本书以量子理论为基础，现代化学键理论为背景，结合现代实验方法，揭示化学键本质。从电子运动的微观角度阐述原子、分子的电子结构，从构成物质微粒堆积的周期结构阐述物质的晶体结构。主要内容有量子力学基本原理、原子结构理论、原子的电子结构、分子对称性、分子结构与共价键理论、晶体结构与X射线衍射法、簇化合物结构等。本书从对称性、电子结构、分子轨道理论等角度介绍分子构型和微观电子结构的必然联系，介绍化学物质结构的表达方法、结构和性质的相互关系、化学物质应用的结构背景，以及物质结构测定的现代实验原理。在电子结构层次上阐明化学键在分子结构和性质中所起的作用，以及分子构型与化学键的关系。由于量子化学的建立，现代化学已进入广泛应用量子理论探索物质结构的时代，全方位从合成构建结构化学理论、从结构化学理论指导化学合成，揭示和解释化学物质的物理和化学性质，因而本书可以帮助读者学习掌握分子构型和晶体结构知识，提升基础化学认知水平。
本书可用作本科生学习结构化学课程的教材、研究生学习理论化学的参考书，也可以作为教师讲授结构化学课程的教学参考。

前言
第1章 量子力学波动方程
1.1 氢原子结构
1.2 相对论
1.2.1 伽利略变换
1.2.2 洛伦兹变换
1.2.3 相对论速度
1.2.4 相对论长度收缩
1.2.5 相对论时间膨胀
1.2.6 相对论质量和动量
1.2.7 相对论动能
1.2.8 相对论运动学
1.2.9 相对论动力学
1.2.10 洛伦兹变换的四维复向量空间表示
1.2.11 广义相对论
1.3 光量子论
1.4 物质波
1.5 量子力学的建立
习题
参考文献
第2章 氢原子结构和氢原子光谱
2.1 氢原子薛定谔方程的解
2.1.1 氢原子的薛定谔方程
2.1.2 电子绕核运动方程的解
2.1.3 原子轨道波函数和能量
2.1.4 原子轨道的宇称性
2.1.5 径向分布函数和径向概率分布图
2.1.6 实球谐函数和轨道等值封闭曲面图
2.2 轨道角动量与轨道角量子数
2.2.1 角动量及其z分量算符本征方程
2.2.2 角动量及其z分量的相对方向
2.2.3 轨道磁偶极矩与能级分裂
2.3 自旋角动量与自旋量子数
2.3.1 原子轨迹偏转实验
2.3.2 自旋角动量和磁场分量
2.3.3 自旋角动量及其z分量本征方程
2.4 单电子的自旋-轨道耦合角动量与总角动量量子数
2.4.1 总角动量及其z分量
2.4.2 经典轨道模型下的自旋-轨道耦合能
2.4.3 相对论方程中的自旋-轨道耦合能
习题
参考文献
第3章 原子的电子结构和原子核的结构
3.1 原子的核电荷数
3.2 氦原子基态、激发态的能量和光谱
3.2.1 变分法求解氦原子基态能量
3.2.2 变分法求解氦原子激发态能量
3.2.3 氦原子光谱
3.3 斯莱特轨道波函数和能量
3.3.1 中心力场轨道波函数
3.3.2 斯莱特轨道和能级
3.4 原子性质的递变规律
3.4.1 原子电离能的变化规律
3.4.2 原子半径的变化规律
3.5 哈特里自洽场方法
3.5.1 电子完全波函数的反对称性质
3.5.2 斯莱特行列式波函数
3.5.3 哈特里方程的求解
3.5.4 原子轨道能级和原子总能量
3.6 原子的壳层结构
3.6.1 内层电子壳层
3.6.2 价层电子能级组
3.6.3 轨道能量的实验测定及其理论意义
3.7 原子电子组态的构造原理
3.7.1 原子壳层的轨道构成
3.7.2 原子的轨道能级顺序和电子组态
3.8 原子光谱项
3.8.1 自旋-轨道耦合与谱线分裂
3.8.2 总轨道角动量、轨道角动量耦合
3.8.3 总自旋角动量、自旋角动量耦合
3.8.4 自旋-轨道耦合与总角动量
3.8.5 原子的微观状态与原子光谱项
3.8.6 洪德规则的理论解释和实验证明
3.8.7 LS耦合的磁相互作用能
3.9 原子核的结构*
3.9.1 基本粒子和反粒子
3.9.2 核素和原子核的结构
3.9.3 核素质量的测定
3.9.4 核子的相互作用能
3.9.5 核反应与核能
3.9.6 原子核结构理论
习题
参考文献
第4章 分子对称性
4.1 对称元素和对称操作
4.1.1 旋转操作和旋转轴
4.1.2 反映操作和镜面
4.1.3 反演和反演中心
4.1.4 旋转反映和象转轴
4.1.5 旋转反演和反轴
4.1.6 象转轴和反轴的互变性
4.2 对称操作的矩阵表示
4.2.1 旋转操作的矩阵表示
4.2.2 反映操作的矩阵表示
4.2.3 反演操作的矩阵表示
4.2.4 旋转反映操作的矩阵表示
4.2.5 旋转反演操作的矩阵表示
4.3 分子点群及其分类
4.3.1 对称元素下的对称操作集合
4.3.2 对称群的定义
4.3.3 对称操作的分类
4.3.4 对称群的分类和符号表示
4.4 分子点群与分子的性质
4.4.1 确定分子点群的一般方法
4.4.2 确定分子点群的特殊方法
4.4.3 分子手性与对称性
4.4.4 分子极性与对称性
4.4.5 分子偶极矩的实验测定
4.4.6 分子间作用力
习题
参考文献
第5章 分子轨道理论的应用和分子的电子结构
5.1 变分法求解氢分子薛定谔方程
5.1.1 氢分子的轨道波函数
5.1.2 氢分子的能量
5.2 休克尔分子轨道理论求解共轭分子体系
5.2.1 线性变分法
5.2.2 休克尔分子轨道理论
5.3 轨道的对称性匹配线性组合和能量矩阵的分块对角化
5.3.1 对称操作的矩阵表示及其线性变换
5.3.2 对称群的不可约表示及其特征标表
5.3.3 对称操作下的可约表示及其约化
5.3.4 投影算符与SALC群轨道
5.3.5 能量矩阵的分块对角化
5.3.6 共轭分子的电子结构
5.4 共价分子的轨道和能级
5.4.1 CH4的对称性匹配分子轨道
5.4.2 CH4的分子轨道能级
5.4.3 CH4的杂化分子轨道
5.5 双原子分子的分子轨道和能级
5.5.1 氧分子的分子轨道和能级
5.5.2 氮分子的分子轨道和能级
5.5.3 一氧化碳分子的分子轨道和能级