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第一章 量子力学基础 1

1.1量子力学的产生背景 1

1.1.1黑体辐射和能量量子化 1

1.1.2光电效应和光的二象性 2

1.1.3氢原子光谱和玻尔理论 3

1.1.4实物粒子的二象性和电子衍射 4

1.1.5不确定关系 5

1.2研究领域与运动规律 6

1.3算符 7

1.4量子力学的基本假定 10

1.4.1状态的描述 10

1.4.2力学量的描述 11

1.4.3状态方程 12

1.4.4测量问题 12

1.4.5态叠加原理 12

1.5一维箱中的粒子 13

1.6三维箱中的粒子 16

1.7一维谐振子 17

1.7.1量子力学方法处理 17

1.7.2量子力学与经典力学结果对比 21

1.8变分法 22

1.8.1基态变分法 23

1.8.2激发态变分法 24

1.8.3线性变分法 25

习题 26

第二章 原子结构 30

2.1单电子原子的薛定谔方程 30

2.2单电子原子薛定谔方程的解 32

2.2.1 Φ（φ）方程的解 33

2.2.2 Θ（θ）方程的解 34

2.2.3 Y（θ，φ）方程的解 35

2.2.4 R（r）方程的解 36

2.2.5波函数？（r，θ，φ） 37

2.3波函数的图像 38

2.3.1径向分布 39

2.3.2角度分布 39

2.3.3空间分布 42

2.4单电子原子的角动量和磁矩 44

2.5电子自旋和旋轨轨道 47

2.6单电子原子的状态 47

2.7氦原子 50

2.7.1薛定谔方程 50

2.7.2忽略电子相互作用 50

2.7.3基态变分法 51

2.8多电子原子 53

2.8.1忽略电子相互作用 54

2.8.2单电子近似和原子轨道 54

2.8.3平均势能近似 55

2.8.4中心力场近似 55

2.8.5屏蔽系数法和斯莱脱规则 55

2.8.6自洽场方法 57

2.9保里原理和行列式波函数 58

2.10核外电子排布 60

附录2.1 ？（θ）方程的解 60

附录2.2 R（r）方程的解 64

习题 67

第三章 原子光谱 69

3.1能量单位和谱项 69

3.2氢原子光谱的精细结构 70

3.2.1相对论效应 71

3.2.2电子自旋效应 71

3.2.3选择定则 72

3.2.4塞曼效应 72

3.3多电子原子的角动量和光谱项符号 73

3.4由电子组态求光谱项 75

3.4.1不等价电子的光谱项 75

3.4.2等价电子的光谱项 76

3.5多电子原子光谱 78

3.5.1能级 78

3.5.2选择定则 80

3.5.3塞曼效应 81

习题 82

第四章 分子轨道理论 83

4.1氢分子离子H2＋结构 83

4.1.1氢分子离子H2＋的薛定谔方程 83

4.1.2氢分子离子H2＋薛定谔方程的解 84

4.1.3关于积分Sab、Haa和Hab 85

4.1.4结果的讨论 87

4.2分子轨道理论大意 89

4.3原子轨道的线性组合和成键三原则 89

4.4双原子分子 93

4.4.1同核双原子分子 93

4.4.2异核双原子分子 96

4.5双原子分子的光谱项 97

4.5.1双原子分子的角动量和光谱项 97

4.5.2由电子组态求光谱项 99

4.5.3光谱项的对称性 100

4.5.4谱项的能量曲线 102

4.6简单分子轨道方法（HMO）和共轭分子结构 103

4.6.1丁二烯 103

4.6.2本征行列式与分子骨架 106

4.6.3直链共轭多烯 106

4.6.4单环共轭分子 107

4.7电荷密度、键级、自由价、分子图和化学活性 110

4.7.1电荷密度 110

4.7.2键级 110

4.7.3自由价 111

4.7.4分子图 111

4.7.5分子图和化学活性 112

4.8分子轨道对称守恒原理——电环合反应 113

附录4.1式（4.6.21）之证明 117

习题 119

第五章 分子的对称性和群论初步 122

5.1分子的对称性 122

5.1.1对称操作和对称元素 122

5.1.2对称操作的乘积 124

5.1.3对称元素的周期 125

5.1.4独立的对称元素 126

5.1.5对称类型——点群 127

5.1.6分子的对称性与极性 130

5.1.7分子的对称性与旋光性 131

5.1.8对称操作用矩阵表示 132

5.2群 136

5.2.1群的定义 136

5.2.2乘法表和重排定理 137

5.2.3共轭元素类 138

5.2.4子群 139

5.2.5生成元和循环群 139

5.2.6群的直积（直积群） 140

5.3群的表示 140

5.3.1群的表示的定义 140

5.3.2表示的基 141

5.3.3等价表示 143

5.3.4准对角矩阵 143

5.3.5可约表示和不可约表示 145

5.3.6特征标表 145

5.3.7群论与化学间的联系 146

5.4群的表示的有关定理 146

5.4.1表示数定理 146

5.4.2维数平方和定理 146

5.4.3特征标的正交性 147

5.4.4可约表示的约化 147

5.4.5投影算符 149

5.5群论在分子轨道理论中的应用 150

5.5.1利用群论将本征方程约化 150

5.5.2环丁二烯 152

5.5.3 H2O 157

5.5.4 BH3 159

习题 162

第六章 价键理论 165

6.1海特勒-伦敦法解H2分子 165

6.2价键理论大意 168

6.3价键理论对一些简单分子的应用 168

6.4杂化轨道理论 169

6.4.1 s-p杂化 169

6.4.2 s-p-d等性杂化轨道的简单讨论 175

6.5定域分子轨道和离域分子轨道——甲烷 176

6.6群论在杂化轨道理论中的应用 179

6.6.1杂化轨道的构成 179

6.6.2杂化轨道的表示式 180

习题 182

第七章 配位化合物和原子簇化合物 184

7.1晶体场理论 184

7.1.1 d轨道能级的分裂 184

7.1.2分裂能 185

7.1.3高自旋和低自旋 187

7.1.4晶体场稳定化能 188

7.1.5姜-泰勒效应 190

7.1.6在配体场中谱项和组态的分裂 190

7.2分子轨道理论 192

7.2.1 σ分子轨道 193

7.2.2 π分子轨道 194

7.3金属羰基配合物和σ-π配位键 196

7.4不饱和烃配合物 197

7.5配合物的光谱和颜色 198

7.6硼烷和碳硼烷簇合物 199

7.6.1三中心键和缺电子键 199

7.6.2硼烷的结构（s t y x） 201

7.6.3描述碳硼烷结构的惠特规则 202

习题 203

第八章 分子光谱 205

8.1分子光谱的产生 205

8.2跃迁矩 206

8.3双原子分子的转动光谱 207

8.3.1刚体模型 207

8.3.2非刚体模型 210

8.4双原子分子的振动光谱 211

8.4.1谐振子模型 211

8.4.2莫斯势能函数模型 212

8.4.3转动结构 215

8.5双原子分子的电子光谱 217

8.5.1振动结构 217

8.5.2谱带的强度——弗兰克-康登原理 218

8.6多原子分子的振动光谱 220

8.6.1简正振动 220

8.6.2分子的简正振动是分子所属点群不可约表示的基 225

8.6.3分子简正振动的对称性和活性 227

8.6.4多原子分子的振动状态和能级 231

8.6.5振动光谱 232

8.6.6骨架振动和特征基团振动 232

8.7拉曼光谱 234

8.8核磁共振 236

8.8.1核的自旋 236

8.8.2核磁共振 237

8.8.3化学位移 238

8.8.4自旋分裂 239

8.9光电子能谱 240

8.9.1光电子能谱的产生 240

8.9.2 X射线光电子能谱 240

8.9.3紫外光电子能谱 241

习题 243

第九章 晶体结构 245

9.1晶体的周期性——点阵和结构基元 245

9.1.1点阵 245

9.1.2结构基元 248

9.2晶体的宏观对称性 249

9.2.1八个宏观对称元素 249

9.2.2 32个点群 250

9.2.3七个晶系 251

9.3 14种空间点阵形式 252

9.4晶体的定向和点群的国际符号 255

9.4.1晶体的定向 255

9.4.2点群的国际符号 256

9.5晶体的微观对称性 256

9.5.1微观对称操作和微观对称元素 256

9.5.2 230个空间群 258

9.6晶面指标和晶棱指标 260

9.6.1晶面指标（h k l） 260

9.6.2晶棱指标[u v w] 261

9.7晶胞 262

9.8圆球的堆积 263

9.8.1等径圆球的堆积方式 263

9.8.2等径圆球堆积的空隙 264

9.8.3不等径圆球的堆积 266

9.9典型的晶体结构 266

9.10分子筛结构 270

9.10.1分子筛的结构单元 270

9.10.2 A型分子筛 272

9.10.3 X，Y型分子筛 272

9.10.4分子筛的吸附性能 273

9.11晶体中的键型 274

9.11.1金属晶体 274

9.11.2离子晶体 274

9.11.3共价晶体 277

9.11.4分子晶体 277

9.11.5混合键型晶体 278

9.12原子和离子半径 278

习题 280

第十章 X射线结构分析 284

10.1 X射线 284

10.2 X射线在晶体上的衍射 285

10.2.1劳厄方程 285

10.2.2布拉格方程 287

10.2.3劳厄方程和布拉格方程的关系 288

10.3结构因子 289

10.4系统消光 290

10.4.1由点阵形式产生的系统消光 290

10.4.2由微观对称元素引起的系统消光 292

10.5实验方法 293

10.5.1劳厄法 293

10.5.2回转晶体法 294

10.5.3粉末法 295

10.5.4衍射仪法 296

10.5.5单晶衍射法 296

10.6立方晶系粉末图的指标化 297

10.7物相定性分析 299

习题 301

附录Ⅰ 习题答案 304

附录Ⅱ 参考著作 319

附录Ⅲ 一些点群的特征标表 320

附录Ⅳ 物理常数 326

附录Ⅴ 能量换算系数 327