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第一章 量子理论1

1.1 粒子与波的经典描述1

1.1.1 牛顿力学1

1.1.2 波动2

1.2 光波的类粒子性4

1.2.1 黑体辐射4

1.2.2 光电效应6

1.3 粒子的波性7

1.3.1 de Broglie的假设7

1.3.2 电子衍射7

1.3.3 测不准关系9

1.4 波动方程11

1.4.1 波函数11

1.4.2 波动方程12

1.4.3 力学量和平均值14

1.4.4 定态15

1.5 自由粒子16

1.5.1 一维无边情形16

1.5.2 一维势箱17

1.5.3 三维势箱21

附录1.1 算符和厄密算符23

附录1.2 物理常数表和能量单位换算表25

习题26

第二章 原子28

2.1 氢原子28

2.1.1 波动方程28

2.1.2 角函数30

2.1.3 角动量35

2.1.4 径向函数37

2.1.5 能级和波函数38

2.2 氮原子40

2.2.1 原子单位40

2.2.2 轨道近似法41

2.2.3 屏蔽效应43

2.2.4 排斥势43

2.3 Pauli原理44

2.3.1 自旋44

2.3.2 Pauli不相容原理45

2.3.3 Hund规则46

2.4 多电子原子47

2.4.1 组态47

2.4.2 Slater原子轨道48

2.4.3 态的描述49

2.4.4 谱项及其能量50

2.4.5 支谱项51

2.4.6 nP2的谱项51

附录2.1 球坐标系下的算符54

习题57

第三章 双原子分子59

3.1 原子之间的作用力60

3.2 氢分子离子和氢分子62

3.2.1 同核对称性62

3.2.2 LCAO方案65

3.2.3 氢分子69

3.3.1 线性变分法71

3.3 LCAO分子轨道法71

3.3.2 简单分子轨道法72

3.3.3 成键原理73

3.4 同核双原子分子75

3.4.1 分子轨道的构造和分类75

3.4.2 能级序列76

3.4.3 轨道对称性相关78

3.4.4 基态结构和性质80

3.5 异核双原子分子81

3.5.1 与同核双原子分子的比较81

3.5.2 相关规则的评价84

3.6 电子对波函数(价键)法84

3.6.1 氢分子波函数84

3.6.2 价键方法86

3.6.3 双原子分子88

3.6.4 分子轨道法与价键法的统一89

附录3.1 氢分子离子LCAO方案中积分J，K，S的计算91

习题92

第四章 对称性与群论95

4.1 对称操作与对称元素95

4.1.1 几何意义95

4.1.2 对称操作的“乘法”96

4.2 对称操作的矩阵表示97

4.2.1 矩阵表示97

4.2.2 对称操作的简单性质101

4.3 群103

4.3.1 群的定义103

4.3.2 共轭类104

4.4 点群分类105

4.4.1 循环群105

4.4.2 含一个主轴的非循环群106

4.4.3 含多个主轴的点群107

4.4.4 线性分子所属点群107

4.4.5 分子对称性108

4.5 群表示108

4.5.1 可约表示与不可约表示108

4.5.2 不可约表示的性质110

4.6 群论与波动方程113

4.6.1 波函数的对称性113

4.6.2 对称性分子轨道114

4.6.3 直积118

附录4.1 化学上常见分子点群的特征标表119

习题124

第五章 多原子分子126

5.1 分子轨道及能级126

5.1.1 概述126

5.1.2 H2O127

5.1.3 BH3130

5.1.4 CH4131

5.1.5 C2H4133

5.2 几何构型135

5.2.1 Walsh规则135

5.2.2 AH2136

5.2.3 AH3137

5.3.1 键的定域性138

5.2.4 其他138

5.3 定域键函数138

5.3.2 杂化对键角的影响139

5.3.3 sp杂化141

5.3.4 sp2杂化141

5.3.5 sp3杂化143

5.3.6 碳氢化合物145

5.3.7 非等性杂化146

5.4 键长147

5.4.1 实验键长147

5.4.2 杂化对C-H键长的影响148

5.4.3 杂化对C-C键长的影响148

5.5 价电子对互斥(VSEPR)理论150

5.5.1 VSEPR规则150

5.5.2 孤对轨函与几何构型151

习题152

第六章 共轭分子154

6.1 H?ckel分子轨道方法155

6.1.1 H?ckel理论155

6.1.2 直链共轭烯157

6.1.3 共轭环161

6.2 能级和波函数的性质164

6.2.1 能级的限与和164

6.2.2 交替烃164

6.3 电荷密度和键级166

6.3.1 原子电荷166

6.3.2 键级167

6.3.3 自由价168

6.4.1 共振能169

6.4 芳香性169

6.4.2 八参数方案171

6.4.3 五参数方案172

6.5 化学反应173

6.5.1 前沿轨道173

6.5.2 奇交替烃175

6.5.3 亲电子取代位活性177

6.5.4 周环反应178

6.6 含杂原子的共轭分子180

习题182

第七章 过渡金属化合物185

7.1 静电场中的原子轨道186

7.1.1 四方配位场186

7.1.2 正八面配位场187

7.2 群论分析189

7.2.1 轨道189

7.2.2 谱项的分裂192

7.2.3 强场方案193

7.2.4 相关图197

7.3 光谱和磁性197

7.3.1 吸收光谱197

7.3.2 光谱化学序列199

7.3.3 高自旋和低自旋199

7.4 立体化学202

7.4.1 低配位配合物202

7.4.2 Jahn-Teller形变203

7.5.1 σ成键205

7.5 分子轨道理论205

7.5.2 d2SP3杂化轨道208

7.5.3 18电子规则209

7.6 π键和配合物209

7.6.1 π成键及图象209

7.6.2 π配位体及配合物210

习题214

第八章 簇合物和团簇216

8.1 主族簇合物217

8.1.1 多面体碳烷217

8.1.2 硼烷218

8.2 三中心键219

8.3.1 B6H2-6223

8.3 分子轨道方法223

8.3.2 B5H9(B5H4-5)226

8.3.3 主族簇合物和团簇227

8.4 过渡金属簇合物228

8.4.1 三支化笼结构228

8.4.2 等瓣相似性229

8.4.3 价电子计数规则230

8.4.4 加帽多面体231

8.4.5 稠合簇合物232

8.5 金属硼烷和有机金属簇合物234

8.5.1 单笼簇合物234

8.5.2 稠合簇合物235

8.5.3 18电子规则的例外236

8.6.2 碱金属团簇237

8.6.1 概况237

8.6 团簇237

8.6.3 碳簇240

习题243

第九章 固体245

9.1 长链分子中的电子246

9.1.1 模型分子246

9.1.2 Cn群247

9.1.3 能级与能带249

9.2 能带和Bloch函数250

9.2.1 Bl0ch函数250

9.2.2 k的意义251

9.2.3 能带252

9.3.1 能带结构255

9.3 一般的聚合链255

9.3.2 K2Pt(CN)4257

9.3.3 Fermi能级260

9.4 态密度260

9.5 Peierls形变262

9.5.1 复合单元262

9.5.2 Peierls形变265

9.6 二维晶体266

9.6.1 Bloch函数266

9.6.2 布里渊区268

9.6.3 能带269

习题272

参考著作及文献274