结构化学名词解释
第一章结构化学
氢原子核电荷z＝1，能量可写成
1 2 e e e E mv 2 4 0 r 8 0 r 4 0 r
m e4 1 1 2 2 2 R 2 8 0 r 8 0 h n n e2
2
2
2
m e4 其中， R 2 2 13.6eV 8 0 h 当n=1时，E= -13.6 eV，称为氢原子基态的能量。
（2）玻尔假定：
1913年丹麦物理学家玻尔把量子论 的基本观点应用于原子核外电子的运 动，从而创立了玻尔理论。其基本论 点可归纳为：
（A）原子存在于具有确定能量的稳 定态（简称定态），定态中的原子不辐
Nobel 1922
射能量。
h h M （C）玻尔量子化规则： n n, n 1,2,3... ，n为量子数 2
1 1 RH ( 2 2 ) n1 n2
~
1
氢原子光谱——玻尔提出原子结构理论，主 张原子能量具有不连续性。
（1）巴耳麦公式：
白光本来是由波长不同的各种颜色的光线组成，当它通过三棱镜 或者光栅后便分解为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫的连续谱带，称 为连续光谱。
含有低压氢气的放电管所发生的光通过三棱镜或光栅后不是形成 连续的谱带，而是形成一条一条孤立的谱线，由这些谱线构成谱图， 这种光谱称为不连续光谱或线状光谱。
1.1.1 黑体辐射与能量量子化
黑体：能全部吸收外来电磁波的物体。黑色物体或开一小孔 的空心金属球近似于黑体。 黑体辐射：加热时，黑体能辐射出各种波长电磁波的现象。 黑体辐射能量密度与波长的关系是19世纪末物理学家 关心的重要问题之一.经典物理学在此遭遇严重困难： 维恩公式只适用于短波部分;
由能量均分定理导出的瑞利-金斯公式则只适用于长波
结构化学课程
结构化学课程结构化学是化学领域中的一门重要课程，它研究物质的化学结构以及结构与性质之间的关系。
本文将从结构化学的基本概念、研究方法和应用领域三个方面进行阐述。
一、结构化学的基本概念结构化学是研究物质结构的科学，它关注物质中原子和分子的排列方式以及它们之间的相互作用。
结构化学的基本概念包括分子的空间构型、键的类型和键的性质。
通过研究分子的结构，我们可以理解物质的性质和反应机理。
例如，分子的手性结构决定了药物的活性，不同键的键能决定了化学反应的速率和方向。
二、结构化学的研究方法结构化学的研究方法包括实验方法和计算方法。
实验方法主要包括X射线衍射、核磁共振等技术。
通过实验方法，我们可以确定分子的准确结构，并研究其动力学和热力学性质。
计算方法主要包括量子化学计算和分子力学模拟等技术。
通过计算方法，我们可以预测分子的结构和性质，加快新材料的开发和药物的设计。
三、结构化学的应用领域结构化学在化学和材料科学的许多领域都有重要应用。
在有机合成中，结构化学可以帮助合成化学家设计更高效的反应路线，并预测反应的产物和副产物。
在药物设计中，结构化学可以帮助药物化学家设计具有特定活性的分子，并优化药物的药代动力学性质。
在材料科学中，结构化学可以帮助材料科学家设计具有特定性能的材料，如超导体和光电材料。
结构化学是化学领域中不可或缺的一门课程。
通过学习结构化学，我们可以深入了解分子的结构和性质，从而为化学研究和应用提供有力支持。
同时，结构化学也为药物设计、材料科学等领域的发展提供了基础和方法。
因此，结构化学是化学专业学生必修的一门课程，也是化学研究人员和工程师必备的基本知识。
在结构化学的学习过程中，我们需要掌握分子的空间构型和键的性质，学习实验方法和计算方法，理解结构化学在化学和材料科学中的应用。
通过课堂学习和实验实践，我们可以逐步掌握结构化学的基本概念和研究方法，培养科学思维和实验技能。
这将为我们今后的学习和科研工作打下坚实的基础。
《结构化学》课件
contents
目录
• 结构化学简介 • 原子结构与性质 • 分子的电子结构与性质 • 晶体结构与性质 • 结构化学实验结构化学的定义
总结词
结构化学是一门研究物质结构与 性质之间关系的科学。
详细描述
结构化学主要研究原子的排列方 式、电子分布和分子间的相互作 用，以揭示物质的基本性质和行 为。
晶体的电导率、热导率等性质取决于其内 部结构，不同晶体在这些方面表现出不同 的特性。
晶体的力学性质
晶体材料的应用
晶体的硬度、韧性等力学性质与其内部原 子排列密切相关，这些性质决定了晶体在 不同工程领域的应用价值。
晶体材料广泛应用于电子、光学、激光、 半导体等领域，如单晶硅、宝石等。了解 晶体的性质是实现这些应用的关键。
分子的选择性
分子的选择性是指分子在化学反应中对反应物的选择性和对产物的选择性。选择性强的分 子可以在特定条件下优先与某些反应物发生反应，产生特定的产物。
04
晶体结构与性质
晶体结构的基础知识
晶体定义与分类
晶体是由原子、分子或离子在空 间按一定规律重复排列形成的固 体物质。根据晶体内部原子、分 子或离子的排列方式，晶体可分 为七大晶系和14种空间点阵。
电子显微镜技术
• 总结词：分辨率和应用 • 电子显微镜技术是一种利用电子显微镜来观察样品的技术。相比光学显微镜，
电子显微镜具有更高的分辨率和更大的放大倍数，因此可以观察更细微的结构 和组分。 • 电子显微镜技术的分辨率一般在0.1~0.2nm左右，远高于光学显微镜的分辨 率（约200nm）。因此，电子显微镜可以观察到更小的晶体结构、病毒、蛋 白质等细微结构。 • 电子显微镜技术的应用范围很广，例如在生物学领域中，可以用于观察细胞、 病毒、蛋白质等生物样品的结构和形态；在环境科学领域中，可以用于观察污 染物的分布和形态；在材料科学领域中，可以用于观察金属、陶瓷、高分子等 材料的表面和断口形貌等。
结构化学基础知识点总结
结构化学基础知识点总结结构化学是化学的一个重要分支，主要研究物质的分子结构及其性质与变化。
以下是结构化学的基础知识点总结：1.化学键：化学键是原子之间的连接。
常见的化学键包括共价键、离子键和金属键。
共价键是通过共享电子对连接原子的，离子键是通过正负离子之间的电荷吸引力连接的，金属键是由金属离子的正电荷和自由电子之间的相互作用连接的。
2.价电子：原子外层的电子称为价电子。
它们决定了原子的化学性质和与其他原子形成化学键的能力。
主族元素的价电子数等于元素的主族号减去10，而过渡金属的价电子数则根据元素的电子排布确定。
3.分子式与结构式：分子式表示化合物中原子的种类和数量，用化学符号和小标数表示，例如H2O表示水分子。
结构式更详细地表示了化合物中原子之间的连接关系，包括键的类型和数量。
常见的结构式表示方法有线条结构式、希尔伯特投影式和叠式结构式等。
4.共价键的构型理论：共价键的构型理论包括共价键构型、价层电子对斥力理论（VSEPR理论）和化学键混合理论。
共价键构型指的是取得最低能量的共价键构型，包括线性、三角形平面、四面体和八面体等几何形状。
VSEPR理论用于预测分子形状，可以通过电子云对中原子周围的电子对的排列关系来确定分子形状。
化学键混合理论解释了化学键形成的机制，通过重新配对原子的电子，可以形成不同数量和性质的化学键。
5.分子轨道理论：分子轨道理论用于描述分子中的电子分布和性质。
分子轨道是原子轨道的线性组合，可以用分子轨道能级图表示。
共价键形成时，原子轨道的重叠导致分子轨道的形成，其中有两种类型：σ（sigma）轨道和π（pi）轨道。
σ轨道沿化学键方向形成，π轨道则垂直于化学键方向形成。
分子轨道的填充遵循由低能级到高能级的原则，通过分析分子轨道能级可以预测化合物的性质。
6.杂化轨道理论：杂化轨道理论用于描述共价键的形成。
原子的轨道混合以形成杂化轨道，其形状和方向决定了化合物的几何形状。
sp轨道是最常见的杂化轨道，即包含一部分s轨道和一部分p轨道的混合轨道，类似地，sp2和sp3轨道也是常见的杂化轨道。
结构化学总结
结构化学名词解释1.量子效应：（1）粒子可以存在多种状态，它们可由φ1，φ2，···，φn等描述；（2）能量量子化；（3）存在零点能；（4）没有经典运动轨道，只有概率分布；（5）存在节点，节点多，能量高。
上述这些微观粒子的特性，统称量子效应。
2.次级键：强相互作用的化学键和范德华力之间的种种键力统称为次级键。
3.超分子：由两种或两种以上分子依靠分子间相互作用结合在一起，组装成复杂的、有组织的聚集体，并保持一定的完整性，使其具有明确的微观结构和宏观特性。
4.超共轭效应：指C—H等σ键轨道和相邻原子的π键轨道或其他轨道互相叠加，扩大σ电子的活动范围所产生的离域效应。
5.前线轨道：分子中有一系列能及从低到高排列的分子轨道，电子只填充了其中能量较低的一部分，已填电子的能量最高轨道称为最高占据轨道（HOMO），能量最低的空轨道称为最低空轨道（LUMO），这些轨道统称前线轨道。
6.成键轨道、反键轨道、非键轨道：两个能级相近的原子轨道组合成分子轨道时，能级低于原子轨道能级的称为成键轨道，高于原子轨道能级的称为反键轨道，等于原子轨道能级的称为非键轨道。
7.群：群是按照一定规律相互联系的一些元（又称元素）的集合，这些元可以是操作、数字、矩阵或算符等。
8.对称操作：能不改变物体内部任何两点间的距离而使物体复原的操作叫对称操作。
9.对称元素：对称操作所据以进行的旋转轴、镜面和对称中心等几何元素称为对称元素。
10.点阵能/晶格能：指在0 K时，1mol离子化合物中的正负离子，由相互远离的气态，结合成离子晶体时所释放出的能量。
11.化学键：在分子或晶体中两个或多个原子间的强烈相互作用，导致形成相对稳定的分子和晶体。
（广义：化学键是将原子结合成物质世界的作用力。
）12.黑体：一种能全部吸收照射到它上面的各种波长辐射的物体。
13.能量量子化：频率为v的能量，其数值是不连续的，只能为hv的整数倍，称为能量量子化。
结构化学重点掌握内容
结构化学重点掌握内容结构化学是研究和描述物质的组成、结构、性质及其在化学反应中的变化的一门学科。
以下是结构化学的重点掌握内容：1.原子结构和元素周期表：了解原子的组成，包括质子、中子和电子，以及元素周期表的组织和特点。
元素周期表按照元素的原子序数排列，可以根据周期表的位置推测元素的性质。
2.化学键：掌握化学键的种类和特点，包括离子键、共价键和金属键。
理解键的形成和断裂对化学反应的影响。
3.分子结构：了解分子的组成和结构，包括原子之间的排列和连接方式。
掌握分子的三维结构对其性质和反应的影响。
4.功能基团：掌握常见的有机功能基团，如醇、酮、醛等，并理解它们在有机化合物中的作用和重要性。
了解它们的命名规则和结构特点。
5.分子间相互作用力：了解分子间相互作用力对物质性质的影响，包括范德华力、氢键和离子-离子相互作用力。
理解这些相互作用力在物质的溶解、熔点和沸点等方面的作用。
6.反应速率和反应机理：掌握反应速率和反应机理的基本概念和计算方法。
理解反应动力学和化学平衡的关系，以及影响反应速率的因素。
7.配位化学：了解配位化学的基本概念和配位化合物的结构特点。
掌握配位键的形成和配位化合物的命名规则。
8.离子化合物的结构和性质：了解离子化合物的晶体结构和性质，包括离子半径比和离子键的强度。
了解溶液中离子的行为和离子反应的特点。
9.有机化学基本反应：掌握有机化学的基本反应类型，如取代反应、加成反应和消除反应。
理解这些反应的机理和实际应用。
10.分析化学方法：了解常见的分析化学方法，如质谱法、红外光谱法和核磁共振法。
理解这些方法的原理和应用。
此外，重点掌握实验技能和实验室安全知识也是结构化学的重要内容。
掌握正确的实验操作和安全措施，可以确保实验的准确性和安全性。
实验技能的掌握还包括实验仪器的使用和数据处理的方法。
总之，结构化学是化学学科的重要分支，掌握以上内容可以帮助理解物质的组成和性质，以及化学反应的基本原理和机理。
结构化学第一章
结构化学第一章第一章:结构化学概述结构化学是化学的一个重要分支,它研究化合物的结构以及这种结构与其性质之间的关系。
通过研究化学键的形成与断裂,利用现代分析仪器和计算方法,结构化学可以揭示物质的微观组织和宏观性质,对于理解化学反应机理、合成新化合物、药物设计等都具有重要的意义。
结构化学是以化学键为基础的。
化学键是由原子之间的相互作用形成的连接,它决定了分子的几何结构以及分子之间的相互作用。
在结构化学中,主要研究化学键的类型、长度、键角以及键的强度等。
在结构化学中,最重要的概念是共价键和离子键。
共价键是由共享电子对形成的,它是化学键中最常见的类型。
离子键是由正负电荷之间的相互作用形成的,它在具有高电负性的元素之间特别常见。
此外,还有极性共价键、金属键等其他类型的化学键。
化学键的长度和强度决定了分子的几何构型和化学性质。
根据分子的几何构型可以预测一些物理和化学性质,如极性、反应活性等。
通过测量不同化合物化学键的长度,可以了解原子之间的距离和键的强度,进而推断物质的性质。
除了化学键,结构化学还研究分子的键角和二面角。
键角是两个相邻的化学键之间的夹角,它决定了分子的三维形状。
通过测量和计算不同化合物的键角,可以了解分子的构型以及它们的稳定性和反应性。
而二面角则是分子内部的键之间的角度,它也对分子的结构和性质有重要的影响。
最后,结构化学利用现代分析仪器和计算方法对物质的结构进行研究。
核磁共振、质谱和X射线晶体学等分析技术可以揭示物质的分子结构。
而量子化学计算方法则可以通过模拟和预测分子的结构和性质,加快新化合物的研发过程。
总之,结构化学是一个非常重要的研究领域,它揭示了物质的微观组织和宏观性质之间的关系。
通过研究化学键的形成和断裂,结构化学可以对于合成新化合物、理解化学反应机理和设计药物等方面提供重要的指导。
结构化学
(3) 自 轭算符
* ˆ ˆ 满足下式： 1 A 2 d 如果算符A
ˆ )* d ( A 2 1
或
* ˆ 1 A 1d
ˆ )* d ( A 1 1
ˆ 称为自轭算符。 则A
例： i
d dx
为自轭算符，若 ＝eix , 请验证自轭性。 验证
(4) 介绍几个常用的算符
d 例 1： 算符 dx 作用到函数 (3 x 2 4 x )上的结果如下： d dx
(3 x 2 4 x ) 6 x 4
(2)
线性算符
A( 1 2 ) A 1 A 2
ˆ 满足下式： 如果算符A
或
ˆ (c f c f ) c A ˆf c A ˆf A 1 1 2 2 1 1 2 2
①、光是一束光子流，光子具有能量
ε＝ hν
h：Planck常数 ν：光的频率
②、光子具有质量,但静止质量为零 相对论质能联系定律： ε＝ m c2 光子质量的计算： m = ε/c2 = hν/c2 ③、光子具有动量
波 长
p mc
mc 2 c
h c
h
∵ c ＝ν·λ
④、光的强度与单位体积内粒子的数目成正比
i
其中c1,c2,··· , cn为常数。 (2) 力学量的平均值 力学量A的平均值:
线性叠加
a Ad
* ^
Ψ归一时
计算举例
a
Ad * d
*
^
Ψ不归一时
5、Pauli原理
假设Ⅴ 在同一原子轨道或分子轨道上，最多只能 容纳两个电子，这两个电子的自旋状态必须相反。 或者说，两个自旋相同的电子不能占据同一轨道。
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1. 量子效应：（1）粒子可以存在多种状态，它们可由υ1 ，υ 2，···，υn 等描述；（2）能量量子化；（3）存在零点能；（4）没有经典运动轨道，只有概率分布；（5）存在节点，节点多，能量高。
上述这些微观粒子的特性，统称量子效应。
2. 次级键：强相互作用的化学键和范德华力之间的种种键力统称为次级键。
3. 超分子：由两种或两种以上分子依靠分子间相互作用结合在一起，组装成复杂的、有组织的聚集体，并保持一定的完整性，使其具有明确的微观结构和宏观特性。
4. 超共轭效应：指C—H等σ键轨道和相邻原子的π键轨道或其他轨道互相叠加，扩大σ电子的活动范围所产生的离域效应。
5. 前线轨道：分子中有一系列能及从低到高排列的分子轨道，电子只填充了其中能量较低的一部分，已填电子的能量最高轨道称为最高占据轨道（HOMO），能量最低的空轨道称为最低空轨道（LUMO），这些轨道统称前线轨道。
6. 成键轨道、反键轨道、非键轨道：两个能级相近的原子轨道组合成分子轨道时，能级低于原子轨道能级的称为成键轨道，高于原子轨道能级的称为反键轨道，等于原子轨道能级的称为非键轨道。
7. 群：群是按照一定规律相互联系的一些元（又称元素）的集合，这些元可以是操作、数字、矩阵或算符等。
8. 对称操作：能不改变物体内部任何两点间的距离而使物体复原的操作叫对称操作。
9. 对称元素：对称操作所据以进行的旋转轴、镜面和对称中心等几何元素称为对称元素。
10. 点阵能/晶格能：指在0 K时，1mol离子化合物中的正负离子，由相互远离的气态，结合成离子晶体时所释放出的能量。
11. 化学键：在分子或晶体中两个或多个原子间的强烈相互作用，导致形成相对稳定的分子和晶体。
（广义：化学键是将原子结合成物质世界的作用力。
）
12. 黑体：一种能全部吸收照射到它上面的各种波长辐射的物体。
13. 能量量子化：频率为v的能量，其数值是不连续的，只能为hv的整数倍，称为能量量子化。
14. 光电效应：光照射在金属表面上，使金属发射出电子的现象。
15. 临阈频率：当照射光的频率ν超过某个最小频率ν0时，金属才能发射光电子，这个频率称为临阈频率。
16. 屏蔽效应：指核外某个电子i感受到核电荷的减少，使能级升高的效应。
17. 钻穿效应：指电子i避开其余电子的屏蔽，其电子云钻到近核区而感受到较大核电荷作
用，使能级降低的效应。
18. 电子结合能：假定中性原子中从某个原子轨道上电离掉一个电子而其余的原子轨道上的电子的排布不因此而发生变化，这个电离能的负值即该轨道的电子结合能。
19. 共价键：当原子互相接近时，它们的原子轨道互相同号叠加，组成成键分子轨道。
当电子进入成键轨道，体系能量降低，形成稳定的分子，此时分子间形成的键称为共价键。
20. 电子亲和能：气态原子获得一个电子成为一价负离子时所放出的能量称为电子亲和能。
21. 电离能：从气态基态原子移去一个电子成为一价气态正离子所需的最低能量称为第一电离能。
22. 电负性：原子对成键电子吸引能力的相对大小的度量。
23. 红外活性：分子的红外光谱起源于分子的振动基态υa与振动激发态υb之间的跃迁。
只有在跃迁的过程中有偶极矩变化的振动，即∫υaμυbdτ不为0的振动才会出现红外光谱，这称为红外活性。
24. 点群：一个有限分子的对称操作群称为点群。
25. 偶极矩：表示分子中电荷分布情况的物理量。
26. 旋光异构体：一对等同而非全同的分子，构成一对对映体，称为旋光异构体。
27. 杂化轨道：在一个原子中不同原子轨道的线性组合，称为原子轨道的杂化，杂化后的原子轨道称为杂化轨道。
28. 离域π键：由多个原子形成的π型化学键称作离域π键。
29. 共轭效应：一般包含双键和单键相互交错排列的分子形成离域π键，这时不能把分子的物理和化学性质看作各个双键和单键的简单加和，分子会表现出特有的性能，称为共轭效应或离域效应。
30. 配位化合物：配位化合物简称配合物，又称络合物，是一类含有中心金属原子（M）和若干配位体（L）的化合物（MLn）。
31. 配位场稳定化能（LFSE）：配位化合物中d电子填入未分裂的d轨道后，若不考虑成对能，能级降低的总值称为配位场稳定化能。
32. Jahn-Teller效应：t2g或eg﹡中各个轨道上电子数不同时，就会出现简并态，当遇到简并态时，配位化合物会发生变形，使一个轨道能级降低，消除简并态。
33. 结构基元：点阵结构中每个点阵点所代表的具体内容，即包括原子或分子的种类、数量及其在空间按一定方式排列的结构单元。
34. 晶胞：在晶体的三位周期结构中，按照晶体内部结构的周期性，划分出一个个大小和形
状完全相同的平行六面体，作为晶体结构的基本重复单位，称为晶胞。
35. 素晶胞：能用一个点阵点代表晶胞中全部的内容者称为素晶胞，它即为一个结构基元。
36. 复晶胞：含两个或两个以上结构基元的晶胞称为复晶胞。
37. 系统消光：许多衍射有规律地、系统地不出现，衍射强度为零。
38. 金属键：在三维空间中运动、离域范围很大的电子，与正离子吸引胶合在一起，形成金属晶体，金属的这种结合力称为金属键。
39. 原子化焓：指1mol金属变成气态原子所吸收的能量。
40. 离子化合物：指由正负离子结合在一起形成的化合物，它一般由电负性较小的金属元素与电负性较大的非金属元素生成。
41. 离子键：正负离子之间由静电作用力结合在一起，所形成的化学键称为离子键。
42. 离子的极化：指离子本身带有电荷，形成一个电场，离子在相互电场的作用下，电子分布的中心偏离原子核，而发生电子云变形，这种变形称为离子的极化。
43. 分子识别：分子识别是由于不同分子间的一种特殊的、专一的相互作用，它既满足相互结合的分子间的空间要求，也满足分子间各种次级键力的匹配。
44. 超分子自组装：指一种或多种分子，依靠分子间相互作用，自发地结合起来，形成分立的或延伸的超分子。
45. σ-π配键：分子一方面提供孤对电子给予中心金属原子的空轨道形成σ配键，另一方面又有空的反键π﹡轨道可以和金属原子的d轨道形成π键，这种π键由金属原子单方面提供电子，也称反馈π键，这两方面的键合称为σ-π配键。
46. 八偶律：指一个由主族元素（H和He除外）组成的分子，其中每个原子都倾向于达到稳定的8个电子的电子组态。
这8个电子由原子本身的价电子和与它成键的其他原子提供，使分子中成键分子轨道和非键轨道都填满电子，而HOMO和LUMO间的能级差较大。
47. 点阵参数\晶胞参数：矢量a,b,c的长度a,b,c及其相互间的夹角α，β，γ称为点阵参数或晶胞参数。
48. 价电子对：价电子是理论上可以参与成键的电子。
49. 成对能：指自旋平行分占两个轨道的电子被挤到同一轨道上自旋相反，这两种状态间的能量差。
）
50. 螯合效应：指由螯合配位体形成的配位化合物，一般要比相同配位数和相同配位原子的单啮配位体形成的配位化合物稳定的效应。
51. 密置双层：由两层密堆积球紧密堆积形成的双层，称为密置双层。