物質結構

質構籍，版《質構》基礎修訂，根據求化科展，版容較增刪，適調整。共五章，即量氫原子的狀態函數、原子的電子層結構和原子光譜、雙原子分子的結構、分子對稱性與群論初步、多原子分子的結構、共軛分子的結構、配位場理論和絡合物的結構、原子價和分子結構小結、分子光譜、分子的電性和磁性、晶體結構等。書中對原子價概念的發展不僅總結了國內外學者的成果，並且著重介紹了作者使用四個數來描述包括原子簇在內的無機和有機分子的結構類型，提出了原子價的新概念，在論述現代物質結構實驗方法、原理和應用方面，除介紹IR、Raman、NMR、ESR、ESCA等主要方法外，還就如何查閱、分析各種譜的數據和結構作了引導和說明。

二版印序言

序

新版序

第一章 量子力學基礎和氫原子的狀態函數 1

§1-1 從經典力學到舊量子論 1

1.經典力學的適用範圍 1

2.經典力學向高速度領域的推廣導向相對論力學 2

3.經典力學向微觀領域的推廣導向量子論 3

4.光能的不連續性——光電效應和光子學說 4

5.康普頓效應 6

6.原子能量的不連續性——氫原子光譜和玻爾理論 7

7.舊量子論的衰落 11

§1-2 從舊量子論到量子力學 11

1.光的二象性 12

2.實物粒子的波動性、德布羅意關係 16

3.測不準關係 20

4.量子力學的基本方程——薛定諤方程 21

5.實例——一維方勢箱中的粒子 25

§1-3 氫原子或類氫離子的狀態函數 32

1.氫原子或類氫離子的薛定諤方程 32

2.氫原子或類氫離子的基態 32

3.表示電子云幾率分佈的幾種方法 34

4.氫原子或類氫離子的其他s態 35

5.氫原子或類氫離子的薛定諤方程的一般解 36

6.氫原子或類氫離子的波函數和電子云的圖示 42

7.氫原子或類氫離子中電子的平均動能和平均勢能 51

8.算符的初步概念 51

參考書目 53

問題與習題 54

第二章 原子的電子層結構和原子光譜 57

§2-1 原子單位制 57

§2-2 原子軌道 58

1.中心勢場模型 59

2.自洽場方法 61

3.屏蔽常數的計算——改進的斯萊特法 65

4.軌道能量 67

§2-3 電子自旋和泡利原理 75

1.電子自旋 75

2.電子的等同性和泡利原理 77

3.哈特里-福克方程 79

§2-4 核外電子的配布和元素周期表 81

1.核外電子配布的原則 81

2.原子的電子組態和元素周期表 82

3.離子的電子層結構 83

§2-5 原子的電離能、電子親和能和電負性 88

§2-6 原子的量子數、能級圖和原子光譜項 96

1.單電子原子的量子數 96

2.自旋-軌道相互作用 97

3.多電子原子的量子數 100

4.多電子原子中的剩餘相互作用 101

5.原子光譜項 102

6.原子能級圖和洪特規則 107

§2-7 原子光譜 109

1.原子光譜的選律 110

2.鹼金屬原子的光譜 110

3.原子光譜的超精細結構 114

4.X射線光譜 115

§2-8 原子的磁矩和塞曼效應 118

1.電子的軌道磁矩 1182.電子的自旋磁矩 118

3.單電子原子的磁矩 119

4.多電子原子的磁矩 120

5.塞曼效應 121

6.核自旋和核磁矩 121

參考書目 123

問題與習題 124

第三章 雙原子分子的結構 125

§3-1 氫分子離子的近似解——線性變分法 125

1.氫分子離子的薛定諤方程 125

2.氫分子離子的線性變分法處理 126

3.氫分子離子的兩種狀態 128

4.氫分子離子的能量曲線 130

5.氫分子離子的波函數 133

6.氫分子離子的高級近似解 135

7.積分Sab、Haa和Hab的意義 135

§3-2 氫分子的結構 138

1.氫分子的薛定諤方程式和海特勒-倫敦解法 138

2.氫分子的波函數，1Σg和3Σu態 143

§3-3 價鍵理論和分子軌道理論要點 144

1.價鍵理論的要點 145

2.分子軌道理論的要點 149

3.σ軌道與σ鍵 153

4.π軌道與π鍵 157

5.分子軌道的符號 158

6.分子軌道和原子軌道的相關圖 159

§3-4 同核雙原子分子的結構 162

1.分子軌道的能級順序 162

2.第二周期各元素的同核雙原子分子的結構 165

§3-5 異核雙原子分子的結構 170

參考書目 174

問題與習題 174

第四章 分子對稱性與群論初步 176

§4-1 對稱操作 176

1.恆等操作 176

2.旋轉和旋轉軸 177

3.反映和鏡面 179

4.象轉和象轉軸 179

5.反演和對稱中心 180

§4-2 群的概念和點群 181

1.群的定義 181

2.點群 181

3.群的乘法表 184

4.子群、共軛類和群的同構 185

§4-3 群的表示和特徵標 186

1.n維矢量空間的線性變換 187

2.群的表示 189

3.不可約表示 195

4.特徵標和特徵標表 197

5.不可約表示的性質 198

6.波函數作為不可約表示的基 201

7.直積 201

8.對稱性匹配函數和投影算符 204

參考書目 205

問題與習題 205

第五章 多原子分子的結構 208

§5-1 非共軛多原子分子的成鍵原理 208

1.σ鍵的形成和原子的共價 208

2.σ配鍵的形成 210

3.π鍵的形成 210

4.p→dπ配鍵的形成和無機含氧酸的結構 212

5.δ鍵的形成 214

§5-2 非共軛多原子分子的幾何構型——價層電子對互斥理論 216

§5-3 雜化軌道理論 220

1.雜化軌道理論的要點 221

2.原子軌道雜化的對稱性要求 226

3.sp雜化軌道及有關分子的結構 229

4.sp2雜化軌道及有關分子的結構 231

5.sp3雜化軌道及有關分子的結構 234

6.不等性的s-p雜化軌道及有關分子的結構 235

7.具有張力的分子 239

8.d-s-p雜化軌道 240

9.f-d-s-p雜化軌道 243§

5-4 非定域分子軌道 248

§5-5 缺電子分子的結構和原子簇的結構規則 252

1.缺電子原子的化合物 252

2.乙硼烷的結構和三中心雙電子鍵 255

3.金屬的甲基化合物 258

4.原子簇化合物 259

5.利普斯康關於硼烷結構的styx分析 261

6.惠特的三角多面體骨架電子對理論 263

7.唐敖慶關於硼烷結構的拓撲規則 267

8.唐敖慶關於過渡金屬簇化合物的(9n－L)規則 270

9.(nxcπ)結構規則 271

參考書目 271

問題與習題 272

第六章 共軛分子的結構 274

§6-1 休克爾分子軌道法 274

1.共軛體系與共軛效應 274

2.休克爾分子軌道法要點 275

3.休克爾分子軌道法應用實例 276

4.共軛直鏈多烯 280

5.共軛環多烯 281

6．含雜原子的共軛體系 284

7．無機共軛分子 285

§6-2 大π鍵的生成條件和類型 287

1.大π鍵的生成條件 287

2.大π鍵的分類 287

3.特種大π鍵和超共軛效應 289

§6-3 HMO法處理結果與共軛分子的性質間的關係 290

1.布居分析和分子圖 290

2.共軛分子的靜態性質與有機化合物的同系線性規律 294

3.共軛分子的化學性質 297

§6-4 分子軌道對稱守恆原理 302

1.協同反應的選律 303

2.分子軌道對稱守恆原理 306

§6-5 前線軌道理論 312

1.電環化反應 312

2.σ鍵遷移反應 313

§6-6 HMO法的改進與同系線性規律 315

1.同系物與HMO法的同系規律 315

2.同系線性規律 315

3.HMO法和同系線性規律的改進 316

參考書目 319

問題與習題 319

第七章 配位場理論和絡合物的結構 321

§7-1 晶體場理論 321

1.晶體場模型 322

2.在化學環境中能級和譜項的分裂 323

3.微擾理論 326

4.弱場和強場 330

5.d1-組態 331

6.d2-組態的弱場方案處理 335

7.d2-組態的強場方案處理 340

8.能級圖、Δ和B′ 343

§7-2 絡合物的結構和性質 347

1.紫外-可見吸收光譜 347

2.絡合物的磁性 350

3.立體化學 354

4.絡合物的熱力學和動力學性質 357

§7-3 分子軌道理論與配位場理論 357

1.分子軌道理論的要點 357

2.配位場理論簡介 363

§7-4 σ-π配鍵與有關絡合物的結構 364

1.金屬羰化物 364

2.金屬亞硝醯絡合物 367

3.金屬的膦和胂絡合物 367

4.分子氮絡合物 367

§7-5 多原子π鍵絡合物的結構 368

1.金屬離子和不飽和烴類的絡合物 368

2.金屬夾心化合物 370

參考書目 375

問題與習題 376

第八章 原子價和分子結構小結 378

§8-1 原子價概念的發展 378

1.歷史的回顧 378

2.原子價概念的分裂 379

3.氧化態的定義 379

4.氧化態規則 380

5.電中性原理 382

6.配位數的定義 383

7.泡令的原子價(共價)定義 385

8.原子價(共價)的量子化學定義 386

9.十八電子規則 387

§8-2 共價的定義和原子價規則 388

1.共價的新定義 388

2.原子價規則一:分子總價和鍵級的關係 389

3.原子價規則二:從結構式計算共價的規則 389

4.原子價規則三:共價與價軌道數及未成對電子數的關係 392

5.規則三的應用(一)由元素在周期表中的位置預測反磁性化合物的共價 395

6.規則三的應用(二)預測順磁性絡合物中未成對電子數Ns 398

7.規則三的應用(三)固體化合物中原子的共價與磁矩 399

8.原子價規則四:配位數是共價與氧化態的平均值 402

9.原子價規則五:H，C，N，O，F五元素的共價不變性 403

§8-3 分子的分類和(nxcπ)結構規則 406

1.引言——對數以百萬計的分子進行分類的必要性 406

2.分子由分子片所組成 407

3.配體的分類和決定配體價電子數的規則 408

4.分子片可按周期表形式排布 409

5.分子片的共價 411

6.廣義的“八隅律” 411

7.分子的總價V和分子片之間的鍵級B 412

8.應用舉例——由原子簇的分子式預測結構式 413

9.分子的結構類型和(nxcπ)數 41610.結構類型與穩定性 419

11.分子片取代規則 419

§8-4 (nxcπ)結構規則的應用 420

1.分子結構類型的分類法 420

2.分子片取代規則的應用 423

3.預見新的原子簇化合物及其可能的合成途徑 426

問題與習題 427

第九章 分子光譜(一)雙原子分子光譜 430

§9-1 分子光譜概論 430

§9-2 雙原子分子的轉動光譜 433

1.一個例子——HCl的轉動光譜 433

2.剛性轉體模型 434

3.非剛性轉體模型 4364.研究轉動光譜得到的結果 437§9-