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第一章 量子理论 1

1.1 粒子与波的经典描述 1

1.1.1 牛顿力学 1

1.1.2 波动 2

1.2 光波的类粒子性 4

1.2.1 黑体辐射 4

1.2.2 光电效应 6

1.3 粒子的波性 7

1.3.1 de Broglie的假设 7

1.3.2 电子衍射 7

1.3.3 测不准关系 9

1.4 波动方程 11

1.4.1 波函数 11

1.4.2 波动方程 12

1.4.3 力学量和平均值 14

1.4.4 定态 15

1.5 自由粒子 16

1.5.1 一维无边情形 16

1.5.2 一维势箱 17

1.5.3 三维势箱 21

附录1.1 算符和厄密算符 23

附录1.2 物理常数表和能量单位换算表 25

习题 26

第二章 原子 28

2.1 氢原子 28

2.1.1 波动方程 28

2.1.2 角函数 30

2.1.3 角动量 35

2.1.4 径向函数 37

2.1.5 能级和波函数 38

2.2 氮原子 40

2.2.1 原子单位 40

2.2.2 轨道近似法 41

2.2.3 屏蔽效应 43

2.2.4 排斥势 43

2.3 Pauli原理 44

2.3.1 自旋 44

2.3.2 Pauli不相容原理 45

2.3.3 Hund规则 46

2.4 多电子原子 47

2.4.1 组态 47

2.4.2 Slater原子轨道 48

2.4.3 态的描述 49

2.4.4 谱项及其能量 50

2.4.5 支谱项 51

2.4.6 nP2的谱项 51

附录2.1 球坐标系下的算符 54

习题 57

第三章 双原子分子 59

3.1 原子之间的作用力 60

3.2 氢分子离子和氢分子 62

3.2.1 同核对称性 62

3.2.2 LCAO方案 65

3.2.3 氢分子 69

3.3.1 线性变分法 71

3.3 LCAO分子轨道法 71

3.3.2 简单分子轨道法 72

3.3.3 成键原理 73

3.4 同核双原子分子 75

3.4.1 分子轨道的构造和分类 75

3.4.2 能级序列 76

3.4.3 轨道对称性相关 78

3.4.4 基态结构和性质 80

3.5 异核双原子分子 81

3.5.1 与同核双原子分子的比较 81

3.5.2 相关规则的评价 84

3.6 电子对波函数(价键)法 84

3.6.1 氢分子波函数 84

3.6.2 价键方法 86

3.6.3 双原子分子 88

3.6.4 分子轨道法与价键法的统一 89

附录3.1 氢分子离子LCAO方案中积分J，K，S的计算 91

习题 92

第四章 对称性与群论 95

4.1 对称操作与对称元素 95

4.1.1 几何意义 95

4.1.2 对称操作的“乘法” 96

4.2 对称操作的矩阵表示 97

4.2.1 矩阵表示 97

4.2.2 对称操作的简单性质 101

4.3 群 103

4.3.1 群的定义 103

4.3.2 共轭类 104

4.4 点群分类 105

4.4.1 循环群 105

4.4.2 含一个主轴的非循环群 106

4.4.3 含多个主轴的点群 107

4.4.4 线性分子所属点群 107

4.4.5 分子对称性 108

4.5 群表示 108

4.5.1 可约表示与不可约表示 108

4.5.2 不可约表示的性质 110

4.6 群论与波动方程 113

4.6.1 波函数的对称性 113

4.6.2 对称性分子轨道 114

4.6.3 直积 118

附录4.1 化学上常见分子点群的特征标表 119

习题 124

第五章 多原子分子 126

5.1 分子轨道及能级 126

5.1.1 概述 126

5.1.2 H2O 127

5.1.3 BH3 130

5.1.4 CH4 131

5.1.5 C2H4 133

5.2 几何构型 135

5.2.1 Walsh规则 135

5.2.2 AH2 136

5.2.3 AH3 137

5.3.1 键的定域性 138

5.2.4 其他 138

5.3 定域键函数 138

5.3.2 杂化对键角的影响 139

5.3.3 sp杂化 141

5.3.4 sp2杂化 141

5.3.5 sp3杂化 143

5.3.6 碳氢化合物 145

5.3.7 非等性杂化 146

5.4 键长 147

5.4.1 实验键长 147

5.4.2 杂化对C-H键长的影响 148

5.4.3 杂化对C-C键长的影响 148

5.5 价电子对互斥(VSEPR)理论 150

5.5.1 VSEPR规则 150

5.5.2 孤对轨函与几何构型 151

习题 152

第六章 共轭分子 154

6.1 H?ckel分子轨道方法 155

6.1.1 H?ckel理论 155

6.1.2 直链共轭烯 157

6.1.3 共轭环 161

6.2 能级和波函数的性质 164

6.2.1 能级的限与和 164

6.2.2 交替烃 164

6.3 电荷密度和键级 166

6.3.1 原子电荷 166

6.3.2 键级 167

6.3.3 自由价 168

6.4.1 共振能 169

6.4 芳香性 169

6.4.2 八参数方案 171

6.4.3 五参数方案 172

6.5 化学反应 173

6.5.1 前沿轨道 173

6.5.2 奇交替烃 175

6.5.3 亲电子取代位活性 177

6.5.4 周环反应 178

6.6 含杂原子的共轭分子 180

习题 182

第七章 过渡金属化合物 185

7.1 静电场中的原子轨道 186

7.1.1 四方配位场 186

7.1.2 正八面配位场 187

7.2 群论分析 189

7.2.1 轨道 189

7.2.2 谱项的分裂 192

7.2.3 强场方案 193

7.2.4 相关图 197

7.3 光谱和磁性 197

7.3.1 吸收光谱 197

7.3.2 光谱化学序列 199

7.3.3 高自旋和低自旋 199

7.4 立体化学 202

7.4.1 低配位配合物 202

7.4.2 Jahn-Teller形变 203

7.5.1 σ成键 205

7.5 分子轨道理论 205

7.5.2 d2SP3杂化轨道 208

7.5.3 18电子规则 209

7.6 π键和配合物 209

7.6.1 π成键及图象 209

7.6.2 π配位体及配合物 210

习题 214

第八章 簇合物和团簇 216

8.1 主族簇合物 217

8.1.1 多面体碳烷 217

8.1.2 硼烷 218

8.2 三中心键 219

8.3.1 B6H2-6 223

8.3 分子轨道方法 223

8.3.2 B5H9(B5H4-5) 226

8.3.3 主族簇合物和团簇 227

8.4 过渡金属簇合物 228

8.4.1 三支化笼结构 228

8.4.2 等瓣相似性 229

8.4.3 价电子计数规则 230

8.4.4 加帽多面体 231

8.4.5 稠合簇合物 232

8.5 金属硼烷和有机金属簇合物 234

8.5.1 单笼簇合物 234

8.5.2 稠合簇合物 235

8.5.3 18电子规则的例外 236

8.6.2 碱金属团簇 237

8.6.1 概况 237

8.6 团簇 237

8.6.3 碳簇 240

习题 243

第九章 固体 245

9.1 长链分子中的电子 246

9.1.1 模型分子 246

9.1.2 Cn群 247

9.1.3 能级与能带 249

9.2 能带和Bloch函数 250

9.2.1 Bl0ch函数 250

9.2.2 k的意义 251

9.2.3 能带 252

9.3.1 能带结构 255

9.3 一般的聚合链 255

9.3.2 K2Pt(CN)4 257

9.3.3 Fermi能级 260

9.4 态密度 260

9.5 Peierls形变 262

9.5.1 复合单元 262

9.5.2 Peierls形变 265

9.6 二维晶体 266

9.6.1 Bloch函数 266

9.6.2 布里渊区 268

9.6.3 能带 269

习题 272

参考著作及文献 274