结构化学教学大纲
《结构化学》课程教学大纲.
《结构化学》课程教学大纲课程中文名称：结构化学课程英文名称:：STRUCTURE CHEMISTRY总学时：40 讲课学时：40 习题课学时：0 实验学时：0 上机学时：0授课对象：应用化学系应化学工程与工艺等专业大三本科生先修课程：高等数学、大学物理、物理化学一、课程教学目的结构化学是研究原子、分子和晶体结构，以及结构与性能关系的一门基础科学，是在物理化学解决反应方向、限度和速率问题的基础上，解决反应本质问题的科学，是培养新世纪化学、化工、生命科学高素质专门人才知识结构和能力的重要组成部分。
本课程旨在培养学生在树立“结构化学”的观点的基础上，了解结构化学研究和解决问题的方法，并掌握结构化学的基础理论和基本知识，为以后的学习和工作打下必要的结构基础。
二、教学内容及基本要求第一章绪论（2学时）教学内容：结构化学的研究对象；学习目的；学习内容；学习方法；课程安排及要求；主要参考书。
教学要求：了解结构化学的研究对象和具体的学习内容，明确结构化学在了解反应本质，发现、合成和提取符合人类一定需要的新物质，以及推动化学学科发展等多方面的作用。
并注重理论联系实际，摆脱宏观现象和传统观念的束缚，学会抽象思维的方法和数学工具的应用。
第二章量子力学基础知识（4学时）教学内容：微观粒子的波粒二象性及其特点；测不准关系及其应用；量子力学基本假设（波函数与几率，力学量与算符，薛定谔方程，态叠加原理，电子自旋）；波函数的合格条件；量子力学处理问题的一般步骤；一维势箱中粒子运动状态的描述及其具体的处理方法。
教学要求：了解微粒子（主要是电子）的运动特点，用波函数描述电子运动状态的原因及波函数的物理意义。
掌握能量算符的写法，理解波函数的合格条件，熟练掌握用量子力学处理一维势箱粒子的方法，并熟记其结论。
第三章原子结构和性质（16学时）教学内容：类氢离子体系薛定谔方程的求解（坐标变换，分离变量， 方程求解），波函数有关图形；角动量及量子数的物理意义；多电子原子结构；屏蔽效应与钻穿效应，基态原子核外电子排布规律，原子光谱项。
结构化学-教学大纲设计
《结构化学》课程教学大纲（供应用化学专业使用）一、课程性质结构化学是应用化学的专业基础课。
本课程是在学生已经学过高等数学、物理学、无机化学、分析化学、有机化学和物理化学的基础上，在进一步从原子、分子的水平上研究物质微观结构以及结构与性能间的关系的学科。
要求学生系统地掌握结构化学的基本原理、基本方法与基本技能，通过各个教学环节培养学生独立思考、独立分析和创新的能力，使之具有一定的分析和解决化学方面实际问题的能力，从而为进一步学好专业课程及今后从事科学研究，奠定良好的化学理论基础。
考虑到应用化学专业的培养方向，本课程在内容的选材上突出了基础和实用性。
选择了化学键理论，原子结构，晶体化学等为主要内容，使学生通过对化学键理论的学习，为深入学习有关的知识打下基础，通过对晶体组成结构与性能之间关系的学习，为材料科学的学习打下基础。
本课程理论讲授共54学时，3学分。
理论教学主要通过课堂讲授，多媒体影视课件、习题课(或课堂讨论)、演算习题、自学及实验等教学形式，达到学习本课程的目的。
二、教学内容与要求量子力学基础和原子结构。
这部分内容在第一～三章中讲授。
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。
化学键理论和分子结构。
这部分内容主要在第五章中讲授。
要求重点掌握化学键的三个基本理论：分子轨道理论、价键理论和配位场理论。
要求掌握价键理论在多原子分子结构中的应用，了解S－P杂化轨道的组成及键角公式。
掌握HMO方法及其在共轭分子中的应用，了解前线轨道理论。
要求掌握配位场理论在配合物结构中的应用，以及s - p 配键配合物和多原子p 键配合物的结构。
点阵理论和晶体结构。
这部分内容主要在第四、六、七章中讲授。
要求掌握晶体周期性结构的特点及由此特点决定晶体的各种性质。
结构化学课程教学大纲-楚雄师范学院
结构化学课程教学大纲-楚雄师范学院 楚雄师范学院化学与生命科学系 科学教育专业结构化学（理论）课程教学大纲 一、课程基本信息 课程代码 032306004 课程中文名称结构化学 课程英文名称Struatural Chemistry 课程性质专业选修课程 使用专业化学教育 开课学期第六学期 总学时50 总学分 3 预修课程普通化学、有机化学、分析化学、高等数学、普通物理 课程简介 本课程是化学教育专业第四学年开设的一门必修课程，54学时，3学分。它是一门在原子、分子水平上讨论物质微观结构的课程。它以量子化学为基础，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。主要内容包括四大部分：量子力学基础、原子结构、分子结构（双原子、多原子分子）、晶体结构（金属、离子晶体）。 教材建议：周公度、段连运等编《结构化学基础》（第四版）。北京大学出版社 参考书 1、林梦海、林银钟等编《结构化学基础》 2005年，高等教育出版社。 2、夏树伟、夏少武主编《简明结构化学学习指导》化学工业出版社2004 3、周公度、段连运等编《结构化学基础习题解》北京大学出版社 二、课程性质、目的及总体教学要求 课程的基本特性 结构化学是一门在原子、分子水平上讨论物质微观结构的课程。它是以量子化学为基础，结合无机化学、有机化学的实验事实，讨论原子、分子有化学键理论。主要内容包括四大部分：量子力学基础、原子结构、分子结构（双原子、多原子分子）、晶体结构（金属、离子晶体）。教材注重介绍结构化学的基本原理，同时也反映结构化学的新成就、新进展。 本书主要内容：量子力学基础、原子结构、分子对称性与点群、双原子分子、多原子分子结构、晶体学基础、金属和合金结构、离子化合物等内容。 课程的教学目的：要求学生在掌握无机化学、有机化学、分析化学等专业基础课程和高等数学、大学物理、线性代数等公共课程基础上再进行学习。本课程阐述原子间以什么样的结合力形成分子、原子的组成及连接方式是怎样决定分子的几何构型，并表现出独特的物理与化学性质。通过学习引导他们注意实验基础，注意理论和实际的联系，了解：“结构决定性质，性质反映结构，”的结构和性能的相互联系的原则，从而在高层次上解释各种化学现象。 三、章节教学内容与要求 第一章量子力学基础知识（6课时） 第二章原子的结构和性质（9课时） 第三章共价键和双原子分子的结构化学（7课时） 第四章多原子分子中的化学键（6课时） 第五章配位化合物的结构和性质（5课时） 第六章晶体的点阵结构和晶体的性质（7课时） 第七章金属的结构和性质（4课时） 第八章离子化合物的结构化学（4课时） 模型课程（2课时） 第一章量子力学基础知识（7课时） 本章主要介绍微观粒子的运动特征，量子力学的5个基本假设，箱中粒子的Schrodinger方程及其解。重点掌握黑体辐射和能量量子化，光电效应和光子学说，实物微粒的波粒二象性，不确定度关系，量子力学的基本假设，势箱中自由粒子的运动状态（波函数、能量）。理解量子化、不确定度关系、波函数、几率、几率密度、物理量和算符、本征态、本征值、薛定谔方程、零点能、简并态和简并度等概念。了解微观粒子的波粒二象性。难点是箱中粒子的Schrodinger方程及其解。 主要内容： 1.1 微观粒子的运动特征 1.2 量子力学基本假设 1.3. 箱中粒子的Schrodinger方程及其解 各节内容的教学要求 第一节微观粒子的运动特征（2课时） 了解：经典物理学理论的发展历史。 理解：量子化、光电效应、波粒二象性、不确定度关系等概念。 掌握：三个重要的实验（黑体辐射、光电效应、不确定度关系）。 灵活运用：德布罗意波长的计算，用不确定度关系比较宏观客体与微观客体的特性。 主要内容： 1.1.1 黑体辐射和能量量子化 1.1 .2 光电效应和光子学说 1.1 .3 实物微粒的波粒二象性 1.1 .4 不确定度关系 第二节量子力学基本假设（2课时） 了解：波函数和微观粒子的状态。 理解：合格的波函数、定态波函数、几率、几率密度、算符、本征态、本征值等概念。 掌握：Schrodinger方程的表达式，Pauli原理。 灵活运用：学会用算符判断本征函数，会计算本征值。 主要内容： 1.2.1 波函数和微观粒子的状态 1.2 .2 物理量和算符 1.2. .3 本征态、本征值和Schrodinger方程 1.2. .4 态重加原理 1.2. .5 Pauli原理 第三节箱中粒子的Schrodinger方程及其解（2课时）了解：一维势箱中粒子的Schrodinger方程解法，三维势箱中粒子的Schrodinger方程表达式。 理解：零点能、简并态和简并度概念。 掌握：一维势箱中粒子的Schrodinger方程解的结论 主要内容： 1.3 箱中粒子的Schrodinger方程及其解 第二章原子的结构和性质（8课时） 本章通过对H原子薛定谔方程的求解，了解原子结构中量子数的来源，类氢离子波函数的图形及其物理意义；掌握多电子原子的原子轨道能级、电离能的求解，简单的基态原子谱项、支谱项的推算法。难点是H原子薛定谔方程的求解，原子谱项的推求。 主要内容： 2.1 单电子原子的Schrodinger方程及其解 2.2 量子数的物理意义 2.3 波函数和电子云的图形 2.4 多电子原子的结构 2.5 元素周期表与元素周期性性质 2.6 原子光谱 第一节单电子原子的Schrodinger方程及其解（2课时） 了解：单电子原子的Schrodinger方程的建立和解法，变数分离法，R、Φ、Θ方程的解法。理解：主量子数、角量子数、磁量子数概念。 掌握：单电子原子的Schrodinger方程表达式， R、Φ、Θ方程的解结果。 主要内容： 2.1.1 单电子原子的Schrodinger方程及其解 2.1 .2 变数分离法 2.1 .3 Φ方程的解 2.1 .4 单电子原子的波函数 第二节量子数的物理意义（1课时） 了解：总量子数和总磁量子数。 理解：自旋量子数、轨道角动量、自旋角动量等概念。 掌握：四个量子数的取值、意义。 灵活运用：氢原子的能量计算公式应用 主要内容： 2.2 量子数的物理意义 第三节波函数和电子云的图形（1课时） 了解：图和图、原子轨道等值线图、电子云分布图、原子轨道轮廓图。 理解：径向分布图、概率。 掌握：径向分布函数物理意义。 主要内容： 2.3.1 图和图 2.3 .2 径向分布图 2.3 .3 原子轨道等值线图 第四节多电子原子的结构（2课时） 了解：多电子原子的Schrodinger方程及其近似解的方法。 理解：单电子近似、自洽场法、屏蔽效应、钻穿效应等概念。 掌握：原子轨道能和电子结合能的实验测定，电子互斥能对基态原子电子组态的影响。 灵活运用：由屏蔽常数近似计算原子轨道能。 主要内容： 2.4.1 多电子原子的Schrodinger方程及其近似解 2.4.2 原子轨道能和电子结合能 2.4.3 基态原子的电子排布 第五节元素周期表与元素周期性性质（1课时） 了解：原子结构参数。 理解：原子的电离能、电子亲和能、电负性、（6S）2惰性电子对效应。 掌握：元素周期性质变化规律。 主要内容： 2.5.1 元素周期表 2.5.2 原子结构参数 2.5.3 原子的电离能 2.5.4 电子亲和能 2.5.5 电负性 2.5.6 相对论效应对元素周期性质的影响 第六节原子的光谱项（2课时） 了解：氢原子光谱项的推引方法，原子光谱的应用。 理解：原子的光谱、基态、激发态、原子光谱项、光谱支项。 掌握：氢、氮、氧、碳、氦、氖原子光谱项和光谱支项的推求方法。 主要内容： 2.6.1 原子的光谱项 2.6.2 电子的状态和原子的能态 2.6.3 单电子原子的光谱项和原子光谱 2.6.4 多电子原子的光谱项 2.6.5 原子光谱项的应用 第三章共价键和双原子分子的结构化学（7课时） 本章学习使学生了解化学键理论的三大流派；掌握变分法处理H2+，用分子轨道理论讨论同核、异核双原子分子；分子轨道必须满足的三个条件；σ、π、δ轨道的特点。难点是异核双原子分子轨道图的排布。 主要内容： 3.1 化学键概述 3.2 H2+的结构和共价键的本质 3.3 分子轨道理论和双原子分子的结构 第一节化学键概述（略） 了解：键型的多样性。 理解：共价键、离子键、金属键的区别。 掌握：若干单质或化合物中存在的化学键类型。 主要内容： 3.1.1 化学键的定义和类型 3.1.2 键型的多样性 第二节H2+的结构和共价键的本质（3课时） 了解：H2+的Schrodinger方程的原子单位表示式，变分法解H2+的Schrodinger方程的方法。 理解：Born-Oppenheimer近似、库仑积分、交换积分、重叠积分。 掌握：H2+的能量及函数表示式、共价键的本质 主要内容： 3.2.1 H2+的Schrodinger方程 3.2.2 变分法解Schrodinger方程 3.2.3 Haa、Hbb、Sab的物理意义 3.2.4 共价键的本质 第三节分子轨道理论和双原子分子的结构（4课时） 了解：H2+的Schrodinger方程的原子单位表示式，变分法解H2+的Schrodinger方程的方法。 理解：分子轨道、成键轨道、反键轨道、非键轨道、σ轨道、π轨道、δ轨道、键级、磁性、等电子分子等概念。 掌握：同核双原子分子（F2、O2、N2、C2、B2），异核双原子分子（CO、HF、NO）的分子轨道排布式、价电子组态、键级、磁性、分子结构。 主要内容： 3.3.1 简单分子轨道理论
《结构化学》教学大纲(英文版)
‘Structural Chemistry ’Course SyllabusCourse Code：09040001Course Category：Major BasicMajors：ChemistrySemester：SpringTotal Hours：54 Hours Credit：3Lecture Hours：54 HoursTextbooks：《Structural Chemistry》孙墨珑编著，东北林业大学出版社。
I.Introduction to Structural ChemistryThe major targets this course includes the followings: (1) to introduce the material structure of the basic concepts, basic theory, and basic methods for learning “Structural Chemistry”; (2) to explore the relationship between the microstructures and properties of atoms, molecules, and crystals; (3) to systematically clarify the essence of the periodic law of elements; (4) to deeply and qualitatively clarify the essence of the chemical bonds. This course introduces the basic principles of quantum mechanics and their applications in simple systems, structure of atoms, molecules, and crystals, symmetry of molecular orbitals, molecular orbital theory, and ligand field theory, etc. After learning this course, the students should be able to analyze and solve the basic chemistry problems from the point of view of quantum mechanics.II.Table of contentsSection I (Chapter 1) Basic knowledge of quantum mechanics1.1 Failures of classical mechanics1）Black-body radiation & Planck’s solution;2）Ph otoelectric effect & Einstein’s theory;3）Hydrogen spectrum & Bohr’s model.1.2Characteristics of the motion of microscopic particles1)Wave-particle duality;2)Uncertainty principle.1.3The basic postulates of quantum mechanics1)Postulate 1: wavefunction;2)Postulate 2: Hermitian operators;3)Postulate 3: Schrödinger equation;4)Postulate 4: linearity and superposition;5)Postulate 5: Pauli exclusion principle.1.4Applications of quantum mechanics in simple cases1)Free particle in one-dimensional (1D) box;2)Applications of the 1D-box model in simple chemical systems;3)Free particle in two-dimensional (2D) & three-dimensional (3D) box;4)Tunneling & scanning tunneling microscopy (STM).Section II (Chapter 2) Structures and properties of atoms2.1 One-electron atom: H atom1)The Schrödinger equation of H atoms;2)Solution of the Schrödinger equation of H atom.2.2Quantum numbers1)Principle quantum number, n;2)Angular momentum quantum number, l;3)Magnetic quantum number, m;4)Zeeman effect.2.3Wavefunction and electron cloud1)Radial distribution;2)Angular distribution;3)Spatial distribution.2.4 Structure of multi-electron atoms1)The Schrödinger equation of multi-electron atoms•Self-consistent field method;•Central field approximation.2)The building-up principles and electron configuration of multi-electron atoms•Pauli exclusion principle;•Principle of minimum energy;Hund’s rule.2.5Electron spin and Pauli exclusion principle2.6Atomic spectroscopy1)Orbital-spin coupling;2)Spectroscopic terms & term symbol;3)Derivation of atomic term.4)Hund’s rule on the spectroscopic terms;2.7Atomic properties1)Energy of ionization;2)Electron affinity;3)Electronegativity.Section III (Chapters 3-6) Structures and properties of molecules Chapter 3 Geometric structure of molecules─Molecular symmetry & symmetry point group3.1Symmetry elements and symmetry operations1)Symmetry elements and symmetry operations;2)Combination rules of symmetry elements;3.2Point groups & symmetry classification of molecules3.3Point groups & groups multiplication3.4Applications of molecular symmetry1)Chirality & optical activity;2)Polarity & dipole moment.Chapter 4 S tructure of biatomic molecules (X2 & XY)4.1 Linear variation method and structure of H2+ ion1) Shrödinger equation of H2+ ion;2) Linear variation method;3) Treatment of H2+ ion using linear variation method;4) Solutions of H2+ ion.4.2 Molecular orbital theory and diatomic molecules1) Molecular orbital theory;2) Structure of homonuclear diatomic molecules (X2);3) Structure of heteronuclear diatomic molecules (XY).4.3 Valence bond (VB) theory and H2 moleculeChapter 5 Structure of polyatomic molecules (A)5.1 Structure of Methane (CH4)1) Delocalized molecular orbitals of methane (CH4);2) Localized molecular orbitals of methane (CH4).5.2 Molecular orbital hybridization1) Theory of molecular orbital hybridization;2) Construction of hybrid orbitals;3) Structure of AB n molecules;4) Molecular stereochemistry: valence shell electron-pair repulsion (VSEPR)model.5.3 Delocalized molecular orbital theory─Hückel molecular orbital (HMO) theory1) HMO method & conjugated systems;2) HMO treatment for butadiene;3) HMO treatment for cyclic conjugated polyene (C n H n);4) Molecular diagrams;5) Delocalized π bonds.5.4 Structure of electron deficient molecules5.5 Symmetry of molecular orbitals and symmetry rules for molecular reactions5.6 Molecular spectroscopy1)Infrared absorption spectroscopy: molecular vibrations;2)Raman scattering spectroscopy: molecular vibrations;3)Fluorescence spectroscopy: electronic transitions;4)NMR spectroscopy: nuclear magnetic resonances.Chapter 6 Structure of polyatomic molecules (B), coordination compounds 6.1 Crystal field theory6.2 CO and N2 coordination complexes6.3 Organic metal complexes1) Zeise’s salts;2) Sandwich complexes.6.4 Clusters1) Transition-metal cluster compounds2) Carbon clusters and nanotubesSection IV (Chapters 7-9) Structure of crystalsChapter 7 Basics of crystallography7.1 Periodicity and lattices of crystal structure1) Characteristics of crystal structure;2) Lattices and unit cells;3) Bravais lattices and unit cells of crystals;4) Real crystals & crystal defects.7.2 Symmetry in crystal structure1) Symmetry elements and symmetry operations;2) Point groups (32) and space groups (230).7.3 X-Ray diffraction of crystals1) X-ray diffraction of crystals•Laue equation;•Bragg’s law;•Reciprocal lattice.2) Instrumentation of X-ray diffraction;3) Applications of X-Ray diffraction•Single crystal diffraction: crystal structure determination;•Powder diffraction: qualitative & quantitative analysis of crystalline materialsChapter 8 Crystalline solids, I: metals and alloys8.1 Close Packing of Spheres1) Close packing of identical spheres;2) Packing density;3) Interstices.8.2 Structures and Properties of Pure Metals8.3 Structures and Properties of AlloyChapter 9 Crystalline solids, II: ionic crystals9.1 Packing of Ions;9.2 Crystal Structure of Some Typical Ionic Compounds9.3 Trend of Variation of Ionic Radii9.4 Pauling Rule of Ionic Crystal Structure9.5 Crystals of Functional Materials1) Nonlinear optical materials;2) Magnetic materials;3) Conductive polymers;4) Semiconductors: band gap and photocatalysisIII.Table of ScheduleReferences[1] 王荣顺主编，东北师范大学等，《结构化学》，高等教育出版社，2003年。
《结构化学》课程教学大纲
《结构化学》课程教学大纲重点：H2+的线性变分法处理及其结果；双原子分子的基本理论（LCAO分子轨道法、价键法）；分子轨道的构形、分类及其能级顺序；H2的海特勒-伦敦处理和价键理论。
难点：原子形成分子的规律；双原子分子的基本理论（LCAO分子轨道法、价键法）；分子轨道的构形和能级顺序。
第四章分子对称性和分子点群(6学时)知识点：对称元素和对称操作；群论的基本知识；分子点群；群表示理论的要点。
重点: 对称元素和对称操作的概念；判别分子对称群的方法和有关应用；分子对称性与性质的关系。
难点: 判别分子对称群的方法；群表示理论的要点；分子对称性与性质的关系。
第五章多原子分子结构(6学时)知识点：杂化轨道理论；价层电子对互斥理论；多中心键和缺电子分子结构；离域 键和共轭分子结构；分子轨道的对称性和反应机理；配位化合物：价键理论、晶体场理论、配位场理论。
重点：杂化轨道理论及波函数、价电子对互斥理论的概念和应用；分子构型的判断；多中心键和缺电子分子结构。
共轭分子轨道求解的过程和能级计算；共轭分子分子图及应用；配位场理论。
难点：杂化轨道理论及波函数；价层电子对互斥理论分子构型的判断。
休克尔分子轨道法；分子图；分子轨道的对称性和反应机理。
第六章晶体结构基础(8学时)（1）几何结晶学知识点：晶体内部结构的空间点阵排列规律；晶体的对称性以及晶体宏观和微观对称类型（32种点群和230种空间群）。
晶体的晶面符号；根据晶体对称性或内部空间点阵的分布规律进行晶体分类（七个晶系和十四种空间点阵）；晶体的特性；晶面角守恒定律。
重点：晶体内部结构的空间点阵排列规律；晶体的对称性，宏观和微观对称类型；根据晶体对称性情况或内部空间点阵的分布规律进行分类；晶面角守恒定律。
难点：晶体内部质点的空间点阵排列规律；晶体的对称性，晶体对称类型。
（2）晶体化学知识点：晶体中的价键，等径圆球和不等径圆球的密堆积；金属单质、非金属单质、合金的晶体结构；离子键和典型离子化合物、复杂离子化合物晶体结构的描述；鲍林规则和硅酸盐晶体的结构；某些三元化合物的晶体结构及近代晶体材料简介。
《结构化学》课程大纲
《结构化学》课程大纲《结构化学》课程大纲英文名称：StructuralChemistry课程编号：407021030适用专业：化学本科结构化学化学本科结构化学是化学的理论基础结构化学以量子力学基本原理为基础，主要任务是描述微观粒子的运动规律，揭示结构—性能之间的关系结构化学总结归纳出的许多重要的概念（如原子轨道和分子轨道）、规律（如对称性和对称原理）以及许多重要的实验手段（如衍射、光谱、能谱和磁共振）对化学学科及相关科学有重要的指导作用。
该课程对学生其它课程的理论知识学习和理解，以及科研素养的培养和提高有着至关重要的影响。
所讲授的基本理论涵盖于各化学分支，是化学各相关专业学生应掌握的最基本、最重要的理论。
因此，这门课对化学教育专业的本科生培养都有重要意义。
结构化学对从事化学研究与化学教学都是必须的。
结构化学课程是大学本科化学各专业的重要主干基础课。
由于该课程涉及的面广，又比较抽象，要求学生具有较多的数理知识和较强的空间想象能力，该课程是大学阶段化学专业课程中最难学的课程之一，但该课程对培养学生逻辑思维和空间想象力有着至关重要的影响。
通过本课程的教学，使学生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；了解在原子、分子和晶体层次上微观粒子的运动规律和结构；理解“结构决定性能，性能反映结构”的相互关系；了解研究分子和晶体结构的近代物理方法的基本原理；清楚某些实验方法的基本原理。
加深对前修课程的有关内容的理解，为后课程的学习打下必要的基础。
通过本课程的学习，培养学生能从物质结构与物质性质（性能）相互关系的基本规律出发，从而在更高层次上分析和解决问题。
随着化学日益注重对化学反应本质、物质结构及性质的探讨，随着能源、信息、材料等对化学的要求等等，都需要以结构化学的知识为基础。
因此通过本课程的学习将为学生从事中学化学教育、或继续深造从事科学研究奠定扎实的理论基础。
的原则探索知识的主动权围绕重点难点开展教学。
《结构化学》课程教学大纲
《结构化学》课程教学大纲一、课程说明课程编码4302084 课程类别专业主干课修读学期第5学期学分 2 学时32 课程英文名称Structural Chemistry适用专业化学（师范），应用化学先修课程高等数学，线性代数，无机化学二、课程的地位及作用《结构化学》是化学本科专业必修基础理论课程，主要研究原子、分子及晶体的结构以及它们与物质的物理、化学性质的关系。
课程的主要任务是对物质微观结构、基本理论及思想方法有正确的认识，能够理解结构与性能的相互关系及其某些实验方法的基本原理。
进行必要的结构化学教学与训练，是培养具有较好的理论素养的化学人才的保证,并且为后续课程的学习和科学研究及从事中学教学工作打下坚实的基础，提高运用物质结构基本原理和方法来分析问题和解决问题的能力。
三、课程教学目标1. 通过本课程的学习，使学生正确理解微观粒子的波粒二象性的特点、掌握描述微观世界运动规律的量子力学的主要基本假设、学习应用量子力学原理处理问题的步骤；深入理解原子轨道的意义、性质和空间图象、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，理解离域分子轨道理论和前线轨道理论。
2. 培养学生运用微观结构的观点和方法，分析、解决化学问题的能力，从本质上把握物质之所以能够表现出各种各样性质的结构根源，了解各种结构所必然表现出的性能。
3. 让学生初步了解量化计算的一些基本知识，为其将来能在化学领域进行较深入的研究打下一定的基础。
四、课程学时学分、教学要求及主要教学内容(一) 课程学时分配一览表学时分配章节主要内容总学时讲授实践第1章量子力学基础知识 6 6 0第2章原子的结构和性质 6 6 0第3章共价键和双原子分子的结构化学 6 6 0第4章分子的对称性 6 6 0第5章多原子分子中的化学键8 8 0(二) 课程教学要求及主要内容第1章量子力学基础知识教学目的和要求：1. 通过本章的教学使学生初步了解量子力学的一些基本概念、理解微观粒子的波粒二象性的特点；2. 掌握描述微观世界运动规律—量子力学的主要基本假设；3. 学习应用量子力学原理处理问题的步骤。
《结构化学》课程教学大纲
《结构化学》课程教学大纲学时：50学时学分：3.0学分适用专业：化学教育、应用化学、材料化学一、说明1、《结构化学》课程的性质和任务《结构化学》是研究原子、分子及晶体的结构，以及结构与性能之间关系的一门基础理论课。
设置本课程的目的在于培养学生在建立量子力学基本概念的基础上，掌握微粒运动的基本规律。
获得原子、分子及晶体结构的基本理论和实验研究方法，让学生在深入到原子、分子的电子层结构上来掌握物质的微观结构与宏观性质之间的关系。
明确“结构决定性能、性能反映结构”这一重要原则，为今后从事教学和科研或继续升造，打下坚实的理论基础。
2、《结构化学》课程的基本要求(1)．在熟悉电子等实物微粒基本特性的基础上，掌握波函数、薜定谔方程及算符等量子力学重要原理、应用量子力学原理来研究原子结构。
(2)．掌握分子轨道理论和配位场理论，应用分子轨道理论深入研究分子结构和配合物结构，了解分子光谱的基本原理和方法。
(3)．掌握晶体的点阵理论，明确各类晶体结构特征及结构与性能之间的关系，理解x-射线晶体结构分析的基本原理以及联系衍射二要素和晶胞二要素的重要方程。
二、正文绪论《结构化学》主要内容及研究途径、学习方法第一章量子力学基础和原子结构1．量子论诞生和量子力学基本原理经典物理学困难和量子论诞生实物微粒的波粒二象性及“不确定关系”（重点）波函数、薜定谔方程、势箱中运动的粒子定态薜定谔方程的算符表达式2．氢原子与类氢离子的定态薜定谔方程及其解方程的直角坐标和球坐标表达式、基态解、变数分离法（难点）方程解的物理意义讨论、量子数、实复波函数（重点）波函数和电子云的图形表示3．多电子原子结构理论的轨道近似模型中心力场模型和原子轨道（重点）屏蔽模型、自洽场模型电子自旋及保里不相容原理自旋相关效应思考题见教材144页，思考题与习题3,5,6,9,11题第二章共价键理论和分子结构1．H+2中的分子轨道及共价键本质定核近似和H+2的薜定谔方程变分原理及线性变分法线性变分法对H+2的第一步近似处理第一步近似处理的讨论、离域效应2．分子轨道理论及其应用分子轨道理论的要点、概念、LCAO-MO法（重点）成键三原则、电子填充三原则（重点）双原子键和双原子分子结构饱和分子的离域轨道和定域轨道3．HMO法和共轭分子结构HMO法要点（重点）丁二烯和苯的HMO法处理电荷密度、键级自由价、分子图离域 键形成条件及类型4．分子对称性和分子点群对称元素和对称操作群概念和群的阶数分子点群、分子点群的确定对称性和分子的物理性质5．测定分子结构的实验方法分子光谱的分类及其所在波段分子的转动光谱分子的振动光谱思考题见教材299页，思考题与习题1,2,5,6,7题第三章配位场理论和络合物结构1．晶体场理论d轨道能级分裂（重点）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络合物畸变和姜——泰勒效应2．络合物的分子轨道理论理论要点正八面体络合物中的σ—配键正八面体络合物中的л—配键σ—л配键和羰基络合物、氮分子络合物结构不饱和烃络合物—л络合物结构思考题见教材374页，思考题与习题1，2，3题第四章晶体结构1．晶体的点阵理论点阵定义、分类晶胞定义及晶胞的二个基本要素（重点）晶面和晶面指标2．晶体的对称性晶体的宏观对称性：32点群，7个晶系14种空间点阵晶体的微观对称性：空间对称操作3．结晶化学金属晶体和金属键离子晶体和离子键共价键型晶体和混合键型晶体分子型晶体和分子间作用力4．X—射线晶体结构分析原理X—射线在晶体中的衍射机理衍射方向与晶胞参数Laue方程Bragg方程衍射强度与晶胞中原子的分布晶体结构分析方法思考题与习题1，2，4，5题考试方式及方法：举行一次期末闭卷考，时间2小时，教考分离。
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甘肃民族师范学院化学专业课程教学大纲 结构化学
一、说明 （一）课程性质 结构化学是四年制化学本科专业的必修基础理论课程。结构化学主要研究原子、分子及晶体的结构以及它们与物质的物理、化学性质的关系。 （二）教学目的 使学生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、有机化学等的有关内容的理解，为后续课程的学习打下必要的基础；通过本课程的学习，培养学生能从结构化学与物质性质（性能）相互关系的基本规律出发，分析和解决问题。从而提高学生运用结构化学的原理和方法来分析问题解决问题的能力，进一步培养他们的辩证唯物主义世界观，以期能更好的完成中学化学的教学任务以及更好的从事科学研究。 （三）教学内容 第0章 绪论 第1章 量子力学基础和原子结构 第2章 共价键理论与分子结构 第3章 配位场理论和络合物结构 第4章 分子结构测定方法的原理及应用 第5章 晶体结构 （四）教学时数 60学时 （五）教学方式 主要采用课堂教学、习题课教学、课外辅导，以及测试、考查、考试等方法。并尽可能地充分利用图表、模型等形象化和电化教具，务使讲授具体、直观、生动，但应注意防止引起某些片面性和科学性的错误。
二、本文 第0章 绪论 教学要点： 量子力学发展简史及学习方法 教学时数： 2 学时 教学内容： 第一节 本课程的地位和作用、主要内容 第二节 量子力学发展简史及学习方法 考核要求： 了解量子力学发展史 第一章 量子力学基础和原子结构 教学要点： 1、以一维势箱模型、类氢离子体系为例，重点讲解量子力学处理微观体系的思想、模型和方法 2、类氢体系波函数、量子数及其应用 教学时数： 14学时 教学内容： 第一节 经典物理学的困难、量子力学的诞生、微观粒子运动特征 1、三个著名实验解释微观粒子运动特征——量子论诞生 2、实物微粒运动状态的波粒二象性、德布罗意关系式和物质波及统计解释 3、不确定关系（测不准原理） 第二节 量子力学基本假设、微观粒子运动状态的表示方法及薛定谔方程 1、波函数和微观粒子的状态 2、算符和力学量 3、本征值、本征函数和本征方程 4、薛定谔方程的算符表达式 5、态叠加原理 第三节 一维势箱粒子的薛定谔方程及解 1、一维势箱模型、体系薛定谔方程及解 2、一维势箱粒子薛定谔方程解的讨论 3、一维势箱体系结论的应用 第四节 氢原子与类氢离子的定态薛定谔方程及解 1、氢原子与类氢离子的定态薛定谔方程（直角坐标、球坐标） 2、氢原子与类氢离子的定态薛定谔方程的解（变量分离法、基态解、一般解） 3、氢原子与类氢离子的定态薛定谔方程解的讨论（量子数、波函数） 第五节 波函数与电子云的图形表示法 界面图、等值图、径向分布图和角度分布图 第六节 多电子原子结构理论的轨道近似模型——原子轨道 1、多电子原子体系的薛定谔方程 2、轨道近似、中心力场近似模型、半经验处理——屏蔽模型 3、方程解的讨论 第七节 电子自旋 1、自旋问题的提出 2、自旋波函数、自旋-轨道、完全波函数概念 3、行列式波函数和保里原理 第八节 原子整体的状态与原子光谱项 1、原子整体状态的描述（原子的量子数、角动量的耦合） 2、原子光谱与原子光谱项（原子光谱、原子光谱项推求、原子光谱项对应能级的相对大小、光谱选律） 第九节 核外电子排布与元素周期律（自学） 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基本方法和步骤 2、理解量子力学基本假设中的概念和假设的内容、基本概念、解一维势箱体系、类氢体系薛定谔方程的数学方法 3、掌握德·布罗意关系式；一维势箱体系薛定谔方程解、解的意义及应用 类氢体系量子数的取值和意义，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 考核要求： 1、掌握德·布罗意关系式；一维势箱体系薛定谔方程解、解的意义及应用 2、掌握类氢体系量子数的取值和意义，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 第二章 共价键理论与分子结构 教学要点： 1、线性变分法处理氢分子离子体系 2、同核双原子分子的结构 3、HMO理论的基本要点 4、分子对称性与分子点群 教学时数： 14学时 教学内容： 第一节 H2+的分子轨道和共价键的本质 1、氢分子离子的薛定谔方程（定核近似与势能曲线） 2、氢分子离子的量子力学近似处理——线性变分法 3、氢分子离子薛定谔方程解的讨论（三个积分、能量曲线） 4、氢分子离子波函数、分子轨道概念、共价键的本质 第二节 分子轨道理论 1、分子轨道理论的要点 2、原子轨道线性组合为分子轨道法（LCAO-MO） 3、分子轨道的类型、符号和能级顺序 第三节 双原子分子结构 1、同核双原子分子 2、异核双原子分子 第四节 杂化轨道理论 1、杂化轨道理论内容 2、sp、sp2、sp3、dsp3、d2sp3简介 3、杂化轨道理论应用 第五节 离域π键与共轭分子结构 1、HMO理论的基本要点和休克尔行列式 2、共轭体系的HMO处理 3、电荷密度，键级、自由价、分子图及应用 4、无机共轭分子 5、离域π键形成的条件和类型 第六节 多中心键与缺电子分子结构（自学） 第七节 分子对称性与分子点群 1、对称操作与对称元素 2、分子点群 3、分子点群的确定 4、分子点群和分子的物理性质（分子的旋光性和偶极矩） 教学要求： 1、了解线性变分法，分子体系的薛定谔方程 2、理解杂化轨道理论，离域π键形成的条件和类型，分子点群和分子的物理性质 3、掌握分子轨道的类型、符号和能级顺序，同核双原子分子的结构，分子图的计算与应用，分子点群的确定，判断分子的杂化态及几何构型，离域分子轨道和定域分子轨道区别及应用，根据分子骨架写出休克尔行列式，一些离域分子的成键情况及对性质的影响 考核要求： 1、掌握分子轨道的类型、符号和能级顺序 2、同核双原子分子的结构，分子图的计算与应用 3、分子点群的确定 4、判断分子的杂化态及几何构型，离域分子轨道和定域分子轨道区别及应用，根据分子骨架写出休克尔行列式，一些离域分子的成键情况及对性质的影响 第三章 配位场理论和络合物结构 教学要点： 1、晶体场中d轨道能级分裂 2、晶体场稳定化能 教学时数： 12学时 教学内容： 第一节 有关络合物的几个概念 1、电价配键与电价络合物 2、共价配键和共价络合物 第二节 晶体场理论 1、晶体场模型 2、晶体场中d轨道能级分裂 3、d轨道中电子的排布—高自旋态和低自旋态（分裂能Δ和成对能P） 4、晶体场稳定化能——CFSE 5、晶体场理论的应用（络合物的稳定性、颜色、水和热、姜－泰勒效应） 第三节 络合物的分子轨道理论简介 6、络合物的分子轨道理论要点 7、正八面体络合物中的σ轨道和π轨道 8、羰基络合物和氮分子络合物 第四节 晶体场理论与分子轨道理论的比较及配位场理论 1、晶体场理论与分子轨道理论的比较 2、配位场理论 第五节 原子簇化合物的结构简介（自学） 教学要求： 1、了解络合物价键理论，姜－泰勒效应，原子簇化合物的结构 2、理解络合物的分子轨道理论的基本思想，配位场理论 3、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，晶体场理论的应用，络合物的几何构型羰基络合物和氮分子络合物的结构特点 考核要求： 1、理解络合物的分子轨道理论的基本思想，配位场理论 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，晶体场理论的应用，络合物的几何构型羰基络合物和氮分子络合物的结构特点 第四章 分子结构测定方法的原理及应用 教学要点： 1、双原子分子的转动光谱 2、双原子分子的振动光谱 教学时数： 12学时 教学内容： 第一节 分子光谱 1、分子光谱的产生与分类 2、双原子分子的转动光谱（刚性转子模型和非刚性转子模型） 3、双原子分子的振动光谱（谐振子模型和非谐振子模型） 4、双原子分子振—转光谱 5、多原子分子的振动 第二节 分子的磁性和磁共振谱 1、分子的磁性 2、核磁共振谱(NMR) 3、电子自旋共振谱(ESR) 第三节 光电子能谱(PES) 1、X光电子能谱(XPS) 2、紫外光电子能谱(UPS) 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、理解基本概念 3、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，影响化学位移的因素，简单的图谱分析 考核要求: 1、掌握双原子分子的转动能级和谱线的分布特点 2、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 3、利用振动光谱求解分子的结构参数，影响化学位移的因素，简单的图谱分析 第五章 晶体结构 教学要点： 1、晶体的点阵理论，晶体的宏观对称性 2、金属晶体的堆积型式和金属原子半径 3、晶体结构的能带理论，离子键及离子半径，X-射线晶体结构分析原理 教学时数： 6 学时 教学内容： 第一节 晶体的点阵理论 1、晶体的点阵理论 2、晶胞及晶胞的二个基本要素 3、晶面和晶面指标 4、晶体的特点和晶体的缺陷 第二节 晶体的对称性 1、晶体的宏观对称性 2、晶体的微观对称性 第三节 金属晶体结构 1、晶体结构的密堆积原理 2、金属晶体的堆积型式和金属原子半径 3、晶体结构的能带理论 4、金属键的本质和金属的一般性质 第四节 离子晶体和离子键 1、离子键及典型离子化合物 2、离子键理论 3、复杂离子化合物及其结构简介 第五节 共价键型晶体和混合键型晶体 1、共价型原子晶体 2、混合键型晶体 第六节 分子型晶体和分子间作用力 1、分子型晶体