《结构化学》课程教学大纲

《结构化学》教学大纲一、课程基本信息课程名称结构化学StructuralChemistry课程编码SCC821011035开课院部理学院课程团队物理化学（化学类）学分3.5课内学时56讲授56实验0上机0实践0课外学时56适用专业化学授课语言中文先修课程高等数学（2-1）、无机化学（2-1）、无机化学（2-2）、有机化学（2-1）、物理化学（2-1）、有机化学（2-2）、物理化学（2-2）课程简介（必修）本课程是面向已修完高等数学、无机化学、分析化学、有机化学、物理化学和线性代数的化学专业学生开设的必修课程。课程的目标是通过结构化学的学习，学生能够深入地理解量子物理、群论和现代化学键理论的概念与方法，及其应用。在此课程中，将应用理论化学的方法解释化学中难以理解的现象，这对学生独立分析、解决问题的能力具有极大地好处。不仅如此，课程中重要的概念和方法，将结合化学、材料科学和生命科学中的应用，从理论化学家的角度得到讲解，这对于学生后续课程的学习和职业生涯都是大有裨益的。Thiscourseisacompulsorycourseforchemistrystudentswhohavecompletedadvancedmathematics,inorganicchemistry,analyticalchemistry,organicchemistry,andphysicalchemistry.Thegoalofthecourseistoprovidestudentswithadeepunderstandingoftheconceptsandmethodsofquantumphysics,grouptheoryandmodernchemicalbondtheory,andtheirapplicationsthroughthestudyofstructuralchemistry.Inthiscourse,themethodsoftheoreticalchemistrywillbeusedtoexplainphenomenathataredifficulttounderstandinchemistry,whichwillgreatlybenefitstudents'abilitytoanalyzeandsolveproblemsindependently.Notonlythat,theimportantconceptsandmethodsinthecoursewillbecombinedwithapplicationsinchemistry,materialsscienceandlifesciences,andexplainedfromtheperspectiveoftheoreticalchemists,whichwillbeofgreatbenefittothestudents'follow-upcoursesandcareers.负责人大纲执笔人审核人二、课程目标序号代号课程目标OBE毕业要求指标点任务自选1M1目标1：掌握结构化学的相关知识和研究方法，增强对微观世界的理解，具有运用其解决化学领域相关问题的能力是2.32M2目标2：掌握材料化学相关的基础知识，特别是固体材料，了解结构化学知识在材料领域的应用，并具有表达个人见解的能力是3.43M3目标3：关注化学领域的前沿发展现状和趋势，具有自主学习和持续发展的能力是9.2三、课程内容序号章节号标题课程内容/重难点支撑课程目标课内学时教学方式课外学时课外环节1第一章第一章量子力学基础本章重点与难点：深入理解经典物理的局限性,量子力学的统计意义,波函数，量子力学基本假设，并重点学习算符及其性质，以及如何用对易关系证明不确定原理,理解本证值和平均值的意义和区别/............21.11.1量子论的诞生实物粒子波粒二象性、不确定原理M14讲授2作业31.21.2量子力学基本假设波函数、算符、本征方程、态叠加原理、不相容原理M12讲授1作业41.31.3箱中粒子的薛定谔方程及其解一维势箱模型、量子效应、三维势箱模型、简并M24讲授2作业5第二章第二章原子结构本章重点与难点：理解多电子体系的概念，自洽场方法的核心思想以及原子光谱。/////62.12.1单电子原子的Schrödinger方程及其解定核近似、变量分离、量子数的意义M13讲授2作业72.22.2波函数和电子云（密度）径向分布函数图、角度分布图、电子云密度图M12讲授2作业82.32.3多电子原子结构中心力场近似、单电子近似M11讲授//92.42.4电子自旋自旋角量子数，pauli原理M11讲授//102.52.5原子光谱项角动量守恒原理、L-S偶合、光谱项，光谱支项、洪特规则，跃迁选律M22讲授1作业11第三章第三章双原子分子本章重点与难点：理解变分原理与分子轨道理论，尤其需要注意区分轨道和波函数两个重要的概念。/123.13.1应用变分法处理H2+离子变分原理、线性变分法、LCAO-MOM13讲授1作业133.23.2分子轨道理论三原则M22讲授1作业143.33.3双原子分子电子组态排布、M22讲授1作业15第四章第四章分子对称性本章重点与难点：深入理解群论基础概念及其在化学中的应用/////164.14.1对称元素与对称操作对称轴、对称面、对称中心、复合操作M12讲授1作业174.24.2点群对称元素的组合，点群的形成M12讲授1作业184.34.3分子的对称性分类代表性分子的分类M11讲授//19第五章第五章多原子分子本章重点与难点：深入理解分子轨道理论在多电子体系中的应用，芳香性以及Hückel规则。/////205.15.1杂化轨道理论杂化轨道原则、杂化成键分析M12讲授1作业215.25.2离域π电子离域π键的特点、形成条件M11讲授225.35.3休克尔规则休克尔近似、休克尔处理链式烯烃、休克尔参量M14讲授1作业235.45.4化学反应中的对称性规则前线轨道理论、对称守恒原理M32讲授、讨论2自学24第六章第六章配合物中的化学键本章重点与难点：深入理解晶体场理论、18电子规则及其在配位化学中的应用。/256.16.1晶体场理论分裂能、晶体场稳定化能、姜泰勒效应M24讲授1作业266.26.2σ-π配键18电子规则、反馈π键M11讲授27第七章第七章晶体学基础本章重点与难点：掌握晶体学基本概念与原理，深入理解群论和对称性在此领域中的应用。/287.17.1晶体的定义及特征点阵、结构基元、晶胞、晶面M23讲授1作业297.27.2晶体XRD衍射衍射指标、布拉格方程、消光条件M22讲授1作业307.37.3晶体对称性宏观对称元素、微观对称元素、点群符号、晶系M11讲授//317.47.4金属晶体密堆积原理、A1型、A3型金属晶体、空间利用率M12讲授1作业327.57.5离子晶体晶格能、离子半径比、NaCl型、CsCl型离子晶体M12讲授1作业337.67.6其他型式晶体共价键型晶体、混合键型晶体M11讲授四、考核方式序号考核环节操作细节总评占比1平时作业1.每周布置2-3道题目，平均每次课1道题以上。2.成绩采用百分制，根据作业完成准确性、是否按时上交、是否独立完成评分。3.考核学生对基本知识的掌握能力，学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力。题型主要有简单和计算题。15%2大作业选择与科研结合紧密的知识点进行小论文的撰写或PPT的制作。15%3随堂测试利用课堂8-10分钟，进行在线测试，及时考察知识点的掌握。题型以选择题和判断题为主。10%4考勤随机点名、刷卡点名等5%5课堂表现随机检查学生上课精神状态、回答问题情况5%6期末考试1.闭卷考试，成绩采用百分制，卷面成绩总分100分。2.主要考核学生结构化学基本知识的掌握能力，学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力，题型主要有选择题、判断题、填空题、简答题、计算题等。50%五、评分细则序号课程目标考核环节大致占比评分等级1M1平时作业20%A-按时提交作业，原子结构、分子结构、晶体结构等基本知识点理解无误。B-按时提交作业，原子结构、分子结构、晶体结构等基本知识点理解存在少量错误。2M1随堂测试20%A-全部正确;B-正确率高于70%;C-正确率低于50%3M1考勤5%A-缺勤2次以内。B-缺勤3次及以上且很少参加课堂讨论。4M1课堂表现5%A-注意力集中，积极互动。B-有一定程度的投入。C-基本不抬头，无互动。5M1大作业10%A-论文切题，有自己的见解；PPT制作精良，逻辑清晰。B-论文扣题，缺乏自己的看法和理解；PPT思路清晰，内容不够丰富。C-论文偏题，基本无关；PPT过于简单，信息量太少。6M1期末考试40%（见试卷评分标准）7M2平时作业10%A-按时提交作业，原子结构、分子结构、晶体结构等基本知识点理解无误。B-按时提交作业，原子结构、分子结构、晶体结构等基本知识点理解存在少量错误。8M2随堂测试20%A-全部正确;B-正确率高于70%;C-正确率低于50%9M2考勤5%A-缺勤2次以内。B-缺勤3次及以上且很少参加课堂讨论。10M2课堂表现5%A-注意力集中，积极互动。B-有一定程度的投入。C-基本不抬头，无互动。11M2大作业20%A-论文切题，有自己的见解；PPT制作精良，逻辑清晰。B-论文扣题，缺乏自己的看法和理解；PPT思路清晰，内容不够丰富。C-论文偏题，基本无关；PPT过于简单，信息量太少。12M2期末考试40%见试卷评分标准。13M3平时作业5%A-按时提交作业，原子结构、分子结构、晶体结构等基本知识点理解无误。B-按时提交作业，原子结构、分子结构、晶体结构等基本知识点理解存在少量错误。14M3随堂测试5%A-全部正确;B-正确率高于70%;C-正确率低于50%15M3考勤5%A-缺勤2次以内。B-缺勤3次及以上且很少参加课堂讨论。16M3课堂表现5%A-注意力集中，积极互动。B-有一定程度的投入。C-基本不抬头，无互动。17M3大作业60%A-论文切题，有自己的见解；PPT制作精良，逻辑清晰。B-论文扣题，缺乏自己的看法和理解；PPT思路清晰，内容不够丰富。C-论文偏题，基本无关；PPT过于简单，信息量太少。18M3期末考试20%见试卷评分标准。评分等级说明：[A,B,C,D,E]=[90-100,80-89,70-79,60-69,0-59];[A,B,C,D]=[90-100,75-89,60-74,0-59];[A,B,C]=[90-100,75-89,60-74,0-59];[A,B]