本书是在1959年出版的《物质结构》基础上进行修订的,作者根据当前的教学要求和化学学科的发展动向,对第一版内容作了较多的增删,进行了适当的调整。
全书共十五章,即量子力学基础和氢原子的状态函数、原子的电子层结构和原子光谱、双原子分子的结构、分子对称性与群论初步、多原子分子的结构、共轭分子的结构、配位场理论和络合物的结构、原子价和分子结构小结、分子光谱、分子的电性和磁性、晶体结构等。书中对原子价概念的发展不仅总结了国内外学者的成果,并且着重介绍了作者使用(nxcπ)四个数来描述包括原子簇在内的无机和有机分子的结构类型,提出了原子价的新概念,在论述现代物质结构实验方法、原理和应用方面,除介绍IR、Raman、NMR、ESR、ESCA等主要方法外,还就如何掌握查阅、分析各种谱的数据和结构作了引导和说明。
本书供综合大学化学专业物质结构课程教学使用,也可供其他各类高等院校化学、化工专业和业余读者参考。
样章试读
目录
- 第二版重印序言
序
新版序
第一章 量子力学基础和氢原子的状态函数
§1-1 从经典力学到旧量子论
1. 经典力学的适用范围
2. 经典力学向高速度领域的推广导向相对论力学
3. 经典力学向微观领域的推广导向量子论
4. 光能的不连续性——光电效应和光子学说
5. 康普顿效应
6. 原子能量的不连续性——氢原子光谱和玻尔理论
7. 旧量子论的衰落
§1-2 从旧量子论到量子力学
1. 光的二象性
2. 实物粒子的波动性、德布罗意关系
3. 测不准关系
4. 量子力学的基本方程——薛定谔方程
5. 实例——一维方势箱中的粒子
§1-3 氢原子或类氢离子的状态函数
1. 氢原子或类氢离子的薛定谔方程
2. 氢原子或类氢离子的基态
3. 表示电子云几率分布的几种方法
4. 氢原子或类氢离子的其他s态
5. 氢原子或类氢离子的薛定谔方程的一般解
6. 氢原子或类氢离子的波函数和电子云的图示
7. 氢原子或类氢离子中电子的平均动能和平均势能
8. 算符的初步概念
参考书目
问题与习题
第二章 原子的电子层结构和原子光谱
§2-1 原子单位制
§2-2 原子轨道
1. 中心势场模型
2. 自洽场方法
3. 屏蔽常数的计算——改进的斯莱特法
4. 轨道能量
§2-3 电子自旋和泡利原理
1. 电子自旋
2. 电子的等同性和泡利原理
3. 哈特里-福克方程
§2-4 核外电子的配布和元素周期表
1. 核外电子配布的原则
2. 原子的电子组态和元素周期表
3. 离子的电子层结构
§2-5 原子的电离能、电子亲和能和电负性
§2-6 原子的量子数、能级图和原子光谱项
1. 单电子原子的量子数
2. 自旋-轨道相互作用
3. 多电子原子的量子数
4. 多电子原子中的剩余相互作用
5. 原子光谱项
6. 原子能级图和洪特规则
§2-7 原子光谱
1. 原子光谱的选律
2. 碱金属原子的光谱
3. 原子光谱的超精细结构
4. X射线光谱
§2-8 原子的磁矩和塞曼效应
1. 电子的轨道磁矩
2. 电子的自旋磁矩
3. 单电子原子的磁矩
4. 多电子原子的磁矩
5. 塞曼效应
6. 核自旋和核磁矩
参考书目
问题与习题
第三章 双原子分子的结构
§3-1 氢分子离子的近似解——线性变分法
1. 氢分子离子的薛定谔方程
2. 氢分子离子的线性变分法处理
3. 氢分子离子的两种状态
4. 氢分子离子的能量曲线
5. 氢分子离子的波函数
6. 氢分子离子的高级近似解
7. 积分S_ab、H_aa和H_ab的意义
§3-2 氢分子的结构
1. 氢分子的薛定谔方程式和海特勒-伦敦解法
2. 氢分子的波函数,^1Σ_g和^3Σ_u态
§3-3 价键理论和分子轨道理论要点
1. 价键理论的要点
2. 分子轨道理论的要点
3. σ轨道与σ键
4. π轨道与π键
5. 分子轨道的符号
6. 分子轨道和原子轨道的相关图
§3-4 同核双原子分子的结构
1. 分子轨道的能级顺序
2. 第二周期各元素的同核双原子分子的结构
§3-5 异核双原子分子的结构
参考书目
问题与习题
第四章 分子对称性与群论初步
§4-1 对称操作
1. 恒等操作
2. 旋转和旋转轴
3. 反映和镜面
4. 象转和象转轴
5. 反演和对称中心
§4-2 群的概念和点群
1. 群的定义
2. 点群
3. 群的乘法表
4. 子群、共轭类和群的同构
§4-3 群的表示和特征标
1. n维矢量空间的线性变换
2. 群的表示
3. 不可约表示
4. 特征标和特征标表
5. 不可约表示的性质
6. 波函数作为不可约表示的基
7. 直积
8. 对称性匹配函数和投影算符
参考书目
问题与习题
第五章 多原子分子的结构
§5-1 非共轭多原子分子的成键原理
1. σ键的形成和原子的共价
2. σ配键的形成
3. π键的形成
4. p→dπ配键的形成和无机含氧酸的结构
5. δ键的形成
§5-2 非共轭多原子分子的几何构型——价层电子对互斥理论
§5-3 杂化轨道理论
1. 杂化轨道理论的要点
2. 原子轨道杂化的对称性要求
3. sp杂化轨道及有关分子的结构
4. sp^2杂化轨道及有关分子的结构
5. sp^3杂化轨道及有关分子的结构
6. 不等性的s-p杂化轨道及有关分子的结构
7. 具有张力的分子
8. d-s-p杂化轨道
9. f-d-s-p杂化轨道
§5-4 非定域分子轨道
§5-5 缺电子分子的结构和原子簇的结构规则
1. 缺电子原子的化合物
2. 乙硼烷的结构和三中心双电子键
3. 金属的甲基化合物
4. 原子簇化合物
5. 利普斯康关于硼烷结构的styx分析
6. 惠特的三角多面体骨架电子对理论
7. 唐敖庆关于硼烷结构的拓扑规则
8. 唐敖庆关于过渡金属簇化合物的(9n-L)规则
9. (nxcπ)结构规则
参考书目
问题与习题
第六章 共轭分子的结构
§6-1 休克尔分子轨道法
1. 共轭体系与共轭效应
2. 休克尔分子轨道法要点
3. 休克尔分子轨道法应用实例
4. 共轭直链多烯
5. 共轭环多烯
6.含杂原子的共轭体系
7.无机共轭分子
§6-2 大π键的生成条件和类型
1. 大π键的生成条件
2. 大π键的分类
3. 特种大π键和超共轭效应
§6-3 HMO法处理结果与共轭分子的性质间的关系
1. 布居分析和分子图
2. 共轭分子的静态性质与有机化合物的同系线性规律
3. 共轭分子的化学性质
§6-4 分子轨道对称守恒原理
1. 协同反应的选律
2. 分子轨道对称守恒原理
§6-5 前线轨道理论
1. 电环化反应
2. σ键迁移反应
§6-6 HMO法的改进与同系线性规律
1. 同系物与HMO法的同系规律
2. 同系线性规律
3. HMO法和同系线性规律的改进
参考书目
问题与习题
第七章 配位场理论和络合物的结构
§7-1 晶体场理论
1. 晶体场模型
2. 在化学环境中能级和谱项的分裂
3. 微扰理论
4. 弱场和强场
5. d^1组态
6. d^2组态的弱场方案处理
7. d^2组态的强场方案处理
8. 能级图、Δ和B′
§7-2 络合物的结构和性质
1. 紫外-可见吸收光谱
2. 络合物的磁性
3. 立体化学
4. 络合物的热力学和动力学性质
§7-3 分子轨道理论与配位场理论
1. 分子轨道理论的要点
2. 配位场理论简介
§7-4 σ-π配键与有关络合物的结构
1. 金属羰化物
2. 金属亚硝酰络合物
3. 金属的膦和胂络合物
4. 分子氮络合物
§7-5 多原子π键络合物的结构
1. 金属离子和不饱和烃类的络合物
2. 金属夹心化合物
参考书目
问题与习题
第八章 原子价和分子结构小结
§8-1 原子价概念的发展
1. 历史的回顾
2. 原子价概念的分裂
3. 氧化态的定义
4. 氧化态规则
5. 电中性原理
6. 配位数的定义
7. 泡令的原子价(共价)定义
8. 原子价(共价)的量子化学定义
9. 十八电子规则
§8-2 共价的定义和原子价规则
1. 共价的新定义
2. 原子价规则一:分子总价和键级的关系
3. 原子价规则二:从结构式计算共价的规则
4. 原子价规则三:共价与价轨道数及未成对电子数的关系
5. 规则三的应用(一)由元素在周期表中的位置预测反磁性化合物的共价
6. 规则三的应用(二)预测顺磁性络合物中未成对电子数N_s
7. 规则三的应用(三)固体化合物中原子的共价与磁矩
8. 原子价规则四:配位数是共价与氧化态的平均值
9. 原子价规则五:H,C,N,O,F 五元素的共价不变性
§8-3 分子的分类和(nxcπ)结构规则
1. 引言——对数以百万计的分子进行分类的必要性
2. 分子由分子片所组成
3. 配体的分类和决定配体价电子数的规则
4. 分子片可按周期表形式排布
5. 分子片的共价
6. 广义的“八隅律”
7. 分子的总价V和分子片之间的键级B
8. 应用举例——由原子簇的分子式预测结构式
9. 分子的结构类型和(nxcπ)数
10. 结构类型与稳定性
11. 分子片取代规则
§8-4 (nxcπ)结构规则的应用
1. 分子结构类型的分类法
2. 分子片取代规则的应用
3. 预见新的原子簇化合物及其可能的合成途径
问题与习题
第九章 分子光谱(一)双原子分子光谱
§9-1 分子光谱概论
§9-2 双原子分子的转动光谱
1. 一个例子——HCl的转动光谱
2. 刚性转体模型
3. 非刚性转体模型
4. 研究转动光谱得到的结果
§9-3 双原子分子的振动-转动光谱
1. 双原子分子的振动光谱
2. 双原子分子的振动-转动光谱
§9-4 双原子分子的电子光谱
1. 双原子分子的电子能级和选律
2. 电子-振动光谱
3. 电子-振动-转动光谱
§9-5 双原子分子的拉曼光谱
1. 拉曼散射
2. 异核双原子分子的拉曼光谱
3. 同核双原子分子的拉曼光谱
参考书目
问题与习题
第十章 分子光谱(二)多原子分子光谱
§10-1 多原子分子光谱概论
1. 多原子分子光谱的分类
2. 吸收定律、吸收曲线和振子强度
3. 光谱选律
§10-2 紫外及可见吸收光谱
1. 仪器
2. 有机化合物的紫外及可见吸收光谱
3. 紫外和可见吸收光谱的应用
§10-3 红外光谱和拉曼光谱
1. 仪器
2. 多原子分子的振动能级和振动光谱
3. 化学键的特征振动频率和键的力常数
4. 应用
§10-4 微波谱
1. 一般介绍
2. 多原子分子的转动能级和转动光谱
3. 应用——斯塔克效应和偶极矩的测定
参考书目
问题与习题
第十一章 分子的电性、磁性、磁共振谱和光电子能谱
§11-1 偶极矩和分子结构
1. 偶极矩和极化率
2. 极化率和介电常数的关系——克劳修斯-莫索第-德拜方程
3. 偶极矩测定法的原理
4. 偶极矩和分子结构
5. 摩尔折射度与分子结构
§11-2 磁化率和分子结构
1. 磁化率及其测量
2. 分子的磁矩
3. 顺磁磁化率和分子结构
4. 反磁磁化率和分子结构
§11-3 核磁共振谱
1. 核磁矩和核磁共振
2. 弛豫过程
3. 核磁共振谱仪
4. 化学位移
5. 自旋偶合
6. 核磁共振谱在化学中的应用
7. 镧系位移试剂
§11-4 顺磁共振谱
1. 顺磁共振的基本原理
2. 顺磁共振谱仪
3. 顺磁共振谱中的g因子、精细结构和超精细结构
§11-5 光电子能谱(PES)
1. 仪器
2. 紫外光电子能谱
3. X射线光电子能谱
4. 俄歇电子能谱
参考书目
问题与习题
第十二章 晶体的点阵结构和X射线衍射法
§12-1 晶体结构的周期性和点阵理论
1. 晶体结构的周期性
2. 点阵和平移
3. 点阵、素单位、复单位和格子
4. 点阵与晶体
5. 表示晶面的记号和有关定律
6. 7个晶系和14种空间点阵
§12-2 晶体的宏观对称性和32个点群
1. 晶体的独立的宏观对称元素
2. 晶体的32个点群
3. 国际记号
§12-3 晶体的微观对称性和230个空间群
1. 螺旋轴和滑移面
2. 230个空间群
§12-4 晶体对X射线的衍射
1. X射线的产生
2. 晶体对X射线的相干散射
3. 衍射方向和晶胞参数
4. 衍射强度和晶胞中原子的分布
§12-5 X射线粉末法
1. 粉末法原理
2. 粉末法的应用
§12-6 测定气体分子结构的电子衍射法
1. X射线衍射法与电子衍射法的比较
2. 气体分子的衍射强度公式及其应用
3. 电子衍射法测定气体分子几何结构的一些例子
参考书目
问题与习题
第十三章 金属键与金属晶体的结构
§13-1 金属的性质和金属键理论
1. 金属的性质
2. 金属键理论
3. 金属中电子的运动
§13-2 金属单质的三种典型结构和石墨的结构
1. 金属单质的三种典型结构
2. 金属原子半径
3. 石墨的结构
§13-3 合金的结构
1. 金属固溶体
2. 金属互化物
参考书目
问题与习题
第十四章 离子键和离子型晶体的结构、离子极化和向共价型晶体的过渡
§14-1 点阵能与波恩-哈伯热化学循环
§14-2 点阵能的理论计算
§14-3 离子半径
1. 哥希密特离子半径
2. 泡令晶体半径
3. 离子半径与配位数的关系
4. 离子半径的规律性
5. 离子的堆积规则
§14-4 离子极化
1. 离子的极化率
2. 离子极化对晶体键型的影响
3. 离子极化和无机化合物的溶解度
§14-5 二元化合物的晶体结构
1. AB型二元化合物
2. AB_2型二元化合物
3. 二元化合物的演变结构
§14-6 硅酸盐晶体的结构与泡令规则
1. 含有有限硅氧基团的硅酸盐晶体
2. 链型硅酸盐
3. 层型硅酸盐
4. 泡令规则
参考书目
问题与习题
第十五章 范德华引力和氢键,分子型和氢键型的晶体结构
§15-1 范德华引力的本质
1. 静电力(葛生力)
2. 诱导力(德拜力)
3. 色散力(伦敦力)
4. 范德华引力中三种作用能所占的比例
§15-2 非金属单质的晶体结构
§15-3 分子型晶体的结构
§15-4 范德华引力与物质的物理化学性质的关系
1. 范德华引力与物质的沸点和熔点
2. 熵效应与熔点的关系
3. 范德华引力与溶解度
§15-5 氢键的本质
§15-6 分子间氢键及分子内氢键和氢键型晶体
1. 分子间氢键
2. 分子内氢键
§15-7 氢键的形成对于化合物的物理和化学性质的影响
1. 对沸点和熔点的影响
2. 对溶解度、溶液密度和粘度的影响
3. 对酸性的影响
4. 对介电常数的影响
5. 对红外光谱和拉曼光谱中O-H键或N-H键的特征振动频率的影响
参考书目
问题与习题
附录
附录1 常用物理常数
附录2 化学上重要的点群的特征标表
附录3 何处查阅有关结构化学的数据
附录4 结构化学中的常用缩写
附录5 正交曲线坐标系
附录6 氢分子离子的精确解及σ、π、δ 轨道
附录7 离子半径、共价半径、金属原子半径及范德华半径
中外文人名对照表