《結(jié)構(gòu)化學(xué)》課程教學(xué)大綱

1、結(jié)構(gòu)化學(xué)教學(xué)大綱課程名稱：結(jié)構(gòu)化學(xué)學(xué)時(shí)：28學(xué)分：2課程性質(zhì)：專業(yè)課考核方式：考試開課對(duì)象：化學(xué)專業(yè)一、教學(xué)目的與要求本課程是化學(xué)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課。它以電子構(gòu)型和幾何構(gòu)型為兩條主線，系統(tǒng)講授三種理論和三類結(jié)構(gòu)：量子理論和原子結(jié)構(gòu)；化學(xué)鍵理論和分子結(jié)構(gòu)；點(diǎn)陣群理論和晶體結(jié)構(gòu)。它的理論和實(shí)驗(yàn)方法在化學(xué)、化工、材料、生物、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域廣為應(yīng)用，并起著一定的指導(dǎo)作用。結(jié)構(gòu)化學(xué)的發(fā)展也促進(jìn)了材料、信息、能源等領(lǐng)域的發(fā)展，各種具有特殊性能的新材料的發(fā)現(xiàn)，遵循結(jié)構(gòu)決定性能、性能反映結(jié)構(gòu)的相互關(guān)系，推動(dòng)了結(jié)構(gòu)化學(xué)不斷創(chuàng)新。本課程的任務(wù)是使學(xué)生掌握微觀物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律，獲得原子、分子及晶體結(jié)構(gòu)的基本理論、基礎(chǔ)知

2、識(shí)，了解物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系，了解研究分子和晶體結(jié)構(gòu)的近代物理方法的基本原理，加深對(duì)前修課程如無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)等的有關(guān)內(nèi)容的理解，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)奠定必要的基礎(chǔ)；培養(yǎng)學(xué)生能從物質(zhì)結(jié)構(gòu)與物質(zhì)性質(zhì)(性能)相互關(guān)系的基本規(guī)律出發(fā)分析和解決問題。二、課程內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配本課程為考試課，在第7學(xué)期完成，總學(xué)時(shí)為28學(xué)時(shí)。二、學(xué)時(shí)分配章序內(nèi)容學(xué)時(shí)1量子力學(xué)基礎(chǔ)52原子結(jié)構(gòu)與原子光譜53分子的對(duì)稱性和點(diǎn)群34雙原子分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)45多原子分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)46配位化合物和簇合物的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)37晶體結(jié)構(gòu)的點(diǎn)陣?yán)碚?8晶體的結(jié)構(gòu)與晶體材料2合計(jì)28第一部分 理論教學(xué)第一章 量子力學(xué)基礎(chǔ) (5學(xué)時(shí))【教學(xué)要求】了解量

3、子力學(xué)的基本內(nèi)容，弄清量子概念和量子力學(xué)的基本假設(shè)；了解薛定諤方程的得來線索，掌握薛定諤方程的求解及有關(guān)基本假設(shè)和概念；了解勢箱中粒子的薛定諤方程的求解及其解的物理含義?！窘虒W(xué)內(nèi)容】一、量子力學(xué)產(chǎn)生的背景二、量子力學(xué)的基本假設(shè)三、箱中粒子的Schrdinger方程及其解主要知識(shí)點(diǎn)：能量量子化、波粒二象性和和量子力學(xué)基本原理第二章 原子結(jié)構(gòu)與原子光譜(5學(xué)時(shí))【教學(xué)要求】了解用量子力學(xué)研究原子結(jié)構(gòu)的基本方法，掌握單電子原子的定態(tài)薛定諤方程的求解及其解的物理含義；理解量子數(shù)的物理意義，原子軌道的意義、性質(zhì)和空間圖象，理解核外電子排布的基本原理。了解角動(dòng)量的偶合及原子光譜的意義。【教學(xué)內(nèi)容】一、單電

4、子原子的Schrdinger方程及其解二、量子數(shù)的物理意義；波函數(shù)和電子云的圖形三、多電子原子的結(jié)構(gòu)；原子光譜主要知識(shí)點(diǎn)：Schrdinger方程的建立、量子數(shù)的物理意義、波函數(shù)的徑向分布圖和原子軌道輪廓圖第三章 分子對(duì)稱性和點(diǎn)群 (3學(xué)時(shí))【教學(xué)要求】了解分子對(duì)稱性和群的概念及對(duì)研究分子結(jié)構(gòu)的作用?！窘虒W(xué)內(nèi)容】一、對(duì)稱操作和對(duì)稱元素二、分子的點(diǎn)群；分子的偶極矩和極化率；分子的手性和旋光性。主要知識(shí)點(diǎn)：判別分子點(diǎn)群的方法和步驟，分子對(duì)稱性與旋光性和偶極矩的聯(lián)系第四章 雙原子分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)(4學(xué)時(shí))【教學(xué)要求】了解用量子力學(xué)研究雙原子分子結(jié)構(gòu)的基本方法； 深入理解共價(jià)鍵的本質(zhì)； 掌握分子軌道理論

5、的基本原理?！窘虒W(xué)內(nèi)容】一、H2的結(jié)構(gòu)和共價(jià)鍵的本質(zhì)；分子軌道理論二、雙原子分子的結(jié)構(gòu)；H2分子的結(jié)構(gòu)和價(jià)鍵理論三、雙原子分子光譜(選講)主要知識(shí)點(diǎn)：共價(jià)鍵的本質(zhì)和分子軌道理論,對(duì)庫侖積分、交換積分、重疊積分和共價(jià)鍵本質(zhì)的理解第五章 多原子分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì) (4學(xué)時(shí))【教學(xué)要求】要求掌握sp雜化軌道的組成及鍵角公式；了解HMO方法及其在共軛分子中的應(yīng)用，了解缺電子分子與多中心鍵；了解研究分子結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)方法?！窘虒W(xué)內(nèi)容】一、雜化軌道理論；離域分子軌道理論二、休克爾分子軌道法(HMO法)；離域鍵和共軛效應(yīng)三、缺電子多中心鍵和硼烷的結(jié)構(gòu)(選講)四、分子的振動(dòng)光譜、分子的磁共振譜與光電子能譜(選講)主要

6、知識(shí)點(diǎn)：HMO法處理簡單分子結(jié)構(gòu)的方法。第六章 配位化合物和簇合物的結(jié)構(gòu)與性質(zhì) (3學(xué)時(shí))【教學(xué)要求】了解量子力學(xué)研究配位化合物結(jié)構(gòu)的基本方法；掌握配位場理論；了解配位場理論的應(yīng)用及結(jié)果。【教學(xué)內(nèi)容】一、配位場理論二、配鍵與有關(guān)配位化合物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)三、金屬金屬四重鍵，過渡金屬簇合物的結(jié)構(gòu)(選講)主要知識(shí)點(diǎn)：配位場理論簡介，配鍵配合物的成鍵特征第七章 晶體結(jié)構(gòu)的點(diǎn)陣?yán)碚?(2學(xué)時(shí))【教學(xué)要求】理解晶體點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)、晶體對(duì)稱性及兩者間的關(guān)系；掌握晶胞及晶胞的二個(gè)基本要素，晶面和晶面指標(biāo)；了解X射線衍射的基本原理及分析方法；了解金屬、離子化合物、分子化合物等各類晶體結(jié)構(gòu)的基本型式及規(guī)律。【教學(xué)內(nèi)容】一

7、、晶體的點(diǎn)陣?yán)碚摚痪w的宏觀對(duì)稱性及分類二、X射線晶體結(jié)構(gòu)分析原理(選講)主要知識(shí)點(diǎn)：晶體的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)與晶體結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性第八章 晶體的結(jié)構(gòu)與晶體材料(2學(xué)時(shí))【教學(xué)要求】了解金屬的性質(zhì)和金屬鍵，了解合金的結(jié)構(gòu)及金屬表面的性質(zhì)；了解離子化合物的晶體結(jié)構(gòu)的基本型式及規(guī)律?！窘虒W(xué)內(nèi)容】一、晶體結(jié)構(gòu)的密堆積原理；晶體結(jié)構(gòu)能帶理論(選講)二、金屬晶體的結(jié)構(gòu)與應(yīng)用三、離子晶體的結(jié)構(gòu)與應(yīng)用主要知識(shí)點(diǎn)：金屬晶體的堆積型式和金屬原子半徑，離子的堆積型式和離子半徑, 晶體結(jié)構(gòu)的密堆積原理和應(yīng)用第二部分 實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)三、推薦教材和主要參考書目 東北師范大學(xué)，華東師范大學(xué)等結(jié)構(gòu)化學(xué)北京：高等教育出版社2003 倪行，高劍南物質(zhì)結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)指導(dǎo)北京：科學(xué)出版社1999 周公度，段連運(yùn)結(jié)構(gòu)化學(xué)習(xí)題