結(jié)構(gòu)化學(xué)（第四版）

目錄
第四版前言
第三版前言
第二版前言
第一版前言
第1章 量子力學(xué)基礎(chǔ) 1
1.1 量子力學(xué)的誕生 1
1.1.1 19世紀(jì)末的物理學(xué) 1
1.1.2 三個(gè)重要實(shí)驗(yàn) 1
1.1.3 德布羅意物質(zhì)波 4
1.1.4 測(cè)不準(zhǔn)原理 5
1.2 量子力學(xué)的基本假設(shè) 6
1.2.1 假設(shè)Ⅰ——狀態(tài)波函數(shù)和概率 6
1.2.2 假設(shè)Ⅱ——力學(xué)量與線(xiàn)性自共軛算符 8
1.2.3 假設(shè)Ⅲ——Schrodinger方程 9
1.2.4 假設(shè)Ⅳ——態(tài)疊加原理 10
1.2.5 假設(shè)Ⅴ——Pauli不相容原理 11
1.3 量子力學(xué)的簡(jiǎn)單應(yīng)用 11
1.3.1 一維勢(shì)箱中的自由粒子 11
1.3.2 三維勢(shì)箱中的自由粒子 13
1.3.3 應(yīng)用 14
1.4 量子力學(xué)的一些基本概念 16
1.4.1 全同粒子 16
1.4.2 表象 16
1.4.3 隧道效應(yīng) 17
習(xí)題1 18
參考文獻(xiàn) 20
第2章 原子結(jié)構(gòu) 21
2.1 類(lèi)氫離子的Schrodinger方程 21
2.1.1 引言 21
2.1.2 變數(shù)分離 22
2.1.3 解Φ方程 23
2.1.4 Θ方程的解 23
2.1.5 R方程的解 24
2.2 類(lèi)氫離子波函數(shù)及軌道能級(jí) 25
2.2.1 量子數(shù)的物理意義 25
2.2.2 主量子數(shù)n與能級(jí) 26
2.2.3 徑向分布函數(shù) 27
2.2.4 角度分布函數(shù) 30
2.3 多電子原子的結(jié)構(gòu) 33
2.3.1 核外電子排布與電子組態(tài) 33
2.3.2 中心力場(chǎng)近似和自洽場(chǎng)方法 34
2.3.3 電離能與電子親和能 35
2.3.4 電負(fù)性 39
2.4 原子光譜項(xiàng) 40
2.4.1 定義 40
2.4.2 原子光譜項(xiàng)的推導(dǎo) 41
2.4.3 組態(tài)的能級(jí)分裂 43
2.4.4 基態(tài)光譜項(xiàng) 44
習(xí)題2 45
參考文獻(xiàn) 47
第3章 分子對(duì)稱(chēng)性與點(diǎn)群 48
3.1 對(duì)稱(chēng)元素與點(diǎn)群 48
3.1.1 對(duì)稱(chēng)性、對(duì)稱(chēng)操作與對(duì)稱(chēng)元素 48
3.1.2 旋轉(zhuǎn)軸與轉(zhuǎn)動(dòng) 49
3.1.3 對(duì)稱(chēng)面與反映 50
3.1.4 對(duì)稱(chēng)中心與反演 51
3.1.5 映轉(zhuǎn)軸與旋轉(zhuǎn)反映 51
3.1.6 對(duì)稱(chēng)點(diǎn)群 52
3.2 分子對(duì)稱(chēng)點(diǎn)群 54
3.2.1 對(duì)稱(chēng)點(diǎn)群分類(lèi) 54
3.2.2 Cn群 54
3.2.3 Cnv群 55
3.2.4 Cnh群 55
3.2.5 Dn群 56
3.2.6 Dnh群 57
3.2.7 Dnd群 59
3.2.8 Sn群 60
3.2.9 高階群 61
3.2.10 分子點(diǎn)群的判別 65
3.3 群的表示理論 66
3.3.1 可約表示與不可約表示 66
3.3.2 特征標(biāo)表 67
3.3.3 應(yīng)用 68
3.4 分子對(duì)稱(chēng)性與旋光性和偶極矩 70
3.4.1 分子旋光性 70
3.4.2 分子偶極矩 71
習(xí)題3 74
參考文獻(xiàn) 76
第4章 雙原子分子 77
4.1 化學(xué)鍵理論簡(jiǎn)介 77
4.1.1 原子間相互作用力 77
4.1.2 化學(xué)鍵理論 77
4.1.3 結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系 78
4.2 H+2的Schrodinger方程 79
4.2.1 原子單位 79
4.2.2 Born-Oppenheimer近似 79
4.3 H+2的精確解法 80
4.3.1 橢球坐標(biāo)與變數(shù)分離 80
4.3.2 H+2的精確解的對(duì)稱(chēng)性 81
4.3.3 態(tài)的分類(lèi) 82
4.4 H+2的近似解法 82
4.4.1 變分法簡(jiǎn)介 82
4.4.2 變分法解H+ 283
4.4.3 積分意義 85
4.4.4 成鍵原理 86
4.5 分子軌道理論和雙原子分子結(jié)構(gòu) 87
4.5.1 分子軌道理論 87
4.5.2 雙原子分子軌道的特點(diǎn) 87
4.5.3 同核雙原子分子 89
4.5.4 異核雙原子分子 91
4.6 價(jià)鍵理論和H2分子結(jié)構(gòu) 93
4.6.1 價(jià)鍵理論 93
4.6.2 H2的價(jià)鍵處理 94
習(xí)題4 96
參考文獻(xiàn) 98
第5章 多原子分子結(jié)構(gòu)(一) 99
5.1 雜化軌道理論 99
5.1.1 雜化軌道波函數(shù) 99
5.1.2 雜化軌道的方向 100
5.1.3 應(yīng)用 101
5.2 常見(jiàn)分子化學(xué)鍵 103
5.2.1 二元?dú)浠?103
5.2.2 各種氧化物 104
5.2.3 鹵化物 105
5.2.4 稀有氣體化合物 105
5.3 離域化學(xué)鍵 106
5.3.1 一般π鍵 106
5.3.2 離域π鍵 107
5.3.3 共軛效應(yīng) 108
5.3.4 芳香性 109
5.4 HMO方法 110
5.4.1 HMO方法簡(jiǎn)介 110
5.4.2 丁二烯的HMO處理 111
5.4.3 電荷集居與分子圖 112
5.4.4 環(huán)烯烴體系 113
5.5 分子軌道先定系數(shù)法 114
5.5.1 介紹 114
5.5.2 偶數(shù)碳鏈分子 117
5.5.3 奇數(shù)碳鏈分子 118
5.5.4 共軛環(huán)鏈之一 118
5.5.5 共軛環(huán)鏈之二 120
5.5.6 復(fù)雜共軛體系 121
5.6 共價(jià)鍵能與半徑 122
5.6.1 共價(jià)鍵鍵能 122
5.6.2 鍵長(zhǎng)和共價(jià)半徑 123
5.6.3 范德華半徑 124
5.7 前線(xiàn)軌道理論和軌道對(duì)稱(chēng)守恒原理 126
5.7.1 前線(xiàn)軌道理論 126
5.7.2 分子軌道對(duì)稱(chēng)守恒原理 127
習(xí)題5 130
參考文獻(xiàn) 132
第6章 多原子分子結(jié)構(gòu)(二) 133
6.1 缺電子多中心鍵 133
6.1.1 硼烷的結(jié)構(gòu) 133
6.1.2 Lipscomb的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 134
6.1.3 封閉硼籠BnH2-n與Wade規(guī)則 135
6.1.4 其他缺電子多中心鍵 136
6.2 配合物的化學(xué)鍵 137
6.2.1 簡(jiǎn)介 137
6.2.2 σ鍵配合物的結(jié)構(gòu) 139
6.2.3 金屬羰基配合物(σ-π配鍵) 140
6.2.4 烯烴配位化合物 140
6.3 配位場(chǎng)理論 142
6.3.1 中心離子電子組態(tài)的譜項(xiàng) 142
6.3.2 原子軌道在不同環(huán)境中的能級(jí)分裂 143
6.3.3 弱場(chǎng)方案 145
6.3.4 強(qiáng)場(chǎng)方案 145
6.4 過(guò)渡金屬原子簇化合物 147
6.4.1 簇合物中M-M間多重鍵 147
6.4.2 金屬簇合物的幾何構(gòu)型與電子計(jì)數(shù)法 148
6.5 原子團(tuán)簇 150
6.5.1 富勒烯碳籠 150
6.5.2 碳納米管 152
6.6 次級(jí)鍵 153
6.6.1 非金屬原子間次級(jí)鍵 154
6.6.2 非金屬-金屬原子間次級(jí)鍵 154
6.6.3 金屬原子間次級(jí)鍵 155
6.7 氫鍵 156
6.7.1 氫鍵產(chǎn)生的條件和影響 156
6.7.2 水的氫鍵 158
6.7.3 幾種重要化合物的氫鍵 160
6.8 超分子化學(xué) 162
6.8.1 分子化學(xué)與超分子化學(xué) 162
6.8.2 經(jīng)典的超分子主體 162
6.8.3 分子識(shí)別與超分子自組裝 164
6.8.4 晶體工程 166
習(xí)題6 166
參考文獻(xiàn) 168
第7章 晶體學(xué)基礎(chǔ) 169
7.1 晶體結(jié)構(gòu)的周期性和點(diǎn)陣 169
7.1.1 晶體及其性質(zhì) 169
7.1.2 周期性與點(diǎn)陣結(jié)構(gòu) 170
7.1.3 晶胞 173
7.1.4 實(shí)際晶體 173
7.2 晶系、Bravais格子與晶面 174
7.2.1 七個(gè)晶系 174
7.2.2 14種空間點(diǎn)陣形式 175
7.2.3 晶面與米勒指數(shù) 177
7.3 晶體的對(duì)稱(chēng)性 179
7.3.1 晶體結(jié)構(gòu)的對(duì)稱(chēng)元素和對(duì)稱(chēng)操作 179
7.3.2 晶體的宏觀(guān)對(duì)稱(chēng)性——晶體學(xué)點(diǎn)群 182
7.3.3 晶體的微觀(guān)對(duì)稱(chēng)性——空間群 183
7.4 晶體的X射線(xiàn)衍射 185
7.4.1 引言 185
7.4.2 X射線(xiàn)的產(chǎn)生與散射 186
7.4.3 衍射方向 187
7.4.4 倒易點(diǎn)陣與反射球 189
7.4.5 衍射強(qiáng)度 190
7.4.6 系統(tǒng)消光 191
7.4.7 X射線(xiàn)相干散射理論簡(jiǎn)介 192
7.5 X射線(xiàn)衍射的應(yīng)用 194
7.5.1 單晶衍射法 194
7.5.2 多晶衍射法 195
7.5.3 應(yīng)用 196
7.6 準(zhǔn)晶 200
7.6.1 準(zhǔn)晶的發(fā)現(xiàn) 200
7.6.2 平面鑲嵌與黃金分割 200
7.6.3 二十面體密堆 201
7.6.4 晶體的新定義 202
7.6.5 準(zhǔn)晶種類(lèi) 202
習(xí)題7 204
參考文獻(xiàn) 207
第8章 金屬和合金結(jié)構(gòu) 209
8.1 金屬鍵理論 209
8.1.1 自由電子模型 209
8.1.2 能帶理論 210
8.2 等徑球密堆積 211
8.2.1 三種密堆積 211
8.2.2 密堆與空隙 213
8.3 金屬單質(zhì)結(jié)構(gòu) 215
8.3.1 單質(zhì)結(jié)構(gòu) 215
8.3.2 金屬原子半徑 216
8.4 合金的結(jié)構(gòu) 217
8.4.1 金屬固溶體 218
8.4.2 金屬化合物 219
8.4.3 金屬間隙化合物 222
8.5 非晶態(tài)合金 224
8.5.1 簡(jiǎn)介 224
8.5.2 非晶態(tài)合金的結(jié)構(gòu)特征 225
8.5.3 非晶態(tài)合金的制備與分類(lèi) 226
8.5.4 性能與應(yīng)用 227
習(xí)題8 228
參考文獻(xiàn) 231
第9章 離子化合物 232
9.1 晶格能 232
9.1.1 晶格能的靜電模型 232
9.1.2 晶格能的熱力學(xué)模型 233
9.2 幾種典型的二元離子晶體結(jié)構(gòu) 234
9.2.1 NaCl型 234
9.2.2 CsCl型 235
9.2.3 ZnS型 235
9.2.4 CaF2型 236
9.2.5 TiO2型 236
9.3 離子半徑 237
9.3.1 引言 237
9.3.2 離子半徑與周期表 238
9.3.3 離子堆積規(guī)則 240
9.4 離子極化 241
9.4.1 離子極化的概念 241
9.4.2 離子極化對(duì)結(jié)構(gòu)的影響 241
9.5 多元離子化合物 244
9.5.1 主要多元離子化合物 245
9.5.2 Pauling規(guī)則 248
9.5.3 硅酸鹽的結(jié)構(gòu) 249
9.6 功能材料晶體 251
9.6.1 高溫超導(dǎo)晶體 251
9.6.2 非線(xiàn)性光學(xué)晶體 253
9.6.3 磁性材料 254
9.6.4 功能轉(zhuǎn)化材料 256<>