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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Hab85

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 H2O157

5.5.4 BH3159

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