《结构化学》课程教学大纲
Structural Chemistry
课程负责人：赵晋津 执笔人：赵晋津 编写日期：2011年6月
一、课程基本信息
1．课程编号：L070506
2．学分：2学分
3．学时：32（理论32）
4．适用专业：功能材料
二、课程教学目标及学生应达到的能力
本课程是为新型功能材料本科生开设的学科门类基础课程之一，本课程教学内容是后续专业类相关课程及日后企业工作的理论基础。
《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，为专业必修课程。课程设置的目的在于，使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，掌握原子、分子及晶体结构的基本理论、实验研究方法以及常用理论计算方法，使学生能深入到原子、分子的电子层结构上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”的原则。培养学生从物质结构与物质性能关系的基本规律出发，分析化学问题、解释化学现象的能力，为后续课程学习以及今后从事教学和科研打下坚实的理论基础。
三、课程教学内容与基本要求
（一）课程简介和绪论 （2课时）
主要内容：本课程的性质、任务与教学目标；本课程教学内容；本课程教学方法；本课程教学进程；本课程教学组织；本课程训练环节与载体；本课程考核形式与基本要求；本课程使用教材、参考书与提供的其他相关课程资源。
1. 基本要求
通过绪论的讲解，使学生明确“物质结构”课程的研究对象、研究方法、研究目的，以及与“量子化学”的联系等。
（二）量子力学基础和原子结构（10课时）
主要内容：经典物理学的三大困难导致量子论的诞生；实物微粒运动状态的表示法——波函数Ψ；量子力学态叠加原理；实物微粒的运动规律——薛定谔方程的导出 ；薛定谔方程的运用实例——势箱中运动的粒子；算符、本征函数、本征值；氢原子及类氢离子的定态薛定谔方程的求解；氢原子及类氢离子的解的讨论；波函数和电子云的图形表示；多电子原子结构理论的轨道近似模型——原子轨道；电子自旋；原子内电子的排布和元素周期律
1. 基本要求
弄清微观粒子运动基本规律，了解定态薛定谔方程得来的线索和量子力学研究原子结构的基本方法。理解单电子原子波函数和电子云的径向分布与角度分布的图示。了解多电子原子核外电子排布的规律。
2. 学时分配
课堂教学10学时。其中，经典物理学的三大困难导致量子论的诞生，实物微粒运动状态的表示法——波函数Ψ（1学时）；量子力学态叠加原理（1学时）；实物微粒的运动规律——薛定谔方程的导出（1学时）；薛定谔方程的运用实例——势箱中运动的粒子（1学时）；算符、本征函数、本征值（1学时）；氢原子及类氢离子的定态薛定谔方程的求解（1学时）；氢原子及类氢离子的解的讨论（1学时）；波函数和电子云的图形表示（1学时）；多电子原子结构理论的轨道近似模型——原子轨道（1学时）；电子自旋， 原子内电子的排布和元素周期律（1学时）。
（三）共价键理论和分子结构（8课时）
主要内容：H2+的量子力学处理——线性变分法、LCAO-MO；分子轨道及共价键的本质；分子轨道理论——LCAO-MO法，分子轨道类型、符号和能级顺序，电子填充原则；双原子键和双原子分子结构；价层电子对互斥理论、杂化轨道理论、离域分子轨道理论及区别；共轭分子结构的讨论——休克尔分子轨道法；多中心键与缺电子分子结构；分子轨道对称性守恒原理与前线分子轨道理论简介
1. 基本要求
（1）了解量子力学处理H2+的线性变分法及由此得到的结论。
（2）掌握分子轨道理论要点，理解HMO处理共轭分子的方法。
（3）了解价键理论的要点，掌握杂化轨道理论方法。
2. 学时分配
课堂教学8学时。其中，H2+的量子力学处理——线性变分法、LCAO-MO（1学时）；分子轨道及共价键的本质（1学时）；分子轨道理论——LCAO-MO法，分子轨道类型、符号和能级顺序，电子填充原则（1学时）；双原子键和双原子分子结构（1学时）；价层电子对互斥理论、杂化轨道理论、离域分子轨道理论及区别（1学时）；共轭分子结构的讨论——休克尔分子轨道法（1学时）；多中心键与缺电子分子结构（1学时）；分子轨道对称性守恒原理与前线分子轨道理论简介（1学时）。
（四）配位场理论和络合物结构（6课时）
主要内容：络合物价键理论；络合物晶体场理论——d轨道能级的分裂、电子的排布、晶体场稳定化能、络合物畸变；络合物的分子轨道理论——正八面体络合物中的σ-配键、π-配键、氮分子络合物的结构；有机金属络合物——不饱和烃络合物、有机金属络合物研究进展；原子簇化合物简介
1. 基本要求
（1）掌握晶体场理论及其对配合物结构与性能的关系。
（2）了解配位场理论大意。
2. 学时分配
课堂教学6学时。其中，络合物价键理论，络合物晶体场理论——d轨道能级的分裂、电子的排布、晶体场稳定化能、络合物畸变（2学时）；络合物的分子轨道理论——正八面体络合物中的σ-配键、π-配键、氮分子络合物的结构（2学时）；有机金属络合物——不饱和烃络合物、有机金属络合物研究进展（1学时）；原子簇化合物简介（1学时）。
（五）晶体的点阵结构和晶体的性质（6课时）
主要内容：晶体结构的周期性和点阵；点阵结构的对称性；空间群及晶体结构的表达；晶体的衍射
1. 基本要求
（1）掌握晶体结构的点阵理论和晶体对称性的知识，了解X射线衍射法的原理及应用。
（2）掌握解金属晶体，离子晶体，共价晶体，分子型晶体的结构和性质，掌握常见而重要的若干晶体的结构和性质。
2. 学时分配
课堂教学6学时。其中，晶体结构的周期性和点阵（2学时）；点阵结构的对称性，空间群及晶体结构的表达（2学时）；晶体的衍射（2学时）。
四、课程的考核
课程考核由平时作业及听课情况和期末考试成绩2部分组成，分别占课程总成绩的20%和80%。期末考试为闭卷考试，考试范围和要求应符合本教学大纲对各章教学内容的基本要求。
六、本课程与其它课程的联系与分工
本课程的前修课程是 高等数学 ( 含线性代数 ) 、大学物理、固体物理、无机化学、有机化学等课程。这几门前修课程将为本课程的学习建立必要的数学、物理、化学、量子力学的基础。
七、教材及教学参考书
建议教材：
周公度，段连运.《结构化学基础》(第四版).北京大学出版社，2008年
建议参考书：
（1）厦门大学化学系物构组.《结构化学》（第一版）.科学出版社，2004年
（2）徐光宪 等.《物质结构》（第二版）.高等教育出版社，1987年
（3）曹阳.《结构与材料》. 北京: 高等教育出版社, 2003年
（4）江元生.《结构化学》. 北京: 高等教育出版社, 1997年
（5）P. W. Atkins.《Physical Chemistry》. 2nd ed., Oxford University Press, 1982年
（6）纪尼叶著,林磊,刘琳,邱举良译. 《物质结构》. 北京: 科学出版社, 1985年
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