结构化学 第4版PDF电子书下载

第1章 量子力学基础 1

1.1 量子力学的诞生 1

1.1.1 19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 测不准原理 5

1.2 量子力学的基本假设 6

1.2.1 假设Ⅰ——状态波函数和概率 6

1.2.2 假设Ⅱ——力学量与线性自共轭算符 8

1.2.3 假设Ⅲ——Schrodinger方程 9

1.2.4 假设Ⅳ——态叠加原理 10

1.2.5 假设Ⅴ——Pauli不相容原理 11

1.3 量子力学的简单应用 11

1.3.1 一维势箱中的自由粒子 11

1.3.2 三维势箱中的自由粒子 13

1.3.3 应用 14

1.4 量子力学的一些基本概念 16

1.4.1 全同粒子 16

1.4.2 表象 16

1.4.3 隧道效应 17

习题1 18

参考文献 20

第2章 原子结构 21

2.1 类氢离子的Schrodinger方程 21

2.1.1 引言 21

2.1.2 变数分离 22

2.1.3 解Φ方程 23

2.1.4 Θ方程的解 23

2.1.5 R方程的解 24

2.2 类氢离子波函数及轨道能级 25

2.2.1 量子数的物理意义 25

2.2.2 主量子数n与能级 26

2.2.3 径向分布函数 27

2.2.4 角度分布函数 30

2.3 多电子原子的结构 33

2.3.1 核外电子排布与电子组态 33

2.3.2 中心力场近似和自洽场方法 34

2.3.3 电离能与电子亲和能 35

2.3.4 电负性 39

2.4 原子光谱项 40

2.4.1 定义 40

2.4.2 原子光谱项的推导 41

2.4.3 组态的能级分裂 43

2.4.4 基态光谱项 44

习题2 45

参考文献 47

第3章 分子对称性与点群 48

3.1 对称元素与点群 48

3.1.1 对称性、对称操作与对称元素 48

3.1.2 旋转轴与转动 49

3.1.3 对称面与反映 50

3.1.4 对称中心与反演 51

3.1.5 映转轴与旋转反映 51

3.1.6 对称点群 52

3.2 分子对称点群 54

3.2.1 对称点群分类 54

3.2.2 Cn群 54

3.2.3 Cnv群 55

3.2.4 Cnh群 55

3.2.5 Dn群 56

3.2.6 Dnh群 57

3.2.7 Dnd群 59

3.2.8 Sn群 60

3.2.9 高阶群 61

3.2.10 分子点群的判别 65

3.3 群的表示理论 66

3.3.1 可约表示与不可约表示 66

3.3.2 特征标表 67

3.3.3 应用 68

3.4 分子对称性与旋光性和偶极矩 70

3.4.1 分子旋光性 70

3.4.2 分子偶极矩 71

习题3 74

参考文献 76

第4章 双原子分子 77

4.1 化学键理论简介 77

4.1.1 原子间相互作用力 77

4.1.2 化学键理论 77

4.1.3 结构与性质的关系 78

4.2 H+2的Schrodinger方程 79

4.2.1 原子单位 79

4.2.2 Born-Oppenheimer近似 79

4.3 H+2的精确解法 80

4.3.1 椭球坐标与变数分离 80

4.3.2 H+2的精确解的对称性 81

4.3.3 态的分类 82

4.4 H+2的近似解法 82

4.4.1 变分法简介 82

4.4.2 变分法解H+2 83

4.4.3 积分意义 85

4.4.4 成键原理 86

4.5 分子轨道理论和双原子分子结构 87

4.5.1 分子轨道理论 87

4.5.2 双原子分子轨道的特点 87

4.5.3 同核双原子分子 89

4.5.4 异核双原子分子 91

4.6 价键理论和H2分子结构 93

4.6.1 价键理论 93

4.6.2 H2的价键处理 94

习题4 96

参考文献 98

第5章 多原子分子结构（一） 99

5.1 杂化轨道理论 99

5.1.1 杂化轨道波函数 99

5.1.2 杂化轨道的方向 100

5.1.3 应用 101

5.2 常见分子化学键 103

5.2.1 二元氢化物 103

5.2.2 各种氧化物 104

5.2.3 卤化物 105

5.2.4 稀有气体化合物 105

5.3 离域化学键 106

5.3.1 一般π键 106

5.3.2 离域π键 107

5.3.3 共轭效应 108

5.3.4 芳香性 109

5.4 HMO方法 110

5.4.1 HMO方法简介 110

5.4.2 丁二烯的HMO处理 111

5.4.3 电荷集居与分子图 112

5.4.4 环烯烃体系 113

5.5 分子轨道先定系数法 114

5.5.1 介绍 114

5.5.2 偶数碳链分子 117

5.5.3 奇数碳链分子 118

5.5.4 共轭环链之一 118

5.5.5 共轭环链之二 120

5.5.6 复杂共轭体系 121

5.6 共价键能与半径 122

5.6.1 共价键键能 122

5.6.2 键长和共价半径 123

5.6.3 范德华半径 124

5.7 前线轨道理论和轨道对称守恒原理 126

5.7.1 前线轨道理论 126

5.7.2 分子轨道对称守恒原理 127

习题5 130

参考文献 132

第6章 多原子分子结构（二） 133

6.1 缺电子多中心键 133

6.1.1 硼烷的结构 133

6.1.2 Lipscomb的拓扑结构 134

6.1.3 封闭硼笼Bn H2-n与Wade规则 135

6.1.4 其他缺电子多中心键 136

6.2 配合物的化学键 137

6.2.1 简介 137

6.2.2 σ键配合物的结构 139

6.2.3 金属羰基配合物（σ-π配键） 140

6.2.4 烯烃配位化合物 140

6.3 配位场理论 142

6.3.1 中心离子电子组态的谱项 142

6.3.2 原子轨道在不同环境中的能级分裂 143

6.3.3 弱场方案 145

6.3.4 强场方案 145

6.4 过渡金属原子簇化合物 147

6.4.1 簇合物中M-M间多重键 147

6.4.2 金属簇合物的几何构型与电子计数法 148

6.5 原子团簇 150

6.5.1 富勒烯碳笼 150

6.5.2 碳纳米管 152

6.6 次级键 153

6.6.1 非金属原子间次级键 154

6.6.2 非金属-金属原子间次级键 154

6.6.3 金属原子间次级键 155

6.7 氢键 156

6.7.1 氢键产生的条件和影响 156

6.7.2 水的氢键 158

6.7.3 几种重要化合物的氢键 160

6.8 超分子化学 162

6.8.1 分子化学与超分子化学 162

6.8.2 经典的超分子主体 162

6.8.3 分子识别与超分子自组装 164

6.8.4 晶体工程 166

习题6 166

参考文献 168

第7章 晶体学基础 169

7.1 晶体结构的周期性和点阵 169

7.1.1 晶体及其性质 169

7.1.2 周期性与点阵结构 170

7.1.3 晶胞 173

7.1.4 实际晶体 173

7.2 晶系、Bravais格子与晶面 174

7.2.1 七个晶系 174

7.2.2 14种空间点阵形式 175

7.2.3 晶面与米勒指数 177

7.3 晶体的对称性 179

7.3.1 晶体结构的对称元素和对称操作 179

7.3.2 晶体的宏观对称性——晶体学点群 182

7.3.3 晶体的微观对称性——空间群 183

7.4 晶体的X射线衍射 185

7.4.1 引言 185

7.4.2 X射线的产生与散射 186

7.4.3 衍射方向 187

7.4.4 倒易点阵与反射球 189

7.4.5 衍射强度 190

7.4.6 系统消光 191

7.4.7 X射线相干散射理论简介 192

7.5 X射线衍射的应用 194

7.5.1 单晶衍射法 194

7.5.2 多晶衍射法 195

7.5.3 应用 196

7.6 准晶 200

7.6.1 准晶的发现 200

7.6.2 平面镶嵌与黄金分割 200

7.6.3 二十面体密堆 201

7.6.4 晶体的新定义 202

7.6.5 准晶种类 202

习题7 204

参考文献 207

第8章 金属和合金结构 209

8.1 金属键理论 209

8.1.1 自由电子模型 209

8.1.2 能带理论 210

8.2 等径球密堆积 211

8.2.1 三种密堆积 211

8.2.2 密堆与空隙 213

8.3 金属单质结构 215

8.3.1 单质结构 215

8.3.2 金属原子半径 216

8.4 合金的结构 217

8.4.1 金属固溶体 218

8.4.2 金属化合物 219

8.4.3 金属间隙化合物 222

8.5 非晶态合金 224

8.5.1 简介 224

8.5.2 非晶态合金的结构特征 225

8.5.3 非晶态合金的制备与分类 226

8.5.4 性能与应用 227

习题8 228

参考文献 231

第9章 离子化合物 232

9.1 晶格能 232

9.1.1 晶格能的静电模型 232

9.1.2 晶格能的热力学模型 233

9.2 几种典型的二元离子晶体结构 234

9.2.1 NaCl型 234

9.2.2 CsCl型 235

9.2.3 ZnS型 235

9.2.4 CaF2型 236

9.2.5 TiO2型 236

9.3 离子半径 237

9.3.1 引言 237

9.3.2 离子半径与周期表 238

9.3.3 离子堆积规则 240

9.4 离子极化 241

9.4.1 离子极化的概念 241

9.4.2 离子极化对结构的影响 241

9.5 多元离子化合物 244

9.5.1 主要多元离子化合物 245

9.5.2 Pauling规则 248

9.5.3 硅酸盐的结构 249

9.6 功能材料晶体 251

9.6.1 高温超导晶体 251

9.6.2 非线性光学晶体 253

9.6.3 磁性材料 254

9.6.4 功能转化材料 256

9.7 有机晶体 257

9.7.1 一般有机晶体 257

9.7.2 含氢键的晶体 259

9.7.3 嵌入式晶体 259

9.7.4 聚合物（高分子）晶体 260

9.7.5 生物分子晶体 260

9.8 液晶 262

9.8.1 简介 262

9.8.2 热致液晶 262

9.8.3 溶致液晶 263

9.8.4 液晶的应用 264

习题9 265

参考文献 269

附录 270

附录1实习 270

附录2单位、物理常数和换算因子 273

附录3 32个晶体学点群极射赤道平面投影图 276

附录4原子轨道能级/R（实验测定） 278

附录5点群特征标表 279

附录6晶体的230个空间群的记号 288

附录7国际晶体结构数据库概况 290

附录8部分习题参考答案 292