《结构化学》课程教学大纲

1、结构化学教学大纲课程名称：结构化学学时：28学分：2课程性质：专业课考核方式：考试开课对象：化学专业一、教学目的与要求本课程是化学专业的专业基础课。它以电子构型和几何构型为两条主线，系统讲授三种理论和三类结构：量子理论和原子结构；化学键理论和分子结构；点阵群理论和晶体结构。它的理论和实验方法在化学、化工、材料、生物、医学等领域广为应用，并起着一定的指导作用。结构化学的发展也促进了材料、信息、能源等领域的发展，各种具有特殊性能的新材料的发现，遵循结构决定性能、性能反映结构的相互关系，推动了结构化学不断创新。本课程的任务是使学生掌握微观物质运动的基本规律，获得原子、分子及晶体结构的基本理论、基础知

2、识，了解物质的结构与性能关系，了解研究分子和晶体结构的近代物理方法的基本原理，加深对前修课程如无机化学、有机化学等的有关内容的理解，为后续课程的学习奠定必要的基础；培养学生能从物质结构与物质性质(性能)相互关系的基本规律出发分析和解决问题。二、课程内容及学时分配本课程为考试课，在第7学期完成，总学时为28学时。二、学时分配章序内容学时1量子力学基础52原子结构与原子光谱53分子的对称性和点群34双原子分子结构与性质45多原子分子结构与性质46配位化合物和簇合物的结构与性质37晶体结构的点阵理论28晶体的结构与晶体材料2合计28第一部分 理论教学第一章 量子力学基础 (5学时)【教学要求】了解量

3、子力学的基本内容，弄清量子概念和量子力学的基本假设；了解薛定谔方程的得来线索，掌握薛定谔方程的求解及有关基本假设和概念；了解势箱中粒子的薛定谔方程的求解及其解的物理含义。【教学内容】一、量子力学产生的背景二、量子力学的基本假设三、箱中粒子的Schrdinger方程及其解主要知识点：能量量子化、波粒二象性和和量子力学基本原理第二章 原子结构与原子光谱(5学时)【教学要求】了解用量子力学研究原子结构的基本方法，掌握单电子原子的定态薛定谔方程的求解及其解的物理含义；理解量子数的物理意义，原子轨道的意义、性质和空间图象，理解核外电子排布的基本原理。了解角动量的偶合及原子光谱的意义。【教学内容】一、单电

4、子原子的Schrdinger方程及其解二、量子数的物理意义；波函数和电子云的图形三、多电子原子的结构；原子光谱主要知识点：Schrdinger方程的建立、量子数的物理意义、波函数的径向分布图和原子轨道轮廓图第三章 分子对称性和点群 (3学时)【教学要求】了解分子对称性和群的概念及对研究分子结构的作用。【教学内容】一、对称操作和对称元素二、分子的点群；分子的偶极矩和极化率；分子的手性和旋光性。主要知识点：判别分子点群的方法和步骤，分子对称性与旋光性和偶极矩的联系第四章 双原子分子结构与性质(4学时)【教学要求】了解用量子力学研究双原子分子结构的基本方法； 深入理解共价键的本质； 掌握分子轨道理论

5、的基本原理。【教学内容】一、H2的结构和共价键的本质；分子轨道理论二、双原子分子的结构；H2分子的结构和价键理论三、双原子分子光谱(选讲)主要知识点：共价键的本质和分子轨道理论,对库仑积分、交换积分、重叠积分和共价键本质的理解第五章 多原子分子结构与性质 (4学时)【教学要求】要求掌握sp杂化轨道的组成及键角公式；了解HMO方法及其在共轭分子中的应用，了解缺电子分子与多中心键；了解研究分子结构的实验方法。【教学内容】一、杂化轨道理论；离域分子轨道理论二、休克尔分子轨道法(HMO法)；离域键和共轭效应三、缺电子多中心键和硼烷的结构(选讲)四、分子的振动光谱、分子的磁共振谱与光电子能谱(选讲)主要

6、知识点：HMO法处理简单分子结构的方法。第六章 配位化合物和簇合物的结构与性质 (3学时)【教学要求】了解量子力学研究配位化合物结构的基本方法；掌握配位场理论；了解配位场理论的应用及结果。【教学内容】一、配位场理论二、配键与有关配位化合物的结构和性质三、金属金属四重键，过渡金属簇合物的结构(选讲)主要知识点：配位场理论简介，配键配合物的成键特征第七章 晶体结构的点阵理论 (2学时)【教学要求】理解晶体点阵结构、晶体对称性及两者间的关系；掌握晶胞及晶胞的二个基本要素，晶面和晶面指标；了解X射线衍射的基本原理及分析方法；了解金属、离子化合物、分子化合物等各类晶体结构的基本型式及规律。【教学内容】一

7、、晶体的点阵理论；晶体的宏观对称性及分类二、X射线晶体结构分析原理(选讲)主要知识点：晶体的点阵结构与晶体结构的对称性第八章 晶体的结构与晶体材料(2学时)【教学要求】了解金属的性质和金属键，了解合金的结构及金属表面的性质；了解离子化合物的晶体结构的基本型式及规律。【教学内容】一、晶体结构的密堆积原理；晶体结构能带理论(选讲)二、金属晶体的结构与应用三、离子晶体的结构与应用主要知识点：金属晶体的堆积型式和金属原子半径，离子的堆积型式和离子半径, 晶体结构的密堆积原理和应用第二部分 实践教学环节三、推荐教材和主要参考书目 东北师范大学，华东师范大学等结构化学北京：高等教育出版社2003 倪行，高剑南物质结构学习指导北京：科学出版社1999 周公度，段连运结构化学习题