高等学校试用教材 物质结构 华东师范大学潘道皑 东北师范大学赵成大等编 西北师范学院郑载兴 图书馆藏 人民皇太社 仅限读者PB18030910本人使用，阅毕请删除，不要传播
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前 言 本书主要是根据1981年教育部颁发的高等师范院校化学系 用“物质结构（结构化学）”教学大纲编写的。由于“物质结构”这门 学科发展迅速，化学中很多理论问题以及很多新的物理测试方法 都要以“物质结构”的基本概念，基本理论及基本方法为基础，而且 在中学化学教学方面的重要性也日益增大。为此，我们对微观世 界物质运动的普遍规律—一量子力学规律以及应用此规律的方法 作了较为深入浅出的介绍。为便于读者理解，本书较多地运用与宏 观现象相类比的方法来阐明其种种特点。对其基本方程一薛定 谔方程以及波函数的物理意义的阐述也较为重视。并借儿种最简 单的体系或模型对量子力学在处理化学问题时所用的数学方法作 了扼要系统的介绍；着重讨论其所得结论的物理意义以及由此树 立的新概念和得到的新规律；再用这些概念和规律去定性地或半 定量地分析比较复杂体系的化学现象，并对其中化学健的本质加 以应有的重视。由于近年来群论在化学学科中获得广泛的应用，本 书遵照大纲的精神对用群论处理对称性规律的基本原理及基本方 法也作了比较系统的介绍。在物理测试方法方面，比较系统地介 绍了X射线结构分析的基本原理及基本方法，并以此与前面几章 的有关内容一起作为基础较为全面地介绍了结晶化学的基本概 念、基本规律及基本原理。对于其他物理测试方法（如分子光谱等） 则仅着重介绍其基本原理及可提供的化学信息的意义。 有鉴于以上这些内容都有其重要意义，如讲得过于简略，难以 对读者有所帮助；更由于各校具体情况不同，先修课程的学习情 况及后继课程开设的情况也各有差异，这就要求教材具有一定的 。1。 仅限读者PB18030910本人使用，阅毕请删除，不要
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灵活性。因此，我们就把某些超出大纲要求比较复杂、较为提高的 内容，或与其他课程可能有重复的内容列入选讲教材，放在有关 各章之后由教师确定是否选用。对于主体部分，教师也可根据具体 情况重点讲授各章中最基本的内容。有些内容，如在先修课程的 学习中已具有一定的基础，可以让学生自学。对于某些物理测试 方法可作为课外讲座，不作为基本要求。 本书由理科化学教材编审委员会物质结构组委托华东师范大 学潘道皑（主编）、东北师范大学赵成大及西北师范学院郑载兴等 合作并组织编写。各章执笔者为：绪论华东师大潘道聪、钮泽 富；第一章钮泽富；第二章东北师大王惠忠；第三章东北 师大王荣顺；第四章华东师大高剑南、潘道聪；第五章西北 师院郑栽兴、张昌言。由北京师范大学刘若庄、傅孝愿担任主审，人 民教育出版社殷继祖参加对第五章的审稿。北京师范大学李宗和 协助参加审稿。在编写过程中以及教材预审会上得到全国很多师 范院校及综合性大学物质结构教师的深切关怀与帮助。对此，一 并表示衷心的感谢。 编者 82年2月。 。2 仅限读者PB18030910本人使用，阅毕请删除，不要
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目录 绪论.1 第一章量子力学基础和原子结构.6 $1-1经典物理学的困难和旧最子论的局限性.7 1,诸振子能量的不连续化一一黑体辐射和普朗克(Planck)量子论.8 2.光能的不连续性一一光电效应和爱因斯坦(Einstein)光子说， .g 3.原子能量的不连缕性一氢原子光谱和玻尔(Bohr)原子结构理论.13 §1-2实物微粒的波动性.16 1,从光子说到物质被.16 2。物质波的实验证明. .18 3.二象性的统计联系.20 《.波粒二象性的必然结果一一“不确定关系”.21 51-3实物微粒运动状态的表示法.25 1,波函数Ψ. .25 2。被函数的性质. 3.原子中电子运动的定态是驻被性质的反映.28 31-4实物微粒的运动规律一定态薛定谔(Schrodinger)方程.32 1.得来线索.32 2.定态薛定得方程.33 3方程求解问题.38 4。实例一在势箱中运动的粒子. .39 §1-5定态薛定谔方程的算符表达式. .44 1,能量第符本征方程、本征值和本征函数. .45 2。算符和力学量的算符表示.46 §16氢原子与类氢离子定态薛定谔方程， 其球极坐标表达式及几个简单的特解.51 1.氢原子与类氢离子的定态薛定谔方程.51 2,氢原子与类氢离子的定态薛定谔方程的球极坐标表达式.54 3。基态. *.55 4。基态波函数的性质. .58 ·1 仅限读者PB18030910本人使用，阅毕请删除，不要
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5。激发态. .61 §1-7氢原子与类氢离子定态薛定谔方程的一般解.66 1变数分高法. .66 2。小()方程的解.67 3.(9)方程的解. 69 4。R(r)方程的解 0 S1-8氢原子及类氢离子的解的讨论 73 1.最子数 .73 2。波函数和电子云的图象. 3。实波函数和复波函数. .88 §1-9多电子原子的结构和原子轨道.90 1.电子独立运动模型（即轨道近似模型）· 名.哈特利(Hartree)自洽场模型 3。中心力场模型.。 .96 §1-10电子自旋. .98 1.电子自旋问题的提出.。 .99 2,自旋波函数和自旋一轨道. 3.全同粒子和保里(Pauli))不相容原理 .104 4,自旋相关效应. .108 §1-11原子整体的状态与原子光谱项简介. .110 §1-12原子内电子的排布和元素周期律 .115 1.原子轨道的能量次序. .115 2。原子核外电子排布的原则. 3。离子的电子层结构 选讲教材： 51-A。算符和力学最.127 1。代表力学量的算符必须满足的条件. .127 2。力学量的本征值和本征函数的普遍特性 .129 3.算符的对易关系与力学量的同时测量问愿.131 S1-B.日()方程及R(r)方程的解. *4133 §1-C.哈特利-福克(Hartree-Fock)自治场法.138 §1-D。原子的状态与原子光谱项.门4] 1.原子的盘子数与角动量的精合.143 ·2 仅限读者PB18030910本人使用，率 不要
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2.原子光谱项.门47 3。原子光谱项对应的能级.19 4.原子能级和原子光谱的关系 .150 5。原子光项的推求法.5】 思考题及习题. .54 本章主要参考书目.157 第二章共价键理论和分子结构.9 §2-】氢分子离子和共价键的本质.159 1,定核近似和H时的薛定谔方程.l59 2.线性变分法. .162 3.H的基态和第一激发态· *165 4.积分Sa6、H。a、H。b和能量， .68 5.H的两种状态和共价健本质. .174 §2-2分子轨道理论· .176 1,单电子波函数. .176 2.原子轨道的线性组合(LCA0). .178 3.LCAO-M0的基本原则 79 4,分子轨道的类型、符号和能级顺序 .186 5.电子填充原则 2-3双原子分子.189 1.同核双原子分子， 2.异核双原子分子，. .l95 3.赞的极性. .200 S2-4氢分子的结构和价键理论. .202 1.氢分子的结构 .202 2。价键理论要点和对箭单分子的应用. .214 §2-5杂化轨道理论.217 1.杂化轨道理论的实验基础.217 2.杂化轨道理论 .219 3.杂化轨道理论的应用 .224 52-6定城和非定域分子轨道.231 1.定域分子轨道. .231 2。非定城分子轨道. 234 3。定城和非定城轨道的关系. .238 ·3 仅限读者PB18030910本人使用，阅毕请删除，不要
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§2-7简单HMO法和共轭分子. 1.休克尔(Huickel)近似. 2链烯经.245 3.环烯烃.。 .250 4.无机共轭分子. .253 5.离域开键形成的条件和类型.255 S2-8键级、自由价和分子图 .257 1电荷密布. *258 t259 3.自由价.m.262 4.分子图及其应用 .263 S2-9缺电子分子和多中心键.267 1.缺电子分子. 2.B,H。的双电子三中心键 3.一些敏电子分子. .270 S2-10分子对称性 。44,274 1.对称元素和对称操作· 2.分子点群. .280 3.分子点群的确定 290 4,分子对称性和分子的物理性质.292 选讲教材： §2-A.MO法和VB法的初步比较 .296 1.简单MO法和VB法的差异 .296 2.改进的M0法和VB法波函数的等价性 .299 §2-B。分子轨道对称守恒原理和化学反应.301 1.有机协同反应的实验规律.301 2。前线轨道理论. 308 3。能量相关理论.306 S2-C.胖表示简介和应用例.310 1。原子轨道的变换和群的表示 .311 2。点群的不可约表示和特征标. .315 3。特征标表和群表示的几条性质· **319 4.群的应用示例， .321 思考题及习题. .326 4· 仅限读者PB18030910本人使用，“阅笔情删除， 不要
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本章主要参考书目.329 第三章配位场理论和络合物结构.331 §3-1络合物结构理论发展简史.331 1.络合物结构的早期理论.331 2.推尔纳(Werner)的配位理论 .332 3。络合物化学镜理论的发展. §3-2络合物的价键理论.33 1.电价配链. .334 2共价配. .335 §3-3晶体场理论. .340 1,d轨道能级的分裂.**.”n*.341 2。d轨道中电子的排布一一高自旋态和低自旋态 346 3。品体场稳定化能. 354 4,络合物畸变和姜-泰勒(Jahn-Teller)效应.359 §3-4络合物的分子轨道琪论. .362 1,基本内容. 362 2.不饱和经络合地 一元络合物的结构. +373 3.氮分子络合物的结构. .377 4.过渡金属的离子半径： 383 选讲教材： §3-A.d轨道能级的分裂： .387 §3-B.八面体络合物的分子轨道. 389 1.原子轨道的对称性分类 .390 2。配位体群轨道. 390 3.分子轨道和能级图 . .394 思考题及习题. .398 本章主要参考书目.399 第四章测定分子结构的实验方法.400 §4-1分子光谱.400 1.分子光谱的分类及其所在的波段 .400 2.分子的转动光普 *404 3。双原子分子的振动及振转光普. .412 4,双原子分子中电子整体的运动状态与光谱项及其电子光谱 422 5 仅限读者PB18030910本人使用，阅毕请删除，不要
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§4-2分子的磁性和磁共振谱 .430 1,分子的磁性. 4430 2.核磁共振(NMR): .440 3.电子自旋共扳(ESR). .454 选讲教材： §4-A.在玻恩-奥本海默近似条件下 双原子分子的核运动的薛定谓方程： .461 §4-B.光电子能谱（简称PES) .。469 1.X光电子能谱(XPS). 4.470 2.紫外光电子能谱(UPS).480 思考题及习题. .486 本章主要参考书目 .489 第五章晶体结构.49的 S5-1晶体的特性与点阵结构.90 1,晶体的特性.+.*0.4.490 2。品体的点阵结构. .492 §5-2品体学的基本规律与点阵理论.498 1.酷面、晶棱定律与品面交角守恒定律 .499 2。晶面符号与有理指数定律.501 §5-3理想晶体与实际晶体、品体的缺陷、非晶体 .504 §5-4晶体的宏观对称性、晶系和空间点阵型式.510 1.品体的宏观对称元米及其组合.510 2。七个晶系和十四种空间点阵型式. 444.519 §5-5晶体的微观对称性. .523 1,微观对称元米和空间对称操作 .524 2。晶体结构中的对称元素及其国际记号. .526 3.晶体的微观对称类型一230个空间群简介. 5-6X射线在晶体中的射.529 §5-7祈射方向和晶胞参数.532 1.劳埃(Laue)方程 ,532 2.布拉格(Bragg)方程 .536 3”.劳埃方程与布拉格方程的内在联系.537 §5-名衍射强度与品胞中原子的分布. .540 ，6。 仅限读者B18030910本人使用，阅华请删除，六要
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55-9X射线结构分折的儿种方法.544 1.单晶结构分折. .544 2。粉末法. S5-10金属键和金属晶体. .558 1.金属键的能带理论. .558 2.金属的晶体结构和原子半径.563 3。合金的结构.+*4.+.*+“**t 568 55-11离子键与离子晶体.57 1.离子晶体的最简结构形式 571 2.离子品体的点阵能. .572 3.离子半径.574 4.离子的极化 .578 5.结品化学定律. .580 6、硅酸盐晶体结构简介. 582 §5-12共价型晶体.。 1.共价键晶体的结构特征与一般性质 591 2。典型共价晶体的主要结构类型.，. .593 3。晶体中原子的共价半径.596 §5-13分子间作用力和分子型晶体. .596 1.分子间作用力及其对物质性质的影响. 596 2。原子和基团的范线华半径. 603 3.氢键和氢键型晶体.605 4.分子型品体. .608 S5-14混合键型晶体.612 选讲教材： §5-A。晶体的缺陷和畸变.615 1.晶体嵌陷的类型. .615 2。缺陷、畸变和杂质等对实际晶体的影响.617 思考题及习题.618 本章主要参考书目. .621 本书附录： 1,一些基本的物理常数和单位换算.622 2,V2算符的球极坐标变换， .622 。7 仅限读者PB18030910本人使用，阅毕请删除，不要
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