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第1章 量子力学基础1

1.1量子论的产生及微观物理现象的特征1

1.1.1量子论的产生1

1.1.2旧量子论的局限3

1.1.3微观物理现象的特征3

1.2物质的波动性和粒子性4

1.2.1光的微粒说和波动说4

1.2.2实物粒子的波粒二象性9

1.3量子力学基本假设之一——波函数11

1.3.1电子衍射实验的再认识11

1.3.2波函数的物理意义11

1.3.3归一化波函数12

1.4量子力学基本假设之二——力学量算符12

1.4.1算符13

1.4.2算符的运算法则15

1.4.3线性算符17

1.4.4算符的本征函数和本征方程17

1.4.5自轭算符18

1.4.6线性自轭算符21

1.5量子力学基本假设之三——薛定谔方程21

1.5.1薛定谔方程21

1.5.2波函数的标准化条件23

1.6量子力学基本假设之四——态的叠加24

1.6.1力学量具有确定值的条件24

1.6.2不同力学量同时具有确定值的条件25

1.6.3力学量的平均值26

1.7量子力学基本假设之五——泡利不相容原理28

1.7.1泡利不相容原理的量子力学表达28

1.7.2费米子和玻色子28

1.8一维箱中粒子的薛定谔方程29

1.8.1一维箱中的粒子29

1.8.2一维箱中粒子的薛定谔方程及其解29

1.8.3薛定谔方程解的讨论32

1.9三维箱中粒子的薛定谔方程34

1.9.1三维箱中的粒子34

1.9.2三维箱中粒子的薛定谔方程及其解34

习题37

第2章 原子的结构、性质和原子光谱39

2.1单电子原子的薛定谔方程39

2.2单电子原子薛定谔方程的一般解42

2.2.1薛定谔方程的变量分离42

2.2.2 Φ（φ）方程的解43

2.2.3 Θ（θ）方程的解44

2.2.4 R（r）方程的解46

2.2.5单电子原子薛定谔方程的一般解47

2.3单电子原子运动状态的描述49

2.3.1主量子数n49

2.3.2角量子数l49

2.3.3磁量子数m50

2.3.4自旋量子数s50

2.3.5自旋磁量子数ms51

2.3.6总量子数j51

2.3.7总磁量子数mj52

2.4原子轨道的图形表示53

2.4.1波函数的节面数53

2.4.2径向分布图53

2.4.3角度分布图55

2.4.4原子轨道轮廓图55

2.4.5空间分布56

2.4.6氢原子的s态57

2.5多电子原子结构59

2.5.1变分法原理59

2.5.2单电子近似和中心力场近似61

2.5.3原子核外电子的排布63

2.6原子光谱65

2.6.1原子光谱的概念65

2.6.2氢原子光谱66

2.6.3碱金属的原子光谱71

2.6.4多电子原子的状态和光谱项符号72

2.6.5由电子组态确定光谱项74

2.6.6原子能级图78

2.6.7原子的光谱项80

习题81

第3章 双原子分子的结构和性质84

3.1氢分子离子的结构和共价键的本质84

3.1.1氢分子离子的薛定谔方程84

3.1.2线性变分法85

3.1.3变分法解氢分子离子的薛定谔方程86

3.1.4三个积分Ha，Hab和Sab的性质88

3.1.5氢分子离子的结构90

3.1.6共价键的本质91

3.2分子轨道理论92

3.2.1单电子波函数近似93

3.2.2分子轨道是原子轨道的线性组合93

3.2.3分子轨道的成键三原则93

3.3双原子分子的结构98

3.3.1同核双原子分子98

3.3.2异核双原子分子104

习题105

第4章 分子的对称性106

4.1对称操作和对称元素106

4.1.1旋转和旋转轴107

4.1.2反演和对称中心109

4.1.3反映和对称面110

4.1.4旋转反演和反轴111

4.1.5旋转反映和映轴113

4.2对称元素的组合和群的乘法表113

4.2.1对称元素的组合定理114

4.2.2群的定义115

4.2.3群的乘法表116

4.3分子点群117

4.3.1 Cn群117

4.3.2 Ch群117

4.3.3 Cnv群117

4.3.4 Sn群和Cni群118

4.3.5 Dn群118

4.3.6 Dnh群118

4.3.7 Dnd群118

4.3.8 T群，Th群和Td群118

4.3.9 O群和Oh群118

4.3.10 1群和Id群119

4.4分子的偶极矩和极化率120

4.4.1分子的偶极矩120

4.4.2分子偶极矩与对称性的关系120

4.4.3分子的诱导偶极矩和极化率121

4.4.4分子的摩尔折射度121

4.5分子的对称性与旋光性123

习题124

第5章 多原子分子的结构和性质125

5.1简单分子轨道理论125

5.1.1简单分子轨道理论的基本内容125

5.1.2用分子轨道理论处理丁二烯127

5.1.3电荷密度，键序，自由价和分子图130

5.1.4用简单分子轨道理论处理环状共轭体系133

5.1.5分子图的应用136

5.2价键理论简介139

5.2.1价键理论要点139

5.2.2实例140

5.3杂化轨道理论141

5.3.1等性杂化轨道理论141

5.3.2 s-p等性杂化轨道143

5.3.3 s-p-d杂化简介146

5.3.4不等性杂化轨道——H2 O和NH3的结构分析146

5.4离域分子轨道理论147

5.4.1定域分子轨道147

5.4.2离域分子轨道理论148

5.5配位场理论150

5.5.1配合物的一般介绍150

5.5.2配合物的价键理论152

5.5.3配位场理论154

5.5.4分子轨道理论的解释161

5.5分子轨道的对称性及反应机理163

5.5.1前线轨道理论164

5.5.2分子轨道的对称守恒原理166

习题170

第6章 晶体结构172

6.1晶体结构的周期性172

6.1.1晶体的性质172

6.1.2等同点174

6.1.3点阵175

6.1.4晶格和晶格常数178

6.1.5 14种布拉维晶格178

6.2晶体的宏观对称性180

6.2.1晶胞和晶胞参数180

6.2.2宏观对称性182

6.2.3七个晶系183

6.2.4 32个宏观对称类型185

6.3晶体的定向和晶面符号186

6.4晶体的微观对称性190

6.4.1平移和平移轴190

6.4.2螺旋旋转与螺旋轴190

6.4.3滑移反映和滑移面191

6.5晶体的230个空间群192

6.6圆球的堆积方式及金属晶体193

6.6.1等径球的密堆积194

6.6.2不等径圆球的堆积196

6.6.3金属晶体198

6.7离子晶体198

6.7.1正、负离子间的相互作用势能198

6.7.2晶格能200

6.7.3离子晶体201

6.8共价晶体、分子晶体和混合键型晶体202

6.8.1共价晶体202

6.8.2分子晶体202

6.8.3混合键型晶体203

6.9共价半径、原子半径和离子半径203

6.9.1共价半径204

6.9.2原子半径204

6.9.3离子半径204

习题207

第7章 物质结构分析方法简介208

7.1 X射线衍射分析208

7.1.1 X射线的产生及性质208

7.1.2衍射的方向209

7.1.3衍射的强度212

7.1.4 X射线衍射分析方法215

7.1.5应用216

7.2分子光谱218

7.2.1分子光谱简介218

7.2.2双原子分子的转动光谱221

7.2.3双原子分子的振动光谱225

7.2.4双原子分子的振动-转动光谱230

7.2.5红外光谱232

习题237

部分习题参考答案239

参考文献242

附录243