《结构化学》教学大纲.doc

教学大纲

《结构化学》教学大纲

课程编号学时：72

学分：4

课程类别：专业必修课

面向对象：化学专业本科学生

课程英文名称：StructuralChemistry

一、课程的任务和目的

《结构化学》是为化学专业本科生开设的一门专业必修课，教学计划中安排在第六学期开设。本课程是从原子、分子的尺度研究物质的结构及结构与物质的物理、化学性质的关系的一门基础学科。目的是使学生通过本课程的学习，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、有机化学等有关内容的理解，为中级无机化学等后续课程的学习打下必要的基础。

二、课程教学内容与要求

（一）绪论

明确结构化学课程的任务、内容和学习方法。

（二）量子力学基础和原子结构

1.教学内容

（1）微观粒子的波粒二象性。

（2）实物微粒的运动规律—定态薛定谔方程。

（3）一维势箱中运动的粒子。

（4）氢原子与类氢离子的波函数。

（5）波函数和电子云的图示法。

（6）中心力场模型和原子轨道。

（7）原子轨道能与能级次序。

（8）电子自旋。

（9）原子核外电子排布与元素周期律。

2.教学要求：

（1）了解微观粒子运动的特点，量子力学处理微观体系的过程，本征值、本征函数和本征方程，原子光谱项。

（2）掌握罗意关系式，体系哈密顿算符和薛定谔方程，量子数的意义和取值，类氢体系的能量、角动量及其分量的计算，波函数与电子云的各种图示法，中心力场近似模型的思想，原子轨道和电子自旋的概念，行列式波函数。

3．重点和难点

重点：微观粒子的波粒二象性，实物微粒的运动规律—定态薛定谔方程。

难点：氢原子与类氢离子的定态薛定谔方程的求解。

（三）共价键理论和分子结构

1.教学内容

（1）价键理论的要点。

（2）氢分子离子和共价键的本质。

（3）分子轨道理论。

（4）双原子分子结构。

（5）杂化轨道理论简介。

（6）离域π键与共轭分子结构。

（7）多中心键和缺电子键简介。

（8）分子对称性初步。

2.教学要求

（1）了解线性变分法，分子体系的薛定谔方程，杂化轨道理论，离域π键形成的条件和类型，分子点群和分子的物理性质。

（2）掌握分子轨道的类型、能级顺序，同核双原子分子的结构，分子点群的确定。

3．重点和难点

重点：价键理论要点，线性变分法，氢分子离子的薛定谔方程，同核双原子分子的结构，离域π键。

难点：分子点群。

（四）配位场理论和络合物结构

1.教学内容

（1）络合物价键理论简介。

（2）晶体场理论。

（3）络合物的分子轨道理论简介。

（4）σ－π配键。

2.教学要求

（1）了解络合物价键理论，姜－泰勒效应，络合物的分子轨道理论的基本思想，原子簇化合物的结构。

（2）掌握晶体场中d轨道能级分裂，d轨道中电子的排布—高自旋态和低自旋态，晶体场稳定化能的计算，羰基络合物和氮分子络合物的结构特点。

3．重点和难点

重点：络合物价键理论，晶体场中d轨道能级分裂。

难点：d轨道中电子的排布—高自旋态和低自旋态。

（五）分子结构测定方法的原理及应用

1.教学内容

（1）分子能极和分子光谱。

（2）核磁共振和顺磁共振大意。

（3）分子的电子光谱。

2.教学要求

（1）了解分子光谱的产生与分类，双原子分子振—转光谱，核磁共振谱(NMR)，电子自旋共振谱(ESR)，X光电子能谱(XPS)，紫外光电子能谱(UPS)。

（2）掌握双原子分子的转动能级和谱线的分布特点，利用转动光谱求解分子的结构参数，双原子分子的振动能级和谱线的分布特点，利用振动光谱求解分子的结构参数。简单的图谱分析。

3．重点和难点

重点：双原子分子的转动光谱，核磁共振，X光电子能谱(XPS)。

难点：双原子分子振—转光谱。

（六）晶体结构

1.教学内容

（1）点阵理论。

（2）晶体的对称性。

（3）X－射线在晶体中的衍射。

（4）金属晶体结构。

（5）离子晶体和离子键。

（6）共价键型晶体和混合键型晶体。

（7）分子型晶体和分子间作用力。

2.教学要求

（1）了解晶体的微观对称性，晶体结构的密堆积原理，离子键理论。

（2）掌握晶胞及晶胞的二个基本要素，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。

3．重点和难点

重点：点阵理论，晶胞，晶体结构。

难点：点阵理论。

三、对学生能力培养的要求

通过教学，应使学生：1.理解量子力学的基础原理