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”关系 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 12
1.3.1一维势箱中的自由粒子 12
1.3.2三维势箱中的自由粒子 14
1.3.3应用 15
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 17
1.4.3隧道效应 17
1.4.4维里定理 19
习题1 20
参考文献 22
第2章 原子结构 23
2.1类氢离子的Schrodinger方程 23
2.1.1引言 23
2.1.2变数分离 24
2.1.3解Φ方程 25
2.1.4Θ方程的解 25
2.1.5R方程的解 26
2.2类氢离子波函数及轨道能级 27
2.2.1量子数的物理意义 27
2.2.2主量子数n与能级 28
2.2.3径向分布函数 29
2.2.4角度分布函数 32
2.3多电子原子的结构 35
2.3.1核外电子排布与电子组态 35
2.3.2中心力场近似和自洽场方法 36
2.3.3电离能与电子亲和能 37
2.3.4电负性 41
2.4原子光谱项 42
2.4.1定义 42
2.4.2原子光谱项的推导 43
2.4.3组态的能级分裂 45
2.4.4基态光谱项 46
习题2 47
参考文献 49
第3章 分子对称性与点群 50
3.1对称元素与点群 50
3.1.1对称性、对称操作与对称元素 50
3.1.2旋转轴与转动 51
3.1.3对称面与反映 52
3.1.4对称心与反演 53
3.1.5映转轴与旋转反映 53
3.1.6对称点群 54
3.2分子对称点群 56
3.2.1对称点群分类 56
3.2.2Cn群 56
3.2.3Cnv群 57
3.2.4Cnh群 57
3.2.5Dn群 58
3.2.6Dnh群 59
3.2.7Dnd群 61
3.2.8Sn群 62
3.2.9高阶群 63
3.2.10分子点群的判别 67
3.3群的表示理论 68
3.3.1可约表示与不可约表示 68
3.3.2特征标表 69
3.3.3应用 70
3.4分子对称性与旋光性和偶极矩 72
3.4.1分子旋光性 72
3.4.2分子偶极矩 73
习题3 76
参考文献 78
第4章 双原子分子 79
4.1化学键理论简介 79
4.1.1原子间相互作用力 79
4.1.2化学键理论 79
4.1.3结构与性质的关系 80
4.2变分法与H2+分子结构 81
4.2.1H2+的结构和共价键的本质 81
4.2.2变分法解Schrodinger方程 81
4.2.3Haa、Hab、Hab的物理意义 84
4.3分子轨道理论和双原子分子结构 85
4.3.1分子轨道理论 85
4.3.2双原子分子轨道的特点 85
4.3.3同核双原子分子 87
4.3.4异核双原子分子 89
4.4价键理论和H2分子结构 92
4.4.1价键理论 92
4.4.2H2的价键处理 92
习题4 94
参考文献 96
第5章 多原子分子结构（一） 97
5.1杂化轨道理论 97
5.1.1杂化轨道波函数 97
5.1.2杂化轨道的方向 98
5.1.3应用 99
5.2常见分子化学键 101
5.2.1二元氢化物 101
5.2.2各种氧化物 102
5.2.3卤化物 103
5.2.4稀有气体化合物 103
5.3离域化学键 104
5.3.1一般π键 104
5.3.2离域π键 105
5.3.3共轭效应 106
5.3.4芳香性 107
5.4HMO方法 108
5.4.1 HMO方法简介 108
5.4.2丁二烯的HMO处理 109
5.4.3电荷集居与分子图 110
5.4.4环烯烃体系 111
5.5分子轨道先定系数法 112
5.5.1介绍 112
5.5.2偶数碳链分子 115
5.5.3奇数碳链分子 116
5.5.4共轭环链之一 116
5.5.5共轭环链之二 118
5.5.6复杂共轭体系 119
5.6共价键能与半径 120
5.6.1共价键键能 120
5.6.2键长和共价半径 121
5.6.3范德华半径 122
5.7前线轨道理论和轨道对称守恒原理 124
5.7.1前线轨道理论 124
5.7.2分子轨道对称守恒原理 125
习题5 128
参考文献 130
第6章 多原子分子结构（二） 131
6.1缺电子多中心键 131
6.1.1硼烷的结构 131
6.1.2Lipscomb的拓扑结构 132
6.1.3封闭硼笼BnH2n￣与Wade规则 133
6.1.4其他缺电子多中心键 134
6.2配合物的化学键 135
6.2.1简介 135
6.2.2σ键配合物的结构 137
6.2.3金属羰基配合物（σ-π配键） 138
6.2.4烯烃配位化合物 138
6.3配位场理论 140
6.3.1中心离子电子组态的谱项 140
6.3.2原子轨道在不同环境中的能级分裂 141
6.3.3弱场方案 143
6.3.4强场方案 143
6.4过渡金属原子簇化合物 145
6.4.1簇合物中M-M间多重键 145
6.4.2金属簇合物的几何构型与电子计数法 146
6.5原子团簇 148
6.5.1富勒烯碳笼 148
6.5.2碳纳米管 150
6.6次级键 151
6.6.1非金属原子间次级键 152
6.6.2非金属-金属原子间次级键 152
6.6.3金属原子间次级键 153
6.7氢键 154
6.7.1氢键产生的条件和影响 154
6.7.2水的氢键 156
6.7.3几种重要化合物的氢键 158
6.8超分子化学 160
6.8.1分子化学与超分子化学 160
6.8.2经典的超分子主体 160
6.8.3分子识别与超分子自组装 162
6.8.4晶体工程 164
习题6 164
参考文献 166
第7章 晶体学基础 167
7.1晶体结构的周期性和点阵 167
7.1.1晶体及其性质 167
7.1.2周期性与点阵结构 168
7.1.3晶胞 171
7.1.4实际晶体 171
7.2晶系、Bravai s格子与晶面 172
7.2.1七个晶系 172
7.2.2 14种空间点阵形式 173
7.2.3晶面与米勒指数 175
7.3晶体的对称性 177
7.3.1晶体结构的对称元素和对称操作 177
7.3.2晶体的宏观对称性——晶体学点群 180
7.3.3晶体的微观对称性——空间群 181
7.4晶体的X射线衍射 183
7.4.1引言 183
7.4.2 X射线的产生与散射 184
7.4.3衍射方向 185
7.4.4倒易点阵与反射球 187
7.4.5衍射强度 188
7.4.6系统消光 189
7.4.7 X射线相干散射理论简介 190
7.5X射线衍射的应用 192
7.5.1单晶衍射法 192
7.5.2多晶衍射法 193
7.5.3应用 194
7.6准晶 198
7.6.1准晶的发现 198
7.6.2平面镶嵌与黄金分割 198
7.6.3二十面体密堆 199
7.6.4晶体的新定义 200
7.6.5准晶种类 200
习题7 202
参考文献 205
第8章 金属和合金结构 207
8.1金属键理论 207
8.1.1自由电子模型 207
8.1.2能带理论 208
8.2等径球密堆积 209
8.2.1三种密堆积 209
8.2.2密堆与空隙 211
8.3金属单质结构 213
8.3.1单质结构 213
8.3.2金属原子半径 214
8.4合金的结构 215
8.4.1金属固溶体 216
8.4.2金属化合物 217
8.4.3金属间隙化合物 220
8.5非晶态合金 222
8.5.1简介 222
8.5.2非晶态合金的结构特征 223
8.5.3非晶态合金的制备与分类 224
8.5.4性能与应用 225
习题8 226
参考文献 229
第9章 离子化合物 230
9.1晶格能 230
9.1.1晶格能的静电模型 230
9.1.2晶格能的热力学模型 231
9.2几种典型的二元离子晶体结构 232
9.2.1 NaCl型 232
9.2.2 CsCl型 233
9.2.3 ZnS型 233
9.2.4 CaF2型 234
9.2.5 TiO2型 234
9.3离子半径 235
9.3.1引言 235
9.3.2离子半径与周期表 236
9.3.3离子堆积规则 238
9.4离子极化 239
9.4.1离子极化的概念 239
9.4.2离子极化对结构的影响 239
9.5多元离子化合物 242
9.5.1主要多元离子化合物 243
9.5.2 Pauling规则 246
9.5.3硅酸盐的结构 247
9.6功能材料晶体 249
9.6.1高温超导晶体 249
9.6.2非线性光学晶体 251
9.6.3磁性材料 252
9.6.4功能转化材料 254
9.7有机晶体 255
9.7.1一般有机晶体 255
9.7.2含氢键的晶体 257
9.7.3嵌入式晶体 257
9.7.4聚合物（高分子）晶体 258
9.7.5生物分子晶体 258
9.8液晶 260
9.8.1简介 260
9.8.2热致液晶 260
9.8.3溶致液晶 261
9.8.4液晶的应用 262
习题9 263
参考文献 267
附录 268
附录1实习 268
附录2单位、物理常数和换算因子 271
附录3 32个晶体学点群极射赤道平面投影图 274
附录4原子轨道能级/R（实验测定） 276
附录5点群特征标表 277
附录6晶体的230个空间群的记号 286
附录7国际晶体结构数据库概况 288
附录8部分习题参考答案 290