结构化学

目录

第三版前言

第二版前言

第一版前言

第1章量子力学基础1

1.1量子力学的诞生1

1.1.119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——Schrdinger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120

参考文献22

第2章原子结构23

2.1类氢离子的Schrdinger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247

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376

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H+2分子结构81

4.2.1H+2的结构和共价键的本质81

4.2.2变分法解Schrdinger方程81

4.2.3Haa、Hab、Sab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494

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

5.4.1HMO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5128

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BnH2-n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6164

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、Bravais格子与晶面172

7.2.1七个晶系172

7.2.214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

7.4.2X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

7.4.7X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7202

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8226

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

9.2.1NaCl型232

9.2.2CsCl型233

9.2.3ZnS型233

9.2.4CaF2型234

9.2.5TiO2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

9.5.2Pauling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9263

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332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

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