Advanced Structural Inorganic Chemistry 高等无机结构化学 (第2版) 麦松威周公度李伟基编著 ®北大馨黑装
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内容简介 本书是作者根据长期教研生涯中所积累的经验和体会，为研究 生和高年级本科生编写的教材。为了系统地论述无机结构化学及近 年化学的发展，作者对第1版的内容加以了增删和修改。内容分化 学键理论基础、化学中的对称性以及元素结构化学选论和超分子结 构化学三部分，共计二十章。第Ⅰ部分有量子理论导论、原子的电子 结构、分子中的共价键、凝聚相中的化学键和计算化学等五章。第Ⅱ 部分的前三章论述分子的对称性及其在分子轨道、分子振动和配合 物等方面的应用，后两章分别介绍晶体的对称性及无机晶体结构和 晶体材料。第Ⅲ部分系统地介绍无机物的结构化学，前七章分族论 述主族元素，后三章则论述稀土元素、过渡金属簇合物和超分子结构 化学。本书还列出了最新的结构数据和有关资料供读者参考。 本书可用作大学高年级本科生和研究生学习微观结构有关课 程，如化学键理论、高等无机化学、结构化学、晶体化学和材料科学等 课程的教科书和参考书，也可供从事化学、材料、物理和生命科学等 广大理工科的科技研究人员参考。 本书的英文版即将由牛津大学出版社出版，并编入国际晶体学 会丛书之列。 仅限读者PB18030910本人使用，阅毕请删除，不要传播
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第2版序言 本书第1版已面世五年了。这期间我们在撰写英文版书稿的过程中，根据对本书所涉及 领域的认识、化学科学的新进展和读者反馈的意见，为第1版全面地进行了增删和修改，将内 容从原来的十六章扩充到二十章。 在第I部分化学健理论基础中，新增了“计算化学”一章，介绍计算化学的新理论、新方法 及计算得到的结果，以及和实验工作同步地互相促进的实例。在第Ⅱ部分中，全面地修改晶体 中的对称性，重点放在晶体的点阵结构和空间群的知识及其应用上，而删去用衍射法测定品体 结构的原理，方法和实践的内容。第皿部分作了较大修改：一是用七章的篇幅系统而全面地 介绍主族元素的结构化学：二是增加稀土元素的结构化学，为当前迅速发展的以稀土元素为基 础的各种光电材料提供结构化学基础；三是新增加“超分子结构化学”一章，较详细地描述这一 领域的新面貌和新进展。 我们根据长期教研经验，一方面对与结构化学有关的基础知识加以简明的介绍，另一方面 对各族元素和各个分支领域的结构化学出现的新概念、新理论和新进展用大量的实例和数据 加以闸述。相信这种安排可起到加强基础、扩展思维、有利创新的作用。 本书的英文版即将由牛津大学出版社出版，并编入国际晶体学会丛书之列。 作者感谢香港中文大学出版社和陆国燊社长慷慨地让出本书第2版的版权，由北京大学 出版社单独出版 作者感谢北京大学出版社段晓青编审和郑月娥编辑的帮助和精心细致的编辑加工。 麦松威，周公度，李伟基 2006年1月 仅阻读老PR18030910本人使用，阅生请删除，不要传播
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第1版序言 在21世纪来临、化学科学迅速深人发展之际，我们非常高兴地应香港中文大学出版 社之约编写这本教材，并衷心地感谢北京大学出版社和香港中文大学出版社合作为本教 材出简体字版」 我们三人分别在香港中文大学和北京大学长期从事化学的教学和科研工作，先后教过 无机化学化学键、结构化学、量子化学、高等无机化学、群论、X射线晶体学等课程。在近四 十年的教研生涯中，积累了一些教学经验和体会，获得若干科学研究的成果，阅读了大量的 专著、教材和文章。这些背景为我们编写教材积累和储备了较好的基础和丰富的素材。 结构化学是从微观的角度认识化学规律的学科。它是以电子因素和空间因素两条主 线阐明化学物质的结构、性能和应用的一个化学分支学科，它涉及化学学科的整个领域， 它的基本知识对于培养和造就新一代从事化学工作的人员是十分必要的。 本书的内容分为三部分： 第1部分是化学健理论基础，共计五章，介绍有关原子结构、化学键和分子结构、固体中的 化学键、分子间作用和超分子的结构等基础的结构化学内容，以及这方面的新发展。我们本着 温故知新、循序渐进的学习规律，先简明地介绍一些基本原理、基本概念、基本规律和方法，并 复习一些大学本科基础课中所学的内容。接着介绍有关的新资料，使学生在坚实的基础上了 解学科的新进展 第Ⅱ部分介绍对称性在化学中的应用，其中前三章从基本的概念和规律开始，通过大量的 实例，对分子的对称性及其在谱学中的应用加以论述。后两章是晶体的点群和空间群的推导 空间群知识的介绍，以及应用晶体对称性知识讨论常见而重要的无机晶体结构和晶体材料。 第Ⅲ部分为元素结构化学选论，分五章论述氢、硼、碳、硅、氮、磷、氧、硫等八个主族元素的 基本结构化学及其新面貌。最后一章为过渡金属元素化合物的结构和金属金属健的性质 在这六章中，我们根据长期从事结构化学的教学和科研的体会，简明地介绍有关元素的结构化 学知识和经验规律，引导读者从典型元素的内容，举一反三地学习和了解各个元素结构化学的 全貌。 我们在写作时，力求以简明通俗的语言表达有关理论，力求以实际化合物的结构数据说明 结构化学的规律：力求引用最新的观点、最新的数据和最新的资料，引导读者进入有关主题的 前沿。 本书可用作大学高年级本科生和研究生学习微观结构有关课程，如化学键理论、高等无机 化学、结构化学、晶体化学和材料科学等课程的教科书和参考书。也可供从事化学、材料、物理 和生命科学等广大理工科的科技研究人员参考 在本书出版之际，我们衷心感谢香港中文大学出版社陆国袋社长、冯溢江先生，北京大学 出版社段晓青编审和张冰女士等努力促进两社合作出版本书所做的大量工作。同时，我们感 谢我们的妻子叶秀卿、刘志芬、庄爱贞对我们撰写工作的关心和支持 麦松威，周公度，李伟基 2001年5月 仅限读者PB18030910本人使用，阅毕请除， 不要传播
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目 录 第I部分化学键理论基础 第1章量子理论导论. .(2) 1.1光和实物粒子的波粒二象性.(2) 1.2 不确定度原理和儿率概念.(3) 1.3电子的波函数和几率密度函数.(4) 1.4电子的波动方程：Schr6 dinger方程. (7) 1.5Schr6 dinger方程的简单应用.(9) 1.5.1 一维箱中粒子.(9) 1.5.2三维箱中粒子.(12) 1.5.3 环中的粒子. (14) 1.5.4在一个三角形箱中的粒子.(15) 参考文献. (18) 第2章原子的电子结构.(20)》 2.】氢原子. (20) 2.1.1氢原子的Schr6 dinger方程 (20) 2.1.2氢原子的角函数. (21) 2.1.3 氢原子的径向函数和总波函数. (23) 2.1.4类氢原子轨道的能级；总钻. (28) 2.2原子和Pauli不相容原理 (29) 2.2.1氦原子：基态. (29) 2.2.2行列式型波函数和Pauli不相容原理 (32) 2.2.3氨原子激发态：12电子组态 (33 2.3多电子原子：电子组态和光谱项. (35) 2.3.1多电子原子的Schr6 dinger方程及近似解 (35) 2.3.2 多电子原子的基态电子组态. (36) 2.3.3电子组态和光谱项.。 (37) 2.3.4 关于谱项的Hund规则. (40) 2.3.5j偶合. (42) 2.4原子的性质. (44) 2.4.1电离能与电子亲和能. .(44) 2.4.2电负性的光谱标度(X). 仅限读者PB18030910本人使用，阅华请删除，不要传播
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2 高等无机结构化学（第2版） 2.4.3相对论效应对元素性质的影响.(50) 参考文献。. 第3章分子中的共价键 (56) 3.】氢分子离子：成键和反键分子轨道. (56) 3.11变分法 (56) 3.1.2氨分子离子：能量. (57) 3.1.3氢分子离子：波函数 (59) 3.1.4分子轨道理论简述，. (61) 3.2氢分子：分子轨道理论和价键理论的处理. 3.2.1氨分子的分子轨道模型. . (62) 3.2.2氢分子的价健模型 **44444440* (62) 3.2.3分子轨道模型和价键摸型的等当性. (64) 3.3双原子分子. 中中中中年中中中年年行中行卡8。车击中年甲年9卡：8年年。中年年4 (66) 3.3.1同核双原子分子. (66) 3.3.2并核双原子分子. (70) 3.4线性三原子分子和5p”杂化方式. (72) 3.4.1氢化铰BeH2 (73) 3.4.2线性三原子分子的杂化理论. (74) 3.4.3C02. .(74) 3.4.45p”杂化轨道. .(77)） 3.4.5原子的共价半径. *44*440*144*:**14”44.**40.(80) 3.5HMO理论用于共轭多烯体系. .(81) 3.5.1 Hckl分子轨道理论及其应用于乙烯和丁二烯.(81) 3.5.2从波函数的对称性考虑来预示反应历程.。 .(83) 参考文献 .(87) 第4章凝聚相中的化学键 (88) 4,1固体的化学分类 (88) 4.2离子键. (91) 4.2.1离子的大小：离子半径 (91) 4.2.2 离子化合物的点阵能.(94) 4.2.3离子液依.，。. . ****(96) 4.3金属键和能带理论.(97) 4.3.1基于分子轨道理论的化学处理. (98) 4.3.2 半导体. .(99) 4.3.34d和5d过渡金属晶体结构型式的变异 .(101) 4.3.4 原子的金属半径.(102) 4,35金属元素的熔点、沸点和原子化焓 仅限读者PB18030910本人使用，阅毕请删除，不要传播
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目 录 4.4范德华作用. (103) 4.4.】范德华作用的物理根源. (104 4.4.2分子间相互作用的势能和范德华半径.(106) 参考文献. .(107) 第5章计算化学 .(108） 5.1导言.(108)》 5.2半经验的和从头计算的方法. .(109) 5.3基组.(109) 5.3.1最小基组. (109) 5,3.2双5和分裂价基组. (110) 5.3.3极化函数和弥散函数. (110) 5,4电子相关. (111) 54.1组态相互作用. (111) (112) 5.4.3偶合簇和四重组态相互作用法. (112) 5,5密度泛函理论. (113) 5.6理论方法的成效. (113) 5.7组合的方法 (115) 58计算和实验互补的实例. (117) 5.8.1 一种稳定的氢化合物，HArF 5.8.2 一个全金属的芳香物种：A1 ,(118 5.8.3 一种新的多氨离子：N时 5,8.4带有惰性气体-金属键的线性三原子分子 ,(122) 59程序 *.(124) 参考文献 (125) 第Ⅱ部分化学中的对称性 第6章对称性和群论基础.（们28） 6.1对称操作和对称元素. (128) 62分子的点群. (131) 6.2.1分子点群的分类.*.4.4*.4**** (131) 6.22分子点群的判别. (134) 6.2.3分子的对称性和分子的偶极矩及光学活性. (135) 6.3特征标表. (136) 6.4直积及其应用. (140) 6.4.1直积 .(140） 仅限读老PB18030910本人使用，阅毕请删除，不要传播
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4 高等无机结构化学（第2版） 6.4.2鉴定非零积分和光谱选律.(141) 6.4.3分子诗项. .(143) 参考文献.(147) 附录6.1常用点群的特征标表.(149) 第7章群论在分子结构中的一些应用.(159) 7.】分子轨道理论. .(159 7.1.1AH,(n=2~6)分子 .(160）》 7.1.2环共軛多烯的Huckel理论.(167) 7.1.3含有d轨道的环形体系 （171) 7.2杂化轨道的构建. .(173) 7.2.1杂化作用方案. (173 7.2.2杂化轨道的系数矩阵和分子轨莲波函数间的关系. .(175) 7.2.3有d轨道参加的杂化轨道 7.3分子的振动. .(177) 7.3.1 正则模式的对称性和活性 7.3.2几个用作说明的实例. .(179) 7.3.3金属羰基配合物中C0的伸缩振动.(185) 7.3.4线性分子. .(190) 7.3.5苯和相关化合物的振动光谱.(192) 参考文献. .(196) 第8章配位化合物中的化学键.(198》 8.1晶体场理论：在八面体和四面体配合物中d轨道能级的分裂.(198) 8.2光谱化学系列，高自旋和低自旋配合物. .(200) 8.3Jahn-Teller变形和其他晶体场.(20l) 8.4光谱项的八面体晶体场分裂. (203) 8.5八面体配合物能级图.(204) 8.5.1 Orgel图. (205 8.5.2d山d跃迁谱线的强度和谱带宽度.(207) 8.5.3 Tanabe-Sugano图 (209) 8.5.4一些金属配合物的电子光语.(211) 8.6弱场和强场近似的关系. (214) 8.7在配合物中自旋-轨道相互作用：双群 8,8八面体配合物的分子轨道理论. (217) 8.8.1八面体配合物中的0球. (217) 882有π键的八面体配合物 (219) 8.8.318电子规则. (221) 8.9四方平面配合物的电子光谱 (222) 仅限读者PB1030910本人使里、阁毕请别除，不要传播
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目 录 8.9.】四方平面配合物ML4的能级图. (222) 8.9.2四方平面卤化物和氛化物的电子光谱. .(224） 8.10在过渡金属配合物中振动-电子相互作用. (226) 8.11f轨道及其品体场分裂式样. (227) 8.11.1f轨道的形状. (227) 8.11.2∫轨道能级晶体场分裂式样.(229) 参考文献. 第9章晶体中的对称性.。 (232) 9.1晶体作为一种几何图形 (232 9.1.1面间角.(232) 9.1.2 Miller指数 (232) 9.1.332种晶体学点群（晶类） 233) 9.1.4极射赤平投影 (235) 9.2晶体作为一种点阵. (238) 9.2.1 点阵的概念. (238) ,(238) 9.2.314种Bravais点阵. (239) 92.47种晶系. (239) 9.2.5 晶胞变换. (239) 9.3空间群简介. (242) 9.3.1 螺旋轴和滑移面. (242) 9.3.2对称元素的图形特号. (244) 9.3.3 Hermann-Mauguin空间群符号 (246) 9.3.4.品体学国际表 (246) 9.3.5 等效点的坐标. (248) 9.3.6 空间群图表： (249) 9.3.7 些常见空间群的图表. (252) 9.38国际表的使用. (253) 9.4空间群的测定. (256 9.4.1 Friedel定律 。e (256) 9.4.2Laue点群 (256) 9.4.3从系统消光推引带心点阵和平移对称元素. (257) 9.4.4从系统消光推导空间群*. (260) 9.5晶体结构选择的空间群 (263) 9.5.1 分子的对称性和位点的对称性. (263) 9.52原子和基团等效位置的指认. (264) 9.5,3外消流晶体和外消旋混合物.*.*. (267) 9.5.4晶体中空间群的分布.(267) 仅限老R18030910本人使用，阅毕请删除，不要传播
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6 高等无机结构化学（第2版） 9.6晶体结构测定中空间群应用实例.(268》 9.6.1 三斜和单斜空间群.(268) 9.6.2 正交空间群.(271) 9.6.3四方空间群.（273) 9.6.4三方空间群. (276) 9.6.5六方空间群.，. .(278) 9.6.6立方空间群 .(280） 参考文献. (287) 第10章基本的无机晶体结构和晶体材料.(289) 10.1立方最密堆积及有关化合物的结构.（289》 10.1.1立方最密堆积(ccp)的结构 .(289） 10.1.2NaC1和有关化合物的结构 (291) 10.1.3CaF2和有关化合物的结构 (295) 10.1.4立方硫化锌的结构. (296) 10.1.5尖晶石和有关化合物的结枸. (298) 10.2六方最密堆积及有关化合物的结构. (299) 10.2.1 六方最密堆积(hCp)的结构 (299 10.2.2六方硫化锌的结构. (300 10.2.3NiAs和有关化合物的结构 (301) 10.2.4CdL2和有关化合物的结构 (303) 10.2.5Q-A120的结构. (304) 10.2.6金红石的结构. (305) 10.3体心立方堆积及有关化合物的结构 (307) 10.3.1体心立方堆积(bCp)的结构. (307) 10.3.2Agl的结构和性质. (308) 10.3.3CsCl及有关化合物的结构. (310) 10.4钛酸钙及有关化合物的结构. .(311） 10.4.1钙钛矿的结拍，.： .(311) 10.4.2钛酸钡的结构. (313) 10.4.3钙钛矿型超导体.， 314) 10.44R0及有关化合物的结构. .(315) 10.5硬磁材料的晶体结构. .(316) 10.5.1磁性材料概况：， (316) 10.5.2SmC0,和SmC0的结构.(317) 10.5.3NdFe1uB的结构. (319】 参考文献.， (319) 仅限读者PB18030910本人使用，阅毕请删除，不要传播
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