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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