本書以盧嘉錫先生于20世紀50年代為廈門大學開設的"物質結構"內容為藍本，匯集了幾代人的教學經驗，既保留了經典的結構化學內容，又注重吸收最新的科研成果，主要包括量子力學基礎、原子結構、分子對稱性與點群、雙原子分子、多原子分子結構、晶體學基礎、金屬和合金結構、離子化合物等內容。本書的特點是突出重點，基礎概念闡述清楚；圍繞難點，聯系化學現象或化學概念，做到深入淺出。此外，本書還配有習題及部分習題參考答案，便于學習。
目錄
第四版前言
第三版前言
第二版前言
第一版前言
第1章 量子力學基礎 1
1.1 量子力學的誕生 1
1.1.1 19世紀末的物理學 1
1.1.2 三個重要實驗 1
1.1.3 德布羅意物質波 4
1.1.4 測不準原理 5
1.2 量子力學的基本假設 6
1.2.1 假設Ⅰ——狀態波函數和概率 6
1.2.2 假設Ⅱ——力學量與線性自共軛算符 8
1.2.3 假設Ⅲ——Schrodinger方程 9
1.2.4 假設Ⅳ——態疊加原理 10
1.2.5 假設Ⅴ——Pauli不相容原理 11
1.3 量子力學的簡單應用 11
1.3.1 一維勢箱中的自由粒子 11
1.3.2 三維勢箱中的自由粒子 13
1.3.3 應用 14
1.4 量子力學的一些基本概念 16
1.4.1 全同粒子 16
1.4.2 表象 16
1.4.3 隧道效應 17
習題1 18
參考文獻 20
第2章 原子結構 21
2.1 類氫離子的Schrodinger方程 21
2.1.1 引言 21
2.1.2 變數分離 22
2.1.3 解Φ方程 23
2.1.4 Θ方程的解 23
2.1.5 R方程的解 24
2.2 類氫離子波函數及軌道能級 25
2.2.1 量子數的物理意義 25
2.2.2 主量子數n與能級 26
2.2.3 徑向分布函數 27
2.2.4 角度分布函數 30
2.3 多電子原子的結構 33
2.3.1 核外電子排布與電子組態 33
2.3.2 中心力場近似和自洽場方法 34
2.3.3 電離能與電子親和能 35
2.3.4 電負性 39
2.4 原子光譜項 40
2.4.1 定義 40
2.4.2 原子光譜項的推導 41
2.4.3 組態的能級分裂 43
2.4.4 基態光譜項 44
習題2 45
參考文獻 47
第3章 分子對稱性與點群 48
3.1 對稱元素與點群 48
3.1.1 對稱性、對稱操作與對稱元素 48
3.1.2 旋轉軸與轉動 49
3.1.3 對稱面與反映 50
3.1.4 對稱中心與反演 51
3.1.5 映轉軸與旋轉反映 51
3.1.6 對稱點群 52
3.2 分子對稱點群 54
3.2.1 對稱點群分類 54
3.2.2 Cn群 54
3.2.3 Cnv群 55
3.2.4 Cnh群 55
3.2.5 Dn群 56
3.2.6 Dnh群 57
3.2.7 Dnd群 59
3.2.8 Sn群 60
3.2.9 高階群 61
3.2.10 分子點群的判別 65
3.3 群的表示理論 66
3.3.1 可約表示與不可約表示 66
3.3.2 特征標表 67
3.3.3 應用 68
3.4 分子對稱性與旋光性和偶極矩 70
3.4.1 分子旋光性 70
3.4.2 分子偶極矩 71
習題3 74
參考文獻 76
第4章 雙原子分子 77
4.1 化學鍵理論簡介 77
4.1.1 原子間相互作用力 77
4.1.2 化學鍵理論 77
4.1.3 結構與性質的關系 78
4.2 H+2的Schrodinger方程 79
4.2.1 原子單位 79
4.2.2 Born-Oppenheimer近似 79
4.3 H+2的精確解法 80
4.3.1 橢球坐標與變數分離 80
4.3.2 H+2的精確解的對稱性 81
4.3.3 態的分類 82
4.4 H+2的近似解法 82
4.4.1 變分法簡介 82
4.4.2 變分法解H+ 283
4.4.3 積分意義 85
4.4.4 成鍵原理 86
4.5 分子軌道理論和雙原子分子結構 87
4.5.1 分子軌道理論 87
4.5.2 雙原子分子軌道的特點 87
4.5.3 同核雙原子分子 89
4.5.4 異核雙原子分子 91
4.6 價鍵理論和H2分子結構 93
4.6.1 價鍵理論 93
4.6.2 H2的價鍵處理 94
習題4 96
參考文獻 98
第5章 多原子分子結構(一) 99
5.1 雜化軌道理論 99
5.1.1 雜化軌道波函數 99
5.1.2 雜化軌道的方向 100
5.1.3 應用 101
5.2 常見分子化學鍵 103
5.2.1 二元氫化物 103
5.2.2 各種氧化物 104
5.2.3 鹵化物 105
5.2.4 稀有氣體化合物 105
5.3 離域化學鍵 106
5.3.1 一般π鍵 106
5.3.2 離域π鍵 107
5.3.3 共軛效應 108
5.3.4 芳香性 109
5.4 HMO方法 110
5.4.1 HMO方法簡介 110
5.4.2 丁二烯的HMO處理 111
5.4.3 電荷集居與分子圖 112
5.4.4 環烯烴體系 113
5.5 分子軌道先定系數法 114
5.5.1 介紹 114
5.5.2 偶數碳鏈分子 117
5.5.3 奇數碳鏈分子 118
5.5.4 共軛環鏈之一 118
5.5.5 共軛環鏈之二 120
5.5.6 復雜共軛體系 121
5.6 共價鍵能與半徑 122
5.6.1 共價鍵鍵能 122
5.6.2 鍵長和共價半徑 123
5.6.3 范德華半徑 124
5.7 前線軌道理論和軌道對稱守恒原理 126
5.7.1 前線軌道理論 126
5.7.2 分子軌道對稱守恒原理 127
習題5 130
參考文獻 132
第6章 多原子分子結構(二) 133
6.1 缺電子多中心鍵 133
6.1.1 硼烷的結構 133
6.1.2 Lipscomb的拓撲結構 134
6.1.3 封閉硼籠BnH2-n與Wade規則 135
6.1.4 其他缺電子多中心鍵 136
6.2 配合物的化學鍵 137
6.2.1 簡介 137
6.2.2 σ鍵配合物的結構 139
6.2.3 金屬羰基配合物(σ-π配鍵) 140
6.2.4 烯烴配位化合物 140
6.3 配位場理論 142
6.3.1 中心離子電子組態的譜項 142
6.3.2 原子軌道在不同環境中的能級分裂 143
6.3.3 弱場方案 145
6.3.4 強場方案 145
6.4 過渡金屬原子簇化合物 147
6.4.1 簇合物中M-M間多重鍵 147
6.4.2 金屬簇合物的幾何構型與電子計數法 148
6.5 原子團簇 150
6.5.1 富勒烯碳籠 150
6.5.2 碳納米管 152
6.6 次級鍵 153
6.6.1 非金屬原子間次級鍵 154
6.6.2 非金屬-金屬原子間次級鍵 154
6.6.3 金屬原子間次級鍵 155
6.7 氫鍵 156
6.7.1 氫鍵產生的條件和影響 156
6.7.2 水的氫鍵 158
6.7.3 幾種重要化合物的氫鍵 160
6.8 超分子化學 162
6.8.1 分子化學與超分子化學 162
6.8.2 經典的超分子主體 162
6.8.3 分子識別與超分子自組裝 164
6.8.4 晶體工程 166
習題6 166
參考文獻 168
第7章 晶體學基礎 169
7.1 晶體結構的周期性和點陣 169
7.1.1 晶體及其性質 169
7.1.2 周期性與點陣結構 170
7.1.3 晶胞 173
7.1.4 實際晶體 173
7.2 晶系、Bravais格子與晶面 174
7.2.1 七個晶系 174
7.2.2 14種空間點陣形式 175
7.2.3 晶面與米勒指數 177
7.3 晶體的對稱性 179
7.3.1 晶體結構的對稱元素和對稱操作 179
7.3.2 晶體的宏觀對稱性——晶體學點群 182
7.3.3 晶體的微觀對稱性——空間群 183
7.4 晶體的X射線衍射 185
7.4.1 引言 185
7.4.2 X射線的產生與散射 186
7.4.3 衍射方向 187
7.4.4 倒易點陣與反射球 189
7.4.5 衍射強度 190
7.4.6 系統消光 191
7.4.7 X射線相干散射理論簡介 192
7.5 X射線衍射的應用 194
7.5.1 單晶衍射法 194
7.5.2 多晶衍射法 195
7.5.3 應用 196
7.6 準晶 200
7.6.1 準晶的發現 200
7.6.2 平面鑲嵌與黃金分割 200
7.6.3 二十面體密堆 201
7.6.4 晶體的新定義 202
7.6.5 準晶種類 202
習題7 204
參考文獻 207
第8章 金屬和合金結構 209
8.1 金屬鍵理論 209
8.1.1 自由電子模型 209
8.1.2 能帶理論 210
8.2 等徑球密堆積 211
8.2.1 三種密堆積 211
8.2.2 密堆與空隙 213
8.3 金屬單質結構 215
8.3.1 單質結構 215
8.3.2 金屬原子半徑 216
8.4 合金的結構 217
8.4.1 金屬固溶體 218
8.4.2 金屬化合物 219
8.4.3 金屬間隙化合物 222
8.5 非晶態合金 224
8.5.1 簡介 224
8.5.2 非晶態合金的結構特征 225
8.5.3 非晶態合金的制備與分類 226
8.5.4 性能與應用 227
習題8 228
參考文獻 231
第9章 離子化合物 232
9.1 晶格能 232
9.1.1 晶格能的靜電模型 232
9.1.2 晶格能的熱力學模型 233
9.2 幾種典型的二元離子晶體結構 234
9.2.1 NaCl型 234
9.2.2 CsCl型 235
9.2.3 ZnS型 235
9.2.4 CaF2型 236
9.2.5 TiO2型 236
9.3 離子半徑 237
9.3.1 引言 237
9.3.2 離子半徑與周期表 238
9.3.3 離子堆積規則 240
9.4 離子極化 241
9.4.1 離子極化的概念 241
9.4.2 離子極化對結構的影響 241
9.5 多元離子化合物 244
9.5.1 主要多元離子化合物 245
9.5.2 Pauling規則 248
9.5.3 硅酸鹽的結構 249
9.6 功能材料晶體 251
9.6.1 高溫超導晶體 251
9.6.2 非線性光學晶體 253
9.6.3 磁性材料 254
9.6.4 功能轉化材料 256
9.7 有機晶體 257
9.7.1 一般有機晶體 257
9.7.2 含氫鍵的晶體 259
9.7.3 嵌入式晶體 259
9.7.4 聚合物（高分子）晶體 260
9.7.5 生物分子晶體 260
9.8 液晶 262
9.8.1 簡介 262
9.8.2 熱致液晶 262
9.8.3 溶致液晶 263
9.8.4 液晶的應用 264
習題9 265
參考文獻 269
附錄 270
附錄1 實習 270
附錄2 單位、物理常數和換算因子 273
附錄3 32個晶體學點群極射赤道平面投影圖 276
附錄4 原子軌道能級/R(實驗測定) 278
附錄5 點群特征標表 279
附錄6 晶體的230個空間群的記號 288
附錄7 國際晶體結構數據庫概況 290
附錄8 部分習題參考答案 292
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