物质结构(第二版)

目录
第二版重印序言
序
新版序
**章 量子力学基础和氢原子的状态函数 1
§1-1 从经典力学到旧量子论 1
1.经典力学的适用范围 1
2.经典力学向高速度领域的推广导向相对论力学 2
3.经典力学向微观领域的推广导向量子论 3
4.光能的不连续性——光电效应和光子学说 4
5.康普顿效应 6
6.原子能量的不连续性——氢原子光谱和玻尔理论 7
7.旧量子论的衰落 11
§1-2 从旧量子论到量子力学 11
1.光的二象性 12
2.实物粒子的波动性、德布罗意关系 16
3.测不准关系 20
4.量子力学的基本方程——薛定谔方程 21
5.实例——一维方势箱中的粒子 25
§1-3 氢原子或类氢离子的状态函数 32
1.氢原子或类氢离子的薛定谔方程 32
2.氢原子或类氢离子的基态 32
3.表示电子云几率分布的几种方法 34
4.氢原子或类氢离子的其他s态 35
5.氢原子或类氢离子的薛定谔方程的一般解 36
6.氢原子或类氢离子的波函数和电子云的图示 42
7.氢原子或类氢离子中电子的平均动能和平均势能 51
8.算符的初步概念 51
参考书目 53
问题与习题 54
第二章 原子的电子层结构和原子光谱 57
§2-1 原子单位制 57
§2-2 原子轨道 58
1.中心势场模型 59
2.自洽场方法 61
3.屏蔽常数的计算——改进的斯莱特法 65
4.轨道能量 67
§2-3 电子自旋和泡利原理 75
1.电子自旋 75
2.电子的等同性和泡利原理 77
3.哈特里-福克方程 79
§2-4 核外电子的配布和元素周期表 81
1.核外电子配布的原则 81
2.原子的电子组态和元素周期表 82
3.离子的电子层结构 83
§2-5 原子的电离能、电子亲和能和电负性 88
§2-6 原子的量子数、能级图和原子光谱项 96
1.单电子原子的量子数 96
2.自旋-轨道相互作用 97
3.多电子原子的量子数 100
4.多电子原子中的剩余相互作用 101
5.原子光谱项 102
6.原子能级图和洪特规则 107
§2-7 原子光谱 109
1.原子光谱的选律 110
2.碱金属原子的光谱 110
3.原子光谱的超精细结构 114
4.X射线光谱 115
§2-8 原子的磁矩和塞曼效应 118
1.电子的轨道磁矩 118
2.电子的自旋磁矩 118
3.单电子原子的磁矩 119
4.多电子原子的磁矩 120
5.塞曼效应 121
6.核自旋和核磁矩 121
参考书目 123
问题与习题 124
第三章 双原子分子的结构 125
§3-1 氢分子离子的近似解——线性变分法 125
1.氢分子离子的薛定谔方程 125
2.氢分子离子的线性变分法处理 126
3.氢分子离子的两种状态 128
4.氢分子离子的能量曲线 130
5.氢分子离子的波函数 133
6.氢分子离子的高级近似解 135
7.积分Sab、Haa和Hab的意义 135
§3-2 氢分子的结构 138
1.氢分子的薛定谔方程式和海特勒-伦敦解法 138
2.氢分子的波函数，1Σg和3Σu态 143
§3-3 价键理论和分子轨道理论要点 144
1.价键理论的要点 145
2.分子轨道理论的要点 149
3.σ轨道与σ键 153
4.π轨道与π键 157
5.分子轨道的符号 158
6.分子轨道和原子轨道的相关图 159
§3-4 同核双原子分子的结构 162
1.分子轨道的能级顺序 162
2.第二周期各元素的同核双原子分子的结构 165
§3-5 异核双原子分子的结构 170
参考书目 174
问题与习题 174
第四章 分子对称性与群论初步 176
§4-1 对称操作 176
1.恒等操作 176
2.旋转和旋转轴 177
3.反映和镜面 179
4.象转和象转轴 179
5.反演和对称中心 180
§4-2 群的概念和点群 181
1.群的定义 181
2.点群 181
3.群的乘法表 184
4.子群、共轭类和群的同构 185
§4-3 群的表示和特征标 186
1.n维矢量空间的线性变换 187
2.群的表示 189
3.不可约表示 195
4.特征标和特征标表 197
5.不可约表示的性质 198
6.波函数作为不可约表示的基 201
7.直积 201
8.对称性匹配函数和投影算符 204
参考书目 205
问题与习题 205
第五章 多原子分子的结构 208
§5-1 非共轭多原子分子的成键原理 208
1.σ键的形成和原子的共价 208
2.σ配键的形成 210
3.π键的形成 210
4.p→dπ配键的形成和无机含氧酸的结构 212
5.δ键的形成 214
§5-2 非共轭多原子分子的几何构型——价层电子对互斥理论 216
§5-3 杂化轨道理论 220
1.杂化轨道理论的要点 221
2.原子轨道杂化的对称性要求 226
3.sp杂化轨道及有关分子的结构 229
4.sp2杂化轨道及有关分子的结构 231
5.sp3杂化轨道及有关分子的结构 234
6.不等性的s-p杂化轨道及有关分子的结构 235
7.具有张力的分子 239
8.d-s-p杂化轨道 240
9.f-d-s-p杂化轨道 243
§5-4 非定域分子轨道 248
§5-5 缺电子分子的结构和原子簇的结构规则 252
1.缺电子原子的化合物 252
2.乙硼烷的结构和三中心双电子键 255
3.金属的甲基化合物 258
4.原子簇化合物 259
5.利普斯康关于硼烷结构的styx分析 261
6.惠特的三角多面体骨架电子对理论 263
7.唐敖庆关于硼烷结构的拓扑规则 267
8.唐敖庆关于过渡金属簇化合物的(9n－L)规则 270
9.(nxcπ)结构规则 271
参考书目 271
问题与习题 272
第六章 共轭分子的结构 274
§6-1 休克尔分子轨道法 274
1.共轭体系与共轭效应 274
2.休克尔分子轨道法要点 275
3.休克尔分子轨道法应用实例 276
4.共轭直链多烯 280
5.共轭环多烯 281
6．含杂原子的共轭体系 284
7．无机共轭分子 285
§6-2 大π键的生成条件和类型 287
1.大π键的生成条件 287
2.大π键的分类 287
3.特种大π键和超共轭效应 289
§6-3 HMO法处理结果与共轭分子的性质间的关系 290
1.布居分析和分子图 290
2.共轭分子的静态性质与有机化合物的同系线性规律 294
3.共轭分子的化学性质 297
§6-4 分子轨道对称守恒原理 302
1.协同反应的选律 303
2.分子轨道对称守恒原理 306
§6-5 前线轨道理论 312
1.电环化反应 312
2.σ键迁移反应 313
§6-6 HMO法的改进与同系线性规律 315
1.同系物与HMO法的同系规律 315
2.同系线性规律 315
3.HMO法和同系线性规律的改进 316
参考书目 319
问题与习题 319
第七章 配位场理论和络合物的结构 321
§7-1 晶体场理论 321
1.晶体场模型 322
2.在化学环境中能级和谱项的分裂 323
3.微扰理论 326
4.弱场和强场 330
5.d1-组态 331
6.d2-组态的弱场方案处理 335
7.d2-组态的强场方案处理 340
8.能级图、Δ和B′ 343
§7-2 络合物的结构和性质 347
1.紫外-可见吸收光谱 347
2.络合物的磁性 350
3.立体化学 354
4.络合物的热力学和动力学性质 357
§7-3 分子轨道理论与配位场理论 357
1.分子轨道理论的要点 357
2.配位场理论简介 363
§7-4 σ-π配键与有关络合物的结构 364
1.金属羰化物 364
2.金属亚硝酰络合物 367
3.金属的膦和胂络合物 367
4.分子氮络合物 367
§7-5 多原子π键络合物的结构 368
1.金属离子和不饱和烃类的络合物 368
2.金属夹心化合物 370
参考书目 375
问题与习题 376
第八章 原子价和分子结构小结 378
§8-1 原子价概念的发展 378
1.历史的回顾 378
2.原子价概念的分裂 379
3.氧化态的定义 379
4.氧化态规则 380
5.电中性原理 382
6.配位数的定义 383
7.泡令的原子价(共价)定义 385
8.原子价(共价)的量子化学定义 386
9.十八电子规则 387
§8-2 共价的定义和原子价规则 388
1.共价的新定义 388
2.原子价规则一:分子总价和键级的关系 389
3.原子价规则二:从结构式计算共价的规则 389
4.原子价规则三:共价与价轨道数及未成对电子数的关系 392
5.规则三的应用(一)由元素在周期表中的位置预测反磁性化合物的共价 395
6.规则三的应用(二)预测顺磁性络合物中未成对电子数Ns 398
7.规则三的应用(三)固体化合物中原子的共价与磁矩 399
8.原子价规则四:配位数是共价与氧化态的平均值 402
9.原子价规则五:H，C，N，O，F五元素的共价不变性 403
§8-3 分子的分类和(nxcπ)结构规则 406
1.引言——对数以百万计的分子进行分类的必要性 406
2.分子由分子片所组成 407
3.配体的分类和决定配体价电子数的规则 408
4.分子片可按周期表形式排布 409
5.分子片的共价 411
6.广义的“八隅律” 411
7.分子的总价V和分子片之间的键级B 412
8.应用举例——由原子簇的分子式预测结构式 413
9.分子的结构类型和(nxcπ)数 416
10.结构类型与稳定性 419
11.分子片取代规则 419
§8-4 (nxcπ)结构规则的应用 420
1.分子结构类型的分类法 420
2.分子片取代规则的应用 423
3.预见新的原子簇化合物及其可能的合成途径 426
问题与习题 427
第九章 分子光谱(一)双原子分子光谱 430
§9-1 分子光谱概论 430
§9-2 双原子分子的转动光谱 433
1.一个例子——HCl的转动光谱 433
2.刚性转体模型 434
3.非刚性转体模型 436
4.研究转动光谱得到的结果 437
§9-