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结构化学(第二版)


作者:
南开大学结构化学教学组 孙宏伟 彭谦 编著
定价:
55.00 元
版面字数:
640.00千字
开本:
16开
装帧形式:
平装
版次:
2
最新版次
印刷时间:
暂无
ISBN:
978-7-04-062958-3
物料号:
62958-00
出版时间:
2024-10-11
读者对象:
高等教育
一级分类:
化学类
二级分类:
化学/应用化学/化学工程与工艺/制药工程公共课
三级分类:
结构化学

本书为新能源(能源化学)战略性新兴领域教材、国家一流本科课程“结构化学”的配套教材。全书强调结构化学的基本知识,并按照电子结构和空间结构分为两大部分,共九章。各章后设置思考讨论题、习题,并配备计算机问题的练习。全面系统地阐述了“结构决定性质,性质反映结构”这一基本原理。

本书可作为高等学校化学类专业及其他相关专业结构化学课程的教材或参考书。

  • 目录
    • 前辅文
      • 第一章 量子力学基础
        • 1.1 旧量子论
          • 1.1.1 经典物理学所遇到的问题
            • 1.1.2 黑体辐射和能量量子化
              • 1.1.3 光电效应与Einstein的光子学说
                • 1.1.4 氢光谱和Bohr理论
                • 1.2 实物粒子的波粒二象性
                  • 1.2.1 光的波粒二象性(对光的认识过程)
                    • 1.2.2 实物粒子的波粒二象性
                      • 1.2.3 Heisenberg不确定原理
                      • 1.3 实物粒子的运动规律——波函数与Schrödinger方程
                        • 1.3.1 量子力学公设Ⅰ:状态函数和概率
                          • 1.3.2 量子力学公设Ⅱ:Schrödinger方程
                          • 1.4 势箱中运动的粒子
                            • 1.4.1 一维势箱中运动的粒子
                              • 1.4.2 二维势箱中运动的粒子
                                • 1.4.3 三维势箱中运动的粒子
                                  • 1.4.4 势箱模型在化学中的应用
                                  • 1.5 量子力学算符及所对应的力学量
                                    • 1.5.1 算符的基本知识
                                      • 1.5.2 量子力学公设Ⅲ:量子力学算符及对应的力学量
                                        • 1.5.3 量子力学公设Ⅳ:力学量算符的本征值和本征函数
                                          • 1.5.4 态叠加原理与力学量的期望值
                                            • 1.5.5 不同力学量同时具有确定值的条件
                                            • 1.6 一些简单体系的量子力学
                                              • 1.6.1 一维自由运动的粒子
                                                • 1.6.2 线性谐振子
                                                  • 1.6.3 在半径为r的圆环上运动的粒子
                                                    • 1.6.4 两粒子刚性转子
                                                    • 1.7 量子力学公设小结
                                                      • 思考讨论题
                                                        • 习题
                                                          • 计算机问题
                                                          • 第二章 原子结构
                                                            • 2.1 单电子原子体系的Schrödinger方程及其解
                                                              • 2.1.1 单电子原子体系的Schrödinger方程
                                                                • 2.1.2 单电子原子体系的Schrödinger方程的变数分离
                                                                  • 2.1.3 Φ(φ)方程的解
                                                                    • 2.1.4 Θ(θ)方程的解
                                                                      • 2.1.5 R(r)方程的解
                                                                        • 2.1.6 单电子原子体系Schrödinger方程解的综合
                                                                        • 2.2 量子数的物理意义
                                                                          • 2.2.1 主量子数n与能量E
                                                                            • 2.2.2 角量子数l及角动量M
                                                                              • 2.2.3 磁量子数m和角动量在磁场方向上的分量Mz
                                                                                • 2.2.4 ψnlm是H^,M^2和M^z共同的本征函数
                                                                                • 2.3 波函数和电子云的图形
                                                                                  • 2.3.1 径向部分图形
                                                                                    • 2.3.2 角度部分图形
                                                                                      • 2.3.3 空间分布图
                                                                                      • 2.4 多电子原子结构
                                                                                        • 2.4.1 零级近似
                                                                                          • 2.4.2 中心力场近似
                                                                                            • 2.4.3 定态微扰理论
                                                                                              • 2.4.4 自洽场方法——Hartree方程
                                                                                              • 2.5 电子自旋与Pauli原理
                                                                                                • 2.5.1 电子自旋
                                                                                                  • 2.5.2 电子自旋的基本假设
                                                                                                    • 2.5.3 量子力学公设Ⅴ:Pauli原理
                                                                                                      • 2.5.4 Hartree-Fock方法
                                                                                                      • 2.6 多电子原子状态
                                                                                                        • 2.6.1 多电子原子的角动量耦合
                                                                                                          • 2.6.2 多电子原子的角动量和量子数
                                                                                                            • 2.6.3 多电子原子电子状态的描述
                                                                                                            • 2.7 原子光谱项
                                                                                                              • 2.7.1 原子光谱项和光谱支项
                                                                                                                • 2.7.2 原子光谱项的推求
                                                                                                                  • 2.7.3 原子光谱项和对应的能级
                                                                                                                    • 2.7.4 原子光谱
                                                                                                                    • 思考讨论题
                                                                                                                      • 习题
                                                                                                                        • 计算机问题
                                                                                                                        • 第三章 共价键理论基础
                                                                                                                          • 3.1 Born-Oppenheimer近似
                                                                                                                            • 3.2 氢分子离子结构
                                                                                                                              • 3.2.1 原子单位制和固定核近似下H2+的Schrödinger方程
                                                                                                                                • 3.2.2 H2+体系Schrödinger方程的精确解
                                                                                                                                  • 3.2.3 变分原理和线性变分法
                                                                                                                                    • 3.2.4 变分法解H2+的结构
                                                                                                                                      • 3.2.5 H2+体系Schrödinger方程解的讨论
                                                                                                                                      • 3.3 分子轨道理论
                                                                                                                                        • 3.3.1 分子轨道理论的基本要点
                                                                                                                                          • 3.3.2 有效形成分子轨道的条件——成键三原则
                                                                                                                                            • 3.3.3 分子轨道的类型、符号及能级
                                                                                                                                            • 3.4 双原子分子结构
                                                                                                                                              • 3.4.1 同核双原子分子
                                                                                                                                                • 3.4.2 异核双原子分子
                                                                                                                                                • 3.5 多原子分子结构
                                                                                                                                                  • 3.5.1 离域分子轨道
                                                                                                                                                    • 3.5.2 定域分子轨道
                                                                                                                                                    • 3.6 价键理论
                                                                                                                                                      • 3.6.1 价键法解H2的结构
                                                                                                                                                        • 3.6.2 价键法
                                                                                                                                                          • 3.6.3 杂化轨道理论
                                                                                                                                                          • 思考讨论题
                                                                                                                                                            • 习题
                                                                                                                                                              • 计算机问题
                                                                                                                                                              • 第四章 共轭体系和Hückel分子轨道理论
                                                                                                                                                                • 4.1 共轭体系和共轭效应
                                                                                                                                                                  • 4.1.1 共轭体系
                                                                                                                                                                    • 4.1.2 共轭效应
                                                                                                                                                                    • 4.2 Hückel分子轨道理论
                                                                                                                                                                      • 4.2.1 HMO方法的基本内容
                                                                                                                                                                        • 4.2.2 应用HMO方法处理丁二烯
                                                                                                                                                                          • 4.2.3 共轭烯烃久期行列式
                                                                                                                                                                            • 4.2.4 直链共轭多烯的HMO方法处理
                                                                                                                                                                              • 4.2.5 利用对称性简化苯的HMO方法处理
                                                                                                                                                                                • 4.2.6 单环共轭体系的HMO方法处理
                                                                                                                                                                                  • 4.2.7 含杂原子的共轭体系
                                                                                                                                                                                  • 4.3 电荷密度、键级、自由价和分子图
                                                                                                                                                                                    • 4.3.1 电荷密度
                                                                                                                                                                                      • 4.3.2 键级
                                                                                                                                                                                        • 4.3.3 自由价
                                                                                                                                                                                          • 4.3.4 分子图及应用
                                                                                                                                                                                          • 4.4 分子轨道对称性守恒原理
                                                                                                                                                                                            • 4.4.1 前线轨道理论
                                                                                                                                                                                              • 4.4.2 分子轨道对称性守恒原理
                                                                                                                                                                                              • 思考讨论题
                                                                                                                                                                                                • 习题
                                                                                                                                                                                                  • 计算机问题
                                                                                                                                                                                                  • 第五章 计算化学基础
                                                                                                                                                                                                    • 5.1 计算化学的一些基本概念
                                                                                                                                                                                                      • 5.1.1 计算化学
                                                                                                                                                                                                        • 5.1.2 分子的构建
                                                                                                                                                                                                          • 5.1.3 势能面及优化
                                                                                                                                                                                                            • 5.1.4 构象搜索
                                                                                                                                                                                                            • 5.2 计算量子力学简介
                                                                                                                                                                                                              • 5.2.1 分子体系Hartree-Fock自洽场(SCF)方法
                                                                                                                                                                                                                • 5.2.2 基组
                                                                                                                                                                                                                  • 5.2.3 电子相关
                                                                                                                                                                                                                    • 5.2.4 密度泛函方法
                                                                                                                                                                                                                      • 5.2.5 半经验方法
                                                                                                                                                                                                                        • 5.2.6 半经验方法、从头算方法与密度泛函方法计算效果对比
                                                                                                                                                                                                                          • 5.2.7 量子计算
                                                                                                                                                                                                                          • 5.3 量子力学计算
                                                                                                                                                                                                                            • 5.3.1 单点能计算
                                                                                                                                                                                                                              • 5.3.2 构型优化及过渡态搜寻
                                                                                                                                                                                                                                • 5.3.3 频率分析
                                                                                                                                                                                                                                  • 5.3.4 计算举例
                                                                                                                                                                                                                                  • 5.4 经验力场模型——分子力学
                                                                                                                                                                                                                                    • 5.4.1 势函数形式
                                                                                                                                                                                                                                      • 5.4.2 力场
                                                                                                                                                                                                                                        • 5.4.3 分子力学应用
                                                                                                                                                                                                                                        • 5.5 分子动力学模拟与Monte Carlo模拟
                                                                                                                                                                                                                                          • 5.5.1 分子动力学模拟
                                                                                                                                                                                                                                            • 5.5.2 基于分子动力学的构象搜索
                                                                                                                                                                                                                                              • 5.5.3 溶液的模拟
                                                                                                                                                                                                                                                • 5.5.4 Monte Carlo模拟
                                                                                                                                                                                                                                                • 5.6 计算机辅助药物设计
                                                                                                                                                                                                                                                  • 5.6.1 定量构效关系方法
                                                                                                                                                                                                                                                    • 5.6.2 药效团模型
                                                                                                                                                                                                                                                      • 5.6.3 分子对接
                                                                                                                                                                                                                                                        • 5.6.4 全新药物设计
                                                                                                                                                                                                                                                        • 思考讨论题
                                                                                                                                                                                                                                                          • 计算机问题
                                                                                                                                                                                                                                                          • 第六章 分子对称性
                                                                                                                                                                                                                                                            • 6.1 对称操作和对称元素
                                                                                                                                                                                                                                                              • 6.1.1 对称操作
                                                                                                                                                                                                                                                                • 6.1.2 旋转轴与旋转操作
                                                                                                                                                                                                                                                                  • 6.1.3 镜面及反映操作
                                                                                                                                                                                                                                                                    • 6.1.4 对称中心和反演操作
                                                                                                                                                                                                                                                                      • 6.1.5 映轴和旋转反映操作
                                                                                                                                                                                                                                                                      • 6.2 群的基础知识
                                                                                                                                                                                                                                                                        • 6.2.1 群的定义
                                                                                                                                                                                                                                                                          • 6.2.2 群的乘法表
                                                                                                                                                                                                                                                                            • 6.2.3 对称元素的组合规律
                                                                                                                                                                                                                                                                              • 6.2.4 如何找出分子中全部独立的对称元素
                                                                                                                                                                                                                                                                                • 6.2.5 子群、共轭类和群的同构
                                                                                                                                                                                                                                                                                • 6.3 分子点群
                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 6.3.1 点群
                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 6.3.2 Cn群
                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 6.3.3 Cnv群
                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 6.3.4 Cnh群
                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 6.3.5 Dn群
                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 6.3.6 Dnh群
                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 6.3.7 Dnd群
                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 6.3.8 S4群和C3i群
                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 6.3.9 Td,T和Th群
                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 6.3.10 Oh和O群
                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 6.3.11 Ih和I群
                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 6.3.12 Cs群
                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 6.3.13 Ci群
                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 6.3.14 C1群
                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 6.3.15 分子点群的确定
                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 6.4 分子对称性和分子的物理性质
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 6.4.1 分子对称性和偶极矩
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 6.4.2 分子对称性与旋光性
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 6.5 群表示理论及应用
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 6.5.1 对称操作的矩阵表示
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 6.5.2 群的不可约表示和特征标表
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 6.5.3 群论在量子化学中的应用
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 思考讨论题
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 习题
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 计算机问题
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 第七章 晶体结构
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 7.1 晶体学基础
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 7.1.1 晶体的特征
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 7.1.2 点阵
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 7.1.3 晶体具有点阵结构
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 7.1.4 晶胞
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 7.1.5 晶面和晶面指标
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 7.2 晶体的宏观对称性及32点群
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 7.2.1 晶体的宏观对称元素及对称操作
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 7.2.2 晶体的七个晶系及特征对称元素
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 7.2.3 晶体的宏观对称类型(32点群)的判断
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 7.2.4 晶体32点群的国际符号
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 7.3 晶体的微观对称性及230个空间群简介
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 7.3.1 微观对称元素及相应的对称操作
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 7.3.2 晶体的微观对称类型和230个空间群
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 思考讨论题
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 习题
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 计算机问题
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 第八章 金属晶体与离子晶体
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 8.1 金属键的自由电子模型和能带理论
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 8.1.1 近自由电子近似
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 8.1.2 紧束缚近似模型
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 8.2 密置层
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 8.3 六方最密堆积和立方最密堆积
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 8.3.1 六方最密堆积
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 8.3.2 立方最密堆积
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 8.4 体心立方堆积和金刚石型堆积
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 8.5 金属单质晶体结构及金属原子半径
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 8.6 合金的结构及性能
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 8.6.1 金属固溶体
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 8.6.2 金属化合物
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 8.7 离子键和点阵能
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 8.8 离子晶体的若干典型结构形式
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 8.8.1 NaCl型
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 8.8.2 CsCl型
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 8.8.3 立方ZnS型
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 8.8.4 六方ZnS型
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 8.8.5 NiAs型
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 8.8.6 CaF2型
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 8.8.7 金红石(TiO2)型
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 8.8.8 七种典型离子晶体结构与堆积的关系
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 8.8.9 CdI2型和CdCl2型
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 8.8.10 BiF3型
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 8.8.11 α-Al2O3(刚玉)型
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 8.8.12 CaTiO3(钙钛矿)型
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 8.8.13 CaCO3(方解石)型
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 8.9 离子半径
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 8.9.1 Goldschmidt离子半径
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 8.9.2 Pauling半径(晶体半径)
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 8.9.3 有效离子半径
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 8.10 二元离子晶体的结晶化学规律
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 8.11 确定复杂离子晶体结构的Pauling规则
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 8.12 其他键型的晶体结构
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 8.12.1 共价晶体
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 8.12.2 混合型晶体
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 8.12.3 分子晶体
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 思考讨论题
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 习题
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 计算机问题
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 第九章 分子、晶体结构测定方法基本原理
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 9.1 X射线晶体结构分析原理
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 9.1.1 晶体的X射线衍射效应
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 9.1.2 衍射方向和晶胞参数
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 9.1.3 衍射强度与晶胞中原子的分布
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 9.1.4 X射线粉末法
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 9.1.5 单晶衍射仪——四圆衍射仪
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 9.2 分子光谱
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 9.2.1 分子光谱选律
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 9.2.2 双原子分子转动光谱
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 9.2.3 双原子分子振动光谱
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 9.2.4 双原子分子的振转光谱
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 9.2.5 多原子分子的振动光谱
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 9.2.6 Raman光谱
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 9.2.7 双原子分子的电子光谱
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 9.2.8 多原子分子的电子光谱
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 9.2.9 光电子能谱
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 9.3 核磁共振谱
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 9.3.1 核的自旋与核磁能级
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 9.3.2 核磁共振谱
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 9.3.3 化学位移
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 9.3.4 核间自旋——自旋耦合
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 思考讨论题
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 习题
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 计算机问题
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 参考书目
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 附录
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 附录Ⅰ 常用物理常数
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 附录Ⅱ 化学上重要点群的特征标表
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 附录Ⅲ 习题答案(选)
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 附录Ⅳ 模型实习

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              相关图书