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第一章 量子力学基础 1

1.1 量子力学产生的背景 1

1.1.1 经典物理学的困难与旧量子论的诞生 1

1.1.2 实物微粒的波粒二象性 7

1.1.3 不确定关系 11

1.2 量子力学基本原理 13

1.2.1 波函数与微观粒子的状态 13

1.2.2 力学量和算符 17

1.2.3 量子力学的基本方程 20

1.2.4 态叠加原理 23

1.2.5 关于自旋 23

1.3 量子力学基本原理的简单应用 23

1.3.1 势箱中运动的粒子 24

1.3.2 线性谐振子 32

1.3.3 量子力学处理微观体系的一般步骤与量子效应 34

思考题与习题 35

主要参考文献 36

第二章 原子结构与原子光谱 37

2.1 单电子原子的薛定谔方程及其解 37

2.1.1 单电子原子的薛定谔方程 37

2.1.2 分离变数法 38

2.1.3 单电子原子薛定谔方程的一般解 40

2.2 量子数与波函数 46

2.2.1 量子数n、l、m的物理意义 46

2.2.2 波函数φnlm（r，θ，φ）的物理意义 50

2.2.3 波函数与电子云的图形表示 52

2.3 多电子原子结构与原子轨道 59

2.3.1 多电子原子的薛定谔方程与单电子近似 59

2.3.2 中心势场模型 61

2.3.3 哈特里自洽场法 63

2.4 电子自旋与保里原理 66

2.4.1 电子自旋的假设 66

2.4.2 保里（PauliW）原理 67

2.4.3 哈特里-福克自洽场法 70

2.5 原子的状态和原子光谱 70

2.5.1 基态原子的电子组态 70

2.5.2 原子的量子数与原子光谱项 71

2.5.3 原子光谱项的确定 74

2.5.4 洪特规则与基谱项的确定 77

2.5.5 原子光谱 78

思考题与习题 81

主要参考文献 82

第三章 分子的对称性和点群 83

3.1 分子的对称性 83

3.1.1 对称操作和对称元素 83

3.1.2 分子的对称操作 84

3.2 点群 86

3.2.1 群的定义 86

3.2.2 分子的点群 86

3.2.3 群的乘法表 89

3.2.4 分子的偶极矩和旋光性的预测 90

3.3 群的表示 91

3.3.1 矩阵 91

3.3.2 对称操作的矩阵表示 93

3.3.3 群的表示 95

3.3.4 不可约表示 96

3.3.5 特征标和特征标表 97

3.3.6 应用例——H2O的分子轨道 98

思考题与习题 101

主要参考文献 102

第四章 双原子分子结构与性质 103

4.1 分子轨道理论与H？结构 103

4.1.1 H？的基态 103

4.1.2 分子轨道理论 110

4.1.3 分子轨道理论发展现状 115

4.2 双原子分子的结构与性质 116

4.2.1 同核双原子分子 117

4.2.2 异核双原子分子 120

4.3 价键理论简介 122

4.3.1 价键法对氢分子的解 123

4.3.2 价键理论与分子轨道理论 125

4.4 双原子分子光谱 126

4.4.1 双原子分子整体运动的分解及相应光谱 126

4.4.2 双原子分子的转动光谱 127

4.4.3 双原子分子的振动光谱 131

4.4.4 双原子分子的电子光谱 134

思考题与习题 136

主要参考文献 137

第五章 多原子分子结构与性质 139

5.1 饱和分子的离域、定域轨道和杂化轨道理论 139

5.1.1 甲烷的离域、定域分子轨道 139

5.1.2 杂化轨道理论 142

5.2 共轭分子结构与HMO法 147

5.2.1 HMO法概述 147

5.2.2 丁二烯和链烯烃的解 149

5.2.3 苯和环烯烃的解 151

5.2.4 分子图 154

5.2.5 离域π键形成的条件及分类 157

5.2.6 HMO法的局限性 158

5.3 缺电子分子与多中心键 159

5.3.1 缺电子分子 159

5.3.2 二硼烷的结构 159

5.3.3 多硼烷和其他缺电子分子 161

5.4 多原子分子的振动光谱 164

5.4.1 分子振动的自由度 164

5.4.2 分子的红外光谱及其应用 165

5.5 分子的磁共振谱与光电子能谱 169

5.5.1 核磁共振（NMR） 169

5.5.2 电子顺磁（或自旋）共振（EPR或ESR） 173

5.5.3 光电子能谱（PES） 175

5.5.4 分子的磁性 179

思考题与习题 182

主要参考文献 184

第六章 配位化合物和簇合物的结构与性质 185

6.1 配位场理论简介 185

6.1.1 晶体场理论 185

6.1.2 配位场理论简介 190

6.2 CO和N2配位化合物的结构与性质 193

6.2.1 羰基配合物 193

6.2.2 N2的配合物与固氮 195

6.3 有机金属配合物的结构与性质 196

6.3.1 蔡斯（Zeise）盐 196

6.3.2 夹心式配合物 197

6.4 原子簇化合物的结构与性质 199

6.4.1 过渡金属簇合物 200

6.4.2 碳笼烯 201

思考题与习题 202

主要参考文献 203

第七章 晶体结构的点阵理论 204

7.1 晶体的点阵结构与晶体的缺陷 204

7.1.1 晶体概述 204

7.1.2 晶体的点阵结构理论 206

7.1.3 理想晶体与实际晶体中的缺陷 213

7.2 晶体结构的对称性 215

7.2.1 晶体的宏观对称性 215

7.2.2 晶体宏观对称性的分类 217

7.2.3 晶体的微观对称性 221

7.2.4 对称性应用举例 225

7.3 X射线晶体结构分析原理 226

7.3.1 X射线在晶体中的衍射 226

7.3.2 衍射方向与晶胞参数 227

7.3.3 衍射强度与晶胞中原子的分布——系统消光条件 230

7.3.4 单晶结构分析简介 233

思考题与习题 237

主要参考文献 238

第八章 晶体的结构与晶体材料 240

8.1 晶体结构的能带理论与密堆积原理 240

8.1.1 晶体结构的能带理论 240

8.1.2 晶体结构的密堆积原理 249

8.2 金属晶体的结构与应用 254

8.2.1 金属晶体的性质与金属键的本质 254

8.2.2 单质金属晶体的结构和金属原子半径 255

8.2.3 合金的结构及性质 257

8.2.4 金属晶体材料示例 261

8.3 离子晶体的结构与应用 263

8.3.1 离子晶体的典型结构型式和离子键 263

8.3.2 点阵能的计算与测定 265

8.3.3 离子极化和键型变异现象 267

8.3.4 离子半径 269

8.3.5 离子晶体材料示例 275

8.4 共价键型晶体、分子型晶体和混合键型晶体的结构与应用 279

8.4.1 共价键型晶体的结构 279

8.4.2 分子型晶体的结构 280

8.4.3 混合键型晶体的结构 284

8.4.4 共价键型、分子型及混合键型晶体材料举例 285

8.5 液晶 287

8.5.1 液晶概述 287

8.5.2 液晶的类型及结构 288

8.5.3 液晶的特性及应用 289

思考题与习题 291

主要参考文献 292

第九章 分子结构与材料科学 293

9.1 导电高分子材料 294

9.1.1 结构型导电高分子材料 294

9.1.2 复合型导电高分子材料 302

9.1.3 应用 303

9.2 磁性材料 303

9.2.1 物质磁性的基本概念 303

9.2.2 无机磁性材料 311

9.2.3 有机磁性材料 312

9.2.4 问题与展望 315

9.3 非线性光学材料 316

9.3.1 概述 316

9.3.2 非线性晶体光学基础 317

9.3.3 有机非线性光学晶体 318

9.3.4 非线性光学材料的应用 324

9.4 纳米材料 325

9.4.1 基本概念 325

9.4.2 纳米材料的制备 327

9.4.3 纳米材料的结构 327

9.4.4 纳米材料的性能 329

9.4.5 纳米材料的应用 333

9.5 超导材料 335

9.5.1 超导材料的发展 335

9.5.2 超导体的基本物理性质 336

9.5.3 超导机理 337

9.5.4 超导材料的类型 339

9.5.5 超导材料的应用 340

主要参考文献 340

化学上重要对称群的特征标表 341