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1 量子力学基础 1

1.1 微观粒子的运动特征 1

1.1.1 量子力学诞生的实验基础 1

1.1.2 实物微粒的波粒二象性 5

1.1.3 测不准原理 7

1.2 量子力学基本假定及其推论 9

1.2.1 假定Ⅰ——微观粒子的状态和波函数 9

1.2.2 假定Ⅱ——力学量和算符 11

1.2.3 假定Ⅲ——本征函数、本征值和本征方程 12

1.2.4 假定Ⅳ——态的叠加原理 14

1.2.5 假定Ⅴ——保里（Pauli）原理 15

1.3 量子力学简单体系及其应用 16

1.3.1 一维势箱中自由粒子的运动 17

1.3.2 三维势箱中自由粒子的运动 20

1.3.3 一维简谐振子模型 21

1.3.4 简单模型的近似应用 23

习题一 24

2.1.1 单电子原子的薛定锷方程 27

2 原子结构 27

2.1 单电子原子的薛定锷方程及其解 27

2.1.2 方程的求解 29

2.2 量子数和有关物理量 35

2.2.1 主量子数n和体系的能量 35

2.2.2 角量子数l和轨道角动量 36

2.2.3 磁量子数m和角动量在磁场方向的分量 37

2.2.4 自旋量子数s和自旋磁量子数ms 39

2.3.1 ψ-r图和ψ2-r图 40

2.3 波函数和电子云的图形 40

2.3.2 电子云径向分布图 41

2.3.3 原子轨道的等值线图 42

2.3.4 原子轨道轮廓图 44

2.3.5 波函数的角度分布图 44

2.4 多电子原子的结构 46

2.4.1 多电子原子薛定锷方程的近似解 46

2.4.2 原子轨道能 50

2.5.1 原子的能态 51

2.4.3 原子核外的电子排布 51

2.5 原子光谱 51

2.5.2 原子光谱 56

习题二 60

3 双原子分子结构和性质 62

3.1 变分法 62

3.1.1 变分法原理 62

3.2 H2？的结构和共价键本质 64

3.2.1 H2？的薛定锷方程及变分法求解 64

3.1.2 线性变分法 64

3.2.2 Haa、Hab、Sab的意义和H2？的结构 66

3.2.3 共价键的本质 68

3.3 分子轨道理论和双原子分子结构 69

3.3.1 分子轨道理论要点 69

3.3.2 分子轨道图形特点和分类 72

3.3.3 同核双原子分子结构 75

3.3.4 异核双原子分子结构 77

习题三 79

4.1.1 定域轨道和离域轨道的概念 81

4 多原子分子的结构和性质 81

4.1 定域分子轨道和离域分子轨道 81

4.1.2 共价键分子的键能和键长 82

4.2 杂化轨道理论 85

4.2.1 杂化轨道的夹角和分子构型 86

4.2.2 杂化轨道中组合系数的确定 87

4.3 HMO法和共轭分子结构 90

4.3.1 HMO理论 90

4.3.2 丁二烯分子的HMO法处理 91

4.3.3 HMO的三角函数法求解 95

4.3.4 离域π键分子的性质 102

4.4 分子轨道的对称性和反应机理 104

4.4.1 前沿轨道理论 105

4.4.2 分子轨道对称守恒原理（能量相关理论） 109

4.4.3 分子轨道能级转化图 111

4.5 配位化合物结构和性质 113

4.5.1 配位化合物的概述 113

4.5.2 配位场理论简介 115

4.5.3 σ-π型配键化合物和配位催化 122

习题四 124

5 分子的对称性和群论知识 127

5.1 对称操作和对称元素 127

5.1.1 旋转操作和旋转轴 127

5.1.2 反演操作和对称中心 130

5.1.3 反映操作和镜面 130

5.1.4 旋转反演操作和反轴 131

5.1.5 旋转反映操作和映轴 132

5.2 群和对称元素的组合 133

5.2.1 群的定义 133

5.2.2 群的乘法表 134

5.2.3 对称元素的组合 136

5.3 分子的点群 137

5.4 分子的对称性与分子的性质 138

5.4.1 分子的旋光性 138

5.4.2 分子的电性质 144

5.5.1 群的表示 146

5.5 群表示理论及其在化学中的应用 146

5.5.2 特征标的性质和特征标表 149

5.5.3 应用举例 151

习题五 156

6 结构分析方法简介 158

6.1 分子光谱原理 159

6.1.1 分子内部的运动和分子光谱 159

6.1.2 双原子分子的转动光谱 161

6.1.3 双原子分子的振动光谱 163

6.1.4 多原子分子的振动光谱 170

6.1.5 拉曼（Raman）光谱 171

6.1.6 分子的电子光谱 172

6.2 核磁共振 173

6.2.1 核磁共振的一般原理 173

6.2.2 化学位移 176

6.2.3 自旋一自旋偶合作用 179

习题六 181

7.1.1 晶体结构的特征 184

7.1 晶体结构的周期性和点阵 184

7 晶体学基础 184

7.1.2 点阵和结构基元 186

7.1.3 晶胞和空间点阵单位 190

7.2 晶体结构的对称性 194

7.2.1 晶体的对称元素和对称操作 194

7.2.2 晶系和晶体学点群 197

7.2.3 空间群 200

7.2.4 晶面指标和晶面间距 205

7.2.5 理想晶体与实际晶体 207

7.3 晶体的X射线衍射 208

7.3.1 X射线的产生及其对晶体的衍射 208

7.3.2 衍射方向 210

7.3.3 衍射强度 213

7.3.4 多晶X射线衍射法 216

习题七 221

8.1 金属的结构和性质 224

8.1.1 金属键和金属的通性 224

8 简单晶体的结构和性质 224

8.1.2 金属单质的三种典型结构 231

8.1.3 金属的原子半径 235

8.1.4 合金的结构和性质 236

8.2 离子晶体的结构和性质 241

8.2.1 离子晶体的几种典型结构 242

8.2.2 离子键和点阵能 242

8.2.3 离子半径 248

8.2.4 离子晶体的结晶化学规律（鲍林Pauling规则） 250

8.2.5 离子极化和键型变异 253

8.3 共价键晶体、分子晶体和液晶 254

8.3.1 共价键晶体 254

8.3.2 分子晶体 255

8.3.3 液晶 255

习题八 258

附录一 习题答案（摘选） 261

附录二 参考书 266

附录三 单位制、物理常数和换算因子 267

附录四 金属元素晶体的结构 270