物质结构与性能
物质的结构与性质
物质的结构与性质物质是组成一切物质的基本单位。
它们是构成宇宙万物的基础，也是我们所研究的对象之一。
物质的结构与性质密不可分，它们彼此相互影响，共同发挥着重要的作用。
首先，我们来讨论物质的结构。
在微观层面，物质是由原子和分子组成的。
原子是最基本的组成单位，分子是由两个或更多原子组合而成。
原子由原子核和绕核电子组成，其中原子核由质子和中子组成。
质子带正电荷，中子没有电荷，电子带负电荷。
不同的元素由不同数量的质子组成，这决定了它们的化学性质。
原子内部的电子排布也对物质的性质产生重要影响。
其次，我们探讨物质的性质。
物质的性质分为物理性质和化学性质。
物理性质指的是与物质的物理状态有关的特征，如颜色、形状、密度、熔点等。
化学性质指的是物质与其他物质发生化学反应时所表现出的性质，如可燃性、腐蚀性等。
物质的性质与其结构密切相关。
不同元素的原子结构差异导致各自具有不同的化学性质，比如金属元素的良好导电性和金属的延展性。
除了原子和分子的结构外，物质的组织结构也对性质产生重要影响。
晶体是一种有序排列的结晶体系，它由原子、分子或离子通过规则的空间排列形成。
晶体的结构决定了其性质，例如，石英晶体由二氧化硅(SiO2)组成，呈透明状态，具有硬度和抗腐蚀性。
而非晶体则没有规则的结晶结构，其性质与晶体有所不同。
另外，物质的状态变化也与结构和性质密切相关。
常见的物质状态包括固体、液体和气体，它们具有不同的结构和性质。
固体的分子或原子紧密排列，有较强的分子间相互作用力，因此具有固定的形状和体积。
液体的分子或原子相对较近，但不具有固体那样的有序排列，可以流动。
气体的分子或原子间距较大，几乎没有相互作用力，因此可以扩散和压缩。
物质的状态变化是由温度和压力的变化引起的，这是由于这些参数对物质结构和性质的影响。
最后，物质结构与性质的研究对于科学和工程有着重要的意义。
对物质在微观和宏观层面的结构和性质的深入了解，可以帮助我们设计新的材料，开发新的技术。
化学物质的结构与性质的关系
化学物质的结构与性质的关系化学物质是由不同种类的原子通过化学键连接而成的，它们的结构对其性质起着至关重要的影响。
本文将探讨化学物质的结构与性质之间的关系，并着重讨论分子结构、晶体结构以及聚合物结构对化学物质性质的影响。
一、分子结构与性质的关系分子结构是由原子组成的，分子中原子的排列和连接方式决定了分子的化学性质。
例如，碳原子的配位数和键的类型影响有机化合物的稳定性和反应性质。
以烷烃为例，分子中碳原子的键为单键，而烯烃和炔烃中的碳碳键为双键和三键，使得烯烃和炔烃具有较高的反应活性。
此外，分子中的官能团也会对物质的性质产生重要影响。
以醇类为例，醇分子中的羟基（-OH）官能团赋予了它们溶解性、可氧化性以及与酸碱反应的特性。
而醚分子则在分子结构中缺少官能团，因此它们的性质与醇类不同。
二、晶体结构与性质的关系晶体是由具有规律排列的原子、离子或分子组成的固态物质。
晶体的结构对其性质具有显著影响。
晶体中的原子、离子或分子排列方式决定了晶体的外形、硬度、熔点等性质。
例如，钠氯化合物的晶体结构为离子晶体，离子由正负电荷吸引，形成紧密排列的晶胞。
这种结构使得钠氯化合物具有高熔点、脆性和良好的导电性。
另一方面，碳的晶体结构形成多种多样的物质，如金刚石和石墨。
金刚石的晶体结构由碳原子通过共价键形成三维网状结构，使其具有高硬度和高熔点。
而石墨的晶体结构由碳原子形成多层平面排列，使它具有良好的导电性和润滑性。
三、聚合物结构与性质的关系聚合物是由大量重复单元组成的高分子化合物。
聚合物的结构对其性质具有关键影响。
聚合物的分子量、分子结构和排列方式决定了其物理性质、化学性质和应用性能。
例如，线性聚合物和支化聚合物的结构差异导致了不同的性质。
线性聚合物由直链组成，分子链间相互平行排列，使得其具有较高的熔点和拉伸强度。
而支化聚合物由支链组成，使其具有较低的熔点和更好的可加工性。
此外，聚合物的共聚结构也会影响其性质。
比如丙烯腈与丙烯酸酯的共聚物，其聚合物链上的功能团可以调整其力学性质和溶解性。
物质结构与性质
物质结构与性质一、引言物质结构与性质是化学领域中一个重要的研究方向。
通过对物质的结构进行深入的了解，可以揭示物质的性质并预测其在不同条件下的行为。
本文将介绍一些与物质结构密切相关的性质，并探讨物质结构与性质之间的关系。
二、晶体结构与物理性质晶体结构是指物质中原子、离子或分子排列的有序性。
不同晶体结构对物质的性质产生着重要影响。
以金刚石和石墨为例，二者均由碳元素组成，但由于其晶体结构的不同，金刚石是透明坚硬的宝石，而石墨则是黑色的柔软材料。
这表明晶体结构对物质的硬度和电导率等性质具有显著的影响。
三、分子结构与化学性质分子结构是由原子通过共价键连接而成的。
不同分子结构具有不同的化学性质。
以水和氨为例，水分子由一个氧原子和两个氢原子组成，而氨分子则由一个氮原子和三个氢原子组成。
由于氨分子中的氮原子带有一个孤电子对，使得氨具有强烈的碱性，而水则是中性物质。
这表明分子结构对化学性质产生重要影响。
四、晶格缺陷与材料性能晶体中的晶格缺陷也对材料的性质产生重要影响。
晶格缺陷分为点缺陷、线缺陷和面缺陷等。
以金属材料为例，点缺陷如金属中的间隙原子、替位原子等会影响材料的导电性和热导性。
线缺陷如位错则会影响材料的强度和塑性。
面缺陷如晶界则会影响材料的断裂韧性。
晶格缺陷对材料性能的影响是相当复杂的，但通过研究晶格缺陷与材料性能的关系，可以进一步优化材料的使用性能。
五、电子结构与光学性质电子结构是指物质中电子的分布与排布规律。
物质的光学性质与其电子结构密切相关。
以半导体材料为例，硅是一种常见的半导体材料，其电子结构决定了其能带结构。
光照射半导体材料时，能带中的电子可以吸收光子的能量，从而发生能级跃迁，产生光学效应。
这说明电子结构对物质的光学性质具有重要影响。
六、结论物质结构与性质之间存在着密切的关系。
通过研究物质的结构，可以深入了解其性质，为材料设计和应用提供理论依据。
从晶体结构到分子结构，再到晶格缺陷和电子结构，这些方面的研究将为我们揭示物质世界的奥秘，推动科学的发展。
物质结构与材料性能
物质结构与材料性能一．材料的物理结构1．材料共有的结构层次在实际生产、生活中使用的任何材料都是宏观物体。
它们都能被分割为若干微小的颗粒，这些颗粒靠拢成一个整体就形成了生产生活中使用的材料。
材料的颗粒虽然很小仍是由许多原子团（分子）或原子构成。
与这些颗粒相比，相应的分子或原子几乎可以看成是一些点。
点与点之间有着相对稳定的、大小不等的距离，从而使它们在颗粒中的空间分布形成各种形状的点阵。
原子虽小，仍有内部结构，由带正电的原子核和在核周围运动的电子组成。
原子核还有内部结构。
如果把原子放大成一个足球场，则原子核像是放在足球场中心的小米粒或黄豆粒，而电子则比灰尘还小，在足球场那末大的空间范围绕核飞舞。
原子之间、原子团之间、颗粒之间的相互作用，归根到底主要都是相距比较近的那些原子核、电子之间的相互作用的综合表现。
2．材料在物理结构上的差别依据上述对材料物理结构层次的认识，可以看出材料在结构上的差别在于：①构成材料的颗粒大小和结合的紧密程度的差别。
②分子、原子在颗粒中形成的空间点阵形状的差别及构成材料颗粒的原子间结合紧密程度的差别。
③材料颗粒中亚原子层次的结构和运动的差别，主要是颗粒中电子受束缚状况的差别。
④构成材料颗粒的原子种类的差别（即元素的差别）。
二．物理结构与材料性能从化学角度看，材料的化学组成、化学键决定材料的化学性质，而物理结构的差别将导致材料在机械、热、光、电磁等物理性能上的差别。
原则上，使用在差别发生层次上适用的物理理论去分析，就能得出大体符合实际的认识。
1．颗粒大小对材料性能的影响纳米材料(1)颗粒大小对材料性能的影响①颗粒越小，颗粒的表面积与其体积的比越大。
可见球形颗粒的表面积与其体积之比与半径R成反比。
因而颗粒越小颗粒的表面积与其体积之比越大，处于表面处的原子数所占的比例越大，由这些原子参与的相互作用越强烈。
在物理现象中表现为吸附能力增强，电磁作用增强等等。
在机械性能上表现为材料的韧性增大，以至通常情况下很脆的陶瓷，当其颗粒线度已近纳米数量级时，可具有良好的韧性。
高分子的结构和性能的关系
高分子的结构和性能的关系高分子的结构和性能的关系高分子化合物分子的大小对化学性质影响很小，一个官能团，不管它在小分子中或大分子中，都会起反应。
大分子与小分子的不同，主要在于它的物理性质，而高分子之所以能用作材料，也正是由于这些物理性质。
下面简要讨论高分子的结构与物理性能的关系。
一、高分子的两种基本结构及其性能特点高分子的分子结构可以分为两种基本类型:第一种是线型结构，具有这种结构的高分子化合物称为线型高分子化合物。
第二种是体型结构，具有这种结构的高分子化合物称为体型高分子化合物。
此外，有些高分子是带有支链的，称为支链高分子，也属于线型结构范畴。
有些高分子虽然分子链间有交联，但交联较少，这种结构称为网状结构，属体型结构范畴。
在线型结构(包括带有支链的)高分子物质中有独立的大分子存在，这类高聚物的溶剂中或在加热熔融状态下，大分子可以彼此分离开来。
而在体形结构(分子链间大量交联的)的高分子物质中则没有独立的大分子存在，因而也没有相对分子质量的意义，只有交联度的意义。
交联很少的网状结构高分子物质也可能被分离的大分子存在(犹如一张张"鱼网"仍可以分开一样)。
应该指出，上述两种基本结构实际上是对高分子的分子模型的直观模拟，而分子的真实精细结构除了少数(如定向聚合物)外，一般并不清楚。
两种不同的结构，表现出相反的性能。
线型结构(包括支链结构)高聚物由于有独立的分子存在，故具有弹性、可塑性，在溶剂中能溶解，加热能熔融，硬度和脆性较小的特点。
体型结构高聚物由于没有独立大分子存在，故没有弹性和可塑性，不能溶解和熔融，只能溶胀，硬度和脆性较大。
因此从结构上看，橡胶只能是线型结构或交联很少的网状结构的高分子，纤维也只能是线型的高分子，而塑料则两种结构的高分子都有。
二、高分子化合物的聚集状态高聚物的性能不仅与高分子的相对分子质量和分子结构有关，也和分子间的互相关系，即聚集状态有关。
同属线型结构的高聚物，有的具有高弹性(如天然橡胶)，有的则表现出很坚硬(如聚苯乙烯)，就是由于它们的聚集状态不同的缘故。
物质的结构与性质
物质的结构与性质物质是组成宇宙的基本构成单元，也是我们日常生活中不可或缺的一部分。
物质的结构对其性质产生着重要的影响。
在本文中，我们将探讨物质的结构与性质之间的关系，以及这种关系对理解和应用物质的重要性。
一、原子结构与物质性质原子是构成物质的基本单位，其结构对物质的性质产生了深远影响。
原子由质子、中子和电子组成。
质子和中子位于原子核中，而电子则沿着轨道围绕着原子核运动。
原子的正、负电荷平衡决定了物质的电性质。
正电荷大于负电荷的原子称为阳离子，反之则为阴离子。
这种电荷差异决定了物质的化学反应和溶解性质。
此外，原子核中的质子和中子的数量决定了原子的质量，从而影响物质的密度和质量等性质。
原子核外的电子数量决定了物质的导电性和化学活性。
二、分子结构与物质性质分子是由原子通过共价键结合而成的。
分子中原子的种类、数量和排列方式决定了物质的分子结构，进而影响物质的性质。
分子结构中的键长、键角和键的极性等因素决定了物质的熔点、沸点和溶解度。
例如，极性分子之间的相互作用力较强，导致这类物质的熔点和沸点较高。
分子的空间排列方式也能够影响物质的性质。
立体异构体是指原子组成相同、分子式相同，但空间排列方式不同的化合物。
由于空间的不同排列，其物理和化学性质都有所差异。
例如，左旋和右旋的氨基酸，由于空间结构的差异，具有不同的生物活性。
三、晶体结构与物质性质晶体是由具有规则排列方式的分子、原子或离子组成的固体。
晶体的结构对其性质产生了重要影响。
晶体的结构决定了其透明度、硬度和热/电导率等性质。
不同晶体结构具有不同的空间排列方式和键的强度，从而导致物质的性质差异。
晶体的缺陷、杂质以及晶界等因素也能够影响晶体的性质。
例如，少量的杂质能够显著改变晶体的光学、电学和力学性质。
四、材料结构与性能除了单个物质的结构对性质的影响外，材料的多相结构也对其性能产生重要影响。
材料的复合结构可以通过调节组分的比例、晶粒尺寸和相互分布等因素来实现。
物质的结构和性质
未来科技
随着物质科学的不断发展，未来的科技将 会影响人类生活的方方面面。从智能材料 到高效能源，从环保材料到生物制品，科 技的进步将改变我们的生活方式，为我们 创造更美好的未来。
展望未来
随着科学技术的发展，人们对物 质结构和性质的认识会不断深化， 带来更多的创新和发现。新材料 的发展、物质转化的探索，都将 推动人类文明的进步，让我们期 待未来物质科学的更多突破和应 用。
感谢
感谢各位关注和支持，让我们一 起探索物质的奥秘，创造更美好 的未来。在科学的道路上，我们 团结合作，共同努力，必将为人 类社会带来更多的发展和进步。
结构调控技术
01 物理方法
如扫描隧道显微镜（STM）可以实现原子尺度的控 制。
02 化学方法
通过化学反应合成特定结构的材料，如溶胶-凝胶 法等。
03
应用案例
新型功能材料
利用结构和性质调控设计新材料，如超磁性材料、纳米 催化剂等。
智能材料
通过控制材料的结构实现对外界刺激的响应，如形状记 忆合金等。
生物传感器
基于纳米技术和结构调控，开发具有高灵敏度和特异性 的生物传感器。
Unified fonts make reading more fluent.
Theme color makes PPT more convenient to change.
Adjust the spacing to adapt to Chinese typesetting, use the reference line in PPT.
化学物质结构与性质知识点
化学物质结构与性质知识点化学作为一门科学主要研究物质的组成、性质、结构和转化过程。
在化学研究中，了解物质的结构与性质密切相关。
本文将围绕化学物质结构与性质知识点进行讨论。
一、元素周期表元素周期表是化学研究中重要的工具，根据元素原子序数和元素周期规律排列元素。
周期表的基本单位为元素符号、原子序数和原子量。
根据元素的位置可以了解其基本性质，如金属性、非金属性、惰性、活泼性等。
二、分子结构分子是由两个或多个原子通过化学键连接而成的最小粒子。
分子的结构决定了其性质。
分子中的原子的种类、数量和排列方式决定了分子的化学性质。
例如，H2O是由两个氢原子和一个氧原子组成的分子，由于氧原子的电负性较高，使得H2O具有极性，因而具有一定的溶解性和表面张力。
三、键的类型在构成分子的过程中，原子通过键相互连接。
主要有离子键、共价键和金属键三种类型。
离子键是正负电荷之间的吸引力，产生离子晶体。
共价键是两个非金属原子共享电子，分为单共价键、双共价键和三共价键。
金属键是金属原子之间的电子云共享。
这些不同类型的键决定了物质的性质，如硬度、熔点、溶解性等。
四、分子构型分子的构型是指分子中原子的空间排列方式。
分子构型的不同会直接影响物质的性质。
以有机化合物为例，构型的不同可能会导致光学异构体的存在，这些异构体在光学活性上表现出不同的性质。
此外，构型还决定了分子的立体化学性质，如手性、立体异构等。
五、物质的宏观性质与微观结构的关系物质的宏观性质往往与其微观结构密切相关。
例如，金属的导电性和热导性较好，这是由于金属中存在着自由电子。
又如，高分子材料的力学性质受到它们的分子结构和分子质量的影响。
通过研究物质的微观结构，我们能够更好地理解其宏观性质，并为合成和设计新材料提供指导。
六、物质结构与性质的调控了解物质的结构与性质之间的关系，我们可以通过调控物质的结构来改变其性质。
这对于材料科学和工程领域具有重要的意义。
例如，调整某个材料中的分子构型可以使其在光电子学中具有更好的性能，或者改变材料的晶体结构可以提高其陶瓷的强度和硬度。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
量子力学基础
3个重要实验 黑体辐射：辐射强度与温度、入射光波长的关系 光电效应：逸出电子的动能与光强无关，但依赖 于光的频率 氢原子光谱：线状光谱
量子力学基础
氢原子光谱： 1913年丹麦28岁的波尔提出了学说解释，1922年 获得诺贝尔奖。基本要点：
（ 1 ）电子于核外只能在某些特定的轨道上运动， 不吸放能量，能量不会降低，电子不会掉在核上。 (2)只有在不同的轨道间跃迁时才吸放能量，
物质结构与性能
现代科学研究的方法与思路
结构与性能关系研究的方法与思路
引言
一、科学研究类别
1. 应用研究
2. 基础研究
3.应用基础研究
引言
二、现代（应用）基础理论研究方法的特点
——化学、应化、材料、冶金、矿物、化工
综合运用化学、物理学、冶金学、材料科学、矿物加 工工程学、生物学、膜科学、环境工程学和数学等各 学科的研究方法与非平衡热力学理论、非线性动力学 理论、分形理论、场论、原子经济过程原则、分子自 组装及计算机技术等现代研究方法，同时配合波谱、 电化学阻抗谱、分子探针、原子力显微镜、激光全息 在线摄影、过程弛豫等现代技术。
结构化学的基本内容：
●量子力学基础 ●原子结构
●分子结构
●晶体结构 ● 金属和合金结构、 离子化合物……
量子力学基础
量子力学产生：1900年普朗克提出量子论（1900年，普朗克45岁， 量子化效应，提出能量不连续的观点）
1927年布鲁塞尔科学会
1900年 普朗克 45岁 量子化效应 1927年 海森堡 26岁 矩阵力学 薛定谔 40岁 波动力学
微观粒子的力学量 A对于ψ所描述的状态就有确 定值a。
a称为力学量算符的本征值。 Ψ称为力学量算符的本征函数，该方程为本征方 程。
量子力学基础
薛定谔方程： 能量算符 作用在某个状态波函数 上，等 于某个常数E 乘以状态波函数 ，即
2 2 2m V E
四、物质结构与性能关系的研究即物质微观结构 与宏观性能关系的研究
微观结构：原子、分子水平的信息
——量子化学计算获得、结构化学知识解析、 现代检测手段（XRD-单晶/小角、AFM、TEM、 能谱-XPS、 波谱-IR/UV/Raman等） 宏观性能：电、光、磁、化学反应、催化性能等 —— 实验事实、现代检测结果
4 、平衡 / 线性研究与非平衡 / 非线性研究相结 合。 以非平衡耗散理论的观点研究界面耗散结构 与自组织行为；描述不规则（分维或分形） 相界面的动力学行为；研究化学 /化工/有色金 属冶金 / 材料制备等过程中相界面作用的非平 衡热力学和非线性动力学规律。
5、实验观察、测量与模型研究相结合。
通过实验现象及实验数据的观察与测量， 设计合理的能反映实际过程的模型，进行计 算机模拟及优化，达到实验研究方法与模型 研究方法的统一。
发展趋势：
宏观 微观
体相 界面
线性 非线性
平衡 非平衡
三、理论知识是重要基础，实验与现代检测是重 要手段 (特别是化学学科)
物质结构与性能关系： 结构化学和量子化学知识是重要基础，实验与 现代测试是重要手段
量子力学基础
Pauli不相容原理：
在同一原子轨道或分子轨道上，至多只能 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 占据相同的轨道。
分子结构基本知识
两个原子相互靠近，它们之间存在什么样 的作用力，怎样才能形成稳定的分子结构？ 这是化学键理论讨论的主要问题。两个原 子相距较长距离时，它们倾向于相互吸引， 而在短距离内它们会互相排斥。 实验事实：某一对原子间相互吸引力很弱， 而另一对原子间吸引力强到足以形成稳定 分子。 为什么?
2 2 2 2 2 2 E V 2 2m x y z
通过薛定谔方程可以求得波函数，Ψ是不含t的Ψ，即 定态波函数，是能量算符的本征函数，本征值就是能量。
量子力学基础
态迭加原理 ： 若1， 2， 3… n 为某一微观体系的可能状 态，由它们线性组合所得的 也是该体系可 能存在的状态。——不同的原子轨道组成杂 化轨道
开壳层则包括大多数中性原子，如H、Na、Mg、C、 F等。
闭壳层原子(或离子)与开壳层原子之间相互作用很不
原子间相互作用大致可分为以下几类：
(1)两个闭壳层的中性原子，例如 He-He，它们之间是van der Waals(范德华)引力作用。
(2)两个开壳层的中性原子，例如H-H，它们之间靠共用电 子对结合称为“共价键”。
原子间相互作用力------分子形成
原子是由带电粒子组成的，原子间相互作用 力大多是静电相互作用，作用力大小主要取决于 两个方面，一是原子的带电状态(中性原子或离子)， 二是原子的电子结构，按原子最外价电子层全满 状态(闭壳层)或未满状态(开壳层)来分类。
闭壳层包括中性原子，如稀有气体He、Ne、Kr……， 及具有稀有气体闭壳层结构的离子如Li+、Na+、Mg2+、F-、 Cl-等。
物质结构与性能
参考书：
1. 杨频，高孝恢编著，性能-结构-化学键，高等教育出版 社，1987
2. 陈启元编著，有色金属基础理论研究——新方法与新进 展 ，科学出版社，2005
教育：知识教育与素质教育 知识教育 本科：学习新知识及学习新知识方法 硕士研究生：科学研究思路与科学研究方法 博士研究生：进行科学研究（高水平）
宏观规律的微观本质
3、体相研究与界面研究相结合。
综合研究多元复杂体系结构及组元行为、化 学反应 , 研究化学 / 化工 / 有色金属冶金 / 材料制 备关键过程中体相热力学和动力学规律；研 究物质提取与材料制备过程界面行为，以期 获得化学 /化工 /有色金属冶金 /材料制备等过 程新相形成、结构演变及其调控理论，揭示 物质提取的过程科学与理论。
3）正交归一性： *d 1 i j d 0 4）描述化学体系中的微观粒子─电子的状态 波函数，即原子轨道，分子轨道 。
量子力学基础
力学量与线性自共轭（Hermite）算符： 对于微观体系的每一个可观察的物理量，有 一个对应的线性自共轭算符。
算符：使一个函数变成另一个函数的运算符号 （数学符号）。 微分算符
E2 E1 h
（E不连续，υ不连续，λ不连续 谱）
线性光
量子力学基础
微观粒子的波粒二象性 光的波粒二象性：
粒子说（牛顿）光是粒子——光子
波动说（惠更斯）光是电磁波
1905年爱因斯坦：光有波粒二象性
E h
ph
通过普郎克常数联系波动性与粒子性
量子力学基础
微观粒子的波粒二象性 实物粒子的波粒二象性：
五、结构与性能关系研究是结构化学重要任务的 拓展 结构化学本身
物质及其 性能……
化学键
原子
分子
相互吸引、 相互排斥 次序、方式
物质中独立地、 相对稳定地存在 并保持其特性的 最小颗粒 化学反应的基本 单元 性质由其结构决 定
原子
分子
物质及其 性能……
六、结构与性能关系研究是现代科学研究的重要 方法
第一章 结构化学与量子化学基本知识
第一节 结构化学基本知识
什么是结构化学？
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。它以量子化学理论与计算 为基础，结合化学体系的实验事实，来讨论原 子、分子的化学键理论。 结构化学的基础是量子力学，研究的是微观粒 子的运动规律，因为微观粒子的运动规律缺乏 基础（实验）。
2
ˆ V V
E T V
2 ˆ ˆ E V H 2 2 2 2m x y z ——Hamilton算符
量子力学基础
力学量与线性自共轭（Hermite）算符： 若一个力学量的算符作用于一个波函数等于一 个常数乘以ψ，即
ˆ a A
1918年获诺贝尔奖 1932年获诺贝尔奖 1933年获诺贝尔奖
1929年 狄拉克 27岁 相对论量子力学 1933年获诺贝尔奖
量子力学基础
经典物理学：牛顿力学、电学、磁学、电磁学、 电动力学、光学和热力学等学科 ——在19世纪比较成熟，19世纪末建立了完整的 体系，可以解释所有宏观物理现象 宏观体系与微观体系的区别： 宏观体系：物理量的变化连续 微观体系：物理量的变化量子化、不连续 （黑体辐射、光电效应、原子光谱、波粒 二象性、测不准关系、）
化学键理论简介
分子轨道理论(Molecular Orbital)、价键理论(Valence Bond)和密度泛函理论(Density Functional Theory)。
●分子轨道理论：
从20世纪30年代初，由Hund，Mulliken，LennardJones开创，Slater，Hü ckel，Pople发展至今。该方法 的分子轨道具有较普通的数学形式，较易程序化。上世 纪六十年代以来，随着计算机的发展，该方法得到了很 大的发展。如Pople等研制的Gaussian从头算程序, 已成
1、多学科交叉与新理论、新概念、新技术移植。
2、宏观研究与微观研究相结合。
通过研究化学 /化工 /有色金属冶金 /材料制备 关键过程中热力学和动力学规律，建立过程 的宏观模型（ c,p,V,m,… ）；同时采用微观测 试手段（ ATM 、 XPS 、 TEM 、 STM ），结合 结构化学理论与量子化学计算方法、谱学 （IR、Raman）方法等，从微观上研究作用过 程中的分子行为、能态特征、结构与性能关 系，研究过程作用机制并建立进行预测、优 化和强化的理论基础。