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课程定位:

结构化学是应用量子力学基本原理,在原子和分子水平上,深入到电子层次,研究物质的微观结构与其宏观性能关系的科学,是化学学科的理论基础。其任务是使学生掌握微观物质运动的基本规律,获得原子、分子以及晶体结构的基本理论和知识,了解物质的结构与性能关系,了解研究物质结构所使用的近代物理方法的基本原理,加深对前修课程有关内容的理解,为后续课程的学习打下必要的基础;通过本课程的学习,培养学生能通过物质结构和性质相互关系的基本规律出发,分析和解决问题,达到以下如下目标:

1. 掌握量子力学思想方法,培养学生的科学批判与反思精神。

2.掌握量子力学基本原理,培养学生的抽象思维能力。   

3.自觉运用量子力学基本原理,培养学生在化学一级学科视角下进行知识统整的能力。  

教学思路:

本课程主要围绕以下内容开展教学工作。

1.量子力学基础和原子结构。这部分内容在第一、二章中讲授。要求了解量子力学的基本假设,掌握氢原子的薛定谔方程及求解要点,提高对原子结构的认识,深入理解原子轨道的意义、性质和空间图象。了解多电子原子中心力场近似法及He原子的变分法处理,了解核外电子排布的依据,了解角动量的偶合及原子光谱的意义。

2.化学键理论和分子结构。这部分内容在第三、四、五、六章。要求分析分子的对称性特征、确定分子所属的点群。以线性变分法处理H2+ 和H2为例,了解共价键本质及典型的双原子分子的电子排布,重点掌握分子轨道理论、价键理论,理解极性、磁性与分子结构的关系。以甲烷分子为例,掌握化学键理论在多原子分子结构中的应用,深入理解杂化轨道的含义。以共轭分子为例,掌握HMO方法及其应用,了解前线轨道理论。掌握晶体场理论和配位场理论在配合物结构中的应用,理解配建结构的形式。

3.点阵理论和晶体结构。这部分内容在第七、八章中讲授。要求掌握晶体周期性结构的特点及晶体的各种性质。了解晶体的x射线衍射法的基本原理,理解金属晶体、离子晶体、共价晶体、分子晶体等各类晶体结构的基本型式及规律。

4.分子性质及测定分子结构的实验方法。这部分内容穿插在不同的章节讲授。要求着重了解分子光谱(包括转动光谱、振动光谱和电子光谱)所依据的基本原理,以及这些方法在测定结构中的应用,为掌握现代化学中的重要实验方法打下初步的基础。

专业特点:

本课程的研究对象涉及电子、原子等微观领域,概念抽象、逻辑性强,公式理解需要较扎实的数学和物理知识。特别是用到“多重积分,二阶微分方程的求解”等高等数学知识,以及较多的物理模型,良好的数理基础是学习本课程的必备条件。 在学习过程需要建立合理的物理模型,因此要特别注重抽象思维方法的训练,进而将原理、概念、公式等使抽象的知识具体化、形象化。

内容简介:

网络课程基本的文本教材,所展示的主体结构体系的内容和基本要求如下:

1.量子力学基础和原子结构部分包括量子力学的基本假设、氢原子的薛定谔方程及求解要点、原子结构的认识、原子轨道的意义、性质和空间图象、多电子原子中心力场近似法及He原子的变分法处理、核外电子排布的依据、角动量的偶合及原子光谱的意义等。

2.化学键理论和分子结构包括确定分子所属的点群、了解极性、磁性与分子结构的关系、分子轨道理论、价键理论和配位场理论、杂化轨道的组成、HMO方法等。还包括分子转动光谱、振动光谱和电子光谱的基本原理,以及这些方法在测定结构中的作用和应用范围等。

3.点阵理论和晶体结构包括晶体周期性结构的特点及由此特点决定晶体的各种性质、晶体的x射线衍射法的基本原理、金属晶体、离子晶体、共价晶体、分子晶体等各类晶体结构的基本型式及性质等。