结构化学课程教学大纲.docVIP

《结构化学》课程教学大纲

一、课程说明

（一）课程名称：结构化学

所属专业：材料化学

课程性质：必修

学分：3

（二）课程简介：

结构化学是本科化学专业、材料化学专业和应用化学专业的一门专业必修课。课程主要从量子力学基本假设出发，研究原子结构和分子结构的基本特征，以及原子在分子和晶体中的空间分布。重点在于揭示化学键的本质和结构与性能之间的关系，阐述物质的微观结构与其宏观性能的相互关系。结构化学不但与其他化学学科联系密切，而且与生物科学、地质科学、材料科学和医药学等各学科的研究相互关联、相互配合、相互促进，近年来愈来愈被材料研究者和化工工程师所重视。

目标与任务：

本课程主要探讨物质的静态结构，学生通过本课程的学习，能够建立起原子结构、分子结构和晶体结构的基本概念，特别是能够通过定量计算，加强对原子轨道和分子轨道等基本概念的理解，并从原子、分子等微观结构角度加深对物质结构与性能关系的深入了解。使学生能够从微观层次着眼，抓住问题本质，深刻理解“结构决定性质”这一基本原理，培养理论联系实际的能力，并为后续课程的学习打下必要的基础。

（三）先修课程要求，与先修课与后续相关课程之间的逻辑关系和内容衔接；

先修课程主要是高等数学，大学物理，无机化学、有机化学和分析化学等。后续课程主要是高等结构化学和量子化学。学习结构化学可以从原子、分子结构、甚至电子结构层面加深对先修课程中相关内容的理解，也为后续课程打下坚实的基础。

（四）教材与主要参考书。

教材采用李炳瑞主编的《结构化学(多媒体版)(第2版)》

主要参考书：

1、周公度、段连运：《结构化学基础》，北京大学出版社，2008年，第四版。

2、徐光宪、王祥云：《物质结构》，高等教育出版社，1987年，第二版。

3、周公度：《结构和物性》，高等教育出版社，2000年。

4、潘道皑、赵成大和郑载兴：〈物质结构〉，高等教育出版社，1989年，第二版。

二、课程内容与安排

第一章量子力学基础

1.1从经典力学到早期量子论

1.2量子力学的建立

1.3阱中粒子的量子特征

1.4隧道效应

（一）教学方法与学时分配

教学方法：教师讲授为主，课堂讨论为辅。

学时分配：（8学时）

（二）内容及基本要求

主要内容：

1、微观粒子的运动特征

2、量子力学基本假设

3、薛定谔方程及其解

【重点掌握】：量子力学的基本假设，氢原子的薛定谔方程及求解要点。

【了解】：隧道效应，量子理论与经典物理学理论相矛盾的实验现象，旧量子理论的内容与优缺点。

分子对称性与偶极矩、旋光性的关系。

【重点掌握】：分子点群具有对称元素：旋转轴、对称面、对称中心和映转轴。分子对称点群可分为Cn、Cnv、Cnh、Dn、Dnh、Dnd、Sn及高阶群T、O、I等。分子对称性与偶极矩、旋光性的关系。

【了解】：了解高阶群中的Td、Th、Oh、Ih等。

【难点】：对称操作与对称元素组合，分子点群，分子对称性、偶极矩和极化率。

第五章多原子分子结构与性质

5.1?非金属元素的结构化学:8-N法则

5.2?非共轭分子几何构型与VSEPR规则

5.3分子几何构型与Walsh规则

5.4?共轭分子与SHMO法

5.5?饱和分子的非定域轨道与定域轨道

5.6?缺电子分子的结构

5.7等瓣类似性关系

5.8多原子分子的谱项

5.9配位场理论

5.10?分子轨道对称守恒原理

（一）教学方法与学时分配

教学方法：教师讲授为主，课堂讨论为辅。

学时分配：（13学时）

（二）内容及基本要求

主要内容：了解8-N法则，掌握价电子对互斥理论（VSEPR），杂化轨道理论和离域分子轨道理论，SHMO方法及其在共轭分子中的应用，等瓣类似性关系，配位场理论，前线轨道理论。饱和分子的非定域轨道与定域轨道，缺电子分子的结构。

【重点掌握】：价电子对互斥理论（VSEPR），杂化轨道理论和离域分子轨道理论，SHMO方法及其在共轭分子中的应用，前线轨道理论，配位场理论。

【了解】：8-N法则判断非金属元素的结构，饱和分子的非定域轨道与定域轨道，缺电子分子的结构，等瓣类似性关系，分子几何构型与Walsh规则。

【难点】：SHMO方法及其在共轭分子中的应用，前线轨道理论，配位场理论。

第六章超分子化学简介

6.1超分子的概念

6.2分子间相互作用

6.3分子识别与自组装

6.4超分子实例

6.5晶体工程

（一）教学方法与学时分配

教学方法：教师讲授为主，课堂讨论为辅。

学时分配：（6学时）

（二）内容及基本要求

主要内容：超分子的概念，分子间相互作用和分子识别与自组装。

【重点掌握】：超分子的概念，分子间vanderWaals作用，氢键，π-π堆积作用，疏水效应和分子识别