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SPOC学校专有课程
结构化学
第8次开课
开课时间: 2024年09月11日 ~ 2025年01月29日
学时安排: 0.5~1学时
当前开课已结束 已有 167 人参加
老师已关闭该学期,无法查看
spContent=结构是化学专业的核心课程,也是化学四大核心课程的高阶课程的基础。
结构是化学专业的核心课程,也是化学四大核心课程的高阶课程的基础。
—— 课程团队
课程概述

 结构化学是化学专业和应用化学专业本科生的主干基础课,在微观层次上介绍分子以及分子中原子核和电子的运动规律,探索物质的微观结构,从理论上阐明化学键和分子间相互作用的本质。结构化学主要以理论、概念、原理的理解为主。通过结构化学课程的学习,使学生掌握结构化学的基本概念、基本理论,领会一些化学现象的理论本质。在整个教学过程中学生学会用结构化学的理论和方法去分析一些简单的分子结构和性质的问题,培养学生从微观角度分析化学反应和物质结构与性质的能力,同时加强学生抽象思维能力和创新能力以及运用结构化学理论去分析、解决生产、生活中实际问题的能力。为学生进一步获取化学知识,学好以后的各门专业课奠定理论基础,并为培养新时期的化学化工方面的人才打下坚实的化学理论基础。

授课目标

基础结构化学是化学专业和材料化学专业本科生的主干基础课,在微观层次上介绍原子、分子中电子运动规律,探索物质的微观结构,从理论上阐明化学键和分子间相互作用的本质。结构化学主要以理论、概念、原理的理解为主。通过结构化学课程的学习,使学生掌握结构化学的基本概念、基本理论,领会一些化学现象的理论本质。在整个教学过程中学生学会用结构化学的理论和方法去分析一些简单的分子结构和性质的问题,培养学生从微观角度分析化学反应和物质结构与性质的能力,同时加强学生抽象思维能力和创新能力以及运用结构化学理论去分析、解决生产、生活中实际问题的能力。为学生进一步获取化学知识,学好以后的各门专业课奠定理论基础,并为培养新时期的化学化工方面的人才打下坚实的化学理论基础。

成绩 要求

《结构化学》课程考核及成绩评定方式最终成绩由课程学时完成80%以上、课程研究与综述以及习题。

课程大纲

量子力学基本原理

1-1-1 量子化

1-1-2 光电效应与量子化概念

1-1-3 微观粒子的波粒二象性

1-1-4 不确定性关系

1-2-1 量子力学基本假设-a

1-2-1 量子力学基本假设-bw

1-2-1 量子力学基本假设-cw

1-3-1 势阱中粒子运动-w

1-3-2 方势阱与隧道效应

原子的结构

2-1-1 原子的结构模型

2-2 物理量与量子数

2-3-1 原子轨道和电子云的图形

2-3-2 原子轨道空间分布图

2-4-1 多电子原子的结构

2-4-2 基态原子核外电子排布原则

2-5 元素基本性质的周期性

2-6-1 原子的能态与角动量耦合

2-6-2 原子的光谱项

2-6-3 Hund规则-实例

第3章 化学键理论与双原子分子结构

3-1 化学键概述

3-1-1 BO-变分法

3-1-2 氢分子离子方程的求解

3-1-3 氢分子离子薛定谔方程解的讨论

3-2-1 分子轨道理论

3-2-2分子轨道的分类与特点

3-2-3同核双原子分子的结构-

3-2-4异核双原子分子的结构

3-3 价键理论

3-4-1 转动光谱

3-4-2 振动光谱

3-4-3 电子光谱

分子的对称性与群论基础

4-1 对称元素和对称操作及群的简介

4-2 分子点群

4-3 分子的偶极矩和极化率

4-4 分子的手性

4-5-1 群的表示

4-5-2 特征标表的应用

第五章 多原子分子结构

5-1 价层电子对互斥理论

5-2-1 杂化轨道理论

5-3 定域分子轨道与离域分子轨道

5-4-1 HMO方法

5-4-2 HMO方法-环多烯烃

5-4-3 电子的布居分析

5-5-1 共轭体系与离域pai键

5-5-2 共轭体系与离域pai键

5-6-1 前线分子轨道理论

5-6-2 分子轨道对称守恒原理

5-7 缺电子分子

第6章 晶体结构

6-1 晶体结构与点阵

6-2 点阵参数与晶胞参数

6-3 晶体的空间形式

6-4 晶体的对称性

6-5-1 晶体的X射线衍射

6-5-2 晶体的X射线衍射-衍射强度

6-5-3 粉末衍射-电子衍射-中子衍射

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预备知识

大学物理、高等数学、物理化学

参考资料

1. 教材

周公度,段连运《结构化学基础》,(2017年,第5版,北京大学出版社)

  《结构化学基础》第3版为普通高等教育十一五国家级规划教材及北京高等教育精品教材,第4版为普通高等教育十一五国家级规划教材。 主要内容包括量子力学基础知识、原子的结构和性质、各类物质(双原子分子、多原子分子、配位化合物、金属、离子化合物和超分子)的结构化学、化学键理论、晶体化学、研究结构的实验方法等内容。 该书第1版在1992年国家教育委员会举办的全国优秀教材评选中获国家级优秀教材奖。1995年经过修订出第2版,几年来已印刷了10次,累计印数超过5万册。2002年第3版与读者见面,5年来共印刷了14次,印数超过10万册,并于2006年获第七届全国高校出版社优秀畅销书一等奖。在即将完成的第4版中,作者从学科的发展出发,并吸收了读者反馈的意见,再次对全书进行了修订。该书可作为综合大学和师范院校化学专业或应用化学专业结构化学基础课的教材,也可供工科院相关专业师生及有关科技人员使用。

 

2.参考教材

(1)张季爽,《基础结构化学》(2006年第2版,科学出版社)

  该书为《湖南大学化学主干课程系列教材》之一。该套教材克服了原化学基础课程教材体系中重复过多、开课顺序不够合理等诸多弊病,以化学原理为先导,使化学基础课程建立在坚实的理论基础上,构建新的教材体系。该书第二版进一步优化重组了教学内容,使其更便于教学。调整后的内容主要包括量子力学基础、原子结构与性质、双原子分子结构、分子的对称性、多原子分子的结构、共轭分子的结构、分子的电磁性质和分子间作用力、配位化合物和原子簇的结构、分子结构的实验研究 和晶体结构。每章前有内容提要,后有小结和习题,并简编了一些有趣的阅读材料和科学家的思想方法,以尽可能提高读者的知识水平,拓宽视野,了解前沿。该书 可作为高等理工和师范院校化学、应用化学、化工、材料、生物、环境等专业的教材,也可供有关科技工作者和自学者参考和阅读。


(2)李炳瑞《结构化学》 (2019年第4版,高等教育出版社)

  该书为国家理科基地创建名牌课程项目国家级精品课程建设项目基金资助的研究成果,是国家级精品课程使用教材,也是普通高等教育十一五国家级 规划教材(第一版为普通高等教育十五国家级规划教材)。全书共12章,涵盖结构化学主要内容。书中插图质量较高,有习题357题,大部分配有参考答 案。书后所配的光盘含1894张多媒体幻灯片和2393d动态模型与动画,使静态教材变为动态教材,便于课堂教学和学生自习。本教材概念定位准确,详细 解释难点,原理表述清晰,思路、行文等富有逻辑性;反映学科新进展、新动态,相关史料贯穿其中;作者对结构化学教学进行了深入研究,形成了精辟而独到的见 解,具有启发性。《结构化学(多媒体版·2)(附光盘)》文字流畅,语言通俗易懂,可作为高等院校化学专业,以及材料化学、生物和药物化学专业本科生教学用书,也可供 研究生或科技人员参考。

(3)潘道皑、赵成大、郑载兴,《物质结构》 (高等教育出版社)

  《物质结构》第一版是根据1980年审订的高等师范院校化学专业用物质结构教学大纲编写的。考虑到1980年以来本学科的发展情况,在修订时对量子力学的基本原理即态叠加原理、用途日益广泛的群表示理论以及近年来发展迅速的原子簇和有机金属络合物作了深入浅出的入门性介绍并配合以丰富图表。《物质结构》共分五章,即量子力学基础和原子结构、共价键理论和分子结构、配位场理论和络合物结构、分子结构测定方法的原理 及应用和晶体结构。《物质结构》除供高等师范院校化学系教学使用外,亦可供综合性大学化学系和其它高等院校有关专业参考使用。

(4)林梦海,林银钟,《结构化学》(2008年第2版,科学出版社)

  厦门大学新世纪教材大系《结构化学》以卢嘉锡先生于20世纪50年代为厦门大学开设的物质结构内容为蓝本,汇集了几代人的教学经验,既保留了经典的结构化学内容,又注重吸收最新的科研成果。内容主要包括量子力学基础,原子结构,分子的对称性,双原子分子、多原子分子结构,晶体学基础,金属与合金、离子晶体结构等内容。《结构化学》的特点一是突出重点,基础概念阐述清楚;二是围绕难点,联系化学现象或 化学概念,做到深入浅出。此外,《结构化学》还配有习题及部分参考答案,便于学习。《结构化学》可作为高等院校化学、材料化学、生物化学、药物化学等专业 本科生的教学用书。

湖南大学
2 位授课老师
易海波

易海波

教授

陈云

陈云

副教授

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