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第一章　量子力学基础2

1.1　从经典力学到早期量子论2

1.1.1　黑体辐射与能量量子化2

1.1.2　光电效应与光量子化4

1.1.3　原子光谱与轨道角动量量子化6

1.2　量子力学的建立8

1.2.1　实物粒子的波粒二象性8

1.2.2 Schr？dinger方程10

1.2.3　波函数的概率解释12

1.2.4　不确定原理13

1.2.5　量子力学公设17

1.3　阱中粒子的量子特征23

1.3.1　一维无限深势阱中的粒子23

1.3.2　三维无限深势阱中的粒子28

第二章　原子结构34

2.1　单电子原子的Schr？dinger方程及其解34

2.1.1　Schr？dinger方程的建立34

2.1.2　坐标变换与变量分离34

2.1.3　方程的求解37

2.2.1　作图对象与作图方法39

2.2　原子轨道和电子云的图形表示39

2.2.2　原子轨道和电子云的等值面图44

2.2.3　径向部分和角度部分的对画图45

2.2.4　原子轨道的宇称48

2.3　量子数与可测物理量49

2.3.1 算符与可测物理量49

2.3.2 角动量的空间量子化51

2.4 多电子原子的结构53

2.4.1 多电子原子Schr？dinger方程的近似求解53

2.4.2 构造原理与Slater行列式55

2.5.2 L-S矢量耦合模型58

2.5 原子光谱项58

2.5.1 组态与状态58

2.5.3 原子光谱项和光谱支项的求法59

2.5.4 基谱项的确定：Hund规则62

2.5.5 跃迁选律63

第三章 双原子分子结构与化学键理论68

3.1 分子轨道理论（MO）68

3.1.1 H？的Schr？dinger方程与B.O.近似69

3.1.2 变分原理及其证明70

3.1.3 H？的Schr？dinger方程的变分求解72

3.1.4 共价键的本质78

3.1.5 分子轨道理论要点80

3.1.6 分子轨道的类型83

3.1.7 双原子分子的轨道能级与电子组态84

3.2 价键理论（VB）90

3.2.1 H2的Schr？dinger方程的变分求解90

3.2.2 电子配对法的量子力学基础92

3.2.3 原子轨道的杂化94

3.3 双原子分子的光谱项97

3.3.1 非等价组态的谱项98

3.3.2 等价组态的谱项99

第四章 分子对称性与群论初步104

4.1 对称性概念104

4.2 分子的对称操作与对称元素108

4.3 分子点群110

4.4 分子对称性与偶极矩、旋光性的关系118

4.4.1 分子对称性与偶极矩118

4.4.2 分子的对称性与旋光性119

4.5 群的表示与应用初步126

4.5.1 群的概念127

4.5.3 群的表示与特征标128

4.5.2 相似变换与共轭类128

4.5.4 群论在化学中的应用实例133

第五章 多原子分子的结构与性质140

5.1 非金属单质的结构化学：8-N法则140

5.2 非共轭多原子分子构型与VSEPR规则145

5.3 共轭分子与SHMO法148

5.3.1 丁二烯离域大π键的SHMO处理148

5.3.2 直链和单环共轭体系本征值的图解法156

5.4 饱和分子的非定域轨道与定域轨道157

5.5.1 缺电子原子化合物的3种类型162

5.5 缺电子分子的结构162

5.5.2 硼烷中的多中心键163

5.5.3 金属烷基化合物中的多中心键170

5.6 分子轨道对称性守恒原理171

5.6.1 前线轨道理论172

5.6.2 相关图理论178

5.7 一些新型多原子分子181

5.7.1 固体碳的新形态——球烯181

5.7.2 新型主体分子——杯芳烃类化合物184

5.7.3 具有分形结构的树状大分子185

第六章 晶体的点阵结构与X射线衍射法192

6.1 晶体的性质与结构特征192

6.2 现代科技中的晶体材料194

6.3.1 结构基元与点阵198

6.3 晶体的周期性结构与点阵198

6.3.2 点阵单位（格子）204

6.3.3 晶体结构的代数表示——平移群206

6.3.4 晶胞206

6.4 晶体结构的对称性208

6.4.1 晶体对称性的两个定理208

6.4.2 晶体的宏观对称元素209

6.4.3 晶体的微观对称元素210

6.4.5 空间点阵型式：14种Bravais格子212

6.4.4 7种晶系212

6.4.6 32个晶体学点群215

6.4.7 空间群218

6.5 点阵点、直线点阵和平面点阵的指标219

6.6 X射线衍射法221

6.6.1 X射线的产生及晶体对X射线的衍射221

6.6.2 衍射方向与晶胞参数222

6.6.3 衍射强度与晶胞中原子的分布227

6.6.4 多晶粉末衍射231

7.1 金属能带理论240

第七章 金属晶体与离子晶体的结构240

7.2 金属单质的晶体结构242

7.2.1 等径圆球最密堆积与A1，A3型结构243

7.2.2 最密堆积结构中的空隙类型249

7.2.3 非最密堆积结构251

7.2.4 空间利用率251

7.2.5 小结：金属单质晶体几种典型的结构253

7.3 离子键与晶格能254

7.3.1 离子晶体与离子键254

7.3.2 晶格能255

7.4.2 离子半径比与配位数的关系259

7.4 离子晶体的一些典型结构259

7.4.1 离子半径259

7.4.3 离子堆积与晶体结构262

7.4.4 二元离子晶体的结晶化学规律269

7.4.5 多元离子晶体的结晶化学规律：Pauling规则270

7.5 离子极化281

第八章 新型材料的结构简介288

8.1 新型合金材料288

8.1.1 储氢合金288

8.1.2 形状记忆合金290

8.2.1 非晶态固体及其结构特征292

8.2 非晶态材料292

8.2.2 非晶态合金293

8.2.3 非晶态半导体294

8.3 准晶态材料298

8.4 高温超导材料304

8.5 纳米材料309

8.5.1 纳米材料309

8.5.2 纳米材料的基本物理效应310

8.5.3 碳纳米管的结构311

8.5.4 扫描探针显微技术314

8.5.5 纳米材料的应用317

第九章 结构分析原理322

9.1 分子中的量子化能级322

9.2 分子光谱323

9.2.1 转动光谱324

9.2.2 振动光谱330

9.2.3 电子光谱340

9.3 核磁共振谱343

9.3.1 核自旋磁矩的量子化344

9.3.2 核磁能级与核磁共振345

9.3.3 化学位移347

9.3.4 自旋耦合与自旋分裂350

9.3.5 一级谱的简单规律性352

9.4 电子能谱354

9.4.1 基本原理354

9.4.2 仪器354

9.4.3 紫外光电子能谱（UPS）355

9.4.4 Franck-Condon原理357

9.4.5 X射线光电子能谱（XPS）359

9.4.6 Auger能谱（AES）361

10.1 如何采掘结构与物性数据366

第十章 结构信息的采掘与QSAR366

10.1.1 QSAR中常用的结构参数367

10.1.2 结构参数的理论计算方法370

10.1.3 Internet上的结构化学信息资源371

10.2 QSAR研究简介376

10.2.1 多元线性回归（MLR）376

10.2.2 模式识别方法377

10.2.3 人工神经网络（ANN）385

10.2.4 3D-QSAR研究简介390

附录394

参考文献404