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第1章 量子力学基础1

1.1 量子力学产生的背景1

1.1.1 经典物理学的困难与旧量子论的诞生1

1.1.2 实物微粒的波粒二象性6

1.1.3 不确定关系9

1.2 量子力学基本原理11

1.2.1 波函数与微观粒子的状态11

1.2.2 力学量和算符13

1.2.3 量子力学的基本方程16

1.2.4 态叠加原理18

1.2.5 关于自旋19

1.3 量子力学基本原理的简单应用19

1.3.1 势箱中运动的粒子19

1.3.2 线性谐振子26

1.3.3 量子力学处理微观体系的一般步骤与量子效应27

思考题与习题28

第2章 原子结构与原子光谱30

2.1 单电子原子的Schr？dinger方程及其解30

2.1.1 单电子原子的Schr？dinger方程30

2.1.2 分离变数法31

2.1.3 单电子原子Schr？dinger方程的一般解32

2.2 量子数与波函数37

2.2.1 量子数n、l、m的物理意义37

2.2.2 波函数ψnlm（r，θ，？）的物理意义41

2.2.3 波函数与电子云的图形表示42

2.3 多电子原子结构与原子轨道47

2.3.1 多电子原子的Schr？dinger方程与单电子近似47

2.3.2 中心势场模型49

2.3.3 Hartree自洽场法51

2.4 电子自旋与Pauli原理53

2.4.1 电子自旋的假设53

2.4.2 Pauli原理54

2.4.3 Hartree-Fock自洽场法56

2.5 原子的状态和原子光谱56

2.5.1 基态原子的电子组态56

2.5.2 原子的量子数与原子光谱项57

2.5.3 原子光谱项的确定60

2.5.4 Hund规则与基谱项的确定61

2.5.5 原子光谱62

思考题与习题66

第3章 双原子分子结构与性质68

3.1 分子轨道理论与H＋2结构68

3.1.1 H＋2的基态68

3.1.2 分子轨道理论74

3.1.3 分子轨道理论发展现状78

3.2 双原子分子的结构与性质78

3.2.1 同核双原子分子78

3.2.2 异核双原子分子81

3.3 价键理论简介83

3.3.1 价键法对氢分子的解83

3.3.2 价键理论与分子轨道理论85

3.4 双原子分子光谱86

3.4.1 双原子分子整体运动的分解及相应光谱86

3.4.2 双原子分子的转动光谱87

3.4.3 双原子分子的振动光谱90

3.4.4 双原子分子的电子光谱92

思考题与习题94

第4章 分子的对称性和点群96

4.1 分子的对称性96

4.1.1 对称操作和对称元素96

4.1.2 分子的对称操作97

4.2 点群98

4.2.1 群的定义98

4.2.2 分子的点群99

4.2.3 群的乘法表103

4.2.4 分子的偶极矩和旋光性的预测104

4.3 群的表示105

4.3.1 矩阵105

4.3.2 对称操作的矩阵表示106

4.3.3 群的表示108

4.3.4 不可约表示108

4.3.5 特征标和特征标表109

4.3.6 应用实例——H2O的分子轨道110

思考题与习题113

第5章 多原子分子结构与性质115

5.1 饱和分子的离域、定域轨道和杂化轨道理论115

5.1.1 甲烷的离域、定域分子轨道115

5.1.2 杂化轨道理论118

5.2 共轭分子结构与HMO法121

5.2.1 HMO法概述121

5.2.2 丁二烯和链烯烃的解123

5.2.3 苯和环烯烃的解125

5.2.4 分子图127

5.2.5 离域π键形成的条件及分类130

5.2.6 HMO法的局限性131

5.3 缺电子分子与多中心键131

5.3.1 缺电子分子131

5.3.2 二硼烷的结构132

5.3.3 多硼烷和其他缺电子分子133

5.4 多原子分子的振动光谱135

5.4.1 分子振动的自由度135

5.4.2 分子的红外光谱及其应用136

5.5 分子的磁共振谱与光电子能谱139

5.5.1 分子的磁性139

5.5.2 核磁共振（NMR）142

5.5.3 电子顺磁（或自旋）共振（EPR或ESR）145

5.5.4 光电子能谱（PES）147

思考题与习题151

第6章 配位化合物和簇合物的结构与性质153

6.1 配位场理论简介153

6.1.1 晶体场理论153

6.1.2 配位场理论简介158

6.2 CO和N2配位化合物的结构与性质160

6.2.1 羰基配合物160

6.2.2 N2的配合物与固氮161

6.3 有机金属配合物的结构与性质162

6.3.1 蔡斯（Zeise）盐162

6.3.2 夹心式配合物164

6.4 原子簇化合物的结构与性质166

6.4.1 过渡金属簇合物166

6.4.2 富勒烯168

思考题与习题168

第7章 晶体结构的点阵理论170

7.1 晶体的点阵结构与晶体的缺陷170

7.1.1 晶体概述170

7.1.2 晶体的点阵结构理论171

7.1.3 理想晶体与实际晶体中的缺陷178

7.2 晶体结构的对称性180

7.2.1 晶体的宏观对称性181

7.2.2 晶体的微观对称性186

7.2.3 对称性应用举例189

7.3 X射线晶体结构分析原理190

7.3.1 X射线在晶体中的衍射190

7.3.2 衍射方向与晶胞参数191

7.3.3 衍射强度与晶胞中原子的分布——系统消光条件193

7.3.4 单晶结构分析简介195

思考题与习题198

第8章 晶体的结构与晶体材料200

8.1 晶体结构的能带理论与密堆积原理200

8.1.1 晶体结构的能带理论200

8.1.2 晶体结构的密堆积原理207

8.2 金属晶体的结构与应用211

8.2.1 金属晶体的性质与金属键的本质211

8.2.2 单质金属晶体的结构和金属原子半径212

8.2.3 合金的结构及性质214

8.2.4 金属晶体材料示例217

8.3 离子晶体的结构与应用219

8.3.1 离子晶体的典型结构型式和离子键219

8.3.2 晶格能的计算与测定220

8.3.3 离子极化和键型变异现象222

8.3.4 离子半径224

8.3.5 离子晶体材料示例229

8.4 共价键型晶体、分子型晶体和混合键型晶体的结构与应用232

8.4.1 共价键型晶体的结构232

8.4.2 分子型晶体的结构233

8.4.3 混合键型晶体的结构236

8.4.4 共价键型、分子型及混合键型晶体材料举例237

8.5 液晶239

8.5.1 液晶概述239

8.5.2 液晶的类型及结构240

8.5.3 液晶的特性及应用241

思考题与习题243

第9章 量子化学计算方法简介244

9.1 ab initio方法244

9.1.1 Hartree-Fock-Roothaan（RHF）方程244

9.1.2 ab initio方法246

9.1.3 基组247

9.2 密度泛函理论（DFT）方法248

9.2.1 密度泛函理论的发展历程248

9.2.2 密度泛函理论的几种近似方法249

9.3 常用计算方法251

9.4 算例及Gaussian程序251

9.4.1 Gaussian程序简介252

9.4.2 分子几何构型输入253

9.4.3 单点能量计算255

9.4.4 分子几何构型优化259

9.4.5 频率分析262

思考题与习题266

化学上重要对称群的特征标表267

参考文献274