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★《结构化学》课程最基本任务之一就是认识和阐明分子的成因。 ★《结构化学》课程是大学化学专业的一门重要的基础理论课程。 1、量子力学(QM—Quantum Mechanics) 课时安排绪论1+18+12+4+2+12+2 考试： 平时：20-10% 作业+一篇以上小论文（讨论，ppt陈述） 期中：20-30% 期末：60% 本章作业 * * 结构化学 (structural chemistry) 总课时：51课时 授课教师：沈伟丽 学生：09级材料化学（119人） 、物质结构的研究内容 二、应用领域 三 、学习结构化学的方法 四、结构化学发展史和诺贝尔奖 五、参考书目 一 结构化学的研究内容 1、研究对象 结构化学是在原子、分子和晶体的水平上，从微观的角度研究物质结构与性能的关系，研究物质中微观粒子运动规律的学科。 2、理论与技术基础 结构化学理论产生于20 世纪 30 年代后，研究的主要内容是用现代（近代）化学的观点和物理实验方法来研究原子、分子及晶体的结构以及结构与性质（性能）的关系。 化学键 分子、晶体的立体结构 结构与化学键 原子轨道 分子轨道 成键能力 电子因素 原子间 连接形式 键角 键长 对称性 几何因素 3、核心内容 电子结构：描述电子运动状态的波函数 空间结构：分子和晶体在空间的排布 不同的几何结构来自于不同的电子结构，有稳定的电子结构就有稳定的几何结构。 从薛定谔方程出发, 经过求解, 得波函数及有关量信息 与经典体系相类比(S方程的建立)，物质波 从大量的已知事例出发, 总结规律(结晶化学定律） 演绎法: 归纳法: 类比法: 4.研究物质结构的几种途径 1 反应机理的研究 反应机理研究是一个既古老而又有很多问题尚不清楚的学科。美国 R.Hoffmann 和日本 Kenich Fukui分别提出了分子轨道对称守恒原理和前线轨道理论，为此他们获得了1981 年诺贝尔化学奖。 二、应用领域 2新材料、新药的合成 新材料的合成与表征必须以结构化学的知识为基础，特别要求应具有较扎实的结晶学方面的知识，否则，不可能从本质上理解材料的结构特点 超导材料: YBa2Cu3O7的结构 （Y:Ba:Cu=1:2:3规则） YBa2Cu3O7高温超导体 零电阻转变温度90 K Ba Y Cu O 以钙钛矿型结构为基本单元 纳米材料 富勒烯(Fullerene) C60的成键形式 C原子采用sp2.28杂化与相邻的三个C形成?键 而垂直与平面的p轨道形成球面共轭大?键 药物分子设计 没有受体：根据已有的设计效果更好的药物 找到受体：根据结构设计可能的药物 “二” 是指要注意两个方法 其一: 用电子因素和几何因素两条主线阐明结构与性能的关系 其二: 学会抽象思维及数学工具 “三” 是指应全面地学习微观体系三方面的内容 三种理论（量子理论、化学键理论和点阵理论） 三种结构（原子结构、分子结构和晶体结构） 三个基础（量子力学基础、对称性基础和晶体学基础） “一” 是指沟通一条渠道 阐述结构决定性能，性能反映结构的原则， 沟通结构-性能-应用的一条渠道。 三 学习结构化学的方法 化学== 实验+ 测试+ 理论分析 课程的沿革和发展： ?物质结构? ?结构化学? 上世纪八十年代前 上世纪八十年代后 四、结构化学发展史和诺贝尔奖 普朗克(1858-1947, Max Karl Ernst Ludwig Planck) 因发现能量子(量子理论)获1918年Nobel 物理奖 爱因斯坦(1879-1955, Albert Einstein) 因在数学物理方面的成就，特别是发现了光电 效应规律，获1921 年Nobel物理奖 尼尔斯·玻尔(1885-1962, Niels Henrik David Bohr) 因原子结构和原子辐射的研究,获1922年Nobel 物理奖 德布罗意(1892-1987, Louis Victor De Broglie) 因发现电子的波动性，获1929年Nobel物理奖 海森伯(1901-1976,Werner Heisenberg) 因创立量子力学和应用该理论发现氢 的同位素1932 年获Nobel物理奖 薛定谔(1887-1961, Erwin Schr?dinger) 发现原子理论的有效新形式波动力学 狄拉克(1902-1