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第一章　量子力学基础 2

1.1　从经典力学到早期量子论 2

1.1.1　黑体辐射与能量量子化 2

1.1.2　光电效应与光量子化 4

1.1.3　原子光谱与轨道角动量量子化 6

1.2　量子力学的建立 8

1.2.1　实物粒子的波粒二象性 8

1.2.2 Schr？dinger方程 10

1.2.3　波函数的概率解释 12

1.2.4　不确定原理 13

1.2.5　量子力学公设 17

1.3　阱中粒子的量子特征 23

1.3.1　一维无限深势阱中的粒子 23

1.3.2　三维无限深势阱中的粒子 28

第二章　原子结构 34

2.1　单电子原子的Schr？dinger方程及其解 34

2.1.1　Schr？dinger方程的建立 34

2.1.2　坐标变换与变量分离 34

2.1.3　方程的求解 37

2.2.1　作图对象与作图方法 39

2.2　原子轨道和电子云的图形表示 39

2.2.2　原子轨道和电子云的等值面图 44

2.2.3　径向部分和角度部分的对画图 45

2.2.4　原子轨道的宇称 48

2.3　量子数与可测物理量 49

2.3.1 算符与可测物理量 49

2.3.2 角动量的空间量子化 51

2.4 多电子原子的结构 53

2.4.1 多电子原子Schr？dinger方程的近似求解 53

2.4.2 构造原理与Slater行列式 55

2.5.2 L-S矢量耦合模型 58

2.5 原子光谱项 58

2.5.1 组态与状态 58

2.5.3 原子光谱项和光谱支项的求法 59

2.5.4 基谱项的确定：Hund规则 62

2.5.5 跃迁选律 63

第三章 双原子分子结构与化学键理论 68

3.1 分子轨道理论（MO） 68

3.1.1 H？的Schr？dinger方程与B.O.近似 69

3.1.2 变分原理及其证明 70

3.1.3 H？的Schr？dinger方程的变分求解 72

3.1.4 共价键的本质 78

3.1.5 分子轨道理论要点 80

3.1.6 分子轨道的类型 83

3.1.7 双原子分子的轨道能级与电子组态 84

3.2 价键理论（VB） 90

3.2.1 H2的Schr？dinger方程的变分求解 90

3.2.2 电子配对法的量子力学基础 92

3.2.3 原子轨道的杂化 94

3.3 双原子分子的光谱项 97

3.3.1 非等价组态的谱项 98

3.3.2 等价组态的谱项 99

第四章 分子对称性与群论初步 104

4.1 对称性概念 104

4.2 分子的对称操作与对称元素 108

4.3 分子点群 110

4.4 分子对称性与偶极矩、旋光性的关系 118

4.4.1 分子对称性与偶极矩 118

4.4.2 分子的对称性与旋光性 119

4.5 群的表示与应用初步 126

4.5.1 群的概念 127

4.5.3 群的表示与特征标 128

4.5.2 相似变换与共轭类 128

4.5.4 群论在化学中的应用实例 133

第五章 多原子分子的结构与性质 140

5.1 非金属单质的结构化学：8-N法则 140

5.2 非共轭多原子分子构型与VSEPR规则 145

5.3 共轭分子与SHMO法 148

5.3.1 丁二烯离域大π键的SHMO处理 148

5.3.2 直链和单环共轭体系本征值的图解法 156

5.4 饱和分子的非定域轨道与定域轨道 157

5.5.1 缺电子原子化合物的3种类型 162

5.5 缺电子分子的结构 162

5.5.2 硼烷中的多中心键 163

5.5.3 金属烷基化合物中的多中心键 170

5.6 分子轨道对称性守恒原理 171

5.6.1 前线轨道理论 172

5.6.2 相关图理论 178

5.7 一些新型多原子分子 181

5.7.1 固体碳的新形态——球烯 181

5.7.2 新型主体分子——杯芳烃类化合物 184

5.7.3 具有分形结构的树状大分子 185

第六章 晶体的点阵结构与X射线衍射法 192

6.1 晶体的性质与结构特征 192

6.2 现代科技中的晶体材料 194

6.3.1 结构基元与点阵 198

6.3 晶体的周期性结构与点阵 198

6.3.2 点阵单位（格子） 204

6.3.3 晶体结构的代数表示——平移群 206

6.3.4 晶胞 206

6.4 晶体结构的对称性 208

6.4.1 晶体对称性的两个定理 208

6.4.2 晶体的宏观对称元素 209

6.4.3 晶体的微观对称元素 210

6.4.5 空间点阵型式：14种Bravais格子 212

6.4.4 7种晶系 212

6.4.6 32个晶体学点群 215

6.4.7 空间群 218

6.5 点阵点、直线点阵和平面点阵的指标 219

6.6 X射线衍射法 221

6.6.1 X射线的产生及晶体对X射线的衍射 221

6.6.2 衍射方向与晶胞参数 222

6.6.3 衍射强度与晶胞中原子的分布 227

6.6.4 多晶粉末衍射 231

7.1 金属能带理论 240

第七章 金属晶体与离子晶体的结构 240

7.2 金属单质的晶体结构 242

7.2.1 等径圆球最密堆积与A1，A3型结构 243

7.2.2 最密堆积结构中的空隙类型 249

7.2.3 非最密堆积结构 251

7.2.4 空间利用率 251

7.2.5 小结：金属单质晶体几种典型的结构 253

7.3 离子键与晶格能 254

7.3.1 离子晶体与离子键 254

7.3.2 晶格能 255

7.4.2 离子半径比与配位数的关系 259

7.4 离子晶体的一些典型结构 259

7.4.1 离子半径 259

7.4.3 离子堆积与晶体结构 262

7.4.4 二元离子晶体的结晶化学规律 269

7.4.5 多元离子晶体的结晶化学规律：Pauling规则 270

7.5 离子极化 281

第八章 新型材料的结构简介 288

8.1 新型合金材料 288

8.1.1 储氢合金 288

8.1.2 形状记忆合金 290

8.2.1 非晶态固体及其结构特征 292

8.2 非晶态材料 292

8.2.2 非晶态合金 293

8.2.3 非晶态半导体 294

8.3 准晶态材料 298

8.4 高温超导材料 304

8.5 纳米材料 309

8.5.1 纳米材料 309

8.5.2 纳米材料的基本物理效应 310

8.5.3 碳纳米管的结构 311

8.5.4 扫描探针显微技术 314

8.5.5 纳米材料的应用 317

第九章 结构分析原理 322

9.1 分子中的量子化能级 322

9.2 分子光谱 323

9.2.1 转动光谱 324

9.2.2 振动光谱 330

9.2.3 电子光谱 340

9.3 核磁共振谱 343

9.3.1 核自旋磁矩的量子化 344

9.3.2 核磁能级与核磁共振 345

9.3.3 化学位移 347

9.3.4 自旋耦合与自旋分裂 350

9.3.5 一级谱的简单规律性 352

9.4 电子能谱 354

9.4.1 基本原理 354

9.4.2 仪器 354

9.4.3 紫外光电子能谱（UPS） 355

9.4.4 Franck-Condon原理 357

9.4.5 X射线光电子能谱（XPS） 359

9.4.6 Auger能谱（AES） 361

10.1 如何采掘结构与物性数据 366

第十章 结构信息的采掘与QSAR 366

10.1.1 QSAR中常用的结构参数 367

10.1.2 结构参数的理论计算方法 370

10.1.3 Internet上的结构化学信息资源 371

10.2 QSAR研究简介 376

10.2.1 多元线性回归（MLR） 376

10.2.2 模式识别方法 377

10.2.3 人工神经网络（ANN） 385

10.2.4 3D-QSAR研究简介 390

附录 394

参考文献 404