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結構化學

  • 作者：編者:李平|責編:葉蘇蘇//高微
  • 出版社：科學
  • ISBN：9787030670359
  • 出版日期：2022/11/01
  • 裝幀：平裝
  • 頁數：643
人民幣：RMB 198 元      售價：元
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內容大鋼
    本書以量子理論為基礎，現代化學鍵理論為背景，結合現代實驗方法，揭示化學鍵本質。從電子運動的微觀角度闡述原子、分子的電子結構，從構成物質微粒堆積的周期結構闡述物質的晶體結構。主要內容有量子力學基本原理、原子結構理論、原子的電子結構、分子對稱性、分子結構與共價鍵理論、晶體結構與X射線衍射法、簇化合物結構等。本書從對稱性、電子結構、分子軌道理論等角度介紹分子構型和微觀電子結構的必然聯繫，介紹化學物質結構的表達方法、結構和性質的相互關係、化學物質應用的結構背景，以及物質結構測定的現代實驗原理。在電子結構層次上闡明化學鍵在分子結構和性質中所起的作用，以及分子構型與化學鍵的關係。由於量子化學的建立，現代化學已進入廣泛應用量子理論探索物質結構的時代，全方位從合成構建結構化學理論、從結構化學理論指導化學合成，揭示和解釋化學物質的物理和化學性質，因而本書可以幫助讀者學習掌握分子構型和晶體結構知識，提升基礎化學認知水平。
    本書可用作本科生學習結構化學課程的教材、研究生學習理論化學的參考書，也可以作為教師講授結構化學課程的教學參考。
作者介紹
編者:李平|責編:葉蘇蘇//高微
目錄
前言
第1章  量子力學波動方程
  1.1  氫原子結構
  1.2  相對論
    1.2.1  伽利略變換
    1.2.2  洛倫茲變換
    1.2.3  相對論速度
    1.2.4  相對論長度收縮
    1.2.5  相對論時間膨脹
    1.2.6  相對論質量和動量
    1.2.7  相對論動能
    1.2.8  相對論運動學
    1.2.9  相對論動力學
    1.2.10  洛倫茲變換的四維復向量空間表示
    1.2.11  廣義相對論
  1.3  光量子論
  1.4  物質波
  1.5  量子力學的建立
  習題
  參考文獻
第2章  氫原子結構和氫原子光譜
  2.1  氫原子薛定諤方程的解
    2.1.1  氫原子的薛定諤方程
    2.1.2  電子繞核運動方程的解
    2.1.3  原子軌道波函數和能量
    2.1.4  原子軌道的宇稱性
    2.1.5  徑向分佈函數和徑向概率分佈圖
    2.1.6  實球諧函數和軌道等值封閉曲面圖
  2.2  軌道角動量與軌道角量子數
    2.2.1  角動量及其z分量算符本征方程
    2.2.2  角動量及其z分量的相對方向
    2.2.3  軌道磁偶極矩與能級分裂
  2.3  自旋角動量與自旋量子數
    2.3.1  原子軌跡偏轉實驗
    2.3.2  自旋角動量和磁場分量
    2.3.3  自旋角動量及其z分量本征方程
  2.4  單電子的自旋-軌道耦合角動量與總角動量量子數
    2.4.1  總角動量及其z分量
    2.4.2  經典軌道模型下的自旋-軌道耦合能
    2.4.3  相對論方程中的自旋-軌道耦合能
  習題
  參考文獻
第3章  原子的電子結構和原子核的結構
  3.1  原子的核電荷數
  3.2  氦原子基態、激發態的能量和光譜
    3.2.1  變分法求解氦原子基態能量
    3.2.2  變分法求解氦原子激發態能量
    3.2.3  氦原子光譜
  3.3  斯萊特軌道波函數和能量
    3.3.1  中心力場軌道波函數

    3.3.2  斯萊特軌道和能級
  3.4  原子性質的遞變規律
    3.4.1  原子電離能的變化規律
    3.4.2  原子半徑的變化規律
  3.5  哈特里自洽場方法
    3.5.1  電子完全波函數的反對稱性質
    3.5.2  斯萊特行列式波函數
    3.5.3  哈特里方程的求解
    3.5.4  原子軌道能級和原子總能量
  3.6  原子的殼層結構
    3.6.1  內層電子殼層
    3.6.2  價層電子能級組
    3.6.3  軌道能量的實驗測定及其理論意義
  3.7  原子電子組態的構造原理
    3.7.1  原子殼層的軌道構成
    3.7.2  原子的軌道能級順序和電子組態
  3.8  原子光譜項
    3.8.1  自旋-軌道耦合與譜線分裂
    3.8.2  總軌道角動量、軌道角動量耦合
    3.8.3  總自旋角動量、自旋角動量耦合
    3.8.4  自旋-軌道耦合與總角動量
    3.8.5  原子的微觀狀態與原子光譜項
    3.8.6  洪德規則的理論解釋和實驗證明
    3.8.7  LS耦合的磁相互作用能
  3.9  原子核的結構*
    3.9.1  基本粒子和反粒子
    3.9.2  核素和原子核的結構
    3.9.3  核素質量的測定
    3.9.4  核子的相互作用能
    3.9.5  核反應與核能
    3.9.6  原子核結構理論
  習題
  參考文獻
第4章  分子對稱性
  4.1  對稱元素和對稱操作
    4.1.1  旋轉操作和旋轉軸
    4.1.2  反映操作和鏡面
    4.1.3  反演和反演中心
    4.1.4  旋轉反映和象轉軸
    4.1.5  旋轉反演和反軸
    4.1.6  象轉軸和反軸的互變性
  4.2  對稱操作的矩陣表示
    4.2.1  旋轉操作的矩陣表示
    4.2.2  反映操作的矩陣表示
    4.2.3  反演操作的矩陣表示
    4.2.4  旋轉反映操作的矩陣表示
    4.2.5  旋轉反演操作的矩陣表示
  4.3  分子點群及其分類
    4.3.1  對稱元素下的對稱操作集合
    4.3.2  對稱群的定義

    4.3.3  對稱操作的分類
    4.3.4  對稱群的分類和符號表示
  4.4  分子點群與分子的性質
    4.4.1  確定分子點群的一般方法
    4.4.2  確定分子點群的特殊方法
    4.4.3  分子手性與對稱性
    4.4.4  分子極性與對稱性
    4.4.5  分子偶極矩的實驗測定
    4.4.6  分子間作用力
  習題
  參考文獻
第5章  分子軌道理論的應用和分子的電子結構
  5.1  變分法求解氫分子薛定諤方程
    5.1.1  氫分子的軌道波函數
    5.1.2  氫分子的能量
  5.2  休克爾分子軌道理論求解共軛分子體系
    5.2.1  線性變分法
    5.2.2  休克爾分子軌道理論
  5.3  軌道的對稱性匹配線性組合和能量矩陣的分塊對角化
    5.3.1  對稱操作的矩陣表示及其線性變換
    5.3.2  對稱群的不可約表示及其特徵標表
    5.3.3  對稱操作下的可約表示及其約化
    5.3.4  投影算符與SALC群軌道
    5.3.5  能量矩陣的分塊對角化
    5.3.6  共軛分子的電子結構
  5.4  共價分子的軌道和能級
    5.4.1  CH4的對稱性匹配分子軌道
    5.4.2  CH4的分子軌道能級
    5.4.3  CH4的雜化分子軌道
  5.5  雙原子分子的分子軌道和能級
    5.5.1  氧分子的分子軌道和能級
    5.5.2  氮分子的分子軌道和能級
    5.5.3  一氧化碳分子的分子軌道和能級
  5.6  配合物的分子軌道和能級
    5.6.1  中心離子的軌道基函數
    5.6.2  價軌道的對稱性
    5.6.3  正八面體配合物的σ型分子軌道和能級
    5.6.4  正八面體配合物的π型分子軌道和能級
    5.6.5  姜-泰勒結構畸變配合物的分子軌道和能級
    5.6.6  雙核簇化合物的分子軌道和能級
  習題
  參考文獻
第6章  晶體結構與晶體對稱性
  6.1  微粒的周期性排列與點陣結構
  6.2  晶體的對稱元素和對稱群
    6.2.1  極射赤面投影圖
    6.2.2  點陣點、直線點陣、平面點陣的指標
    6.2.3  晶體的對稱軸重數限制定理
    6.2.4  宏觀對稱元素、32個點群和等位點系
    6.2.5  微觀對稱元素

  6.3  晶體結構的對稱性分類
    6.3.1  平面格子類型
    6.3.2  特徵對稱元素與晶系的劃分
    6.3.3  晶體坐標系與14類布拉維空間格子
    6.3.4  晶胞與微粒位置
    6.3.5  空間群的國際符號
    6.3.6  空間群的對稱元素配置圖
    6.3.7  空間群對稱操作的增廣矩陣表示
  6.4  晶體結構參數
    6.4.1  晶胞中原子間距
    6.4.2  晶胞的體積
    6.4.3  晶面間距
    6.4.4  晶面交角
    6.4.5  倒易空間點陣的晶格參數
  6.5  空間群對稱操作的表示
    6.5.1  空間群對稱操作符號
    6.5.2  空間群對稱操作的表示矩陣
    6.5.3  正晶格空間和倒易晶格空間的點群對稱性
    6.5.4  正晶格空間位矢、方向指數、對稱操作的基變換
    6.5.5  對稱元素位置與一般等位點坐標的變換關係
    6.5.6  空間群符號與表示矩陣
  習題
  參考文獻
第7章  晶體化學與化學晶體
  7.1  晶體結構現象
    7.1.1  類質同形
    7.1.2  同質異形
    7.1.3  異質同形
    7.1.4  異質反形
    7.1.5  姜-泰勒晶體結構畸變
  7.2  金屬單質的晶體結構
    7.2.1  銅、銀、金單質的晶體結構
    7.2.2  鎂、鈦、鋯、鉿單質的晶體結構
    7.2.3  鐵、釩、鈮、鉭單質的晶體結構
    7.2.4  錳單質的晶體結構
    7.2.5  金屬單質晶體的結構模型
  7.3  合金的晶體結構
    7.3.1  σ-FeCr合金的晶體結構
    7.3.2  MgCu2合金的晶體結構
    7.3.3  MgZn2合金的晶體結構
    7.3.4  CuAl2合金的晶體結構
    7.3.5  合金超導體Nb3Ge的晶體結構
    7.3.6  合金Cu5Zn8的晶體結構
  7.4  氧化物和氫氧化物的晶體結構
    7.4.1  剛玉α-Al2O3的晶體結構
    7.4.2  ZrO2的晶體結構
    7.4.3  銳鈦礦TiO2的晶體結構
    7.4.4  金紅石TiO2的晶體結構
    7.4.5  Ca（OH）2的晶體結構
  7.5  無機含氧酸鹽的晶體結構

    7.5.1  方解石的晶體結構
    7.5.2  硫酸鈣的晶體結構
    7.5.3  高氯酸銀的晶體結構
    7.5.4  硅酸鋯的晶體結構
    7.5.5  磷酸鋰的晶體結構
  7.6  離子化合物的晶體結構特徵和鮑林結構規則
    7.6.1  配位多面體與離子半徑比
    7.6.2  離子晶體中正、負離子堆積方式
    7.6.3  鮑林結構規則
  習題
  參考文獻
第8章  晶體結構的測定和應用
  8.1  X射線衍射原理
    8.1.1  X射線平面波
    8.1.2  X射線球面波
    8.1.3  光的振幅、相位和光程
    8.1.4  散射光波的疊加和衍射
    8.1.5  勞厄方程組
    8.1.6  X射線在晶面上的衍射
    8.1.7  布拉格方程
  8.2  原子的散射因子與晶胞的結構振幅
    8.2.1  X射線光源
    8.2.2  電子的散射強度
    8.2.3  原子的散射因子
    8.2.4  晶胞原子的總散射振幅
  8.3  衍射線的系統性消光
    8.3.1  空間格子的系統性消光
    8.3.2  滑移面導致的系統性消光
    8.3.3  螺旋軸引起的系統性消光
    8.3.4  系統性消光條件的綜合應用
  8.4  晶體的衍射線振幅和強度
  8.5  測定晶體結構X射線衍射法
    8.5.1  Ewald反射球
    8.5.2  倒易晶格空間的單位格子
    8.5.3  X射線粉末衍射儀和四圓單晶衍射儀的衍射線收集
    8.5.4  X射線粉末衍射法的衍射線指標化
    8.5.5  單晶結構解析中的電子密度計算
    8.5.6  解析晶體結構的直接法
  習題
  參考文獻
第9章  分子的多面體結構與結構規則
  9.1  多面體類型
    9.1.1  單一頂點和單一平面正多邊形類
    9.1.2  三角形面多面體
    9.1.3  多種頂點和多邊形面的組合
    9.1.4  富勒烯多面體
    9.1.5  非平面狀多邊形多面體
    9.1.6  各多面體之間的幾何關係
  9.2  分子多面體的結構解釋和推測
    9.2.1  滿足VSEPR規則的共價分子

    9.2.2  滿足8-N規則的單質
    9.2.3  滿足EAN規則的2e2c精準電子數簇化物
    9.2.4  2e3c缺電子鍵簇化合物
    9.2.5  填隙原子簇化合物
    9.2.6  Wade簇化合物
    9.2.7  Zintl簇化合物
    9.2.8  雜簇化合物
    9.2.9  Corbett凝聚簇
  9.3  複雜多面體的歐拉定律
  9.4  碳納米管
    9.4.1  碳納米管的結構
    9.4.2  碳納米管壁上的周期平移向量
    9.4.3  碳納米管的對稱性
    9.4.4  碳納米管的導電性
  習題
  參考文獻
附表1  230種空間群及其所屬32種點群
附表2  基本物理常數和物理量常用單位量值
附表3  元素周期表

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