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1 量子力学基础1

1.1 微观粒子的运动特征1

1.1.1 量子力学诞生的实验基础1

1.1.2 实物微粒的波粒二象性5

1.1.3 测不准原理7

1.2 量子力学基本假定及其推论9

1.2.1 假定Ⅰ——微观粒子的状态和波函数9

1.2.2 假定Ⅱ——力学量和算符11

1.2.3 假定Ⅲ——本征函数、本征值和本征方程12

1.2.4 假定Ⅳ——态的叠加原理14

1.2.5 假定Ⅴ——保里（Pauli）原理15

1.3 量子力学简单体系及其应用16

1.3.1 一维势箱中自由粒子的运动17

1.3.2 三维势箱中自由粒子的运动20

1.3.3 一维简谐振子模型21

1.3.4 简单模型的近似应用23

习题一24

2.1.1 单电子原子的薛定锷方程27

2 原子结构27

2.1 单电子原子的薛定锷方程及其解27

2.1.2 方程的求解29

2.2 量子数和有关物理量35

2.2.1 主量子数n和体系的能量35

2.2.2 角量子数l和轨道角动量36

2.2.3 磁量子数m和角动量在磁场方向的分量37

2.2.4 自旋量子数s和自旋磁量子数ms39

2.3.1 ψ-r图和ψ2-r图40

2.3 波函数和电子云的图形40

2.3.2 电子云径向分布图41

2.3.3 原子轨道的等值线图42

2.3.4 原子轨道轮廓图44

2.3.5 波函数的角度分布图44

2.4 多电子原子的结构46

2.4.1 多电子原子薛定锷方程的近似解46

2.4.2 原子轨道能50

2.5.1 原子的能态51

2.4.3 原子核外的电子排布51

2.5 原子光谱51

2.5.2 原子光谱56

习题二60

3 双原子分子结构和性质62

3.1 变分法62

3.1.1 变分法原理62

3.2 H2？的结构和共价键本质64

3.2.1 H2？的薛定锷方程及变分法求解64

3.1.2 线性变分法64

3.2.2 Haa、Hab、Sab的意义和H2？的结构66

3.2.3 共价键的本质68

3.3 分子轨道理论和双原子分子结构69

3.3.1 分子轨道理论要点69

3.3.2 分子轨道图形特点和分类72

3.3.3 同核双原子分子结构75

3.3.4 异核双原子分子结构77

习题三79

4.1.1 定域轨道和离域轨道的概念81

4 多原子分子的结构和性质81

4.1 定域分子轨道和离域分子轨道81

4.1.2 共价键分子的键能和键长82

4.2 杂化轨道理论85

4.2.1 杂化轨道的夹角和分子构型86

4.2.2 杂化轨道中组合系数的确定87

4.3 HMO法和共轭分子结构90

4.3.1 HMO理论90

4.3.2 丁二烯分子的HMO法处理91

4.3.3 HMO的三角函数法求解95

4.3.4 离域π键分子的性质102

4.4 分子轨道的对称性和反应机理104

4.4.1 前沿轨道理论105

4.4.2 分子轨道对称守恒原理（能量相关理论）109

4.4.3 分子轨道能级转化图111

4.5 配位化合物结构和性质113

4.5.1 配位化合物的概述113

4.5.2 配位场理论简介115

4.5.3 σ-π型配键化合物和配位催化122

习题四124

5 分子的对称性和群论知识127

5.1 对称操作和对称元素127

5.1.1 旋转操作和旋转轴127

5.1.2 反演操作和对称中心130

5.1.3 反映操作和镜面130

5.1.4 旋转反演操作和反轴131

5.1.5 旋转反映操作和映轴132

5.2 群和对称元素的组合133

5.2.1 群的定义133

5.2.2 群的乘法表134

5.2.3 对称元素的组合136

5.3 分子的点群137

5.4 分子的对称性与分子的性质138

5.4.1 分子的旋光性138

5.4.2 分子的电性质144

5.5.1 群的表示146

5.5 群表示理论及其在化学中的应用146

5.5.2 特征标的性质和特征标表149

5.5.3 应用举例151

习题五156

6 结构分析方法简介158

6.1 分子光谱原理159

6.1.1 分子内部的运动和分子光谱159

6.1.2 双原子分子的转动光谱161

6.1.3 双原子分子的振动光谱163

6.1.4 多原子分子的振动光谱170

6.1.5 拉曼（Raman）光谱171

6.1.6 分子的电子光谱172

6.2 核磁共振173

6.2.1 核磁共振的一般原理173

6.2.2 化学位移176

6.2.3 自旋一自旋偶合作用179

习题六181

7.1.1 晶体结构的特征184

7.1 晶体结构的周期性和点阵184

7 晶体学基础184

7.1.2 点阵和结构基元186

7.1.3 晶胞和空间点阵单位190

7.2 晶体结构的对称性194

7.2.1 晶体的对称元素和对称操作194

7.2.2 晶系和晶体学点群197

7.2.3 空间群200

7.2.4 晶面指标和晶面间距205

7.2.5 理想晶体与实际晶体207

7.3 晶体的X射线衍射208

7.3.1 X射线的产生及其对晶体的衍射208

7.3.2 衍射方向210

7.3.3 衍射强度213

7.3.4 多晶X射线衍射法216

习题七221

8.1 金属的结构和性质224

8.1.1 金属键和金属的通性224

8 简单晶体的结构和性质224

8.1.2 金属单质的三种典型结构231

8.1.3 金属的原子半径235

8.1.4 合金的结构和性质236

8.2 离子晶体的结构和性质241

8.2.1 离子晶体的几种典型结构242

8.2.2 离子键和点阵能242

8.2.3 离子半径248

8.2.4 离子晶体的结晶化学规律（鲍林Pauling规则）250

8.2.5 离子极化和键型变异253

8.3 共价键晶体、分子晶体和液晶254

8.3.1 共价键晶体254

8.3.2 分子晶体255

8.3.3 液晶255

习题八258

附录一 习题答案（摘选）261

附录二 参考书266

附录三 单位制、物理常数和换算因子267

附录四 金属元素晶体的结构270