《结构化学》教学大纲
《结构化学》课程是一门在原子、分子水平上讨论物质微观结构的课程。它以量子力学为基础,结合无机化学、有机化学的实验事实,讨论原子、分子的化学键理论,使学生了解“化学键决定物质结构,结构决定性质”,从而在更高层次上解释各种化学现象。
学习本课程需具备高等数学 ( 含线性代数 ) 、大学物理、无机化学、有机化学等课程基础。
本课程讲授以下内容:
第 1 章 : 量子力学基础
1.1 量子力学的诞生
1.1.1 十九世纪末的物理学
1.1.2 三个重要实验
1.1.3 德布罗意物质波
1.1.4 测不准关系
1.2 量子力学的基本假设
1.2.1 状态波函数和几率
1.2.2 力学量与线性自共轭算符
1.2.3 薛定谔方程
1.2.4 态迭加原理
1.2.5 Pauli 不相容原理
1.3 量子力学的简单应用
1.3.1 一维势箱中的粒子
1.3.2 三维势箱中的粒子
1.3.3 简单应用
第 2 章 : 原子结构
2.1 薛定谔方程
2.1.1 类氢离子的薛定谔方程
2.1.2 变数分离
2.1.3 解Φ方程
2.1.4 Θ方程的解
2.1.5 R 方程的解
2.2 类氢离子波函数及轨道能级
2.2.1 量子数的物理意义
2.2.2 主量子数与能级
2.2.3 径向分布函数
2.2.4 角度分布函数
2.3 多电子原子结构
2.3.1 中心力场近似和自洽场近似
2.3.2 电离能和电子亲和能
2.4 原子光谱项
2.4.1 原子光谱项定义
2.4.2 原子光谱项的推导
2.4.3 组态的能级分裂
2.4.4 基态光谱项
第 3 章 : 分子的对称性
3.1 对称操作和对称元素
3.1.1 对称性、对称操作与对称元素
3.1.2 旋转轴与转动
3.1.3 对称面与反映
3.1.4 对称心和反演操作
3.1.5 映转轴和旋转反映
3.1.6 群的定义
3.2 对称点群
3.2.1 分子点群的分类
3.2.2 分子点群 C n , C nv , C nh
3.2.3 分子点群 D n , D nh , D nd
3.2.4 分子点群 S n
3.2.5 分子点群高阶群
3.3 偶极矩与旋光性
3.3.1 分子旋光性
3.3.2 分子偶极距
第 4 章 : 双原子分子
4.1 化学键理论简介
4.1.1 原子间相互作用力
4.1.2 化学键理论
4.2 变分法与 H + 分子结构
4.2.1 H 2 + 的结构和共价键的本质
4.2.2 变分法解 Schrodinger 方程
4.2.3 积分意义和 H 2 + 的结构
4.3 分子轨道理论与双原子分子
4.3.1 分子轨道理论
4.3.2 双原子分子轨道的特点
4.3.3 同核双原子分子
4.3.4 异核双原子分子
4.4 价键理论和氢分子结构
4.4.1 价键理论
4.4.2 氢分子的价键处理
第 5 章 : 多原子分子 (A)
5.1 杂化轨道理论
5.1.1 杂化轨道
5.1.2 杂化轨道的方向
5.1.3 成键能力
5.2 价电子互斥理论
5.3 离域π键和 HMO 法
5.3.1 离域π键
5.3.2 HMO 法
5.4 分子轨道先定系数法
5.4.1 介绍
5.4.2 直链分子
5.4.3 共轭环链分子
5.4.4 复杂共轭体系
5.5 前线轨道理论和轨道对称守恒原理
5.5.1 前线轨道理论
5.5.2 分子轨道对称守恒原理
第 6 章 : 多原子分子 (B)
6.1 缺电子多中心键
6.1.1 硼烷
6.1.2 硼烷的化学键
6.1.3 其它缺电子多中心键
6.2 配合物化学键
6.2.1 σ键配合物的结构
6.2.2 金属羰基配合物——σ-π配键
6.2.3 烯烃配位化合物
6.3 配位场理论
6.3.1 中心离子电子组态的谱项
6.3.2 原子轨道在不同环境中的能级分裂
6.3.3 弱场方案
6.3.4 强场方案
6.4 过渡金属原子簇化合物
6.4.1 簇合物中 M-M 间多重键
6.4.2 金属簇合物几何构型与电子计数法
6.5 氢键
6.5.1 氢键产生的条件和影响
6.5.2 几种重要化合物的氢键
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