1、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，
2、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。
3、（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
4、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。【难点】：氢原子的薛定谔方程的求解。第二章 原子结构2.1 单电子原子的 Schrdinger 方程及其解2.2 原子轨道和电子云的图形表示 2.3 量子数与可测力学量 2.4 多电子原子的结构 2.5 原子结构参数2.6 原子光谱项 （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：（9 学时）（二）内容及基本要求主要内容：了解当代
5、量子力学研究原子结构的基本步骤，对简单的氢原子进行量子化的处理，从中掌握量子化学的基本原理，对以后处理复杂原子体系做理论准备。【重点掌握】：原子结构的认识，原子轨道的意义、性质和空间图象，波函数和电子云的图形和原子光谱项，氢原子薛定谔方程的建立、解法和对其的解释。【了解】：多电子原子中心力场近似法，原子结构参数和当代量子力学研究原子结构的基本步骤。【难点】：可测力学量求解，数学计算繁杂，教学时避免从数学讲数学，应对新概念讲细讲透。第三章 双原子分子结构与化学键理论3.1 分子轨道理论(MO)3.2 价键理论(VB) 3.3 MO 理论与 VB 理论的比较3.4 双原子分子的光谱项（一）教学方法
6、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：（10 学时）（二）内容及基本要求主要内容：以 H2+和 H2 的量子力学处理为基础,使学生掌握简单分子轨道理论和价键理论的理论基础和基本的概念。学会用分子轨道理论讨论常见同核、异核双原子分子的结构，清楚共价键的本质。求双原子分子的光谱项。【重点掌握】：分子轨道理论、价键理论，分子光谱，线性变分法处理 H2+ 和H2，共价键本质及典型的双原子分子的电子排布。求双原子分子的光谱项。【了解】： 、 、 键的形成。【难点】：线性变分法处理 H2+ 和 H2 的分子轨道理论，H 2 的全波函数的确定。第四章 分子对称性与群论初步 4.1 对称性
7、概念 4.2 分子中的对称操作与对称元素 4.3 分子点群 4.4 分子对称性与偶极矩、旋光性的关系 （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：通过分子对称性学习，使学生对分子点群有一系统了解，掌握群的定义，分子点群具有对称元素：对称轴、对称中心、对称面和映转轴。了解分子点群的分类，能判断常见分子所属的对称点群及包含的对称元素，能分析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、C nv、C nh、D n、D nh、D nd、S n 及高
8、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、T h、O h、I h 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
9、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 van der Waals 作用，氢键，- 堆积作用，疏水效应和分子识别与自组装。【了解】：超分子实例和晶体工程。【难点】：分子间相互作用和分子识别与自组装。制定人：王丹审定人：批准人：日 期：2016-5-23
