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第一章 量子力学基础1

一、量子力学产生的背景1

1．黑体辐射与光电效应1

2．实物粒子的波粒二象性4

3．德布罗意波的统计解释6

二、不确定关系7

1．不确定关系的表述7

2．应用8

三、量子力学的基本假设9

1．波函数9

2．力学量的算符表示12

3．量子力学的基本方程14

4．平均值假设15

5．泡利（Pauli）不相容原理15

四、一维无限深方势阱17

1．能量18

2．波函数19

五、基本例题解20

习题22

第二章 原子结构24

一、类氢原子24

1．类氢原子的定态薛定谔方程24

2．球坐标系的分离变量法25

3．三个方程的求解与量子数26

4．类氢原子的波函数29

二、量子数的物理意义31

1．主量子数n31

2．角动量与角量子数l32

3．磁量子数m32

三、原子轨道和电子密度图形33

1．概述33

2．原子轨道与电子密度径向分布33

3．原子轨道角度分布与电子密度角度分布35

四、多电子原子的结构38

1．氦原子的薛定谔方程38

2．中心力场近似38

3．屏蔽效应40

4．原子体系的哈特利（Hartree）自洽场方法41

五、电子的自旋与自旋波函数42

1．施登-盖拉赫（Stern-Gerlach）实验42

2．电子自旋假设43

3．自旋与自旋在磁场方向分量的表达式43

4．自旋轨道与自旋波函数43

六、基态原子核外电子排布的原则44

1．泡利（Pauli）不相容原理44

2．能量最低原理44

3．洪德（Hund）规则45

七、原子的量子态和光谱项46

1．电子组态与原子量子态46

2．原子光谱项48

八、原子电离能、电子亲和能和电负性49

1．原子电离能和电子亲和能的定义49

2．原子的电负性50

九、基本例题解52

习题55

第三章 分子的对称性与分子点群56

一、对称操作与对称元素56

1．旋转轴和旋转操作56

2．镜面和反映操作58

3．对称中心和反演操作58

4．象转轴和旋转反映操作59

二、分子点群60

1．群的定义60

2．对称操作群60

3．群的乘法表61

4．分子点群的分类62

5．分子点群的判别65

三、分子的偶极矩和旋光性的预测66

1．分子的偶极矩66

2．分子的旋光性67

四、基本例题解68

习题69

第四章 分子轨道理论71

一、氢分子离子71

1．氢分子离子的薛定谔方程71

2．变分法简介72

3．用线性变分法求解H？的薛定谔方程73

4．变分法处理H？所得主要结果的分析75

二、简单分子轨道理论78

1．简单分子轨道理论的要点79

2．应用简单分子轨道理论处理H2的结果82

三、分子轨道的类型、符号和能级顺序83

1．类型和符号83

2．能级顺序85

四、双原子分子的结构和性质86

1．分子的电子组态与键级86

2．同核双原子分子86

3．异核双原子分子89

五、休克尔分子轨道法和共轭分子结构91

1．休克尔分子轨道法91

2．离域π键形成条件和类型98

3．离域效应99

4．超共轭效应100

六、前沿轨道理论与轨道对称守恒原理100

1．前沿轨道理论100

2．分子轨道对称守恒原理102

七、基本例题解104

习题106

第五章 价键理论108

一、海特勒-伦敦处理氢分子的结果108

1．简介海特勒-伦敦法解H2分子的薛定谔方程108

2．氢分子的全波函数110

二、价键理论的要点及对简单分子的应用112

1．价键理论的要点112

2．价键理论对简单分子的应用112

三、价键理论与简单分子轨道理论的比较112

1．理论比较113

2．实验检验114

四、杂化轨道理论114

1．杂化轨道理论要点115

2．等性杂化轨道的主要类型117

3．sp不等性杂化119

五、价电子对互斥理论（VSEPR）119

1．VSEPR判断分子几何构型的规则119

2．应用VSEPR分析实例119

六、基本例题解121

习题123

第六章 配合物的化学键理论124

一、概述124

二、配合物的价键理论125

三、晶体场理论125

1．中心离子d轨道能级的分裂126

2．中心离子d电子的排布——高自旋态和低自旋态128

3．晶体场稳定化能130

4．姜-泰勒（John-Teller）效应130

四、配合物的分子轨道理论初步131

1．金属离子的原子轨道分组131

2．配体的σ群轨道131

3．π分子轨道133

五、σ-π配键及有关配合物135

1．金属羰基配合物中的σ-π配键135

2．π配合物的σ-π配键136

3．金属夹心配合物136

六、硼烷与缺电子多中心键137

1．硼烷的定义与分类137

2．三中心双电子键138

3．惠特规则139

七、基本例题解140

习题141

第七章 分子的物理性质及次级键142

一、分子的电学性质142

1．偶极矩142

2．小分子的极化142

3．克劳修斯-莫索第方程与德拜方程144

4．劳伦兹-劳伦茨方程146

二、分子的磁学性质147

1．磁化率147

2．物质的磁性分类148

3．分子磁矩148

4．铁磁性、反铁磁性与亚铁磁性149

5．摩尔顺磁磁化率与磁矩的关系150

三、分子间作用力151

1．范德华力的组成151

2．兰纳-琼斯（Lennard-Jones）势153

3．分子间作用力对物质物理性质的影响154

4．原子的范德华半径155

四、次级键156

1．氢键156

2．其他种类的次级键158

五、基本例题解158

习题159

第八章 结构分析方法简介160

一、分子光谱160

1．概述160

2．吸收光谱的几种表示法161

3．双原子分子的转动光谱163

4．双原子分子的振动光谱166

5．多原子分子的振动光谱169

6．拉曼光谱简介171

7．紫外-可见光谱及其应用173

二、光电子能谱（PES）176

1．X射线光电子能谱（XPS）176

2．紫外光电子能谱（UPS）177

三、基本例题解178

习题180

第九章 晶体结构182

一、晶体结构的周期性和点阵182

1．晶体的宏观通性182

2．晶体结构的周期性183

3．点阵183

4．十四种空间点阵型式185

二、晶胞、晶棱和晶面186

1．晶胞和晶胞中微粒的位置186

2．晶面指标188

3．晶棱指标189

4．点阵与晶体之间的对应关系189

三、晶体的宏观对称性189

1．晶体的宏观对称元素与对称操作190

2．晶体的32种宏观对称类型191

3．七个晶系193

四、晶体的微观对称性194

五、实际晶体的缺陷196

1．实际晶体与理想晶体196

2．实际晶体的缺陷197

3．单晶体、多晶体、微晶体198

六、X射线晶体结构分析原理198

1．X射线的产生199

2．X射线衍射的基本原理199

3．布拉格方程199

4．常用X射线衍射分析方法201

七、固体能带理论203

1．晶体中电子的能带203

2．绝缘体、导体、半导体205

3．半导体的能带结构205

八、等径圆球的密堆积与最密堆积空隙207

1．等径圆球的密堆积207

2．最密堆积空隙208

九、金属晶体209

1．金属键209

2．单质金属晶体的结构和金属原子半径210

十、离子晶体结构211

1．离子晶体的几种典型的结构型式211

2．点阵能的计算212

3．离子半径215

十一、离子晶体结构的鲍林（Pauling）规则与离子晶体举例216

1．鲍林规则216

2．离子晶体举例——尖晶石结构217

十二、共价晶体与分子晶体218

1．共价晶体218

2．分子晶体218

十三、基本例题解219

习题220

附录1222

附录2 参考习题答案223

附录3 索引227

参考文献232