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第1章 量子力学基础1

1.1量子力学的诞生1

1.1.119世纪末的物理学1

1.1.2三个重要实验1

1.1.3德布罗意物质波4

1.1.4“测不准”关系6

1.2量子力学的基本假设7

1.2.1假设Ⅰ——状态波函数和概率7

1.2.2假设Ⅱ——力学量与线性自共轭算符9

1.2.3假设Ⅲ——Schrodinger方程11

1.2.4假设Ⅳ——态叠加原理12

1.2.5假设Ⅴ——Pauli不相容原理13

1.3量子力学的简单应用14

1.3.1一维势箱中的自由粒子14

1.3.2三维势箱中的自由粒子17

1.3.3应用18

1.4量子力学的一些基本概念19

1.4.1全同粒子19

1.4.2表象20

1.4.3隧道效应20

1.4.4维里定理22

习题124

参考文献26

第2章 原子结构27

2.1类氢离子的Schrodinger方程27

2.1.1引言27

2.1.2变数分离29

2.1.3解Φ方程29

2.1.4Θ方程的解30

2.1.5R方程的解31

2.2类氢离子波函数及轨道能级32

2.2.1量子数的物理意义32

2.2.2主量子数n与能级34

2.2.3径向分布函数35

2.2.4角度分布函数38

2.3多电子原子的结构41

2.3.1核外电子排布与电子组态41

2.3.2中心力场近似和自洽场方法42

2.3.3电离能与电子亲和能44

2.3.4电负性48

2.4原子光谱项49

2.4.1定义49

2.4.2原子光谱项的推导50

2.4.3组态的能级分裂53

2.4.4基态光谱项54

习题255

参考文献57

第3章 分子对称性与点群58

3.1对称元素与点群58

3.1.1对称性、对称操作与对称元素58

3.1.2旋转轴与转动60

3.1.3对称面与反映61

3.1.4对称心与反演61

3.1.5映转轴与旋转反映62

3.1.6对称点群62

3.2分子对称点群65

3.2.1对称点群分类65

3.2.2Cn群65

3.2.3Cnv群66

3.2.4Cnh群67

3.2.5Dn群67

3.2.6Dnh群69

3.2.7Dnd群71

3.2.8Sn群73

3.2.9高阶群73

3.2.10分子点群的判别77

3.3群的表示理论79

3.3.1可约表示与不可约表示79

3.3.2特征标表80

3.3.3应用82

3.4分子对称性与旋光性偶极矩84

3.4.1分子旋光性84

3.4.2分子偶极矩86

习题389

参考文献91

第4章 双原子分子92

4.1化学键理论简介92

4.1.1原子间相互作用力92

4.1.2化学键理论92

4.1.3结构与性质的关系94

4.2变分法与H+2分子结构94

4.2.1H+2的结构和共价键的本质94

4.2.2变分法解Schrodinger方程95

4.2.3Haa、Hab、Sab的物理意义98

4.3分子轨道理论和双原子分子结构99

4.3.1分子轨道理论99

4.3.2双原子分子轨道的特点100

4.3.3同核双原子分子102

4.3.4异核双原子分子105

4.4价键理论和H2分子结构107

4.4.1价键理论107

4.4.2H2的价键处理108

习题4111

参考文献113

第5章 多原子分子结构（一）114

5.1杂化轨道理论114

5.1.1杂化轨道波函数114

5.1.2杂化轨道的方向115

5.1.3成键能力116

5.1.4应用117

5.2价电子对互斥理论119

5.3离域π键122

5.3.1一般π键122

5.3.2离域π键122

5.3.3共轭效应124

54HMO方法125

5.4.1HMO方法简介125

5.4.2丁二烯的HMO处理126

5.4.3电荷集居与分子图127

5.4.4环烯烃体系129

5.5分子轨道先定系数法130

5.5.1介绍130

5.5.2偶数碳链分子133

5.5.3奇数碳链分子134

5.5.4共轭环链之一135

5.5.5共轭环链之二137

5.5.6复杂共轭体系138

5.6共价键能与半径140

5.6.1共价键键能140

5.6.2键长和共价半径141

5.6.3范德华半径142

5.7前线轨道理论和轨道对称守恒原理143

5.7.1前线轨道理论143

5.7.2分子轨道对称守恒原理145

习题5149

参考文献151

第6章 多原子分子结构（二）152

6.1缺电子多中心键152

6.1.1硼烷的结构152

6.1.2Lipscomb的拓扑结构153

6.1.3封闭硼笼BnH2n-与Wade规则154

6.1.4其他缺电子多中心键155

6.2配合物的化学键156

6.2.1简介156

6.2.2σ键配合物的结构159

6.2.3金属羰基配合物（σ-π配键）161

6.2.4烯烃配位化合物162

6.3配位场理论163

6.3.1中心离子电子组态的谱项163

6.3.2原子轨道在不同环境中的能级分裂164

6.3.3弱场方案166

6.3.4强场方案167

6.4过渡金属原子簇化合物169

6.4.1簇合物中M-M间多重键169

6.4.2金属簇合物的几何构型与电子计数法170

6.5原子团簇172

6.5.1富勒烯碳笼172

6.5.2碳纳米管175

6.6次级键176

6.6.1非金属原子间次级键176

6.6.2非金属-金属原子间次级键177

6.6.3金属原子间次级键178

6.7氢键179

6.7.1氢键产生的条件和影响179

6.7.2几种重要化合物的氢键180

习题6184

参考文献186

第7章 晶体学基础187

7.1晶体结构的周期性和点阵187

7.1.1晶体及其性质187

7.1.2周期性与点阵结构188

7.1.3晶胞192

7.1.4实际晶体193

7.2晶体的宏观对称性194

7.2.1七个晶系194

7.2.214种空间点阵形式195

7.2.332个晶体学点群197

7.2.4晶面与米勒指数198

7.3晶体的微观结构201

7.3.1晶体结构的对称元素和对称操作201

7.3.2空间群204

7.4晶体的X射线衍射206

7.4.1引言206

7.4.2X射线的产生与散射207

7.4.3衍射方向208

7.4.4倒易点阵与反射球211

7.4.5衍射强度212

7.4.6系统消光213

7.4.7X射线相干散射理论简介215

7.5X射线衍射的应用217

75.l单晶衍射法217

7.5.2多晶衍射法219

7.5.3应用219

习题7224

参考文献227

第8章 金属和合金结构228

8.1金属键理论228

8.1.1自由电子模型228

8.1.2能带理论229

8.2等径球密堆积231

8.2.1等径球密堆积232

8.2.2密堆与空隙233

8.3金属单质结构235

8.3.1金属单质结构235

8.3.2金属原子半径236

8.4合金的结构238

8.4.1金属固溶体239

8.4.2金属化合物240

8.4.3金属间隙化合物242

8.5准晶243

8.5.1准晶的发现243

8.5.2各种准晶245

8.5.3二十面体密堆247

8.6非晶态合金247

8.6.1简介247

8.6.2非晶态合金的结构特征249

8.6.3非晶态合金的制备与分类250

8.6.4性能与应用251

8.7液晶252

8.7.1简介252

8.7.2热致液晶253

8.7.3溶致液晶254

8.7.4液晶的应用255

习题8257

参考文献259

第9章 离子化合物261

9.1晶格能261

9.1.1晶格能的静电模型261

9.1.2晶格能的热力学模型263

9.2几种典型的二元离子晶体结构263

9.2.1NaCl型263

9.2.2CsCl型264

9.2.3ZnS型264

9.2.4CaF2型265

9.2.5TiO2型266

9.3离子半径266

9.3.1引言266

9.3.2离子半径与周期表268

9.3.3离子堆积规则269

9.4离子极化270

9.4.1离子极化的概念270

9.4.2离子极化对结构的影响271

9.5多元离子化合物273

9.5.1主要多元离子化合物274

9.5.2Pauling规则275

9.5.3硅酸盐的结构276

9.6功能材料晶体278

9.6.1高温超导晶体278

9.6.2非线性光学晶体280

9.6.3磁性材料282

9.6.4功能转化材料284

习题9285

参考文献288

附录289

附录1实习289

附录2单位、物理常数和换算因子292

附录3原子轨道能级／R（实验测定）295

附录432个晶体学点群极射赤道平面投影图296

附录5点群特征标表298

附录6晶体的230个空间群的记号308

附录7国际晶体结构数据库概况310

附录8部分习题参考答案312