造定域分子轨道模型212

2-5离域π键与共轭分子结构219

1．σ-π分离与π电子近似220

2．休克尔分子轨道法221

3．休克尔4m＋2规则与非苯类的芳香烃232

4．电荷密度、键级与自由价、分子图234

5．无机共轭分子242

6．离域π键形成的条件、类型与HMO法的局限性244

2-6多中心键与缺电子分子结构247

1．缺电子分子248

2．三中心键与硼烷分子结构249

3．其它缺电子分子256

2-7分子对称性和分子点群259

1．对称元素和对称操作259

2．分子点群266

3．分子点群的确定276

4．分子对称性和分子的物理性质278

2-8群表示理论初步281

1．各点群的对称性匹配线性组合（简称SALC）或群轨道及其胺对称性分类和名称281

2．不可约表示及其命名286

3．特征标及特征标表288

4．如何用特征标表推求SALC，投影算符的简单用法291

2-9前线轨道理论及分子轨道对称性守恒原理的理论基础295

思考题及习题299

本章主要参考书目303

第三章配位场理论和络合物结构305

3-1晶体场理论307

1．d轨道能级的分裂307

2．d轨道中电子的排布——高自旋态和低自旋态314

3．晶体场稳定化能324

4．络合物畸变和姜-泰勒效应328

3-2络合物的分子轨道理论334

1．正八面体络合物中的σ-配键335

2．正八面体络合物中的π-配键342

3．氮分子络合物的结构350

4．过渡金属的离子半径355

3-3晶体场理论与分子轨道理论的比较及配位场理论357

3-4有机金属络合物359

1．不饱和烃络合物——π络合物的结构359

2．环多烯和过渡金属的络合物367

3．夹心化合物——二茂铁的结构367

3-5原子簇化合物的结构简介371

1．原子簇化合物的分类及金属-金属成键的判据371

2．原子簇化合物的成键理论简介374

思考题及习题379

本章主要参考书目380

第四章分子结构测定方法的原理及应用382

4-1分子光谱382

1．分子光谱的分类及其所在的波段382

2．分子的转动光谱386

3．分子的振动光谱393

4．双原子分子的电子谱项及其电子光谱404

4-2分子的磁性和磁共振谱412

1．分子的磁性412

2．核磁共振（NMR）421

3．电子自旋共振（ESR）436

4-3光电子能谱（PES）446

1．X光电子能谱（XPS）447

2．紫外光电子能谱（UPS）460

思考题及习题472

本章主要参考书475

第五章晶体结构477

5-1晶体的点阵理论477

1．晶体的点阵理论477

2．晶胞及晶胞的二个基本要素481

3．晶面和晶面指标485

4．晶体的特性和晶体的缺陷489

5-2晶体的对称性491

1．晶体的宏观对称性491

2．晶体的微观对称性504

5-3金属晶体和晶体结构的能带理论514

1．晶体结构的密堆积原理514

2．金属晶体的堆积型式和金属原子半径522

3．晶体结构的能带理论523

4．金属键的本质和金属的一般性质530

5．合金的结构532

5-4离子晶体和离子键535

1．离子键及典型离子化合物536

2．离子键理论536

3．复杂离子化合物及其结构简介549

5-5共价键型晶体和混合键型晶体556

1．共价型原子晶体——金刚石的结构556

2．混合键型晶体——石墨的结构561

5-6分子型晶体和分子间作用力562

1．分子型晶体和原子（或基团）的范德华半径563

2．氢键和氢键型晶体567

5-7X-射线晶体结构分析原理570

1．X-射线在晶体中的衍射571

2．衍射方向与晶胞参数573

3．衍射强度与晶胞中原子的分布579

4．晶体结构分析方法简介586

思考题与习题589

本章主要参考书目592

本书附录：593